יעילות ושילוב מיומנויות חשיבה ביקורתית בשימוש בבינה מלאכותית בקרב סטודנטים לתואר ראשון בחינוך לביולוגיה
תקציר
המחקר בחן עד כמה מיומנויות חשיבה ביקורתית משולבות בשימוש בבינה מלאכותית בקרב סטודנטים לחינוך לביולוגיה, על רקע תלונות חוזרות ונשנות על אימוץ מוגבל, קושי בריכוז וביצועים חלשים בנושאים ביולוגיים המצריכים הערכה ברמה גבוהה, חרף ההתפתחות המהירה של כלי בינה מלאכותית בחינוך. נבחנו התפיסות של הסטודנטים כלפי שימוש יעיל בכלי בינה מלאכותית, מידת השילוב של מיומנויות חשיבה ביקורתית בעת שימוש בתשובות המופקות על ידי בינה מלאכותית בביולוגיה, וההשפעה של שילוב זה על ההישגים הלימודיים. נעשה שימוש בעיצוב מחקר מעין ניסויי מסוג מבחן מקדים ומבחן מסכם, ובו השתתפו 36 סטודנטים לחינוך לביולוגיה מאוניברסיטת לאגוס בניגריה. לצורך איסוף הנתונים נעשה שימוש בשלושה כלים תקפים ומהימנים: מבחן הישגים בביולוגיה, שאלון תפיסה ודפוסי שימוש, וכלי הערכה למיומנויות חשיבה ביקורתית. הממצאים העלו הבדל מובהק סטטיסטית בתפיסת הסטודנטים כלפי שימוש יעיל בכלי בינה מלאכותית, וכן הבדל מובהק במידת שילוב מיומנויות החשיבה הביקורתית בשימוש בתשובות המופקות על ידי בינה מלאכותית.
מבוא
בינה מלאכותית, שראשיתה בחזון משנות החמישים לחיקוי חשיבה אנושית במכונות, הפכה בעשורים האחרונים לכוח משמעותי בהוראה, בעיקר במקצועות המדעים. כלים כגון ChatGPT, Julius AI ו-Deep Seek מסייעים במתן משוב מיידי, איתור פערי למידה והתאמת תוכן הוראתי, ותורמים ללימוד ביולוגיה באמצעות מעבדות וירטואליות והוראה מותאמת אישית. עם זאת, הודגש כי שילוב כלים אלה חייב לחרוג מקבלה פסיבית של תשובות, וכי על הלומדים לפתח יכולת הערכה ביקורתית של תשובות בינה מלאכותית, בהתחשב בכך שכלים אלה עלולים לטעות. נדרש שינוי בגישה ההוראתית, מהעברת תוכן גרידא לעידוד בדיקה פעילה של מידע, השוואתו לידע ממקורות מסורתיים וזיהוי הטיות אפשריות באלגוריתם. תפקיד המורים מוצג ככריטי, שכן עליהם לא רק לשלב את הבינה המלאכותית בהוראה אלא גם לטפח אצל התלמידים חשיבה ביקורתית כלפיה. בניגריה, מדינה מתפתחת שבה אוריינות דיגיטלית עדיין בהתהוות, קיימים אתגרי תשתית וגישה, אך נעשים מאמצים להכשיר מורים ולהטמיע כלים אלה.
הצגת הבעיה
שילוב הבינה המלאכותית בחינוך נתפס כהתפתחות מהפכנית, אך המימוש בפועל מוגבל כאשר אין מעורבות ביקורתית מספקת עם המידע המופק. תופעת השגיאות וההזיות בתשובות מובילה לפיתוח גרסאות פרימיום של כלים, ולצורך שתלמידים ידעו לזהות אי דיוקים ולתקף תשובות באמצעות היגיון מדעי. בניגריה מצטרפת לכך תלונה חוזרת של בוחנים ומורים על היעדר ריכוז וביצועים חלשים בנושאים המצריכים חשיבה מסדר גבוה, לצד היעדר הכשרת מורים לביקורת תשובות בינה מלאכותית. עוד צוין כי המחקר הקיים מתמקד בעיקר ביתרונות הטכנולוגיים וההוראתיים של הבינה המלאכותית, מבלי להתייחס דיו להתפתחות הקוגניטיבית של התלמידים או לאופן שבו מורים מנחים אותם להעריך תוכן זה.
מטרת המחקר
המחקר נועד לבחון את מידת היעילות והשילוב של מיומנויות חשיבה ביקורתית בשימוש בבינה מלאכותית בקרב סטודנטים לחינוך לביולוגיה, ובאופן ספציפי:
- להעריך את תפיסת הסטודנטים כלפי שימוש יעיל בכלי בינה מלאכותית.
- לבחון את מידת שילוב מיומנויות החשיבה הביקורתית בשימוש בתשובות מבוססות בינה מלאכותית בביולוגיה.
- לבחון את השפעת שילוב מיומנויות אלה על ההישגים הלימודיים בביולוגיה.
שאלות המחקר והשערות המחקר
בהתאם למטרות אלה נוסחו שלוש שאלות מחקר מקבילות, שעסקו בתפיסת הסטודנטים, במידת שילוב החשיבה הביקורתית, ובהשפעתה על ההישגים הלימודיים. כנגד כל שאלה נוסחה השערת אפס התולה כי אין הבדל או השפעה מובהקים בכל אחד מהתחומים הנבחנים.
מתודולוגיית המחקר
אומץ עיצוב מחקר כמותי מעין ניסויי, המבוסס על מבחן מקדים ומבחן מסכם. אותה כיתה שלמה שימשה תחילה כקבוצת ביקורת, שקיבלה הוראה בשימוש בתשובות בינה מלאכותית ללא דגש על חשיבה ביקורתית, ולאחר מכן קיבלה למשך שישה שבועות הוראה המדגישה שילוב מיומנויות חשיבה ביקורתית, ובכך שימשה כקבוצה הניסויית. שיטה זו נבחרה כדי לשמור על שלמות תהליך המחקר.
אוכלוסיית המחקר
אוכלוסיית המחקר כללה כיתה שלמה של סטודנטים לחינוך לביולוגיה בשנת הלימודים הראשונה באוניברסיטת לאגוס, שנבחרה בדגימה מכוונת. הכיתה מנתה 36 סטודנטים ממחלקת החינוך למדעים, מרביתם נשים בטווח גילאים של 18 עד 20.
כלי המחקר, תוקף ומהימנות
נעשה שימוש בשלושה כלי מחקר. מבחן ההישגים בביולוגיה כלל עשרים שאלות רב ברירה שנלקחו משאלות עבר ומתוכן הלימודים בביולוגיית התא, עבר תיקוף תוכן ומראה בידי שני מרצים לביולוגיה, ונבדק במדדי קושי והבחנה עד לגיבוש הגרסה הסופית, עם מהימנות של 0.89 לפי נוסחת קודר ריצ'רדסון. שאלון התפיסה ודפוסי השימוש כלל עשרים וחמישה פריטים בסולם ליקרט בן חמש דרגות, שכיסו מידע דמוגרפי, תפיסה ודפוסי שימוש, עם מהימנות של 0.86. כלי הערכת החשיבה הביקורתית נבנה במיוחד למחקר ומדד יכולות של זיהוי הנחות, היסק דדוקטיבי, היסק חזוי, פרשנות נתונים והערכת טיעונים בהקשר ביולוגיית התא, עם מהימנות של 0.90, וכלל גם שאלות פתוחות שבהן הותר שימוש מבוקר בכלי ChatGPT.
איסוף נתונים
שלושת הכלים הועברו כמבחן מקדים לכיתה השלמה, ולאחר מכן ניתנה הדרכה במשך שישה שבועות, ובסיומה הועברו הכלים שוב כמבחן מסכם. הנתונים נותחו באמצעות תוכנת SPSS, תוך שימוש במבחן t מזווג לבדיקת ההשערות ברמת מובהקות של 5%.
תוצאות ודיון
נמצא כי תדירות השימוש בכלי בינה מלאכותית, ובפרט ChatGPT, גבוהה, כאשר רוב הסטודנטים דיווחו על שימוש שבועי או יומיומי. תפיסת הסטודנטים כלפי הכלים עלתה ממדד גבוה במבחן המקדים למדד גבוה מאוד במבחן המסכם, ועלייה זו נמצאה מובהקת סטטיסטית עם גודל אפקט גדול מאוד. ציוני מיומנויות החשיבה הביקורתית עלו אף הם באופן מובהק בין המבחן המקדים למבחן המסכם, לצד ירידה בפיזור הציונים המעידה על צמצום פערים בין סטודנטים בעלי ביצועים נמוכים לגבוהים, אם כי גודל האפקט כאן היה קטן עד בינוני. לעומת זאת, בציוני מבחן ההישגים בביולוגיה נמצאה עלייה מספרית קלה בלבד, שלא הייתה מובהקת סטטיסטית וגודל האפקט שלה היה זניח.
סיכום הממצאים
נמצא הבדל מובהק בתפיסת הסטודנטים כלפי שימוש יעיל בכלי בינה מלאכותית, הבדל מובהק במידת שילוב מיומנויות החשיבה הביקורתית בשימוש בתשובות מבוססות בינה מלאכותית, אך לא נמצאה השפעה מובהקת של שילוב זה על ההישגים הלימודיים.
דיון בממצאים
ההבדל המובהק בתפיסה מלמד כי הסטודנטים אינם מהווים קבוצה אחידה, אלא מתחלקים לתת קבוצות בעלות רמות שונות של קבלה וספקנות כלפי הכלים, בהתאם לרמת חשיפה קודמת לטכנולוגיה ואוריינות דיגיטלית. ההבדל במידת שילוב החשיבה הביקורתית מצביע על כך שחלק מהסטודנטים משתמשים בכלים אלה רק לקבלת תשובות, בעוד אחרים מנצלים אותם כנקודת מוצא לבירור מעמיק יותר, ומדגיש את הצורך בהנחיה מפורשת כדי שהשימוש בבינה מלאכותית לא יישאר צריכה פסיבית של מידע. ממצא ההיעדר השפעה מובהקת על ההישגים נחשב מרכזי במיוחד, שכן הוא מלמד כי עצם השימוש בכלים, גם בליווי ניסיון ליישם חשיבה ביקורתית, אינו מבטיח שיפור בהישגים. מכאן עולה כי אופן השימוש חשוב יותר מהכלי עצמו, וכי שימוש בבינה מלאכותית לעקיפת תהליך הלמידה, למשל להפקת מסמכים מוגמרים ללא הבנת התכנים העומדים בבסיסם, אינו תורם לביסוס ידע הנבחן במבחנים מסורתיים.
מסקנות
המחקר מצא כי הסטודנטים תופסים באופן כללי את כלי הבינה המלאכותית כפוטנציאל יעיל ללמידה, אך תפיסתם אינה אחידה. גם מידת שילוב מיומנויות החשיבה הביקורתית בשימוש בכלים משתנה במידה ניכרת, מה שמעיד על פער באוריינות דיגיטלית וביקורתית. הממצא המרכזי הוא ששימוש בכלי בינה מלאכותית, גם כאשר מנסים ליישם בו חשיבה ביקורתית, אינו מבטיח כשלעצמו שיפור בהישגים הלימודיים. לכן הפוטנציאל הטמון בבינה מלאכותית בחינוך אינו ממומש במלואו, ומימושו מותנה בכך שהשימוש בכלים יהיה מובנה, מונחה וקשור במפורש לפיתוח מיומנויות חשיבה מסדר גבוה, ולא ישמש קיצור דרך לקבלת מידע.
המלצות
- על מוסדות להכשרת מורים ועל מחנכי ביולוגיה לשלב באופן פעיל את כלי הבינה המלאכותית בתוכנית הלימודים, ולבנות מטלות המחייבות בדיקה עובדתית, ביקורת והרחבה של תשובות הכלי, כדי לטפח חשיבה ביקורתית בהקשר של שימוש בבינה מלאכותית.
- יש לעדכן את תוכנית הלימודים בחינוך לביולוגיה ולהוסיף בה מודולים העוסקים באוריינות בינה מלאכותית במדעים, שיעסקו בשימוש יעיל ואתי בכלים, בהערכת מהימנות תוכן מבוסס בינה מלאכותית, ובניצולם לפתרון בעיות מורכבות.
- יש לעודד סטודנטים לחרוג משימוש בכלי בינה מלאכותית לצורך שאלה ותשובה פשוטות, ולהכשירם להשתמש בכלים אלה לצורכי סיעור מוחות, בחינת הסברים חלופיים ויצירת תרגילי תרגול, כדי לטפח מעורבות אינטראקטיבית וביקורתית יותר עם החומר.
- מומלץ לחוקרים ולמומחי תוכנית לימודים לפתח ולתקף מסגרות פדגוגיות ייעודיות לשילוב כלי בינה מלאכותית באופן שמשפר בפועל חשיבה ביקורתית והישגים לימודיים, ולערוך מחקר אורך העוקב אחר דפוסי השימוש בבינה מלאכותית לאורך זמן ואחר השפעתם הקוגניטיבית וההישגית.
מקור
Esiobu, G. O., Folorunsho, A. E., Aramide, A. M., Falilat, A. Y., & John, E. (2025). Effectiveness and Incorporation of Critical Thinking Skills in the Usage of Artificial Intelligence among Biology Education Undergraduates. Journal of Contemporary Education Research, 10(8), 13-29.