Xatbot educativa gamificada per a l'ensenyament de la programació: avaluació de la seva implantació a les aules en primers cursos
La finalitat d’aquest projecte és implantar i avaluar una xatbot educativa gamificada en l’assignatura de Programació I del grau d’Enginyeria Informàtica (EI) de la Universitat de Barcelona (UB). Aquesta xatbot s’ha dissenyat amb el doble objectiu de donar suport i a l’hora motivar 24/7 l’aprenentatge dels nostres alumnes de primer curs. És a dir, la xatbot o assistent intel·ligent virtual representa una metodologia activa d’aprenentatge autònom complementària a l’aprenentatge a l’aula. Vam anomenar LovelaceUB a la xatbot en homenatge a Ada Lovelace, la dona considerada com la primera programadora de la història, i ha estat desenvolupada per l’equip de treball en projectes anteriors [1][2]. En el present projecte es planteja avaluar-ne les seves capacitats i l’efectivitat del seu servei en un entorn real de primer curs.
En aquesta versió, les prestacions de la xatbot estan orientades al suport integral de l’assignatura de Programació I. Els estudiants podran interactuar amb LovelaceUB per resoldre dubtes i realitzar exercicis. Per exemple, els estudiants poden preguntar-li a LovelaceUB sobre el funcionament de l’assignatura - detalls concrets del pla docent (metodologia, criteris d’avaluació, etc.) - i també sobre conceptes de programació, per exemple què és una variable o quin tipus de variables hi ha. Cal destacar que si LovelaceUB no pot respondre a les preguntes conceptuals per les limitacions de les seves dades d'entrenament, aquesta fa ús de l'API de chatGPT 3.5, un sistema conversacional de propòsit general que utilitza un model de llenguatge gran. Això sí, en aquests casos, s’informa a l'estudiant que la resposta prové de chatGPT, i se l’avisa de la possible manca de veracitat de la resposta, i per tant, s’espera una revisió crítica del contingut generat per part de l’estudiantat, i si s’escau, se l’orienta a consultar amb el professorat.
Pel que fa als exercicis, els estudiants podran sol·licitar a LovelaceUB enunciats de problemes de programació en Java. Una vegada els alumnes realitzen els programes d’ordinador que resolen aquests problemes, poden demanar a LovelaceUB que els corregeixi. Per a això, LovelaceUB internament fa servir un mecanisme de correcció automàtica que utilitza uns tests definits pel professorat. Després d’aquesta correcció automàtica, els estudiants reben una retroalimentació formada per una nota, un missatge empàtic segons el resultat de la correcció, i informació sobre quins tests ha passat el programa durant l’execució.
A més, la interacció estudiant-xatbot està gamificada per motivar l’ús de la xatbot educacional tant per resoldre dubtes, com per realitzar exercicis. Així doncs, l’estudiant rep recompenses, premis i informació sobre el seu progrés al llarg de l’itinerari d’aprenentatge programat.
En resum, aquest projecte preten avaluar l'eficàcia de l'ús d'una xatbot educativa com metodologia d'aprenentatge autònom que facilita l'accés a estudiants de primer curs, analitzant el seu efecte tant en la motivació com en l'experiència de l'aprenentatge.
L’objectiu d’aquest projecte d’innovació docent és incorporar i avaluar una metodologia activa d’aprenentatge autònom a l’assignatura de Programació I del grau d’Enginyeria Informàtica de la UB. Concretament, es proposa la incorporació i avaluació d’una xatbot basada en ML (Machine Learning) i gamificada amb qui l’alumnat pot interactuar en qualsevol moment per resoldre dubtes, sol·licitar exercicis de programació i corregir-los. Aquest objectiu es desglossa en dos objectius més específics:
- OBJ1. Estudi de la millora que l'ús de la xatbot té en l'aprenentatge (OBJ1)
- OBJ2: Estudi de l’impacte de la gamificació en la motivació dels estudiants (OBJ2).
Per aconseguir aquests objectius es plantegen les següents fases:
Posada en marxa de la xatbot gamificada (desplegament de la xatbot ja entrenada en un hosting al núvol, Azure de Microsoft) amb el grup d'alumnes de l’assignatura de primer semestre de primer curs.
Recollida dades (dades d’interacció durant l’experiència, qualificacions durant l’experiència en tasques regulades en l’assignatura, qüestionaris pre i post de motivació i qüestionaris sobre l’expèriencia d’usuari).
Anàlisi de resultats per analitzar la millora que l'ús de LovelaceUB té en l'aprenentatge.
Analisi de l’impacte de LovelaceUB en la motivació dels estudiants.
Extracció de conclusions i redacció de guies dirigides al professorat per a la incorporació de la xatbot gamificada com a nou mètode d’aprenentatge autònom.
Argumentar l’adequació dels objectius a la finalitat del projecte:
L’objectiu general i els específics prèviament esmentats estan perfectament alineats amb la doble finalitat del projecte que per un costat es avaluar el suport que la xatbot dóna a l'aprenentatge de la programació, i per un altre analitzar si la gamificació motiva el seu ús i impacta positivament en l'experiència dels alumnes de primer curs.
