コンピュータサイエンス教育におけるChatGPTの利用：学生の見解

最近、教育におけるChatGPTのような人工知能ツールの使用が人気になってきた。この文章では、コンピュータサイエンスの授業でチャットGPTを使うことについて学生たちの意見や、より良く活用するためのアイデアを探っている。ChatGPTを使ったコーディング活動を終えた7人の学生にインタビューを行って、彼らの考えを集めた。

インタビューの結果、学生たちはChatGPTが特にプログラミングにおいて学習体験を改善できることを認識していることがわかった。彼らは、ChatGPTが質問にすぐに答えてくれることや、学習を個別化できる点を評価していた。しかし、学生たちはChatGPTにあまり依存すると、自分の考える力や問題解決能力が損なわれるのではないかと心配している。これは、コンピュータサイエンスの授業でChatGPTを使う際に適切なバランスを見つけることが重要であることを示している。この研究の結果は、教師やカリキュラムデザイナー、政策立案者が教育におけるAIツールの使い方を理解するのに役立つかもしれない。

#はじめに

教育機関は最近、デジタル技術を使って教育や学習を改善することに大きく変わった。この変化は、学習リソースへの簡単なアクセスや柔軟な学習オプションへの需要の高まりによって進められている。同時に、将来に必要なスキルを学生に提供することも重要だ。人工知能（AI）ツールは、この変化の大きな部分を占めている。知能チュータリングシステムのようなAIシステムは、学生や教師に個別の体験を提供している。

特に生成AIシステムであるチャットボットは、教育において大きな影響を与えている。ChatGPTのようなツールは一般的になり、多くの分野で使用されている。研究によれば、ChatGPTは教育に大きな利益をもたらすことができる。急成長を遂げたChatGPTは、多くの人々に生成AIを紹介している。ChatGPTはさまざまなトピックについて話すことができ、エッセイの作成や文献レビュー、コーディングなどの作業にも強力だ。ChatGPTの能力は、より多くのユーザーと対話することで成長し続けると期待されている。

ChatGPTが学生の学習をより良くする手助けをする一方で、使うことに伴う懸念もいくつかある。たとえば、カンニングや作業のコピーなどが問題視されている。教育者は、学生がChatGPTを使ってエッセイや解答を作成し、それが評価や試験を通過する可能性があることを心配している。これらの懸念に対処するために、教師はChatGPTを教室活動に組み込む方法を見つける必要がある。無料のオンラインツールであるChatGPTが教育で一般的になるにつれて、それを安全に効果的に使う方法を見つけることが重要だ。この研究は、ChatGPTが高等教育のプログラミング教育にどのように組み込まれるかを探っている。

研究の目的は、ChatGPTがコンピュータサイエンスの授業にどのように組み込まれるかについての洞察を提供することだ。この研究がコンピュータサイエンス教育コミュニティの人々がチャットボットが学習を助ける方法をより良く理解するのに役立つことを願っている。この記事はセクションに分かれている。まず、研究の目的を説明し、次に学生のChatGPTに対する認識とプログラミング教育における使用に関する関連研究をレビューする。続いて、参加者のための方法や活動の説明とインタビューが行われる。最後に、インタビューや活動から得られた主要な発見を提示し、教育関係者への提言、制約、今後の研究の方向性についても議論する。

#高等教育におけるChatGPTの学生のフィードバック

ChatGPTの台頭は、高等教育における教育と学習に大きな影響を及ぼしている。いくつかの研究が、特にコンピュータサイエンスのさまざまな分野における学生のChatGPTに対する見方を探求してきた。コンピュータ工学の上級生を対象にした研究では、彼らは学業や仕事でのサポートとしてChatGPTを評価していた。しかし、正確性についての懸念や、教育者がその使用を導く必要があることも指摘されていた。ガーナでの別の研究では、学生たちはChatGPTに対してポジティブな意見を持っていたが、彼らの感情と使用意図との明確な関係は見られなかった。

ChatGPTの教育における役割は、さまざまな視点からも調査されている。ある学生や学者は、学習システムの進化や倫理的問題といったテーマを強調している。教育におけるAIの倫理や効果についてのさらなる研究の必要性が際立っている。別の研究では、ChatGPTが学生の学習にどのように役立つかを調べ、時間を節約したり、多様な情報を提供したり、個別指導を行ったりできることが明らかになった。懸念には、情報源の評価や正確な引用が含まれていた。

さらに、問題解決学習におけるChatGPTの使用に関する研究では、薬学の学生のグループ協力やモチベーションを向上させたことがわかった。全体として、学生たちはChatGPTを貴重な学習ツールと見ているが、正確性に関する疑問も提起している。

現在の研究は、学生たちがコンピュータサイエンス教育においてChatGPTを使用することについてどう感じているかに焦点を当てている。7人の2年生のコンピュータサイエンス学生がプログラミング活動に参加し、その後インタビューを受けた。

#方法と活動

さまざまな経験を捉えるために、研究者たちは多様な学生グループを募集した。サンプルには、異なる人種的背景を持つ2人の女性と5人の男性が含まれ、バランスの取れた代表性が確保された。さらに、障害を持つ学生を含めるための努力がされ、2人の参加者が障害を報告した。

参加者には個別に連絡を取り、研究についての情報と活動の指示が渡された。研究は学期休暇中に行われたため、活動とインタビューのためにリモートエンゲージメントプロトコルが確立され、メールやMicrosoft Teamsを使用してコミュニケーションを図った。参加者には、いつでも再スケジュールや撤回ができることがリマインドされた。

活動は、コード完成とコード分析の2つの部分に分けられた。

#コード完成

このセクションでは、学生たちはさまざまなプログラミング言語と概念を用いた複数のコーディングタスクを受け取った。これらのタスクは、ユーザーの入出力からSQLクエリや配列操作まで多岐に渡った。参加者は、5つのコーディング課題に取り組み、コードスニペットを完成させてプログラミングの問題を解決することに挑戦した。彼らは外部の助けを借りずに独立して作業するよう指示され、タスクに取り組んだ後、ChatGPTを使用して作業をサポートすることができた。

#コード分析

このパートでは、参加者にはバグを特定し最適化を提案する基準に基づいて分析するための2つのコードが与えられた。各参加者は、同じJavaのコードスニペットを個別にレビューした。分析は、コードの動作を理解し、改善を提案することに焦点を当てた。

参加者は、自分のコードとChatGPTの応答を含むスクリーンショットを提出した。データにはさまざまなプログラミング言語が含まれ、匿名性を確保するために個人データは収集されなかった。

#インタビュー

活動の後、参加者に半構造化アプローチを用いてインタビューが行われ、ChatGPTとの経験について深い洞察を得ることを目指した。インタビューの質問は、参加者のフィードバックの異なる側面をカバーするために5つのカテゴリに分けられた。

• 活動に関する質問: 参加者は、自分のコードとChatGPTが生成したコードを比較し、構造や可読性の違いについて話し合った。
• 一般的な質問: 教育におけるChatGPTの広範な影響について探求し、学生への支援や直面する可能性のある課題について議論した。
• 倫理的な質問: ChatGPTを学習タスクに使用することに関する倫理的問題を参加者は考えました。
• 評価に関する質問: 活動の後、学生はChatGPTに対する全体的な印象や生じた倫理的懸念を共有した。
• まとめの質問: インタビューは、参加者が研究から得た洞察や今後のこの知識の活用計画について話し合う形で締めくくられた。

インタビューは個別に行われ、フォーカスを保つためにインタビュアーはオープンな議論を促す快適な環境を作ることを目指した。

#発見

インタビューからいくつかのテーマが浮かび上がり、各テーマにはサブテーマがある。主なテーマとして、学生たちのChatGPTを使ったコーディングに対する認識、ChatGPTを教授法に取り入れるための提案、倫理的配慮、そして学生たちのChatGPTに対する全体的な感情が特定された。

#ChatGPTを使用したコーディングに対する学生の認識

参加者は、コーディングタスクにおけるChatGPTの利点と欠点の両方を指摘した。

#コードの構造

ほとんどの学生は、ChatGPTが生成したコードが読みやすく、フォローしやすいと感じていた。ある参加者は、ChatGPTが長いプロンプトを管理可能な部分に分けてくれることで、ユーザーにとって明確になると述べた。

一方で、いくつかの参加者はChatGPTのコードがあまりにも一般的で創造性が欠けていると感じていた。しかし、他の参加者はそれが革新の可能性を秘めていると信じていた。

#コードのコメントと説明

多くの参加者は、ChatGPTが提供する詳細なコードのコメントを評価し、プログラミングスキルを向上させるのに役立つと感じていた。参加者の中にはコメントが役立つと感じた者もいれば、指示を求めると内容が多すぎて圧倒されるかもしれないと指摘した。

全体として、参加者はChatGPTのコメントが単なる説明以上のものであり、彼らのプログラミング理解を助ける可能性を示すと感じていた。

#プログラミングの自己学習

全参加者は、ChatGPTがプログラミングの自己学習を大いに高めることができるに同意した。彼らは、ChatGPTが質問にすぐ答えられ、複雑な概念を簡素化できる点を評価していた。この能力は、プログラミングに苦しむ学生に特に有益だ。

#ChatGPTの教育と学習への取り入れに関する提案

全参加者は、ChatGPTが効果的な学習ツールであると信じており、教育におけるその利用を強化する方法を提案した。多くの参加者は、教師が学生の強みに基づいたカスタマイズされた活動を作成するためにChatGPTを利用できると指摘した。

参加者はまた、学校が学生にChatGPTを効果的に使う方法を教えるコースを提供すべきだと提案した。彼らは、既存の学習管理システムにChatGPTを統合することで、よりインタラクティブで応答性の高いものにできることを強調した。

#学生のサポート

学生たちは、従来の検索エンジンよりもChatGPTの使用を好んだ。彼らは、ChatGPTが自分のコードのエラーを理解するのに役立っていると感じ、他のリソースよりも問題をより明確に説明してくれることを実感していた。大多数の参加者は、ChatGPTが特に障害のある学生に適応することで恩恵を得ると感じていた。

#倫理的懸念

参加者は主に盗作、プライバシー、データ保護に関する懸念を提起した。彼らは、一部の学生がAIが生成したコンテンツを自分の作品として主張することがあるかもしれないと指摘した。

プライバシーの問題も強調され、ChatGPTに入力された個人データが保存され、アクセスできる可能性があることが懸念された。ユーザーからのデータがどのように管理され、保護されるかについても心配されていた。

#ChatGPTに対する一般的な見解

参加者はChatGPTに対する全体的な感情を共有し、強みと弱みを分類した。

#強み

参加者はChatGPTのいくつかのポジティブな側面に気づいた。彼らは、個人的な学習に役立ち、特に困難な学習者を支援できる点を評価した。即時のフィードバックを提供できるChatGPTは、彼らの学習過程において魅力的なツールだと感じていた。

#弱み

利点がある一方で、学生たちはChatGPTに過度に依存することの懸念を表明した。彼らは、この依存が問題解決能力や創造性を減少させる可能性があると心配していた。一部の参加者は、情報を確認する必要性を強調し、ChatGPTに依存しすぎると誤情報のリスクが生じるかもしれないと述べた。

全体として、参加者はChatGPTを役立つ学習ツールとして見ていたが、従来の学習方法とのバランスを取る重要性を認識していた。

#議論

近年、教育にAIツールを統合する動きが広がっている。この研究は、学生たちがコンピュータサイエンスのコースでChatGPTがどのように認識され、使用されるべきかを評価することを目的とした。インタビューから得られたフィードバックは、学生たちがChatGPTを学習において価値のあるリソースと見なしていること、またそのアクセスの容易さやプログラミングタスクへの支援を強調している。

しかし、参加者はChatGPTの使用に伴う潜在的な欠点、特に批判的思考や問題解決能力への影響も認識していた。盗作やデータプライバシーのような倫理的考慮は、こうしたツールを教育の場で責任を持って使用する必要性を強調している。

教育におけるAIツールに関する以前の研究に合致する形で、この研究は、ChatGPTが学習にとって有益な資産となり得ることを確認している。しかし、教育者はその限界を考慮し、適切な使用に関する明確なガイドラインが必要だ。

#制限と今後の研究

この研究にはいくつかの制限がある。まず、参加者が完成させたコーディングタスクは比較的簡単であり、より複雑なタスクを含めることで深い洞察を得られる可能性がある。次に、各参加者が使用したChatGPTの特定のバージョンは記録されていなかったため、彼らの経験に影響を与える可能性がある。今後の研究では、より大規模なサンプルを対象にし、異なるバージョンのChatGPTをコーディングタスクで探求することができるだろう。

結論として、この研究は教育におけるChatGPTの可能性を強調しつつ、批判的思考や倫理的考慮を優先する慎重な統合を求めている。