CHATGPT AS A MATHEMATICAL TOOL
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10200731
João Gualberto Neto
Resumo
Este artigo explora o potencial do ChatGPT como uma ferramenta inovadora na área de ensino e aprendizagem de Matemática. Abordando os desafios comuns associados ao aprendizado da disciplina, o artigo destaca as capacidades do ChatGPT em fornecer suporte personalizado e interativo. Discute desafios e limitações por meio de uma análise empírica do retorno fornecido pela IA eofere ce estratégias práticas de implementação como uma ferramenta auxiliar ao professor de Matemática.
Palavras-chave: ChatGPT. Aprendizagem. Ensino. Inteligência Artificial. Matemática.
Introdução
A crescente integração de tecnologia na educação tem transformado a maneira como os educadores abordam o processo de ensino e aprendizado. Em um mundo impulsionado pela inovação tecnológica, o uso de ferramentas de inteligência artificial (IA) tem se destacado como um campo promissor para aprimorar a qualidade da educação. Uma das inovações mais notáveis nesse contexto é o ChatGPT, um modelo de linguagem avançado baseado em inteligência artificial que demonstrou ser uma ferramenta versátil e eficaz em uma variedade de aplicações, além da simplicidade na interação com o usuário.
Nos últimos anos, a tecnologia tem desempenhado um papel cada vez mais importante na área da educação. O Censo Escolar de 2020 mostrou que na rede estadual, que tem a maior participação na oferta do ensino médio em todo o território nacional, 80,4% das unidades têm internet banda larga e o percentual de computadores de mesa para alunos é de 79,3% (INEP, 2023).
A integração da inteligência artificial (IA) na educação tem se revelado uma abordagem inovadora e promissora, promovendo uma revolução na forma como o ensino e a aprendizagem são conduzidos. Nesse contexto, o ChatGPT, um modelo de linguagem baseado em inteligência artificial, emerge como uma ferramenta potencialmente transformadora no campo do ensino de Matemática.
A aprendizagem de Matemática frequentemente apresenta desafios significativos para os estudantes, exigindo abordagens pedagógicas adaptativas e personalizadas (PERIUS,2021). Essas dificuldades podem variar desde a compreensão de conceitos fundamentais até a aplicação prática de fórmulas e resolução de problemas. O ChatGPT, surge como uma solução inovadora para superar esses desafios, oferecendo suporte personalizado e interativo aos alunos.
No que tange à personalização do ensino, (NETO, SCHUVART, 2020) destaca que a IA, como a encontrada no ChatGPT, pode analisar o desempenho individual do aluno, adaptando as estratégias de ensino de acordo com as necessidades específicas de cada estudante. Esse aspecto personalizado é crucial para abordar as diferentes formas de aprendizado e superar as barreiras tradicionais da educação em sala de aula.
Contudo, é imperativo reconhecer as limitações e desafios associados à implementação do ChatGPT no contexto educacional. A dependência excessiva de tecnologias como essa pode resultar em falta de interação humana e dificuldades na avaliação qualitativa do aprendizado. A análise empírica do retorno fornecido pela IA a necessidade de cautela ao interpretar resultados e ressalta a importância da supervisão humana.
A colaboração sinérgica entre o professor e a IA é crucial para otimizar os benefícios da tecnologia, garantindo que a aprendizagem seja aprimorada, mas não substituída, pelo uso dessas ferramentas.
Portanto, este é o cenário atual que encontramos no ensino de matemática, sendo necessário conhecermos e estudarmos as potencialidades proporcionadas a estudantes e professores com as inovações tecnológicas e ferramentas geradas pelas Inteligências artificiais que estão disponíveis na internet, bem como conhecer os seus benefícios e impactos negativos no ensino. Destarte, abordaremos as considerações iniciais relativas às oportunidades e consequências relacionadas à implementação do ChatGPT no contexto da Educação Matemática. Vamos analisar os potenciais ganhos e eventuais desafios que essa utilização poderia trazer para o ensino dessa disciplina.
Em síntese, este artigo propõe explorar o potencial do ChatGPT como uma ferramenta inovadora no ensino de Matemática, reconhecendo suas capacidades de fornecer suporte personalizado e interativo. Através de uma análise empírica, busca-se compreender os desafios e limitações associados à sua implementação, ao mesmo tempo em que apresenta estratégias práticas para uma integração eficaz e equilibrada no contexto educacional.
O estudo foi conduzido em três etapas como parte da metodologia deste artigo. Na primeira etapa, realizamos testes repetitivos na plataforma do ChatGPT para explorar o recurso digital objeto de análise. Na segunda etapa, procedemos à descrição e análise empírica dos resultados dos testes, examinando as respostas do robô e suas implicações potenciais em diversas situações do cotidiano, tanto para estudantes quanto para professores. Na terceira etapa, foi solicitado a elaboração do planejamento de aula para um professor de matemática e análise do resultado.
Referencial Teórico: Explorando o Potencial Inovador do ChatGPT na Educação Matemática
O ensino de Matemática é uma jornada frequentemente marcada por desafios significativos, abrangendo desde a compreensão de conceitos abstratos até a superação de obstáculos emocionais, como a ansiedade matemática (Brito, 2020). Diante dessa complexidade, a busca por estratégias pedagógicas inovadoras é imperativa para melhorar a eficácia do processo de aprendizagem. Nesse contexto, a inteligência artificial (IA) emerge como uma ferramenta promissora, e o ChatGPT se destaca como uma possível solução.
A literatura educacional destaca a necessidade de abordagens personalizadas para atender às diversificadas necessidades dos estudantes (Valente, 2018). O ChatGPT, alimentado por vastos conjuntos de dados e treinado em diversos contextos, oferece suporte personalizado e interativo, adaptando-se às peculiaridades individuais dos alunos. Sua capacidade de compreender perguntas complexas e gerar respostas relevantes permite a criação de interações dinâmicas que vão além das abordagens tradicionais.
Ao considerar a implementação do ChatGPT na educação matemática, é crucial realizar uma análise empírica para avaliar sua eficácia (Arjona,Llorens 2023). A precisão das respostas, a compreensão contextual e a identificação de possíveis vieses são elementos a serem examinados. Uma abordagem crítica é fundamental para garantir que o ChatGPT seja uma ferramenta verdadeiramente efetiva no contexto educacional.
Entretanto, é essencial reconhecer que a implementação bem-sucedida do ChatGPT não ocorre de forma automática. É necessário desenvolver estratégias práticas para sua integração efetiva no ambiente educacional, respeitando a complementaridade entre a instrução tradicional e as interações geradas pela IA. Conforme apontado por (DE ALMEIDA,2008), a colaboração entre educadores e a tecnologia é crucial para otimizar o potencial do ChatGPT na promoção do aprendizado matemático.
Nesse sentido, o presente artigo não apenas destaca as capacidades inovadoras do ChatGPT na educação matemática, mas também propõe diretrizes práticas para sua implementação. Ao oferecer aos professores uma visão crítica e informada sobre as potencialidades e limitações dessa tecnologia, busca-se capacitar os educadores a aproveitar ao máximo as vantagens do ChatGPT como uma ferramenta auxiliar valiosa no ensino de Matemática.
Em resumo, este referencial teórico estabelece as bases conceituais para a exploração do ChatGPT como uma ferramenta inovadora na educação matemática, reconhecendo seus benefícios, desafios e propondo estratégias para uma implementação eficaz. A integração responsável da inteligência artificial no ensino reflete um compromisso contínuo com a evolução do processo educacional, visando aprimorar a qualidade do ensino de Matemática e promover o desenvolvimento acadêmico dos estudantes.
O ChatGPT e suas capacidades
O ChatGPT é uma criação da OpenAI, baseada na arquitetura GPT-3.5, a última versão com acesso livre aos usuários. Ele representa uma das inovações no campo de processamento de linguagem natural. Este modelo é projetado para entender e gerar texto em linguagem natural de maneiras sofisticadas, tornando se uma ferramenta em diversas aplicações.
Uma das principais características do ChatGPT é a sua capacidade de compreender o contexto de uma conversa. Ele pode manter uma continuidade lógica ao interagir com os usuários, tornando as conversas mais naturais e fluentes. Isso o torna importante em cenários de atendimento ao cliente, onde a compreensão do contexto é essencial para fornecer respostas relevantes.
Além disso, o ChatGPT tem a capacidade de gerar texto coerente e bem estruturado. Isso o torna útil em uma ampla gama de aplicações, como assistência à redação, criação de conteúdo, resolução de perguntas, elaboração de relatórios e muito mais. Ele pode até mesmo traduzir texto de um idioma para outro e resumir documentos extensos de forma concisa.
O ChatGPT também é altamente adaptável e personalizável. Pode ser afinado e treinado para se adequar a contextos específicos, tornando-o uma escolha versátil para uma ampla gama de aplicações em diferentes setores.
A evolução da Inteligência Artificial na educação está intrinsecamente ligada à revolução digital que transformou a forma como aprendemos e ensinamos. Desde o advento dos computadores e da internet, a tecnologia tem desempenhado um papel cada vez mais importante nas salas de aula e no processo educacional em geral. Uma das primeiras manifestações da IA na educação foi a criação de sistemas de tutoria inteligente. Isso ocorreu nas décadas de 1960 e 1970, quando programas de computador foram desenvolvidos para fornecer feedback personalizado aos alunos. Esses sistemas, como o famoso “Dendral”, eram capazes de adaptar o ensino com base no progresso individual, pavimentando o caminho para uma abordagem mais personalizada da aprendizagem.
O ChatGPT foi treinado em uma ampla gama de tópicos matemáticos, desde conceitos fundamentais até áreas mais avançadas. Ele pode lidar com uma variedade de níveis de complexidade matemática, ajudando em cálculos simples, resolução de problemas mais elaborados e explicação de conceitos mais complexos. Para cálculos básicos, como aritmética (adição, subtração, multiplicação, divisão), potenciação e radiciação, o ChatGPT pode oferecer respostas precisas e imediatas. Além disso, em conceitos mais avançados, como álgebra, trigonometría, cálculo diferencial e integral, probabilidade, estatística e álgebra linear, o ChatGPT pode ajudar a explicar teoremas, fórmulas e passos para resolver problemas específicos.
Embora o ChatGPT possa oferecer suporte abrangente em matemática, pode haver situações extremamente complexas ou altamente especializadas em que a intervenção de um especialista humano seja mais específica, pois ele não substitui o papel do professor de matemática. No entanto, para a maioria das consultas matemáticas, o ChatGPT é capaz de fornecer orientação, explicação e até mesmo resolver problemas solicitados.
Desafios no Ensino de Matemática
O ensino de Matemática enfrenta diversos desafios, muitos dos quais são comuns em contextos educacionais ao redor do mundo. Alguns desses desafios incluem a falta de fundamentos básicos, onde muitos alunos têm dificuldade em Matemática devido a lacunas nos fundamentos básicos. Isso pode resultar em falhas no ensino de conceitos elementares ou em dificuldades individuais de aprendizagem.
A Matemática é frequentemente associada a uma sensação de ansiedade ou medo. Alunos se sentem pressionados ou intimidados pela disciplina, o que pode afetar seu desempenho. Abstração dos Conceitos: Alguns conceitos matemáticos são altamente abstratos e podem ser difíceis de visualizar. Por exemplo, conceitos de álgebra ou geometria podem ser desafiadores para os alunos, especialmente quando introduzidos sem uma conexão clara na vida cotidiana. Falta de Aplicação Prática: Muitas vezes, os alunos têm dificuldade em ver a aplicação prática da Matemática em situações do mundo real. Isso pode resultar em desinteresse e falta de motivação para aprender.
Abordagens inovadoras desempenham um papel crucial no ensino de matemática, pois a disciplina pode ser desafiadora para muitos estudantes, e novas abordagens podem tornar o aprendizado mais eficaz e atraente. Uma das razões para isso é o engajamento dos alunos. Abordagens inovadoras podem tornar o aprendizado da matemática mais interessante e envolvente para os alunos. Isso pode incluir o uso de tecnologia, jogos, atividades práticas e abordagens baseadas em projetos, que ajudam os alunos a ver a matemática como algo relevante para suas vidas.
Outro benefício importante é a individualização da aprendizagem. As abordagens inovadoras permitem que os educadores personalizem o ensino para atender às necessidades individuais dos alunos. Isso é especialmente importante, já que os estudantes têm diferentes níveis de habilidade e estilos de aprendizagem. Além disso, as abordagens inovadoras também focam na aplicação da matemática no mundo real. Isso ajuda os alunos a entender a relevância da matemática em suas vidas e a motivação para aprender, pois eles podem ver como esses conceitos se aplicam às situações do dia a dia.
Por fim, as abordagens inovadoras no ensino de matemática também são interessantes para o desenvolvimento de habilidades de resolução de problemas. A matemática é, em sua essência, sobre a resolução de problemas, e abordagens inovadoras muitas vezes enfatizam a capacidade dos alunos de aplicar seus conhecimentos matemáticos para resolver desafios do mundo real.
Vantagens do ChatGPT no Ensino de Matemática
O avanço da tecnologia e a presença de ferramentas como o ChatGPT apresentam um novo horizonte no campo do ensino, especialmente no contexto da matemática. A capacidade do ChatGPT de fornecer respostas personalizadas e claras é crucial para os alunos que muitas vezes enfrentam desafios na compreensão de conceitos matemáticos. Essa ferramenta se torna um recurso valioso para oferecer assistência customizada, adaptada ao nível de conhecimento e ao ritmo de aprendizagem de cada estudante.
Além disso, a resolução de problemas complexos é uma área na qual o ChatGPT se destaca. Por meio de orientações passo a passo, os alunos podem não apenas chegar a respostas corretas, mas também entender o raciocínio por trás da solução. Esse método interativo de aprendizagem ajuda a fortalecer a compreensão dos conceitos, essencial para a aplicação prática dos conhecimentos matemáticos.
Um dos benefícios mais importantes do ChatGPT é a disponibilidade constante. Com acesso 24 horas por dia, 7 dias por semana, os alunos podem buscar assistência a qualquer hora do dia, independentemente do fuso horário ou dos horários de estudo. Isso é especialmente útil para alunos que enfrentam dificuldades fora do horário regular das aulas ou que têm estilos de aprendizagem diferenciados.
Além disso, a variedade de recursos oferecidos pelo ChatGPT é um ponto positivo. Desde exemplos e fórmulas até gráficos e links para vídeos explicativos, os estudantes têm à disposição uma gama diversificada de materiais para enriquecer seu aprendizado. Essa diversidade de recursos permite abordagens múltiplas para a compreensão de um mesmo conceito, atendendo a diferentes estilos de aprendizagem.
Por fim, o ChatGPT pode contribuir para a prática e exercícios. Ao fornecer questões e desafios, ele pode auxiliar os alunos a aplicar seus conhecimentos teóricos e aprimorar suas habilidades de resolução de problemas matemáticos, consolidando, assim, a aprendizagem de forma mais eficaz.
Explorando o ChatGPT
Esse estudo foi realizado em três etapas: Primeiro, exploramos o potencial do objeto desse estudo com testes realizados diretamente na interface de interação do ChatGPT; Posterior descrição e análise empírica desses testes, das respostas obtidas pela IA e seus impactos e possibilidades em algumas situações do cotidiano do estudante e do professor; Exploração do potencial do ChatGPT em planejar aulas e como fonte de pesquisa para facilitar e auxiliar os professores de matemática.
Na fase de exploração, foi utilizada a interface inicial para inserção de problemas matemáticos e solicitada a resolução dos problemas propostos para analisarmos o retorno obtido através da interação com a IA diante desses problemas. Foram utilizadas perguntas de conteúdos variados do primeiro ano do ensino médio, como logaritmo, função polinomial de segundo grau e progressão geométrica, que são os assuntos que geram maiores dúvidas nos alunos e são bastante explorados nos anos seguintes.
Na figura 1, refere-se a um problema de progressão geométrica. A questão utilizada foi: “Em uma colônia de bactérias, uma bactéria divide-se em duas a cada hora. Determinar o número de bactérias originadas de uma só bactéria dessa colônia depois de 15 horas”. A questão foi escrita da mesma forma que está no livro, na entrada da interface do ChatGPT. Então, foi solicitado ao mesmo a resolução dessa questão, como na figura 1 a seguir.
Na resposta obtida pela IA, a mesma começou apresentando a fórmula e forneceu uma breve explicação para cada termo da mesma. Posteriormente, realizou a substituição dos valores na fórmula, efetuando o cálculo, e finalizou destacando a resposta na última linha, apresentando a solução completa e correta para a questão solicitada.
Na figura 2, temos uma questão que envolve logaritmo. Foi solicitado à IA a resolução da questão “Para quais valores de x existe log₃(x-5)?”. Mais uma vez, a IA resolveu o problema dividindo em 3 partes. Na primeira, apresentou uma introdução básica sobre logaritmo e destacou os pontos principais para a existência da solução. Logo em seguida, realizou o cálculo do valor de x e, por fim, destacou a resposta para o problema.
Na figura 3 temos uma questão sobre exploração de equação do segundo grau na mesma é solicitada o valor da incógnita “k” sabendo que essa função tem dois zeros reais assim como nos problemas anteriores a questão foi escrita na interface de entrada e solicitada a resolução da questão.
Na resolução obtida pela IA além de fazer o cálculo a mesma vai explicando passo a passo do algoritmo de resolução para cada passagem é colocado escrito o processo de resolução com uma explicação do que será feito de uma linha para outra e no final é destacado a solução por extenso
As questões foram retiradas dos livros texto: “Matemática para Ensino Médio” de José Ruy Giovanni e José Roberto Bonjorno. Os três problemas proposto para a resolução da IA obtivemos soluções corretas e bem estruturada além de demostrar a solução com cálculos apresenta uma estruturação que descreve os passos tomados no algoritmo de resolução e destacando o método matemático utilizado para resolver as questões
Nos 3 problemas submetidos na fase exploratória a IA demostrou que bastante precisa entregando a solução correta e explicado passo a passo para a solução dos problemas, fica evidenciado que a mesma tem um padrão de resolução de problemas matemáticos sempre começando com uma breve introdução antes dos cálculos e os mesmos são feitos destacando cada passo do processo e explicando o que está sendo calculado e o porque desse processo ser realizado.
Apesar do ChatGPT aparecer o aviso que informações inverídicas podem aparecer na interação com a IA quando acessado a página inicial nos 3 problemas propostos demonstrou ser bastante útil como uma ferramenta de resolução de questões em variados assuntos matemáticos. Na perspectiva dos estudantes pode ser utilizado para resolução de questões e tirar dúvidas e ser utilizado nos estudos como uma fonte de pesquisa porém fica evidenciado que poderá ser utilizado na resolução de trabalhos escolares como uma ferramenta de cópia na qual o esforço e o processo de resolução são desprezados.
Na perspectiva do professor demonstrou ser uma ferramenta no auxílio a entender o processo de resolução de uma lista de exercício e analise dos processos de resolução a fim de otimizar o tempo e possíveis dúvidas que os alunos poderão ter
Na terceira fase foi solicitado ao ChatGPT o planejamento de uma aula sobre juros simples simulando como sendo um professor de matemática que estivesse preparando uma aula.
Foi solicitado a IA que “faça o planejamento de uma aula de matemática sobre juros simples” nada mais foi especificado e nenhum parâmetro além foi descrito. Devido ao tamanho do retor entregue pelo ChatGPT foi divido em duas figuras 4 e 5.
A IA elaborou um roteiro dividido em tópicos e subtópicos descrevendo os objetivos de uma aula sobre juros simples além dos materiais necessários para que seja ministrada a aula sugerida. Na segunda parte foi representada a estrutura básica de uma aula com cada tópico numerado, escrito em negrito e com o tempo que deverá ser utilizado para expor o assunto em aula. Nos subtópicos cada um com 3 itens explica o que o professor deverá abordar em sala como um guia para a aula
Na figura 5 na parte final tem a sugestão da avaliação da aprendizagem dos alunos como um método de verificação pelo professor se os objetivos foram alcançados e as observações que desempenham o papel de dicas para o professor.
Durante as 3 fases dos testes realizados no ChatGPT foi preciso solicitar à regeneração da resposta devido a erros de diagramação que demonstra que o mesmo ainda apresenta algumas falhas esporádicas e que não se repetem após a solicitação de regeneração, porém quanto aos cálculos e a parte teórica dos assuntos abordados estão corretos, bem descritos e coerente apesar de não ser fornecido as fontes apenas retornando como sendo a internet o seu banco de dados.
Entretanto o ChatGPT demonstrou ser uma ferramenta não só de pesquisa e cópia de exercícios resolvidos, no ensino pode ser utilizado como um recurso didático e de acesso à informação instantânea com uma excelente escrito da língua portuguesa e ortografia além de agilizar e retirar dúvidas destaca-se que o mesmo não substitui o professor em sala
Considerações
O ChatGPT emerge como uma ferramenta revolucionária no campo da matemática, proporcionando uma abordagem inovadora para a resolução de problemas e a exploração de conceitos matemáticos. Sua capacidade de compreender e gerar texto de maneira contextualizada, aliada à vasta base de conhecimento que abrange diversas áreas da matemática, oferece aos usuários uma ferramenta poderosa para auxiliar em pesquisas, estudos e resolução de desafios matemáticos complexos. Ao integrar o ChatGPT em ambientes educacionais e profissionais, é possível promover uma aprendizagem mais dinâmica e acessível, ampliando as possibilidades de interação com o conhecimento matemático.
Além disso, é importante destacar a versatilidade do ChatGPT no contexto matemático, sendo capaz de lidar com uma ampla gama de tópicos, Sua capacidade de adaptar-se a diferentes níveis de complexidade torna-o uma ferramenta valiosa para estudantes, pesquisadores e profissionais que buscam suporte em suas jornadas matemáticas. A interação intuitiva com o ChatGPT também contribui para a promoção de uma abordagem mais amigável e acessível ao estudo da matemática, facilitando o engajamento e a compreensão conceitual.
Em síntese, o ChatGPT apresenta-se como uma ferramenta matemática promissora, abrindo novas possibilidades para aprimorar o ensino e a pesquisa nesse campo. Seu papel como facilitador da interação humana com conceitos matemáticos complexos e sua capacidade de oferecer insights inovadores destacam-se como uma peça fundamental no avanço contínuo da educação e exploração matemática. A incorporação responsável e criativa do ChatGPT no cenário educacional e científico promete transformar a maneira como abordamos e compreendemos os desafios matemáticos, impulsionando a inovação e o progresso na disciplina.
É crucial que o uso do ChatGPT nas escolas seja complementar e que os educadores incentivem os alunos a questionar, verificar e aprimorar as informações obtidas por meio da ferramenta. Além disso, é fundamental que os educadores forneçam orientações claras sobre as limitações do ChatGPT e incentivem a utilização equilibrada de várias fontes de informação, promovendo assim um ambiente educacional mais robusto e crítico.
A dependência excessiva dessa tecnologia pode resultar em uma diminuição das habilidades de pensamento crítico, pesquisa e análise, prejudicando o desenvolvimento de competências essenciais para a aprendizagem autônoma.
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