[논문 리뷰] Embrace Opportunities and Face Challenges: Using ChatGPT in Undergraduate Students' Collaborative Interdisciplinary Learning

Gaoxia Zhu, Xiuyi Fan외 7명|arXiv (Cornell University)|2023. 05. 23.

Artificial Intelligence in Healthcare and Education인용 수 26

한 줄 요약

준실험 연구(n=130)가 ChatGPT가 학부생의 협력적 학제간 학습에 미치는 영향을 2주간 두고, 주제 및 학문에 따른 참여 및 문제 해결에 대한 효과를 나타내며 학생 반성에서 혼재된 인식을 강조한다.

ABSTRACT

ChatGPT, launched in November 2022, has gained widespread attention from students and educators globally, with an online report by Hu (2023) stating it as the fastest-growing consumer application in history. While discussions on the use of ChatGPT in higher education are abundant, empirical studies on its impact on collaborative interdisciplinary learning are rare. To investigate its potential, we conducted a quasi-experimental study with 130 undergraduate students (STEM and non-STEM) learning digital literacy with or without ChatGPT over two weeks. Weekly surveys were conducted on collaborative interdisciplinary problem-solving, physical and cognitive engagement, and individual reflections on ChatGPT use. Analysis of survey responses showed significant main effects of topics on collaborative interdisciplinary problem-solving and physical and cognitive engagement, a marginal interaction effect between disciplinary backgrounds and ChatGPT conditions for cognitive engagement, and a significant interaction effect for physical engagement. Sentiment analysis of student reflections suggested no significant difference between STEM and non-STEM students' opinions towards ChatGPT. Qualitative analysis of reflections generated eight positive themes, including efficiency, addressing knowledge gaps, and generating human-like responses, and eight negative themes, including generic responses, lack of innovation, and counterproductive to self-discipline and thinking. Our findings suggest that ChatGPT use needs to be optimized by considering the topics being taught and the disciplinary backgrounds of students rather than applying it uniformly. These findings have implications for both pedagogical research and practices.

연구 동기 및 목표

• ChatGPT가 학부생의 협력적 학제간 문제 해결에 미치는 영향을 조사한다.
• ChatGPT를 사용할 때 물리적 및 인지적 참여 변화를 검토한다.
• 학제 간 학습에서 ChatGPT의 인식된 이점과 단점을 파악하기 위해 학생 반성을 평가한다.

제안 방법

• 130명의 학부생(STEM 및 비-STEM)을 대상으로 준실험 설계를 수행한다.
• ChatGPT를 사용 여부에 따른 디지털 리터러시의 2주 학습 기간.
• 협력적 문제 해결, 물리적/인지적 참여, ChatGPT 사용에 대한 반성에 대한 주간 설문지.
• STEM vs 비-STEM 의견 비교를 위한 학생 반성의 감정 분석.
• 이점과 단점의 주제를 식별하는 질적 분석.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ChatGPT 사용이 ChatGPT를 사용하지 않는 경우에 비해 협력적 학제간 문제 해결에 영향을 미치는가?
• RQ2 주제와 학문 간에 ChatGPT가 물리적 및 인지적 참여에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 학생들은 학제 간 학습에서 ChatGPT의 이점과 단점을 어떻게 인식하는가?
• RQ4 교육 배경이 STEM과 비-STEM 학생 간 ChatGPT에 대한 의견 차이에 영향을 미치는가?

주요 결과

• 주제에 따라 협력적 학제간 문제 해결에 유의미한 주효과가 있다.
• 주제에 따라 물리적 및 인지적 참여에 유의미한 주효과가 있다.
• 인지적 참여 측면에서 학문적 배경과 ChatGPT 조건 간의 경계상호작용 효과가 한정적으로 나타난다.
• 물리적 참여에 대해 유의미한 상호작용 효과가 있다.
• STEM과 비-STEM 학생 간 ChatGPT에 대한 의견 차이에 대한 감정 분석 결과 유의한 차이가 나타나지 않았다.
• 정성적 분석에서 긍정적 주제 8가지(예: 효율성, 지식 격차 해소, 인간적인 반응 등)와 부정적 주제 8가지(예: 일반적 응답, 혁신 부족, 자기 규율 약화 등)가 도출되었다.