مروری بر کاربردهای هوش مصنوعی در آموزش و حل مسائل فیزیک متوسطه با ارائه یک مطالعه موردی: مقایسه اثربخشی ChatGPT و روش سنتی در یادگیری مفاهیم فیزیک پایه دهم

هوش مصنوعی در سال های اخیر وارد نظام های آموزشی شده است. با این حال، تاثیر آن بر یادگیری درس فیزیک که دروسی مفهومی و ریاضی وار است، کمتر بررسی شده است. هدف این پژوهش، ابتدا مرور نظام مند کاربردهای هوش مصنوعی در آموزش فیزیک و سپس ارزیابی تجربی تاثیر استفاده از ChatGPT بر یادگیری و انگیزه دانش آموزان پایه دهم در درس فیزیک است. این پژوهش از نوع ترکیبی (مروری-پژوهشی) است. در بخش مروری، ۳۲ منبع معتبر داخلی و خارجی (۱۳۸۰-۱۴۰۳) بررسی شد. در بخش پژوهشی، ۴۰ دانش آموز پایه دهم در قالب طرح پیش آزمون-پس آزمون با گروه کنترل مورد مطالعه قرار گرفتند. گروه آزمایش (۲۰ نفر) به مدت ۳ جلسه از ChatGPT نسخه ۳.۵ برای حل مسائل فیزیک استفاده کردند و گروه کنترل (۲۰ نفر) با روش سنتی آموزش دیدند. داده ها با استفاده از آزمون تی مستقل و تحلیل کوواریانس تحلیل شد. یافته های مروری نشان داد که هوش مصنوعی به ویژه در شبیه سازی مفاهیم انتزاعی (۵۳٪ مطالعات)، تولید تمرین شخصی سازی شده (۳۱٪) و اصلاح خطاهای رایج (۱۶٪) کاربرد دارد. یافته های پژوهشی نشان داد که گروه آزمایش در مسائل محاسباتی (میانگین ۷.۸ در مقابل۵.۴ )، (۰.۰۱>p) عملکرد بهتری داشت، اما در مسائل تشریحی و مفهومی تفاوت معنی داری مشاهده نشد .(۰.۲۳=p) نمره انگیزش در گروه آزمایش به طور معنی داری بالاتر بود (میانگین ۴.۲ از ۵ در مقابل ۲.۹). هوش مصنوعی می تواند ابزار کمکی موثری برای بخش محاسباتی و افزایش انگیزه باشد، اما جایگزین آموزش مفاهیم عمیق توسط معلم نیست. پیشنهاد می شود معلمان از هوش مصنوعی به عنوان دستیار تمرین و رفع اشکال استفاده کنند.

کلیدواژه ها:

هوش مصنوعی ، آموزش فیزیک ، حل مسئله ، ChatGPT ، مطالعه ترکیبی ، متوسطه دوم