Využití umělé inteligence pro podporu výuky na různých úrovních Bloomovy taxonomie kognitivních cílů

Když jsem se jako student před 20 lety učil v 1. ročníku na vysoké, co to je Bloomova taxonomie kognitivních cílů, bral jsem to jako něco, co je třeba se naučit nazpaměť (lidově “nahrkat” či “našrotit”) a pak ve vhodnou chvíli zapomenout, protože mi to v mé pedagogické praxi k ničemu nebude - stejně jako spousta dalšího “odpadního” učiva. 

Až po letech jsem začal chápat smysl této taxonomie (systému), která může být učitelům z praxe docela prospěšná - umožňuje jim totiž nastavit pro své žáky různé úrovně obtížnosti učiva. Tím pádem může učitel diferencovat své úkoly pro žáky na ty velmi jednoduché, které vyžadují především paměť (uložení, vybavení informace), přes úkoly, které jsou orientovány třeba na aplikaci (musím aplikovat nějaký postup, abych vyřešil problém), až po ty nejvyšší úrovně, které vyžadují syntézu poznatků či dokonce “tvoření něčeho nového”, co vychází z nižších úrovní (třeba nějaký nový vynález, postup, patent apod.). A to vše vícedimenzionálně.

V dnešním textu se podívám na to, zda by nebylo možné využít umělou inteligenci (velké jazykové modely) k tomu, aby podpořila výuku na různých úrovních Bloomovy taxonomie.

Úvod do Bloomovy taxonomie kognitivních cílů

Bloomova taxonomie kognitivních cílů je nástroj, který slouží k plánování a hodnocení výukových cílů ve vzdělávání, rozdělených podle úrovně náročnosti myšlenkových operací. Taxonomii původně vytvořil americký psycholog Benjamin Bloom v roce 1956 a její revize proběhla v roce 2001. Taxonomie se skládá ze šesti hlavních úrovní: zapamatování, pochopení, aplikace, analýza, hodnocení a tvoření. Tyto úrovně představují různé kognitivní cíle, které jdou od nejjednoduššího zapamatování informací až po složité hodnocení a tvoření nových myšlenek. 

Kromě toho se revidovaná taxonomie skládá také ze “znalostní dimenze” - znalost faktů (co musí žáci znát o dané disciplíně), konceptuální znalost (tj. vztahy mezi prvky složitějších struktur), procedurální znalost (tj. jak něco dělat - metody, kritéria, dovednosti) a metakognitivní znalost (tj. obecné znalosti, uvažování o vlastním myšlení apod.).

Každá z hlavních úrovní má specifická aktivní slovesa, která pomáhají formulovat výukové cíle, vytvářet úkoly a hodnotit výkon studentů. Například slova jako "definovat" a "pojmenovat" se používají na nejnižší úrovni (zapamatování), zatímco "analyzovat" a "zhodnotit" jsou vhodná pro vyšší úrovně (analýza a hodnocení).

V praxi si to velmi zjednodušeně představme tak, že některé úkoly, které zadáváme žákům, prostě vyžadují pouze prostou paměť (třeba vyjmenovat přehled slovních druhů v češtině), jiné úlohy kromě paměti vyžadují, abychom např. dokázali existující poznatky aplikovat v praxi (třeba vyřešit slovní úlohu do matematiky). Smyslem tedy je, aby žáci postupně zvládali vyšší a vyšší obtížnost úkolů.

Malá poznámka na okraj - typickým příkladem zapojení pouze 1. úrovně Bloomovy taxonomie kognitivních cílů je párování autorů a děl, tj. zadání typu “která díla napsal Karel Čapek, která díla napsal Jan Neruda” apod. Tento způsob testování je velmi náročný na paměť (autorů a děl je nekonečné mnoho), ale velmi málo náročný ve vztahu k obtížnosti učiva a rozvoji kognitivních funkcí člověka… a za mě je v této podobě zbytečný (a jde o plýtvání časem). Léta tento přístup kritizují, ale někteří kolegové pravděpodobně také při výuce obecné pedagogiky a didaktiky nedávali pozor jako já za svých studií. No což. Pojďme ale zpět k taxonomii a umělé inteligenci.

Jak už bylo řečeno, umělá inteligence - respektive její velké jazykové modely - můžeme využívat k efektivní podpoře výuky na různých úrovních Bloomovy taxonomie. Velkou výhodou je, že umělá inteligence dokáže dynamicky přizpůsobovat obsah a zadání jednotivým žákům, poskytovat okamžitou zpětnou vazbu a pomáhat učitelům diferencovat samotnou výuku. Což je skvělé. Pojďme se nyní vrhnout na jednotlivé úrovně a podívat se na to, jak by nám AI mohla pomoci. Pro ilustraci si uvedeme jenom základní příklady (bez odlišení znalostní dimenze).

Využití umělé inteligence na jednotlivých úrovních Bloomovy taxonomie kognitivních cílů

1. Zapamatování

Cíl: Uložit a vybavit si znalosti z dlouhodobé paměti, například pojmy, definice a základní fakta.

Aktivní slovesa: poznat, rozpoznat, vybavit, pojmenovat,definovat, doplnit, napsat, opakovat, popsat, přiřadit, reprodukovat, seřadit...

Příklady promptů:

"Zadávej mi různá hlavní města a já ti řeknu, ke které zemi patří. Pokud se spletu, zopakuj správnou odpověď, abych si ji lépe zapamatoval."

"Vyber chemický prvek a dej mi jeho značku. Já ti pak řeknu jeho atomové číslo. Zkontroluj, zda jsem odpověděl správně."

"Dej mi klíčová historická data, například začátek první světové války, a já ti řeknu, co se tehdy stalo. Pokud odpovím nesprávně, oprav mě."

"Dej mi seznam anatomických částí lidského těla a já je přiřadím ke správné oblasti těla. Zkontroluj správnost mé odpovědi."

"Vyjmenuj hlavní filosofické směry 19. století a já určím, který filosof (či filosofové) k nim patří. Pokud se spletu, oprav mě."

"Zadej mi jména několika starověkých civilizací a já ti řeknu, v které části světa se nacházely. Zkontroluj, zda jsem odpověděl správně."

2. Porozumění

Cíl: Konstruovat význam na základě získaných informací, převést je do jiné formy nebo je vysvětlit vlastními slovy.

Aktivní slovesa: interpretovat, doložit, klasifikovat, sumarizovat, vysvětlit, interpretovat, objasnit, odhadnout, převést, vyjádřit vlastními slovy, vyjádřit jinou formou, vypočítat.

Příklady promptů:

"Přečti mi krátký text o fotosyntéze a požádej mě, abych ho přeformuloval do jednodušší podoby. Zkontroluj, zda jsem pochopil klíčové myšlenky správně."

"Dej mi matematický příklad se zlomkem, například 3/4, a požádej mě, abych vysvětlil, co znamená. Pokud bude vysvětlení nesprávné, oprav mě."

"Popiš mi nějaký proces, například koloběh vody, a já ti vysvětlím, co se děje v jednotlivých fázích. Zkontroluj, jestli rozumím správně."

"Přečti mi krátký příběh z českých dějin, například o bitvě na Bílé hoře, a požádej mě, abych vysvětlil, proč byla tato událost důležitá. Zkontroluj, jestli jsem pochopil hlavní myšlenky."

3. Aplikace

Cíl: Použít naučené znalosti, dovednosti nebo metody k řešení problémů v nových situacích.

Aktivní slovesa: vykonávat, aplikovat, demonstrovat, implementovat, navrhnout, prokázat, použít, (vy)řešit, vyzkoušet…

Příklady promptů:

"Dej mi matematický úkol na použití Pythagorovy věty, například vypočítat délku strany pravoúhlého trojúhelníku. Já ti řeknu, jak bych to vypočítal, a ty vyhodnoť správnost."

"Popiš fyzikální problém, například vypočítání kinetické energie auta, a požádej mě, abych použil příslušný vzorec. Poté zkontroluj mé výpočty."

"Popiš situaci, ve které musím aplikovat druhý Newtonův zákon. Já se pokusím vysvětlit, jak tento zákon v situaci působí."

"Dej mi úlohu z praxe, kde musím aplikovat pravidla pravopisu, například určité slovo správně skloňovat. Zkontroluj, zda jsem správně aplikoval pravidlo."

4. Analýza

Cíl: Rozložit materiál na části, zjistit vztahy mezi částmi a pochopit jejich vzájemné souvislosti.

Aktivní slovesa: analyzovat, rozlišit, uspořádat, přisuzovat, rozhodnout, rozlišit, provést rozbor…

Příklady promptů:

"Předlož mi text o průmyslové revoluci a požádej mě, abych určil hlavní příčiny a důsledky jednotlivých událostí. Vyhodnoť, zda jsem správně rozlišil mezi příčinami a následky."

"Popiš mi chemickou reakci a já se pokusím rozdělit proces na jednotlivé fáze, včetně popisu, co se děje s reaktanty a produkty."

"Dej mi složitý matematický problém a já ho rozložím na jednotlivé kroky. Zkontroluj, zda jsem správně pochopil pořadí kroků."

"Popiš mi problém s více kroky, například ekologický problém, a požádej mě, abych ho rozdělil na příčiny, následky a řešení."

"Předlož mi krátký text o rozdílech mezi demokracií a diktaturou a požádej mě, abych porovnal hlavní znaky těchto dvou politických systémů."

5. Hodnocení

Cíl: Posoudit hodnotu informací, argumentů nebo metod na základě kritérií a standardů.

Aktivní slovesa: kontrolovat, kritizovat, posuzovat, hodnotit, zdůvodnit, uvést klady a zápory... 

Příklady promptů:

"Dej mi kontroverzní názor, například 'automobily na elektrický pohon jsou ekologické', a požádej mě, abych argumentoval pro a proti tomuto tvrzení. Poté zhodnoť moje argumenty."

"Představ mi vědecký experiment a požádej mě, abych posoudil, zda byly použity správné metody. Pokud najdu nějaké chyby, požádej mě, abych navrhl zlepšení."

"Popiš mi nějakou historickou událost a já posoudím, zda byly tehdejší kroky správné nebo nesprávné vzhledem k tehdejším podmínkám."

"Poskytni mi argumenty, proč by měla být nějaká konkrétní technologie (třeba mobilní telefony) zakázána, a požádej mě, abych posoudil, zda jsou předložené důvody opodstatněné nebo přehnané."

"Předlož mi příběh o vztahu dvou kamarádů, kde jeden udělá něco špatného, a požádej mě, abych posoudil, zda jeho chování bylo správné nebo ne a co bych v té situaci udělal jinak."

6. Tvoření

Cíl: Vytvořit nové a originální celky z různých prvků nebo informací, což zahrnuje tvůrčí přístup a inovaci.

Aktivní slovesa: tvořit, navrhnout, konstruovat, vytvářet, vyvodit obecné závěry, reorganizovat, klasifikovat...

Příklady promptů:

"Dej mi několik klíčových informací o změnách klimatu a požádej mě, abych navrhl plán pro zlepšení životního prostředí. Zhodnoť, zda můj návrh pokrývá všechny důležité aspekty."

"Předlož mi různé prvky příběhu (např. postavy, prostředí, konflikt) a požádej mě, abych z nich vytvořil originální příběh. Vyhodnoť, jak dobře se mi podařilo propojit všechny prvky do uceleného děje."

"Zadej mi hypotetickou situaci, například 'město potřebuje nové veřejné prostory', a požádej mě, abych navrhl plán jejich výstavby. Uveď, jaké materiály a metody bych použil, a posuď můj návrh."

"Požádej mě, abych vytvořil nový příběh na základě klasické pohádky, ale změnil prostředí a některé postavy, aby se děj odehrával v moderní době. Vyhodnoť, jak dobře se mi podařilo přizpůsobit původní myšlenku novým podmínkám."

Co si z toho všeho odnést?

No především to, že správně využívaná AI nám může být v praxi prospěšná a dokáže nám - s využitím struktury Bloomovy taxonomie - organizovat výuku od nejjednodušších až po nejsložitější úrovně myšlení. Využití umělé inteligence na jednotlivých úrovních taxonomie může významně zlepšit efektivitu výuky, individualizovat přístup k žákům a podpořit jejich aktivní zapojení do učení. Navíc k tomu využijeme technologii, kterou velká část z nich už nyní aktivně používá a které je jim přístupná.

Výše uvedené příklady promptů ukazují, jak AI může podporovat rozvoj kognitivních dovedností, od zapamatování až po hodnocení a tvoření nových myšlenek. Tímto způsobem může být AI efektivním nástrojem v rukou učitelů a studentů, který pomáhá rozvíjet hluboké a smysluplné porozumění učivu.

A teď už je to tradičně na vás, zkoušejte, testujte, experimentujte, využívejte aktivně AI. Stojí to za to! A pokud vás zajímají další příklady promptů do výuky, mrkněte třeba na tento článek.

Pokud se vám tento text líbil, můžete mě podpořit prostřednictvím BuyMeACoffee. 

• Následující