[論文レビュー] Qualitative and quantitative analysis of student's perceptions in the use of generative AI in educational environments

Sergio Altares-López, José M. Bengochea-Guevara+3 more|arXiv (Cornell University)|May 22, 2024

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ひとこと要約

本研究は中学校・高等学校の生徒向けの迅速なAI学習方法論を提示し、生成型AIに対する彼らの認識を分析し、倫理的・情動的・教育的影響を探る。

ABSTRACT

The effective integration of generative artificial intelligence in education is a fundamental aspect to prepare future generations. The objective of this study is to analyze from a quantitative and qualitative point of view the perception of controlled student-IA interaction within the classroom. This analysis includes assessing the ethical implications and everyday use of AI tools, as well as understanding whether AI tools encourage students to pursue STEM careers. Several points for improvement in education are found, such as the challenge of getting teachers to engage with new technologies and adapt their methods in all subjects, not just those related to technologies.

研究の動機と目的

• AI生成能力に焦点を当てた加速学習方法論を中学生・高校生に導入する。
• 教育における生成型AIツールの感情・倫理認識・日常的な利用を学生がどう捉えているかを検討する。
• 方法が創造性・協働・AI関連のキャリアへの関心にどう影響するかを評価する。
• 教師が現在、AI統合を各教科間でどのように支援しているか、又は妨げているかを特定する。
• 倫理的な使用に対するAIリスクの認識と依存について学生を評価する。

提案手法

• AIの基礎と知性・日常的な類推についての反省を伴う2部構成の教育プログラム、次に生成型AIによる動画作成の実践タスク。
• プロンプトとプロンプト設計を4つのテーマに guided して、プロンプトから動画を作成するエンドツーエンドの生成型AIアプリケーションの活用。
• ツールの利用状況と日常生活のAI活用を定性的に把握する自由回答プロンプトを、単語雲で要約。
• マドリードの複数校に所属する高校生10名を対象としたパイロットで、グループベースの動画プロンプトと協働的 promptingを実施。
• 活動後の Likert尺度質問と二項目の設問を用いた調査で、参加度・動機・感情・創造性・将来志向・倫理の変化を測定。
• 回答を基準値と比較する記述統計・相関行列・Wilcoxon検定などの統計分析を実施。

Figure 1: Scheme of explanation of the learning of an algorithm included in the methodology.

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RQ1: 学生はAIの進化に対してどのような感情を抱き、学習におけるAIツールの倫理性をどのように評価するのか？
• RQ2 RQ2: 生成型AIの活用は学生の創造性・イノベーションを促進できるのか？
• RQ3 RQ3: 教師は現在、講義や課題を支援するリソースとしてAIの利用を促しているのか？
• RQ4 RQ4: 生成型AIの活用は他教科の学習を補助できるのか？

主な発見

• 授業内の積極的な参加は、クロステクノロジー協働の理解と授業外でのAI探究への動機づけ向上と相関している（例：参加度と技術協働学習の関連は0.88の相関）。
• AI学習方法論に対する全体的な満足度が高く（平均4.7）、ツールとの肯定的な相互作用と満足度には強い関連がある。
• AIトピックへの興味と技術関連のキャリア志向には強い関連があり（興味とキャリアの質問間の相関0.83）。
• 大半の学生はAIに全ての活動を委ねることはせず、信頼性と誤りの可能性を懸念している（90%）。
• 倫理的なAI使用に関する訓練を受けたことがある学生は60%だが、教員が授業課題でAI使用を積極的に促すと答えた学生はわずか10%。
• 二項回答から、学生は宿題・情報チェック・アイデア創出のためにAIツールを頻繁に使用しており、AIの進化に対する感情は倫理的省察が継続していることを示している。

Figure 2: Wordcloud by frequency obtained from the free-response answers made during the activity.