Resenha Bem Simples o Texto

httpjournalunoestebrindexphpch DOI 105747ch2023v20h571 ISSN online 18098207 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL FRENTE A RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS DE QUÍMICA UM ESTUDO EXPLORATÓRIO COM O CHATGPT Artificial intelligence front of the solution of chemistry exercises an exploratory study with ChatGPT Inteligencia artificial frente a la solución de ejercicios de química un estudio exploratorio con ChatGPT Ingrid Domene Eugenio1 Leonardo Augusto Natércio da Silva2 Caio Murilo dos Santos3 Gustavo Bizarria Gibin4 Universidade Estadual Paulista UNESP Presidente Prudente SP Brasil RESUMO As novas formas de Inteligência Artificial vêm ganhando cada vez mais espaço na escola e entre os alunos Destacase o ChatGPT pelo uso fácil e no Ensino de Química essa ferramenta tem se destacado pelas inúmeras possibilidades propagandeadas entre elas a resolução de exercícios Contudo ainda não há 100 de certeza na efetividade de tal instrumento Este trabalho tem como objetivo investigar o potencial e capacidade do ChatGPT em resolver exercícios de Química envolvendo cálculos estequiométricos e balanceamento de equações Esses exercícios foram retirados de um livro didático do 2o ano do Ensino Médio bastante utilizado pelos professores da rede básica e aprovado no Programa Nacional do Livro Didático PNLD Dado o cunho exploratório da pesquisa foram selecionadas quatro questões duas mais simples e duas mais trabalhosas e complexas Além disso quando o ChatGPT apresentou resultado errado realizouse alguns testes para analisar se uma mudança no enunciado geraria também mudança nos resultados Estes por sinal revelam que o chat se sobressai na linguagem utilizada pois é simples e de fácil entendimento Em contrapartida decepciona resolvendo problemas de estequiometria pois confunde conceitos e não considera todos os átomos ao balancear uma equação Ou seja ao menos que ela já esteja balanceada corretamente não é aconselhável o uso do ChatGPT para resolução de exercícios deste tipo Apesar de ser uma ferramenta promissora e com algumas qualidades não é indicada para aqueles que não possuem o conhecimento completo eou um discernimento necessário para detectar os erros cometidos e corrigilos Palavraschave Ensino de química Tecnologias digitais Assistentes virtuais Cálculos estequiométricos 1 Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho Mestranda pelo Programa de PósGraduação em Ensino e Processos Formativos Licenciada em Química Integrante do Grupo de Pesquisa em Metodologias para o Ensino de Ciências GPMEC ORCID id httpsorcidorg0000000326274272 Email ingriddeugeniounespbr 2 Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho Mestrando pelo Programa de PósGraduação em Ensino e Processos Formativos Licenciado em Química Integrante do Grupo de Pesquisa em Metodologias para o Ensino de Ciências GPMEC ORCID id httpsorcidorg0000000315650527 Email leonardoaugustosilvaunespbr 3 Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho Mestrando pelo Programa de PósGraduação em Ensino e Processos Formativos Licenciado em Química Integrante do Grupo de Pesquisa em Metodologias para o Ensino de Ciências GPMEC ORCID id httpsorcidorg0000000180715441 Email caiomurilounespbr 4 Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho Docente do Programa de PósGraduação em Ensino e Processos Formativos Doutor em Ciências Faculdade de Ciências e Tecnologia Campus Presidente Prudente SP Coordenador do Grupo de Pesquisa em Metodologias para o Ensino de Ciências GPMEC ORCID id httpsorcidorg000000019473255X Email gustavogibinunespbr 462 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 ABSTRACT New forms of Artificial Intelligence are gaining more space at schools and among students ChatGPT stands out for its easy use and in Chemistry Teaching this tool has stood out for the numerous possibilities including problem solving However there is still not 100 certainty of the effectiveness of such instrument This work aims to investigate the potential and capacity of ChatGPT to solve exercises involving stoichiometric calculations and balancing chemical equations These problems were extracted from a textbook for 2nd year of high school widely used by Basic Education teachers and approved by the National Textbook Program Due to the research exploratory nature four questions were selected two simpler and two more laborious and complex Furthermore in case the ChatGPT presented the result incorrectly some tests were performed to analyze whether a change in the statement would also generate a change in the results These by the way reveal that the chat excels in the language used as it is simple and easy to understand On the other hand it disappointing when solving stoichiometry problems as it confuses concepts and does not consider all atoms when balancing an equation In other words unless it is already balanced correctly the use of ChatGPT it is not indicated for solving exercises of this type and despite being a promising tool with some qualities it is not recommended for those who do not have complete knowledge andor a necessary discernment to detect the mistakes it made and correct them Keywords Teaching of chemistry Digital technologies Virtual assistants Stoichiometric calculations RESUMEN Las nuevas formas de Inteligencia Artificial ganan cada vez más espacio en la escuela El ChatGPT destaca por su facilidad de uso y en Enseñanza de Química esta herramienta tiene numerosas posibilidades como la resolución de ejercicios Sin embargo no hay 100 de certeza en la efectividad del instrumento Este trabajo tiene como objetivo investigar el potencial y la capacidad del ChatGPT para resolver ejercicios de Química con cálculos estequiométricos y balanceo de ecuaciones Estos ejercicios fueron tomados de un libro para 2 año de secundaria muy utilizado por los docentes de la Educación Básica y aprobado por el Programa Nacional de Libros de Texto Debido a la naturaleza exploratoria de la investigación se seleccionaron cuatro preguntas dos más sencillas y dos más laboriosas y complejas Además cuando ChatGPT presentaba un resultado incorrecto se realizaron algunas pruebas para analizar si un cambio en el enunciado también generaría un cambio en los resultados Estos revelan que el chat destaca en el lenguaje utilizado que es simple y fácil de entender Por otro lado decepciona y frustra la resolución de problemas de estequiometria porque confunde conceptos y no considera todos los átomos al balancear una ecuación Es decir salvo que ya esté correctamente equilibrado no se recomienda el ChatGPT para la resolución de ejercicios de este tipo y aun de ser una herramienta prometedora con algunas cualidades no es recomendable para aquellos que no tienen conocimiento completo yo discernimiento necesario para detectar los errores cometidos y corregirlos Palabras clave Enseñanza de la química Tecnologías digitales Asistentes virtuales Cálculos estequiométricos INTRODUÇÃO As Tecnologias Digitais TD estão cada vez mais presentes nos ambientes escolares e a inserção delas fomenta os processos de ensino e aprendizagem Atualmente é inviável desassociar o ensino das TD visto que multiplicam os espaços de aprendizagem ou seja a tecnologia nos faz repensar e modificar as formas de ensinar a fim de oportunizar um aprendizado mais efetivo ao estudante As TD têm provocado significativas mudanças na forma em que os estudantes aprendem os conceitos químicos pois o acesso à informação foi expandido além de possibilitar recursos que permitam compreender conceitos abstratos como o uso de softwares dispositivos móveis vídeos e etc Pauletti et al 2017 Leite 2019 463 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 Há autores como Araya Gibin e Souza Filho 2021 que defendem o potencial das TD no Ensino de Ciências e de Química Para eles as tecnologias podem estar diretamente relacionadas ao desenvolvimento de novos métodos de ensino Outrossim os autores ainda acreditam que as tecnologias podem auxiliar nos processos de revisão de currículos e de objetivos de ensino São exemplos de TD softwares de simulação ferramentas para edição de apresentações e textos portais de pesquisas em geral blogs redes sociais computadores notebooks internet entre outros Moran 2012 2013 Araya Gibin Souza Filho 2021 Entre as TD mais recentes a Inteligência Artificial IA tem apresentado funcionalidades em diversos segmentos da sociedade contemporânea e pode ser definida como sistemas de computador inteligentes ou agentes inteligentes com características humanas como a capacidade de memorizar conhecimento de perceber e manipular seu ambiente de maneira semelhante a humano e entender a linguagem natural humana ZawackiRichter et al 2019 p 10 tradução nossa A IA tangencia a área da educação e pode potencializar o aprendizado dos estudantes devido à personalização do ensino que pode ser oferecido a eles Costa Júnior et al 2023 O ChatGPT do inglês chat generative pretrained transformer criado pela empresa OpenAI e disponibilizado em novembro de 2022 é um assistente de IA capaz de responder perguntas e redigir textos ou códigos de computadores em diversos formatos no qual o usuário interage digitando no campo de entrada o comando desejado para que o chat execute Anders 2023 Brown 2023 Vale ressaltar que essa ferramenta funciona a partir de algoritmos de Aprendizado de Máquina machine learning e que foi construída com base na Engenharia de Prompt prompt engineering ou seja as instruções perguntas ou incitações que são fornecidas ao chat fazem com que este seja treinado e posteriormente gere textos e respostas melhores Brown 2023 John 2023 O emprego do ChatGPT no ensino pode corroborar para a aprendizagem dos estudantes sendo útil para dar suporte à pesquisas e obter informações da literatura Entre os benefícios apresentados pela ferramenta temse a possibilidade de os estudantes sanar dúvidas no momento em que for mais oportuno devido à disponibilidade 24 horas Além da disponibilidade pode ser útil para correções automatizadas e soluções de exercícios obtenção de resumos de textos e livros disponíveis na literatura entre outras Guimarães et al 2023 Com as inúmeras possibilidades que o ChatGPT oferece e pela sua acessibilidade se faz necessário realizar estudos sobre a utilização desta ferramenta na área do ensino já que muitos estudantes poderão recorrer a esta ferramenta para potencializar seu aprendizado em disciplinas que tenham dificuldade como o caso da Química em que normalmente os estudantes demonstram dificuldades de relacionar alguns conceitos Ainda que o ChatGPT possa potencializar os processos de ensino e aprendizagem é indispensável verificar a coerência das respostas obtidas no chat para os estudantes Alguns trabalhos que discutem o uso dessa IA no Ensino de Química já foram realizados especialmente por autores estrangeiros Clark 2023 buscou compreender a aptidão do ChatGPT na elaboração de respostas sobre exercícios de Química Para isso o autor selecionou algumas questões que 464 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 são aplicadas em exames nos cursos de Química Geral de uma universidade estadual americana e solicitou ao chat que as respondesse Vale destacar que as questões selecionadas pelo autor envolviam conceitos de titulação e estequiometria de reações químicas por exemplo Seus testes resultaram na seguinte conclusão embora o ChatGPT consiga interpretar as questões de Química a IA algumas vezes propõe soluções incorretas omite informações e comete equívocos Para Clark 2023 Essas deficiências colocam o desempenho do sistema abaixo de um estudante médio de Química geral e tornam o ChatGPT inadequado para concluir as tarefas dos alunos fornecendo explicações precisas No entanto essas mesmas deficiências podem apoiar tarefas nas quais os alunos analisam e melhoram a saída do chatbot corrigindo erros fornecendo informações adicionais e demonstrando sua compreensão sobre o tópico Clark 2023 p 1913 tradução nossa Emenike e Emenike 2023 por exemplo promoveram uma discussão acerca dos benefícios e riscos causados pelo uso do ChatGPT por estudantes de Química e professores de Química bem como químicos possivelmente atuantes em indústrias Para as autoras essa IA e seus semelhantes causam preocupações no que diz respeito ao plágio e aprendizado dos alunos visto que são muito mais do que uma ferramenta de aprendizagem As referidas pesquisadoras concluíram que os textos gerados por IA podem ser utilizados como sendo algo complementar para tanto é necessária uma reflexão sobre como será utilizado durante as aulas Exintaris Karunaratne e Yuriev 2023 realizaram uma pesquisa junto a alunos do curso de Bacharelado em Ciências Farmacêuticas de uma universidade pública da Austrália Nesta pesquisa em questão os alunos participaram de uma atividade extracurricular denominada Abordagens metacognitivas estratégicas para resolução de problemas de Química na qual podiam utilizar o ChatGPT para solucionar um problema de Química Vale ressaltar que os problemas disponibilizados aos alunos envolviam conceitos químicos como concentração de soluções volume molar de gases e número de mols Os autores constataram que as respostas fornecidas pelo chat podem conter erros todavia com o passar do tempo essa IA assim como as outras pode ficar melhor Visando compreender se o ChatGPT era capaz de gerar respostas concisas para questões de avaliações de Química bem como averiguar a qualidade dessas respostas e a similaridade das mesmas frente ao uso de diferentes contas no chat Fergus Botha e Ostovar 2023 selecionaram questões presentes em exames no curso de Ciências Farmacêuticas de uma universidade no Reino Unido e solicitaram ao chat que as respondesse Os autores concluíram que no geral as respostas são bem redigidas todavia a qualidade dessas respostas variou nos testes Além disso o chat apresentou limitações nas respostas de questões que continham informações não textuais Visto os resultados que obtiveram os autores propõem que professores de Química revejam a forma na qual implementam suas avaliações visando conter o plágio nas respostas dos alunos Ainda nessa vertente Humphry e Fuller 2023 buscaram utilizar o ChatGPT para escrever as discussões de um relatório de laboratório Para os autores a utilização do chat em tarefas semelhantes a essa é cabível no entanto destacam a necessidade de os alunos compreenderem os conceitos químicos 465 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 que requerem a discussão pela IA Segundo os pesquisadores isso se faz necessário para saber como fazer a pergunta apropriada e então analisar a saída resposta do ChatGPT Humphry Fuller 2023 p 1435 tradução nossa Visto isso o presente trabalho tem por objetivo verificar a potencialidade desta ferramenta na resolução de exercícios de Química presentes em livros didáticos Temse por objetivos específicos a analisar as respostas fornecidas pela IA nos exercícios de livros didáticos envolvendo cálculos estequiométricos e b observar se as respostas obtidas pelo ChatGPT estão corretas para serem acessadas por leigos fora da comunidade química especialmente alunos da Educação Básica DELINEAMENTO METODOLÓGICO Este presente estudo possui caráter qualitativo e busca através do uso do ChatGPT solicitar resoluções de exercícios de Química referentes à temática cálculos estequiométricos a fim de analisar a veracidade das respostas fornecidas pela IA Vale destacar que o livro escolhido para seleção dos exercícios foi o Química 2ª edição do 2º ano Ensino Médio escrito por Martha Reis e publicado pela Editora Ática Reis 2016 A escolha do livro se deu pela ampla utilização deste pelos professores da Educação Básica bem como ter sido aprovado no Programa Nacional do Livro Didático PNLD em 2018 O caráter qualitativo deste trabalho se deve ao fato de que os dados coletados foram predominantemente descritivos e a preocupação com o processo foi muito maior do que com o produto Segundo Lüdke e André 2018 p 13 em pesquisas qualitativas os pesquisadores devem atentarse para o maior número possível de elementos presentes na situação estudada bem como verificar de que forma o problema investigado se manifesta nas atividades e nos procedimentos adotados No que diz respeito ao tipo de pesquisa este estudo enquadrase como uma pesquisa exploratória visto que pesquisas desse tipo são realizadas quando objetivase examinar um problema ou tema ainda pouco estudado Para Sampieri Collado e Lucio 2013 para ser considerado esse tipo de pesquisa o tema escolhido deve ser aquele do qual se tem muitas dúvidas ou até mesmo que não tenha sido abordado em estudos anteriores A escolha desse tipo de pesquisa se deve à escassez de trabalhos na literatura sobre o uso do ChatGPT no Ensino de Química visto que essa IA é relativamente nova Três etapas foram realizadas para a estruturação deste estudo que por sua vez estão representadas no esquema a seguir 466 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 Figura 1 Esquema do percurso metodológico adotado no estudo Fonte Os autores Como pode se observar na Figura 1 as etapas adotadas foram 1 seleção de exercícios 2 envio dos exercícios ao ChatGPT e 3 análise dos resultados Na primeira etapa selecionouse do livro didático já citado quatro exercícios sobre cálculos estequiométricos Esses exercícios foram selecionados com base no grau de dificuldade sob a ótica dos autores dois exercícios mais simples e dois exercícios mais complexos Posteriormente a essa etapa realizouse o envio dos exercícios selecionados ao ChatGPT ou seja copiou se os enunciados dos exercícios e os colou no chat Por fim analisouse as resoluções apresentadas pela IA Ressaltase que as respostas fornecidas pelo ChatGPT foram copiadas e coladas em quadros para se ter uma melhor organização dos dados vide a seção Resultados e Discussão Ademais cabe salientar que os procedimentos metodológicos adotados são semelhantes aos presentes no trabalho realizado por Clark 2023 autor já citado anteriormente na seção Introdução De forma resumida o autor utilizou o ChatGPT para responder às perguntas de exames finais aplicados em dois cursos de Química Geral e posteriormente analisou as respostas fornecidas pelo chat O estudo tinha como objetivo compreender a aptidão da IA no fornecimento de respostas e explicações confiáveis sobre exercícios de Química RESULTADOS E DISCUSSÃO Segundo a definição do próprio livro utilizado para selecionar as questões as substâncias reagem para formar produtos em uma proporção específica O cálculo estequiométrico é utilizado com a finalidade de determinar a quantidade de reagentes consumidos e consequentemente de produtos obtidos através de uma equação química As fórmulas necessitam satisfazer a lei da conservação da massa Lavoisier e a lei das proporções constantes Proust pelo balanceamento estequiométrico igualandose o número de átomos nos dois termos da equação O cálculo baseiase nos coeficientes da equação química 467 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 corretamente balanceada com a relação de proporcionalidade entre a quantidade de matéria n e a constante de Avogadro 60221023 que mensura o número de partículas elementares Reis 2016 Os estudantes desde o primeiro contato com este conteúdo são ensinados que o primeiro passo em exercícios que envolvam reações químicas é verificar se os coeficientes estequiométricos estão corretos mesmo que não esteja especificado no enunciado De acordo com Tyson 2023 p 2 tradução nossa O primeiro problema é que o ChatGPT é inútil em matemática O segundo problema é que ele inventa coisas Mas ao contrário dos átomos que compõem tudo o ChatGPT cria coisas apenas algumas vezes Esses problemas foram visualizados em alguns dos exercícios escolhidos As resoluções do chat estão expostas nos quadros 1 2 3 e 4 a seguir e envolvem cálculos relacionados ao número de moléculas e as massas Vale ressaltar que as equações apresentadas no decorrer dos resultados pelo ChatGPT estão todas em texto normal pois o próprio mesmo que no comando as reações estejam com os números e estados físicos subscritos automaticamente converte para texto normal impossibilitando a escrita da forma quimicamente correta Quadro 1 Questão 1 envolvendo cálculo de massa e a resposta fornecida pelo ChatGPT Questão e Resposta Q1 Qual a massa de O2g necessária para queimar completamente 161 g de etanol C2H6Ol R Para determinar a massa de O2g necessária para queimar completamente 161 g de etanol C2H6O primeiro precisamos escrever e equilibrar a equação química da reação de combustão do etanol A equação balanceada para a combustão completa do etanol é a seguinte C2H6Ol 3 O2g 2 CO2g 3 H2Og A partir da equação balanceada podemos ver que 1 mol de etanol C2H6O reage com 3 mol de O2g para produzir 2 mol de CO2g e 3 mol de H2Og Agora vamos calcular a quantidade de O2g necessária para queimar 161 g de etanol C2H6O Passo 1 Calcular a quantidade de mols de etanol C2H6O Massa molar do etanol C2H6O 2 massa molar de C 6 massa molar de H 1 massa molar de O Massa molar do etanol C2H6O 2 1201 gmol 6 101 gmol 1 1600 gmol Massa molar do etanol C2H6O 4607 gmol Mols de etanol C2H6O massa de etanol massa molar do etanol Mols de etanol C2H6O 161 g 4607 gmol Mols de etanol C2H6O 3493 mol Passo 2 Calcular a quantidade de mols de O2g necessária para reagir com o etanol A partir da equação química balanceada sabemos que 1 mol de etanol reage com 3 mols de O2g Mols de O2g 3 mols de etanol Mols de O2g 3 3493 mol 468 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 Mols de O2g 1048 mol Passo 3 Calcular a massa de O2g necessária Massa molar do O2g 2 massa molar de O Massa molar do O2g 2 1600 gmol Massa molar do O2g 3200 gmol Massa de O2g necessária mols de O2g massa molar do O2g Massa de O2g necessária 1048 mol 3200 gmol Massa de O2g necessária 33536 g Portanto a massa de O2g necessária para queimar completamente 161 g de etanol C2H6O é aproximadamente 33536 gramas Fonte Os autores A Questão 1 envolve cálculos relacionados ao número de massa e o ChatGPT a responde corretamente Como a reação química balanceada não é fornecida no enunciado a IA fornece a equação da combustão completa do etanol assim como os dados da massa molar dos reagentes e produtos envolvidos O desenvolvimento dos passos e a sequência apresentada são adequados e correspondem ao procedimento padrão encontrado nos livros didáticos que abordam conteúdos da Química Somado a isso há o uso de uma linguagem simples que o aluno consegue entender resultando em menos erros comuns como não balancear a equação Clark 2023 Em concordância com Clark 2023 verificase que o chat é bemsucedido na conceituação de problemas ou seja ele identifica corretamente a natureza da questão na maioria dos casos Contudo em questões numéricas o sucesso do ChatGPT apresentase baixo na geração de uma estratégia apropriada para a resolução quando comparado a questões não numéricas Isso pode ser observado na questão 2 do quadro abaixo Quadro 2 Questão 2 envolvendo cálculo de quantidade de moléculas e a resposta fornecida pelo ChatGPT Questão e Resposta Q2 Quantas moléculas de gás oxigênio são consumidas na combustão de 5 mol de álcool etílico R Para responder a essa pergunta primeiro precisamos conhecer a equação balanceada da combustão do álcool etílico etanol A equação balanceada é a seguinte C2H5OH 3 O2 2 CO2 3 H2O A equação nos mostra que para cada molécula de álcool etílico C2H5OH queima são necessárias 3 moléculas de oxigênio O2 Assim a proporção entre álcool e oxigênio é de 13 Se você tem 5 mols de álcool etílico pode calcular a quantidade de moléculas de oxigênio consumidas na combustão da seguinte maneira 469 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 Mols de oxigênio 5 mols de álcool etílico 3 mols de oxigêniomol de álcool etílico Mols de oxigênio 15 mols de oxigênio A combustão de 5 mols de álcool etílico consome 15 mols de oxigênio Fonte Os autores Assim como na Questão 1 o chat fornece a reação química já balanceada para a realização dos cálculos através dos coeficientes estequiométricos A forma apresentada também é compatível com os exercícios resolvidos encontrados em livros ou através das resoluções que outros indivíduos compartilham na internet e que podem ser encontradas com facilidade através de uma simples pesquisa Entretanto diferente da questão anterior o chat não responde corretamente o que lhe foi perguntado pois a pergunta envolve o número de moléculas sendo necessário mais um passo na resolução com a multiplicação do número de mols pela constante de Avogadro Percebese que ocorreu uma confusão em relação à definição do número de moléculas e número de mols Segundo Clark 2023 talvez para um aluno com contato recente com o conteúdo a explicação do ChatGPT seja suficiente mas interpretandose da maneira correta fica evidente que o chat cometeu um erro ao não realizar o último passo Ao modificar a questão e acrescentar Número de Avogadro 61023 após a pergunta o chat dessa vez responde corretamente até mesmo citando que deve ser usado o valor fornecido no enunciado do número de Avogadro Tyson 2023 entende que a dificuldade do ChatGPT envolve especialmente as conversões de unidades e a manipulação de números em formato científico Além disso apesar de apresentar corretamente as equações balanceadas nos exercícios anteriores já que elas não estavam disponíveis nas questões 3 e 4 apresentadas na sequência notase um problema crítico em balancear equações já disponíveis nos enunciados Quadro 3 Questão 3 envolvendo cálculo de quantidade de moléculas e a resposta fornecida pelo ChatGPT Questão e Resposta Q3 O acetileno etino é um gás incolor de odor agradável que queima a temperaturas elevadas e é usado em maçaricos Faça o balanceamento da equação de combustão do acetileno C2H2g O2g CO2g H2Ov a Quantas moléculas de água H2Ov são obtidas na queima completa do acetileno C2H2g ao serem consumidas 301024 moléculas de gás oxigênio O2g b Quantas moléculas de gás carbônico CO2g são formadas na queima total de 241023 moléculas de acetileno C2H2g 470 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 R Para balancear a equação de combustão do acetileno C2H2g primeiro verificamos quantos átomos de carbono e hidrogênio estão presentes em ambos os lados da equação C2H2g O2g CO2g H2Ov No lado esquerdo da equação temos 2 átomos de carbono e 2 átomos de hidrogênio No lado direito temos 1 átomo de carbono e 2 átomos de hidrogênio Portanto adicionamos um coeficiente 2 na frente do H2Ov C2H2g O2g CO2g 2H2Ov Agora o número de átomos de hidrogênio está equilibrado Porém o número de átomos de carbono ainda não está igual Precisamos adicionar um coeficiente 2 na frente do CO2g C2H2g O2g 2CO2g 2H2Ov Agora a equação está balanceada a Na queima completa do acetileno C2H2g cada molécula de acetileno consome 1 molécula de O2 e produz 2 moléculas de CO2 e 2 moléculas de H2O Portanto se forem consumidas 30 1024 moléculas de O2 serão produzidas o dobro de moléculas de CO2 e H2O Assim serão obtidas 2 30 1024 60 1024 moléculas de H2O b Na queima total de 1 molécula de acetileno são formadas 2 moléculas de CO2 Portanto se forem queimadas 24 1023 moléculas de acetileno serão formadas o dobro de moléculas de CO2 Assim serão formadas 2 24 1023 48 1023 moléculas de CO2 Fonte Os autores Como é possível observar no quadro 3 a equação do enunciado não está balanceada e o chat na tentativa de balanceála leva em consideração somente os átomos de carbono e hidrogênio pois são esses os dois elementos que compõem o acetileno C2H2 Ao balancear a equação o ChatGPT não analisou a quantidade correta de mols de oxigênio e mesmo que o número de carbono e hidrogênio estejam balanceados 2 e 4 respectivamente ao ignorar o oxigênio há um desequilíbrio na proporção com uma menor quantidade de átomos de oxigênio nos reagentes 2 versus 6 nos produtos O balanceamento correto 2 C2H2g 5 O2g 4 CO2g 2 H2Ov fornece a proporção de 2 mols de água H2O para cada 5 mols de gás oxigênio O2 consumidos Logo a resposta correta do item a é 121024 moléculas de H2O No item b o chat responde corretamente pois a proporção apresentada entre a queima de 1 mol de C2H2 formando 2 mols de gás carbônico CO2 é a mesma proporção da queima de 2 mols de C2H2 para 4 mols de CO2 o dobro Corroborando com o dito por Emenike e Emenike 2023 não é fácil ao sistema que ele corrija ou perceba seu erro Neste caso foi adicionado a questão 3 o seguinte texto Faça o balanceamento da equação de combustão do acetileno e responda às questões abaixo O chat novamente balanceou a equação de maneira incorreta e ainda o balanceamento é diferente do apresentado pelo próprio chat anteriormente C2H2g 25 O2g 2 CO2g H2Ov Novamente ele errou o item a e somente 471 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 acertou o item b pois as proporções não mudaram entre C2H2 e CO2 12 Ainda segundo os autores citados anteriormente os alunos podem utilizar essa ferramenta como um auxílio mas não há possibilidade ao menos imediata da IA substituir o auxílio do professor ou de tutores em Química Outra questão testada foi a questão 4 apresentada no quadro 4 na qual o chat responde corretamente pois a equação já está balanceada Quadro 4 Questão 4 envolvendo cálculo de massa e a resposta fornecida pelo ChatGPT Questão e Resposta Q4 As máscaras de oxigênio utilizadas em aviões contêm superóxido de potássio KO2 sólido Quando a máscara é usada o superóxido reage com o CO2 exalado pela pessoa e libera O2 necessário à respiração segundo a equação química balanceada 4 KO2s 2 CO2g 2 K2CO3s 3 O2g Calcule dado volume molar dos gases CNTP 224 L massa de KO2 expressa em gramas necessária para reagir com 010 mol de CO2 R Para calcular a massa de KO2 necessária para reagir com 010 mol de CO2 primeiro precisamos determinar a proporção entre as duas substâncias na equação química balanceada Na equação observamos que 4 mols de KO2 reagem com 2 mols de CO2 Portanto a proporção molar é de 42 ou 21 Isso significa que para cada 2 mols de CO2 precisamos de 4 mols de KO2 Como temos 010 mol de CO2 precisaremos de metade dessa quantidade de KO2 010 mol CO2 x 4 mol KO2 2 mol CO2 020 mol KO2 Agora que temos a quantidade em mols de KO2 necessária podemos converter para a massa em gramas Para isso precisamos conhecer a massa molar do KO2 A massa molar do KO2 é a soma das massas atômicas de cada elemento presente K 3910 gmol O 1600 gmol há dois átomos de oxigênio Massa molar do KO2 1 x 3910 gmol 2 x 1600 gmol 3910 gmol 3200 gmol 7110 gmol Agora podemos calcular a massa de KO2 Massa de KO2 quantidade de mols x massa molar Massa de KO2 020 mol x 7110 gmol 1422 g Portanto a massa de KO2 necessária para reagir com 010 mol de CO2 é de aproximadamente 1422 gramas Fonte Os autores 472 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 Para testar a efetividade do balanceamento foram realizados dois testes com a equação sem os coeficientes estequiométricos No primeiro teste não foi informado que a equação estava não balanceada e no segundo foi identificada a equação como reação não balanceada No primeiro teste o chat não balanceou a equação utilizando a proporção 11 da equação não balanceada e no segundo teste mesmo o balanceamento sendo o primeiro passo da resolução apresentada foi realizado de forma equivocada 2 KO2s 2 CO2g K2CO3s 3 O2g fornecendo portanto o resultado incorreto novamente Inferese que o ChatGPT resolverá corretamente as questões envolvendo balanceamento caso a equação não esteja presente ou caso o balanceamento for realizado antes da questão ser colocada no chat Assim como um assistente de IA o ChatGPT é uma ferramenta potencialmente promissora para responder e explicar problemas envolvendo conceitos químicos Contudo seu uso deve ser uma junção entre o algoritmo e o pensamento humano devido às limitações envolvendo raciocínio e resolução de problemas que envolvem vários conceitos ou alguma solução criativa Clark 2023 Em um debate sobre o ChatGPT entre os autores surgiu uma inquietação quanto a utilização dessa ferramenta no Ensino de Química Ao ser questionado sobre isso o chat forneceu algumas formas de uso para aprimorar o aprendizado nesta área como a explicação de conceitos resolução de problemas tutoria personalizada exemplos e aplicações práticas acesso rápido às informações e estímulo à curiosidade Especialmente na resolução de problemas o chat apresentou a resposta observada no quadro 5 somado a uma interessante observação no final da resposta Quadro 5 Questão 4 e o fragmento final fornecido pelo ChatGPT Questão e Resposta Q5 Como o ChatGPT auxilia no Ensino de Química R 2 Resolução de problemas O ChatGPT pode ajudar os estudantes a resolver problemas de química tanto fornecendo etapas detalhadas para resolver problemas específicos quanto oferecendo dicas e orientações para resolver questões desafiadoras É importante notar que embora o ChatGPT possa ser uma ferramenta útil no ensino de química ele não deve ser considerado como um substituto para a orientação de um professor ou para outras fontes de conhecimento confiáveis Além disso como modelo de linguagem ele pode não estar atualizado com os avanços mais recentes da química após a data de seu treinamento setembro de 2021 Fonte Os autores Como visto o próprio chat não se considera autossuficiente e reforça a presença de um professor para auxiliar os alunos Além disso ao citar fontes de conhecimento confiáveis insinuase que as informações que a IA apresenta podem não ser confiáveis de procedência duvidosa A IA não pode substituir a interação humana e a empatia dos professores que são essenciais para o sucesso dos estudantes Além disso a utilização da IA na educação pode apresentar questões éticas como o uso 473 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 indevido dos dados dos estudantes e a criação de sistemas de vigilância excessiva Costa Júnior et al 2023 Portanto o ChatGPT assim como as novas formas de IA é uma ferramenta auxiliadora que não irá substituir o professor e deve ser coadjuvante no processo de ensino especialmente em relação aos alunos que não possuem o discernimento de averiguar se a resposta está correta ou não CONCLUSÕES É observado que as TD têm ganhado mais espaço dentro dos ambientes escolares e o uso destas ferramentas suplementa os processos de ensino e aprendizagem permitindo que os estudantes que têm acesso à elas compreendam conceitos abstratos e distantes de suas realidades de forma interativa Atualmente são muitas TD que favorecem o Ensino de Química como o uso de simuladores aplicativos e softwares e mais recentemente a IA por meio de assistentes como o ChatGPT É fundamental o apoio destas ferramentas para auxiliar os estudantes uma vez que a Química apresenta conceitos abstratos e também necessita do suporte matemático em diversos conteúdos o que pode ser visto como uma dificuldade O ChatGPT possui funcionalidades que permitem ao usuário obter informações por meio de um processamento de dados de IA o qual simula a interação com uma pessoa Desta forma pesquisas vêm sendo realizadas sobre o uso do ChatGPT para auxiliar estudantes a sanar dúvidas e resolver exercícios de conteúdos da Química Este trabalho teve como intuito observar se o ChatGPT responde corretamente aos exercícios de Química selecionados bem como averiguar se as respostas fornecidas pelo chat são acessíveis para usuários externos à comunidade química Foi solicitado que o chat respondesse quatro questões retiradas de um livro didático de Química do Ensino Médio Observouse que o chat embora tenha a promessa de responder de forma inteligente reunindo dados o mesmo demonstrou certas limitações Entre as limitações ao escrever as equações químicas não foi possível redigir de forma correta visto que as quantidades de átomos das moléculas deveriam ficar formatadas em subscrito respeitando a linguagem química o que foi impossibilitado pelo chat deixando em fontes normais de texto Além da limitação de escrita do ChatGPT também foi observado que na resolução dos exercícios o chat apresentava algumas dificuldades nas relações matemáticas existentes e os balanceamentos químicos das equações ficaram incorretos Supõese que o erro no balanceamento das equações se deve ao fato de o chat ser seletivo e considerar apenas os átomos das moléculas das quais deseja se obter a informação solicitada no enunciado Exercícios em que não precisavam do balanceamento foram executados pelo chat Cabe salientar que ao questionar o ChatGPT sobre sua utilidade no Ensino de Química o mesmo respondeu que é uma ferramenta que pode auxiliar alunos e professores na resolução de problemas e demonstrando as etapas detalhadas porém o próprio afirma não ser um substituto do professor Embora 474 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 a promessa das TD e mais recentemente a IA seja de revolucionar o ensino e o papel do professor observase que este ainda não pode ser substituído por nenhuma máquina Por fim concluise que o ChatGPT utiliza linguagem simples e de fácil entendimento destacandose os passos das resoluções dos problemas Entretanto no que diz respeito aos exercícios de Química da temática cálculos estequiométricos o chat não é uma ferramenta indicada aos alunos da Educação Básica que possuem pouco ou nenhum contato com conhecimentos químicos específicos AGRADECIMENTOS Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CAPES pelo auxílio financeiro Os autores declaram não haver qualquer potencial conflito de interesse que possa interferir na imparcialidade deste trabalho científico REFERÊNCIAS ANDERS Brent ChatGPT AI in Education What it is and How to Use it in the Classroom Canadá Sovorel 2023 ARAYA Ana Maria Osório GIBIN Gustavo Bizarria SOUZA FILHO Moacir Pereira de Uma introdução às Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação no ensino de Ciências In ARAYA Ana Maria Osório GIBIN Gustavo Bizarria SOUZA FILHO Moacir Pereira de orgs O ensino de Ciências e as Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação TDIC pesquisas desenvolvidas na educação básica São Paulo Editora Unesp 2021 Disponível em httpsbooksscieloorgidcwcpz Acesso em 09 nov 2023 BROWN Christian ChatGPT prompts mastering a guide to mastering effective prompts United States of America First Printing Edition 2023 CLARK Ted M Investigating the Use of an Artificial Intelligence Chatbot with General Chemistry Exam Questions Journal Of Chemical Education Washington v 100 n 5 p 19051916 2023 Disponível em httpspubsacsorgdoiepdf101021acsjchemed3c00027 Acesso em 20 jul 2023 COSTA JÚNIOR João Fernando LIMA Uilliane Faustino de LEME Mário Domingos MORAES Leonardo Silva COSTA Jonas Bezerra da BARROS Diogo Magalhães de AMORIM Maria Aparecida de Moura Amorim OLIVEIRA Luis Carlos Ferreira de A inteligência artificial como ferramenta de apoio no ensino superior Revista Brasileira de Ensino e Aprendizagem Rio Largo v 6 p 246269 2023 Disponível em httpsrebenaemnuvenscombrrevistaarticleview111101 Acesso em 20 jul 2023 EMENIKE Mary E EMENIKE Bright U Was This Title Generated by ChatGPT considerations for artificial intelligence textgeneration software programs for chemists and chemistry educators Journal of Chemical Education Washington v 100 n 4 p 14131418 2023 Disponível em httpspubsacsorgdoi101021acsjchemed3c00063 Acesso em 24 jul 2023 EXINTARIS Betty KARUNARATNE Nilushi YURIEV Elizabeth Metacognition and critical thinking using ChatGPTGenerated Responses as Prompts for critique in a problemsolving workshop SMARTCHEMPer Journal of Chemical Education Washington v 100 n 8 p 29722980 2023 Disponível em httpspubsacsorgdoi101021acsjchemed3c00481 Acesso em 25 jul 2023 475 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 FERGUS Suzanne BOTHA Michelle OSTOVAR Mehrnoosh Evaluating academic answers generated using ChatGPT Journal of Chemical Education Washington v 100 n 4 p 16721675 2023 Disponível em httpspubsacsorgdoi101021acsjchemed3c00087 Acesso em 25 jul 2023 GUIMARÃES Ueudison Alves BRANDÃO Conceição Aparecida DAITX Mariele Apolinário DUTRA Anne Frank Gomes de Arruda LOPES Vanessa Robbi Bubula As mídias digitais no campo educacional um olhar pelas aplicações do chat GPT na educação Revista Científica Multidisciplinar Jundiaí v 4 n 7 p e473556e473556 2023 Disponível em httpsrecima21combrindexphprecima21articleview3556 Acesso em 18 jul 2023 HUMPHRY Tim FULLER Amy L Potencial ChatGPT use in undergraduate chemistry laboratories Journal of Chemical Education Washington v 100 n 4 p 14341436 2023 Disponível em httpspubsacsorgdoi101021acsjchemed3c00006 Acesso em 24 jul 2023 JOHN Ibrahim The art of asking ChatGPT for highquality answers a complete guide to prompt engineering techniques United States of America Zunda Technologies Limited 2023 LEITE Bruno Silva Tecnologias no ensino de química passado presente e futuro Scientia Naturalis Rio Branco v 1 n 3 2019 Disponível em httpsperiodicosufacbrindexphpSciNatarticleview25701476 Acesso em 20 jul 2023 LÜDKE Menga ANDRÉ Marli Pesquisa em educação abordagens qualitativas Rio de Janeiro EPU 2018 MORAN José A educação que desejamos novos desafios e como chegar lá 5 ed Campinas Papirus 2012 MORAN José Ensino e aprendizagem inovadores com apoio de tecnologias In MORAN José MASETTO Marcos BAHRENS Marilda Aparecida orgs Novas tecnologias e mediação pedagógica Campinas Papirus 2013 PAULETTI Fabiana MENDES Michel ROSA Marcelo Prado Amaral CATELLI Francisco Ensino de química mediado por tecnologias digitais o que pensam os professores brasileiros Revista Interacções Santarém v 13 n 44 2017 Disponível em httpsrevistasrcaapptinteraccoesarticleview9820 Acesso em 18 jul 2023 REIS Martha Química São Paulo Ática 2016 SAMPIERI Roberto Hernandez COLLADO Carlos Fernández LUCIO María del PilarBaptista Metodologia de pesquisa Porto Alegre Penso 2013 TYSON Julian Shortcomings of ChatGPT Journal of Chemical Education Washington v 100 n 8 p 3098 3101 2023 Disponível em httpspubsacsorgdoi101021acsjchemed3c00361 Acesso em 24 jul 2023 ZAWACKIRICHTER Olaf MARÍN Victoria I BOND Melissa GOUVERNEUR Franziska Systematic review of research on artificial intelligence applications in higher education where are the educators International Journal of Educational Technology in Higher Education v 16 n 1 p 17 2019 Disponível em httpseducationaltechnologyjournalspringeropencomarticles101186s4123901901710 Acesso em 19 jul 2023 476 Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 jandez 2023 DOI 105747ch2023v20h571 Submetido 04082023 Correções 08082023 Aceite Final 21092023 Inteligência Artificial Frente a Resolução de Exercícios de Química um Estudo Exploratório com o Chatgpt Resenha Crítica O artigo apresenta uma análise sobre o uso do ChatGPT no ensino de Química mais especificamente em exercícios de cálculos estequiométricos A pesquisa de cunho exploratório busca entender se essa ferramenta é eficaz para resolver questões extraídas de um livro didático amplamente utilizado no Ensino Médio O estudo utilizou quatro exercícios sendo dois mais simples e dois mais complexos com a intenção de avaliar a precisão e coerência das respostas fornecidas pela IA De início é importante destacar a relevância do tema A inserção de Tecnologias Digitais TD no ambiente escolar tem se intensificado promovendo novas formas de ensino e aprendizado A chegada de assistentes virtuais como o ChatGPT abre um leque de possibilidades no campo educacional mas o artigo questiona o real potencial dessas ferramentas quando se trata de áreas do conhecimento que exigem cálculos precisos e compreensão de conceitos mais abstratos A pesquisa revela que o ChatGPT se sai bem na linguagem utilizada e na organização das respostas facilitando o entendimento dos estudantes Entretanto o estudo também expõe uma série de limitações especialmente no que diz respeito à capacidade da IA de resolver questões de estequiometria e balancear equações químicas corretamente Em exercícios mais complexos a ferramenta apresenta dificuldades em lidar com os conceitos de conservação de massa e átomos cometendo erros significativos A IA por exemplo ignora alguns átomos ao balancear equações ou erra ao realizar conversões matemáticas mais elaboradas Esses resultados levantam questões importantes sobre a aplicabilidade do ChatGPT como ferramenta educacional no ensino de Química Apesar de ser uma tecnologia promissora o estudo conclui que a IA não pode substituir o papel do professor especialmente em disciplinas que exigem uma verificação crítica das respostas Os erros cometidos pela IA podem passar despercebidos por alunos que ainda estão em fase de aprendizado o que reforça a necessidade da presença de um professor para auxiliar e corrigir as respostas O artigo também levanta um ponto interessante sobre o uso da IA em processos de autoaprendizado Embora o ChatGPT cometa erros em questões de química mais complexas ele pode ser útil como uma ferramenta complementar incentivando os alunos a identificar e corrigir essas falhas promovendo um aprendizado mais ativo e crítico Esse uso no entanto requer que os estudantes já possuam um nível básico de conhecimento na área para que possam reconhecer os erros cometidos pela IA Por fim o artigo reconhece que o ChatGPT e outras ferramentas de IA têm um grande potencial para transformar a educação mas alerta para os desafios e limitações que essas tecnologias ainda apresentam A implementação dessas ferramentas deve ser feita com cautela e sempre com o acompanhamento de profissionais da educação que possam mediar o processo de aprendizagem Referência EUGENIO Ingrid et al Inteligência artificial frente a resolução de exercícios de química um estudo exploratório com o ChatGPT Colloquium Humanarum Presidente Prudente v 20 p 461476 2023 DOI 105747ch2023v20h571 Disponível em httpjournalunoestebrindexphpch