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Chancen und Herausforderungen von ChatGPT in der ingenieurwissenschaftlichen Lehre - Präsentation zum Tag der Lehre am 31. Mai 2023

Im Foliensatz werden einige beispielhafte Prüfungs- und Leistungskontrollaufgaben aus den Ingenieurwissenschaften und insbesondere der Elektrotechnik sowie deren Lösung durch ChatGPT gezeigt und diskutiert. Abschließend werden Ideen zum Umgang damit in Prüfungen entwickelt. Der Foliensatz enthält außerdem die Rückmeldungen der Teilnehmenden aus den Diskussionsrunden im anschließenden Workshop.

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Chancen und Herausforderungen von ChatGPT
in der ingenieurwissenschaftlichen Lehre
Dr.-Ing. Mathias Magdowski
Lehrstuhl für Elektromagnetische Verträglichkeit
Institut für Medizintechnik
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg
Präsentation zum Tag der Lehre am 31. Mai 2023
Lizenz: cb CC BY 4.0 (Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen)
ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 1
Umfrage zur Nutzung von ChatGPT in der Online-Leistungskontrolle
ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 2
1. Frage zur Knotenleitwertmatrix
Erklärung:
Die Knotenspannungsanalyse ist ein Netzwerkberechnungsverfahren, bei der das
Verhalten der Schaltung durch ein Gleichungssystem beschrieben wird, das in
Matrixform geschrieben werden kann. Dabei ergibt die Knotenleitwertmatrix
multipliziert mit dem Spaltenvektor der unbekannten Knotenspannungen den
Spaltenvektor der Stromquellen. Jeder Widerstand in der Schaltung hat dabei
verschiedene Einträge in Form eines Leitwerts in der Knotenleitwertmatrix.
ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 3
1. Frage zur Knotenleitwertmatrix
Erklärung:
Die Knotenspannungsanalyse ist ein Netzwerkberechnungsverfahren, bei der das
Verhalten der Schaltung durch ein Gleichungssystem beschrieben wird, das in
Matrixform geschrieben werden kann. Dabei ergibt die Knotenleitwertmatrix
multipliziert mit dem Spaltenvektor der unbekannten Knotenspannungen den
Spaltenvektor der Stromquellen. Jeder Widerstand in der Schaltung hat dabei
verschiedene Einträge in Form eines Leitwerts in der Knotenleitwertmatrix.
Frage:
Wie oft kann ein zu einem Widerstand zugehöriger Leitwert maximal auf der
Hauptdiagonale der Knotenleitwertmatrix auftauchen? Man antworte und
begründe die Antwort in Satzform.
ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 3
Dialog mit ChatGPT zur Aufgabe zur Knotenspannungsanalyse
ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 4
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Chancen und Herausforderungen von ChatGPT in der ingenieurwissenschaftlichen Lehre - Präsentation zum Tag der Lehre am 31. Mai 2023

  • 1. Chancen und Herausforderungen von ChatGPT in der ingenieurwissenschaftlichen Lehre Dr.-Ing. Mathias Magdowski Lehrstuhl für Elektromagnetische Verträglichkeit Institut für Medizintechnik Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg Präsentation zum Tag der Lehre am 31. Mai 2023 Lizenz: cb CC BY 4.0 (Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen) ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 1
  • 2. Umfrage zur Nutzung von ChatGPT in der Online-Leistungskontrolle ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 2
  • 3. 1. Frage zur Knotenleitwertmatrix Erklärung: Die Knotenspannungsanalyse ist ein Netzwerkberechnungsverfahren, bei der das Verhalten der Schaltung durch ein Gleichungssystem beschrieben wird, das in Matrixform geschrieben werden kann. Dabei ergibt die Knotenleitwertmatrix multipliziert mit dem Spaltenvektor der unbekannten Knotenspannungen den Spaltenvektor der Stromquellen. Jeder Widerstand in der Schaltung hat dabei verschiedene Einträge in Form eines Leitwerts in der Knotenleitwertmatrix. ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 3
  • 4. 1. Frage zur Knotenleitwertmatrix Erklärung: Die Knotenspannungsanalyse ist ein Netzwerkberechnungsverfahren, bei der das Verhalten der Schaltung durch ein Gleichungssystem beschrieben wird, das in Matrixform geschrieben werden kann. Dabei ergibt die Knotenleitwertmatrix multipliziert mit dem Spaltenvektor der unbekannten Knotenspannungen den Spaltenvektor der Stromquellen. Jeder Widerstand in der Schaltung hat dabei verschiedene Einträge in Form eines Leitwerts in der Knotenleitwertmatrix. Frage: Wie oft kann ein zu einem Widerstand zugehöriger Leitwert maximal auf der Hauptdiagonale der Knotenleitwertmatrix auftauchen? Man antworte und begründe die Antwort in Satzform. ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 3
  • 5. Dialog mit ChatGPT zur Aufgabe zur Knotenspannungsanalyse ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 4
  • 6. Dialog mit ChatGPT zur Aufgabe zur Knotenspannungsanalyse ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 4
  • 7. Klausuraufgabe 1: Ladung und Strom (9 Punkte) Gegeben ist der folgende Zeitverlauf der elektrischen Ladung Q(t) im Bereich 0 ≤ t ≤ 7 ms. a) Man berechne den zugehörigen Stromverlauf i(t). b) Man stelle i(t) graphisch dar. 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 Q0 · e−t−4 ms 1 ms t in ms Q(t) in mA s ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 5
  • 8. Klausuraufgabe 10: Temperaturabhängiger Widerstand (9 Punkte) Man berechne den Strom I bei einer Betriebstemperatur von 120◦. Wie groß ist die prozentuale Änderung der an den Widerständen R1 und R2 bei 120◦ umgesetzten Gesamtleistung gegenüber der bei 20◦? Uq I R2 R1 Uq = 24 V R1,20◦ = R2,20◦ = 10 Ω α1 = 2 · 10−5 K−1 α2 = 2 · 10−3 K−1 ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 6
  • 9. Aufgabe 114 – Reihenresonanzkreis (8 Punkte) Ein Reihenresonanzkreis mit einer Induktivität von L = 500 mH und einer Kapazität von C = 2 µF soll eine Güte von Q = 20 haben. a) Wie groß muss der Widerstand R sein? b) Man bestimme die absolute Bandbreite bω und näherungsweise die 45◦-Frequenzen ω±45◦ . c) Wie groß ist die Verstimmung v bei den 45◦-Frequenzen? ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 7
  • 10. ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 a) (Teil 1) ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 8
  • 11. ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 a) (Teil 1) ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 8
  • 12. ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 a) (Teil 2) ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 9
  • 13. ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 a) (Teil 2) ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 9
  • 14. Modifizierte Aufgabe 114 – Reihenresonanzkreis (8 Punkte) Folgende Schaltung mit einer Induktivität von L = 500 mH und einer Kapazität von C = 2 µF soll eine Güte von Q = 20 haben. R L C a) Wie groß muss der Widerstand R sein? b) Man bestimme die absolute Bandbreite bω und näherungsweise die 45◦-Frequenzen ω±45◦ . c) Wie groß ist die Verstimmung v bei den 45◦-Frequenzen? ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 10
  • 15. Zurück auf Anfang ▶ Was sollen die Studierenden lernen? Welche Kompetenzen sollen sie entwickeln? ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 11
  • 16. Zurück auf Anfang ▶ Was sollen die Studierenden lernen? Welche Kompetenzen sollen sie entwickeln? ▶ Welche Methode und Prozesse sind geeignet, um das dazu nötige Wissen zu vermitteln? Wie können die Studierenden gut beim eigenen Kompetenzerwerb unterstützt werden? ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 11
  • 17. Zurück auf Anfang ▶ Was sollen die Studierenden lernen? Welche Kompetenzen sollen sie entwickeln? ▶ Welche Methode und Prozesse sind geeignet, um das dazu nötige Wissen zu vermitteln? Wie können die Studierenden gut beim eigenen Kompetenzerwerb unterstützt werden? ▶ Wie kann man den Lernfortschritt und die Kompetenzen prüfen (formativ und summativ)? Welche Fehlanreize ergeben sich dabei? ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 11
  • 18. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 19. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ▶ korrigieren und verbessern die Lösung ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 20. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ▶ korrigieren und verbessern die Lösung ▶ stellen den richtigen Lösungsweg fachlich korrekt dar ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 21. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ▶ korrigieren und verbessern die Lösung ▶ stellen den richtigen Lösungsweg fachlich korrekt dar ▶ diskutieren alternative Lösungswege ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 22. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ▶ korrigieren und verbessern die Lösung ▶ stellen den richtigen Lösungsweg fachlich korrekt dar ▶ diskutieren alternative Lösungswege ▶ nutzen dabei Expert*innen-Wissen und „hohe“ Kompetenzstufen der Bloomschen Taxonomie ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 23. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ▶ korrigieren und verbessern die Lösung ▶ stellen den richtigen Lösungsweg fachlich korrekt dar ▶ diskutieren alternative Lösungswege ▶ nutzen dabei Expert*innen-Wissen und „hohe“ Kompetenzstufen der Bloomschen Taxonomie ▶ analysieren ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 24. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ▶ korrigieren und verbessern die Lösung ▶ stellen den richtigen Lösungsweg fachlich korrekt dar ▶ diskutieren alternative Lösungswege ▶ nutzen dabei Expert*innen-Wissen und „hohe“ Kompetenzstufen der Bloomschen Taxonomie ▶ analysieren ▶ evaluieren und bewerten ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 25. Konkrete Idee Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . . ▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte ▶ korrigieren und verbessern die Lösung ▶ stellen den richtigen Lösungsweg fachlich korrekt dar ▶ diskutieren alternative Lösungswege ▶ nutzen dabei Expert*innen-Wissen und „hohe“ Kompetenzstufen der Bloomschen Taxonomie ▶ analysieren ▶ evaluieren und bewerten ▶ erschaffen ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 12
  • 26. ChatGPT wird uns auch nicht retten! Quelle: https://www.reddit.com/r/ProgrammerHumor/comments/135iokd/ai_is_taking_over/ ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 13
  • 27. Fragen und Diskussion Quelle: https://pixabay.com/de/illustrations/mann-frau-fragezeichen-probleme-2814937/ ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 14
  • 28. Wortwolke 1 23 Antworten Welches Wort fällt Ihnen zum Thema "ChatGPT" ein? Künstliche Intelligenz AI vereinfachung Chatbot Selbstbestimmung? Eliza 2.0 Sprache Chance Hausarbeit disruptiv Textgenerierung plagiat Hilfestellung Papagei Geradeso-plausible-Texte Hilfreich schnell & gut Erläuterung KI  ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 15
  • 29. Wortwolke 2 29 Antworten Welche Wörter kommen Ihnen zur Zukunft des Lernens und der Lehre in den Kopf? Interaktiv Digitalisierung Digital Schwierig Fehlerkultur Adaptiv einfacher Verstehensorientiert hilfestellend Kein auswendiglernen Selbstorganisation Automatisiert international faire leistungsbewertung Personalisierung Mehr Selbstständigkeit Hybrid Ultimate IT KI-integriert Ungewiss verantwortung Individuell Internet Praktisches Arbeiten Hochwertig Interaktivität Neue Kompetenzen unterstützend Chancengleichheit Virtuell critical thinking Differenziertheit KI Veränderung Individualisierung Zusammenarbeit Afraid Wonderful Blended  ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 16
  • 30. Wo sehen Sie mögliche Handlungsfelder und Strategien zum Umgang mit ChatGPT in der Lehre an der OVGU? ▶ Abschlussarbeiten als große Herausforderung, weil Texterzeugung durch ChatGPT schwer nachweisbar ist ▶ Prozess ist wichtiger als Ergebnis ▶ Begleitung der Arbeit durch: ▶ Thesis-Proposal-Präsentation ▶ regelmäßige Arbeitstreffen mit Kurzpräsentationen ▶ dokumentierte Literaturrecherche ▶ intensive Diskussionen im Rahmen der Abschlusspräsentation ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 17
  • 31. Was sind weitere Gedanken/Impulse, die Sie noch festhalten wollen? ▶ Gute Nutzbarkeit zur Lösung von grundlegenden Informatik-Problemstellungen beim Programmieren, Erstellen von Code-Schnipseln, Finden von Fehlern im Programmcode ▶ Nutzung zum Stellen von Verständnisfragen mit kurzen oder längeren Antworten, je nach Wunsch. ▶ Auf lange Sicht: Werden Menschen verdummen, weil wir immer mehr Aufgaben an die KI auslagern? ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 18
  • 32. Ergebnisse des Gruppendiskussionen Gruppe 1: ▶ Abschlussarbeiten −→ Auffassen als Prozess ▶ hierzu Kickoff der Studierenden für Vorstellen der Idee ▶ strukturierte Literaturrecherche fördern ▶ Abschlusspräsentationen professionalisieren ▶ kreative Eigenleistung, die über „Internetwissen“ hinausgeht? ▶ eigenständige kritische Leistung? ▶ beides lässt sich gut mit Abschlusspräsentation und anschließende Diskussion herausfinden ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 19
  • 33. Ergebnisse des Gruppendiskussionen Gruppe 2: ▶ Verbot ist sinnfrei da nicht durchführbar ▶ Qualität der Ausgaben von ChatGPT ist (bisher) zu schlecht, um Antworten direkt zu übernehmen ▶ erfüllt ChatGPT eine Aufgabe zufriedenstellend sagt dass mehr über die Aufgabenstellung als über ChatGPT Gruppe 3: ▶ Ist ChatGPT gut für das Lösen von Aufgaben? ▶ Kann ChatGPT helfen, lange Texte zu lesen und auf das Wesentliche zu verkürzen? ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 20
  • 34. Particify-Q&A ▶ Wie ist die Plattform https://nolej.io/ einzuschätzen? Beschreibung: Automatically convert documents (Text, Video, Audio) into dynamic active learning content through the use of our AI. What used to take instructional designers hours, can now be done by anyone in minutes. ▶ Eine ähnliche Plattform ist Education Copilot. ▶ Website: https://app.educationcopilot.com/ ▶ Erfahrungsbericht: https://bildung.social/@MMagdowski/109649983964253813 ▶ PowerPoint Generator: https://twitter.com/MMagdowski/status/1611838072576176128 ▶ Noch ein ähnliches Werkzeug ist SlidesGPT: ▶ Webseite: https://slidesgpt.com/ ▶ Kleiner Testbericht: https://twitter.com/MMagdowski/status/1639932457968451586 ChatGPT in E-Technik-Prüfungen 21