Chancen und Herausforderungen von ChatGPT - Wie kann mir ChatGPT helfen, meine Elektrotechnik-Prüfung zu bestehen?

Einführung Grundlagen Nutzung in einer ET-LK Nutzung in einer EMV-Übung Nutzung in einer ET-Prüfung Abschluss
Chancen und Herausforderungen von ChatGPT
„Wie kann mir ChatGPT helfen, meine Elektrotechnik-Prüfung zu bestehen?“
Dr.-Ing. Mathias Magdowski
Lehrstuhl für Elektromagnetische Verträglichkeit
Institut für Medizintechnik
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg
Präsentation zur Herbsttagung des Fachbereichstags Elektrotechnik und Informationstechnik (FBTEI e. V.)
Lizenz: cb CC BY 4.0 (Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen)
Chancen und Herausforderungen von ChatGPT 1

Disclaimer
Quelle: https://www.watson.ch/596081264-50-lustige-und-skurrile-witze-die-nur-nerds-verstehen

Umfrage zu ChatGPT-Erfahrungen
https://strawpoll.de/123456
Wie viele Erfahrungen haben Sie
selbst mit ChatGPT (und ähnlichen
Werkzeugen) gesammelt?
1. sehr viele durch praktisch
tägliche Nutzung
2. einige durch gelegentliche
Nutzung
3. wenige durch seltene Nutzung
4. bisher gar keine

Auswertung

Einführung und Organisatorisches

Organisatorisches
Folien:
ja

Organisatorisches
Folien:
ja
Aufzeichnung:
nein

Organisatorisches
Folien:
ja
Aufzeichnung:
nein
Zwischenfragen:
gern

Anonyme Fragen- und Chatwand
URL:
https://frag.jetzt/
Raum-Code:
12345678

Überblick
Einführung und Organisatorisches
Grundlagen von ChatGPT
Nutzung in einer Elektrotechnik-Online-Leistungskontrolle im Wintersemester
2022/2023
Nutzung in einer Übung zur elektromagnetischen Verträglichkeit im
Sommersemester 2023
Perspektivische Nutzung in einer Elektrotechnik-Prüfung
Zusammenfassung

ChatGPT
Grundlegende Eigenschaften:
▶ basiert auf dem großen Sprachmodell GPT (Generative Pre-trained
Transformer)

ChatGPT
Transformer)
▶ erzeugt Text statistisch anhand von wahrscheinlich folgenden Wörtern

ChatGPT
Transformer)
▶ Resultat ist jeweils ein Unikat

ChatGPT
Transformer)
▶ einfacher Zugang über eine Chatbot-Bedienoberfläche

ChatGPT
Transformer)
▶ Veröffentlichung: Ende November 2022 von OpenAI

ChatGPT
Transformer)
▶ Sprachmodell und kein Wissensmodell

ChatGPT
Transformer)
▶ Inspirations- und Kreativitätsmaschine und keine Suchmaschine

ChatGPT
Transformer)
▶ Inspirations- und Kreativitätsmaschine und keine Suchmaschine
▶ Weitere Informationen in der Linksammlung der AG E-Learning

ChatGPT als „Blurry JPEG of the Web“
Quelle: Punya Mishra, https://punyamishra.com/2023/02/12/
chatgpt-as-a-blurry-jpeg-of-the-web/

ChatGPT als „Stochastischer Papagei“
Quelle: Ruprecht Frieling,
https://ruprechtfrieling.de/stochastischer-papagei/

ChatGPT als „Fancy Autocomplete“
Quelle: Mark R. Vickers, https://markrvickers.com/2023/04/07/
Bild von solarisgirl via CC-BY 2.0

ChatGPT als Schimpfwort?
Quelle: Zach Weinersmith,
https://www.smbc-comics.com/comic/autocomplete-2

ChatGPT und die Logik
Quelle: Edmund Weitz / HAW Hamburg,
https://www.youtube.com/watch?v=5cYYeuwYF_0

Ein Beispiel von vielen
Quelle: https://www.reddit.com/r/ProgrammerHumor/comments/
zwahkw/which_algorithm_is_this/

Vorschläge zur studentischen Nutzung
Pädagogische Hochschule Heidelberg
Prof. Dr. Christian Spannagel
spannagel@ph-heidelberg.de
Rules for Tools
Version 2.2 (October 1st
2023)
(German version on page 2)
1 English Version
1. All media and tools are allowed. You may use any media (texts, videos, . . . )
and tools (apps, calculators, . . . ) in my course that you find useful. This also applies
to AI tools such as ChatGPT, which can be very helpful in generating ideas and
writing texts, for example. So these tools are available to you in my course just as
they are now in your everyday life and later in your job. By the way, the use of
tools will also be subject of our course. Let’s find out together how to use tools in
a meaningful way to solve tasks!
2. You are responsible for your results. All tools have their limitations. Informa-
tion in media can be wrong. Calculators cannot work with real numbers. And AI
language models like ChatGPT can produce well formulated texts, but they make
erros and reproduce biases. So before you proceed with results and impulses, you
need to check them and revise them if necessary. The tool does not think for you,
but you think with the help of the tool. The theoretical background is the approach
of distributed cognitions:
”
Cognitions become ‘distributed’ in the sense that the tool
and its human partner think jointly. Whatever is produced is product of the joint
system, resulting from the pooling together of the intelligences of both partners
[. . . ]“ (Salomon, 1993, p. 182). In the end, however, you stand up for your solution.
You have to be able to explain your solution to others. And you (not the tool) are
responsible for errors in the solution.
3. Indicate aids used. You must list all media you have used as sources. Likewise,
you must list all tools used, except trivial tools such as pens or word processors. If
applicable, also add how the tools were used (for example, writing down the prompt
in the case of AI tools).
4. Special rules apply to social media. If you use social media (Instagram, TikTok,
Mastodon, Twitter, . . . ) as part of my course and, for example, share your work
results there, then you must follow some rules: You must, of course, observe the
legal framework, such as copyright. You must treat others respectfully and follow
netiquette. Other people may only be visible in your posts if they have given their
permission (as far as I am concerned, I will give you permission if you follow the
rules just mentioned). For links, you can find my social media accounts at the end
of the document.
5. No rules without exceptions. If tools are not allowed in learning or assessment
situations, I will let you know. I will also provide you with a reason for this.
Seite 1
2 German Version
1. Alle Medien und Werkzeuge sind erlaubt. Sie dürfen sämtliche Medien (Texte,
Videos, . . . ) und Werkzeuge (Apps, Taschenrechner, . . . ) in meiner Lehrveranstal-
tung verwenden, die Sie für sinnvoll halten. Dies gilt auch für KI-Werkzeuge wie
ChatGPT, die zum Beispiel beim Generieren von Ideen und beim Verfassen von
Texten sehr hilfreich sein können. Diese Hilfsmittel stehen Ihnen also in meiner
Lehrveranstaltung genauso zur Verfügung wie jetzt im Alltag und später im Beruf.
Die Nutzung von Hilfsmitteln wird übrigens auch Gegenstand in unserer Lehrveran-
staltung sein. Lassen Sie uns gemeinsam herausfinden, wie man Werkzeuge sinnvoll
für die Lösung von Aufgaben einsetzen kann!
2. Sie verantworten Ihre Arbeitsergebnisse. Alle Hilfsmittel haben ihre Gren-
zen. Informationen in Medien können falsch sein. Taschenrechner können nicht mit
reellen Zahlen rechnen. Und KI-Sprachmodelle wie ChatGPT können zwar gut for-
mulieren, sie machen aber inhaltliche Fehler und reproduzieren Vorurteile. Bevor
Sie also mit Ergebnissen und Impulsen weiterarbeiten, müssen Sie diese überprüfen
und gegebenenfalls überarbeiten. Das Werkzeug denkt nicht für Sie, sondern Sie
denken mit Hilfe des Werkzeugs. Theoretischer Hintergrund ist der Ansatz der ver-
teilten Kognition:
”
Cognitions become ‘distributed’ in the sense that the tool and
its human partner think jointly. Whatever is produced is product of the joint sys-
tem, resulting from the pooling together of the intelligences of both partners [. . . ]“
(Salomon, 1993, S. 182). Am Ende stehen Sie aber für Ihre Lösung ein. Sie müssen
Ihre Lösung anderen erklären können. Und für Fehler in der Lösung sind Sie ver-
antwortlich (nicht das Werkzeug).
3. Geben Sie verwendete Hilfsmittel an. Sie müssen alle Medien, die Sie bei einer
Aufgabenlösung verwendet haben, als Quellen angeben. Ebenso müssen Sie alle
verwendeten Werkzeuge aufführen, es sei denn es handelt sich um triviale Werkzeuge
wie Kugelschreiber oder Textverarbeitung. Schreiben Sie gegebenenfalls auch dazu,
wie die Werkzeuge verwendet wurden (zum Beispiel unter Angabe des Prompts bei
KI-Tools).
4. Für Social Media gelten spezielle Regeln. Wenn Sie im Rahmen meiner Lehr-
veranstaltung Social Media (Instagram, TikTok, Mastodon, Twitter, . . . ) nutzen
und zum Beispiel Ihre Arbeitsergebnisse darin teilen, dann müssen Sie dabei einige
Regeln befolgen: Sie müssen natürlich die rechtlichen Rahmenbedingungen wie etwa
das Urheberrecht beachten. Sie müssen respektvoll mit anderen umgehen und die
Netiquette berücksichtigen. Andere Personen dürfen nur auf Ihren Posts zu sehen
sein, wenn diese zugestimmt haben (Was meine Person angeht, erteile ich Ihnen die
Erlaubnis, wenn Sie die eben genannten Regeln beachten). Für Verlinkungen finden
Sie meine Social-Media-Accounts am Ende des Dokuments.
5. Keine Regeln ohne Ausnahmen. Wenn in Lern- oder Prüfungssituationen Hilfs-
mittel nicht erlaubt sind, dann teile ich Ihnen das mit. Ich liefere Ihnen auch eine
Begründung dafür.
Seite 2
References
Salomon, G. (1993). On the Nature of Pedagogic Computer Tools: The Case of the Wri-
ting Partner. In S. P. Lajoie & S. J. Derry (Eds.), Computers as Cognitive Tools
(pp. 179–196). New York, London: Routledge.
Christian Spannagel’s social media accounts:
Instagram: https://www.instagram.com/dunkelmunkel/
TikTok: https://www.tiktok.com/@ cspannagel
Twitter: https://twitter.com/dunkelmunkel
Mastodon: https://scholar.social/@cspannagel
YouTube: https://www.youtube.com/user/pharithmetik
LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/christian-spannagel-31b7b4a1/
PHHD’s social media accounts:
Twitter: https://twitter.com/phheidelberg
Mastodon: @phheidelberg on instance @bawü.social
Instagram: https://www.instagram.com/phheidelberg/
Suggestions for hashtags:
#MeinePHHD #PHHeidelberg #PHHD #PädagogischeHochschule
#StudierenInHeidelberg #LehramtStudieren #MatheStudium #InformatikStudium
This document is subject to the Creative Commons Attribution Share-Alike 4.0 Interna-
tional (CC BY-SA 4.0) License.
To create this document, I used L
A
TEX and DeepL.
Seite 3
Quelle: „Rules for Tools“ von Christian Spannagel, Version 2.2 (01.10.2023),
https://csp.uber.space/phhd/rulesfortools.pdf

Sprechblasen „Erfahrungen mit ChatGPT“
Welche Erfahrungen haben Sie selbst bei der Nutzung von ChatGPT (und
ähnlichen Werkzeugen) gesammelt?
https://www.menti.com/aldzrwtze1tz

Rückmeldungen aus dem Publikum

Nutzung in einer
Elektrotechnik-Online-Leistungskontrolle im
Wintersemester 2022/2023

Umfrage zur ChatGPT-Nutzung in einer Online-Leistungskontrolle

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.

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.

Dialog mit ChatGPT zur Aufgabe zur Knotenspannungsanalyse

Kann ChatGPT unsere Elektrotechnik-Leistungskontrolle lösen?
https://youtu.be/Q1GsYKDh7_o

Wie schlägt sich Google Bard im Vergleich?
https://youtu.be/Uj42yzMmDt0

Nutzung in einer Übung zur elektromagnetischen
Verträglichkeit im Sommersemester 2023

Rechnen in dB
In der Elektrotechnik und speziell auf dem Gebiet der elektromagnetischen
Verträglichkeit werden Messwerte oft als Pegel in dB angegeben. Für einen
Leistungspegel L gilt die einfache Definition
LP/P0
= 10 · log10

P
P0

dB , (1)
wobei P die Nennleistung und P0 die Bezugsleistung ist.
a) Geben Sie die Leistung 100 W als Leistungspegel in dB (mW) an.
b) Geben Sie die Spannung 50 nV als Spannungspegel in dB (µV) an.
c) Geben Sie den Leistungspegel −20 dB (mW) als eine Leistung in nW an.
d) Wie groß ist der Gesamtleistungspegel, wenn zwei Leistungen mit einem
Pegel von 30 dB (mW) und 30 dB (mW) kombiniert werden?
e) Diskutieren Sie die Vor- und Nachteile der Angabe von Messgrößen in dB.

Teilaufgabe a)

Teilaufgabe a) (anderer Zahlenwert)

Teilaufgabe b)

Teilaufgabe c)

Teilaufgabe d)

Teilaufgabe e) Vorteile

Teilaufgabe e) Nachteile

Perspektivische Nutzung in einer
Elektrotechnik-Prüfung

Herausforderungen bei Prüfungen
▶ Passung zur Lernmethode und den Lernzielen (Constructive Alignment)

▶ Korrekturaufwand/Skalierbarkeit

▶ Authentizität Originalität

▶ Datenschutz

▶ Datenschutz
▶ Rechtssicherheit

▶ Datenschutz
▶ Transparenz

▶ Datenschutz
▶ Transparenz
▶ Verfügbarkeit Integrität

Was macht eine gute Prüfung aus?
„Gute“ Prüfungen sind:
▶ authentisch

▶ authentisch
▶ zeitgemäß

▶ authentisch
▶ zeitgemäß
▶ kompetenzorientiert

▶ authentisch
▶ zeitgemäß
▶ nicht „googlebar“ und
nicht (vollständig) per
ChatGPT zu lösen

▶ authentisch
▶ zeitgemäß
▶ nicht „googlebar“ und
nicht (vollständig) per
ChatGPT zu lösen
Stattdessen:
Straßenlampen-Effekt:
Dort suchen, wo es am am einfachsten scheint,
nicht wo es am relevantesten ist.
Quelle:
https://twitter.com/beatdoebeli/status/1444225274128879617

Zeitgemäße Prüfungen als Treiber von Lehrinnovationen
Quelle: Adriano Montefusco, https://twitter.com/AdroMontefusco/status/1375400899745619968

Aufgabe 37 – Kondensator (8 Punkte)
Ein Kondensator mit einer Kapazität von C = 10 µF wird im Zeitintervall
0 ≤ t ≤ 3 ms mit einem konstanten Strom von I = 20 mA aufgeladen. Die
Spannung des Kondensators war für t 0 gleich Null.
Welche Energie W ist im Kondensator bei t = 1,5 ms und bei t = 3 ms gespeichert?

ChatGPT-Lösung von Aufgabe 37 (Teil 1)

ChatGPT-Lösung von Aufgabe 37 (Teil 2)

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-Lösung von Aufgabe 114 a) (Teil 1)

ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 a) (Teil 2)

ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 b) (Teil 1)

ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 b) (Teil 2)

ChatGPT-Lösung von Aufgabe 114 c)

Aufgabe 12 – Ladung und Strom
Die skizzierte Zeitabhängigkeit des Stromes ist durch Gleichungen
abschnittsweise zu beschreiben. Ausgehend von Q = 0 bei t = 0 sind dann die
zugehörigen Gleichungen für die Ladung Q(t) durch Integration zu errechnen und
grafisch darzustellen.
1 2 3 5 6
−2
−1
1
2
4 Zeit, t in s
Strom, i(t) in A

Verlockendes Versprechen

You gonna give something to get something!

The future is now!

ChatGPT-Lösung von Aufgabe 12

Aufgabe 16 – Stromdichte
Ein Blechstreifen variabler Breite b und konstanter Dicke s wird in x-Richtung von
einem Strom durchflossen. Der Strom tritt in Fläche 1 ein und aus Fläche 2 aus.
Man berechne mit b1 = 3 · b2 die Stromdichte in Abhängigkeit von der
Ortskoordinate x, d. h. J = f(x). Die Stromdichte ist in normierter Form J(x)
J(0)
grafisch darzustellen.
b1 b2
s
x = 0 x = l

Wie sieht es in anderen Aufgaben aus?
https://www.twitch.tv/videos/1966594393

Zurück auf Anfang
▶ Was sollen die Studierenden lernen?
Welche Kompetenzen sollen sie entwickeln?

Zurück auf Anfang
▶ Welche Methode und Prozesse sind geeignet, um das dazu nötige Wissen zu
vermitteln?
Wie können die Studierenden gut beim eigenen Kompetenzerwerb unterstützt
werden?

Zurück auf Anfang
▶ 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?

Konkrete Idee
Studierende lösen (Prüfungs-)Aufgaben mit Hilfe von ChatGPT und . . .
▶ markieren richtige und falsche Lösungsschritte

Konkrete Idee
▶ korrigieren und verbessern die Lösung

Konkrete Idee
▶ stellen den richtigen Lösungsweg fachlich korrekt dar

Konkrete Idee
▶ diskutieren alternative Lösungswege

Konkrete Idee
▶ nutzen dabei Expert*innen-Wissen und „hohe“ Kompetenzstufen der
Bloomschen Taxonomie

Konkrete Idee
▶ analysieren

Konkrete Idee
▶ analysieren
▶ evaluieren und bewerten

Konkrete Idee
▶ analysieren
▶ evaluieren und bewerten
▶ erschaffen

ChatGPT wird uns auch nicht retten!
Quelle: https://www.reddit.com/r/ProgrammerHumor/comments/135iokd/ai_is_taking_over/

ChatGPT wird uns vielleicht doch helfen
Ich habe eine wunderbare Funktion von ChatGPT gefunden. Das Pro-
gramm gibt mir aus meiner Sicht sehr gute Eselsbrücken. Wenn ich hin-
ter das Wort, das ich nicht verstehe, die Phrase „erkläre als wäre ich ein
Kind“ setze, kommen sehr unterhaltsame Geschichten raus. Beispielswei-
se erklärt das Programm Schwingkreise damit, dass Kondensatoren und
Spulen nur bei eigenen Rhythmen tanzen können. Die Frequenz, bei der
sich die beiden Imaginärteile der Impedanzen ausgleichen, ist somit der
Rhythmus, bei dem beide Bauelemente „abgehen“ können. Auch wenn
das fachliche vielleicht nicht komplett richtig ist, zaubert mir das Ganze
ein wunderbares Bild in den Kopf.

Aber!
Offene Fragen zur Nutzung:
▶ Lizenzkosten

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide
▶ Matthäus-Effekt

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide
▶ Datenschutz

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide
▶ Datenschutz
▶ freiwillige vs. verpflichtende Nutzung

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide
▶ Datenschutz
▶ „Entpersonalisierung“ der Lehre als sozialer Prozess

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide
▶ Datenschutz
▶ Kann eine KI Motivation stiften?

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide
▶ Datenschutz
▶ Welchen Sinn hat Lernen noch?

Aber!
▶ Lizenzkosten
▶ Digital Divide
▶ Datenschutz
▶ Welchen Sinn hat Lernen noch?
▶ Ressourcenverbrauch

Prozesse infrage stellen
Quelle: Kevin Cannon,
https://twitter.com/multikev/status/1616784555788075009

Was gibt es zu tun?
Die drei größten To-dos:
1. Hochschulehrende qualifizieren, Vorteile und Risiken für die eigene Arbeit
aufzeigen
2. Transparenz und Regeln zur Nutzung schaffen, um Verunsicherung zu
vermeiden, dafür partizipative Diskursräume schaffen
3. Nutzung pro-aktiv ausprobieren und Studierende mitnehmen
Quelle: https://bit.ly/chatGPTzeitreise

Fragen und Diskussion
Quelle: https://pixabay.com/de/illustrations/mann-frau-fragezeichen-probleme-2814937/

Anonyme Fragen- und Chatwand
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12345678

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