L’Intelligenza Artificiale nell’educazione: Utilizzo di Intelligenza Artificiale generativa a supporto della programmazione

The availability of Artificial Intelligence (AI) based tools is revolutionizing the approach to learning. On one hand, they respond to students' need for personalized support adapted to their difficulties, but on the other hand, they risk proposing massive use that, in the absence of critical thinking, can harm learning. This thesis explores the integration of an AI-based chatbot as a teaching tool to improve programming learning in high schools. The project, concretely implemented in a course at a school in the Aosta Valley, is based on an innovative teaching methodology that combines structured lessons with a flipped classroom approach to using an AI chatbot designed to support students in producing Python programming code. To evaluate the effectiveness of the intervention, students were divided into two groups, one group using the chatbot and another using the web as support. The division, made arbitrarily at the beginning of the meetings, alternated the support used in each lesson to ensure more homogeneous results and to allow all students to experience both types of learning. This made it possible to make a more equitable comparison between the two proposed approaches. During the experience, data was collected regarding the prompts entered by students, the responses generated by the chatbot, and the code produced. The analysis of this data was conducted using AI models (CodeBERT) capable of evaluating the semantics of prompts and produced code. The results indicate that the integration of the chatbot made learning more accessible, allowing all students to complete the assigned exercises. However, a significant limitation emerged: the tendency to rely totally on the chatbot's responses did not contribute to developing adequate critical thinking, thus penalizing a deep understanding of the programming language. This research contributes to the current educational landscape that is experimenting with new solutions to traditional teaching to address and leverage the advent of new technologies. In particular, it underscores the need to educate students not only in the use of AI technologies but also in developing a critical capacity for analyzing the results they produce, thus promoting a conscious and responsible use that can improve learning.

La disponibilità di strumenti basati sull’Intelligenza Artificiale (IA) sta rivoluzionando l’approccio all’apprendimento. Da un lato rispondono al bisogno degli studenti di essere supportati in modo personalizzato e adattato alle loro difficoltà, ma dall’altro rischiano di proporne un utilizzo massivo che, in mancanza di spirito critico, può nuocere all’apprendimento. Questa tesi esplora l’integrazione di un chatbot basato su IA come strumento didattico al fine di migliorare l’apprendimento della programmazione nelle scuole superiori. Il progetto, implementato concretamente in un corso presso un istituto scolastico della Valle d’Aosta, si basa su una metodologia didattica innovativa che combina lezioni strutturate con un approccio flipped classroom all’utilizzo di un chatbot IA progettato per supportare gli studenti nella produzione di codice di programmazione in Python. Al fine di valutare l’efficacia dell’intervento, gli studenti sono stati suddivisi in due gruppi, un gruppo ha utilizzato il chatbot e un gruppo ha utilizzato il web come supporto. La divisione, effettuata arbitrariamente all’inizio degli incontri ha alternato il supporto utilizzato ad ogni lezione per garantire risultati più omogenei e per permettere a tutti gli studenti di sperimentare entrambi i tipi di apprendimento. Questo ha reso possibile un confronto più equo tra i due approcci proposti. Durante l’esperienza sono stati raccolti dati relativi ai prompt inseriti dagli studenti, alle risposte generate dal chatbot e al codice prodotto. L’analisi di questi dati è stata condotta mediante modelli di IA (CodeBERT) in grado di valutare la semantica dei prompt e del codice prodotto. I risultati indicano che l’integrazione del chatbot ha reso l’apprendimento più accessibile, permettendo a tutti gli studenti di completare gli esercizi assegnati. Tuttavia, è emerso un limite significativo: la tendenza a fare totale affidamento sulle risposte del chatbot non ha contribuito allo sviluppo di un adeguato senso critico, penalizzando così una comprensione profonda del linguaggio di programmazione. Questa ricerca contribuisce all’attuale panorama della didattica che sta sperimentando nuove soluzioni alla didattica tradizionale per fronteggiare e sfruttare l’avvento delle nuove tecnologie. In particolare, sottolinea il bisogno di educare gli studenti non solo all’utilizzo delle tecnologie IA ma anche sullo sviluppo di una capacità critica nell’analisi dei risultati che queste producono, promuovendo, così, un uso consapevole e responsabile che possa migliorare l’apprendimento.