La matematica dell'Intelligenza Artificiale: comprendere gli LLM per la didattica

Che cosa significa realmente comprendere un sistema di Intelligenza Artificiale? Oggi strumenti come ChatGPT e altri Large Language Models (LLM) sono sempre più presenti nella scuola e nella vita quotidiana, ma il loro utilizzo non implica necessariamente la comprensione del loro funzionamento. Per interpretarne criticamente i risultati, valutarne l'affidabilità e comprenderne le potenzialità e i limiti è necessario conoscere i principi matematici e computazionali sui quali si basano.

Questo corso propone un percorso di formazione che affronta l'Intelligenza Artificiale come oggetto di studio scientifico, con particolare attenzione ai moderni sistemi di IA generativa. Attraverso modelli semplificati, ma rigorosi dal punto di vista matematico, verranno introdotti i concetti fondamentali che stanno alla base dei Large Language Models: la rappresentazione numerica del linguaggio, le reti neurali come composizione di funzioni, il processo di addestramento come problema di ottimizzazione e la generazione del testo come processo di previsione probabilistica. Le semplificazioni adottate saranno sempre dichiarate esplicitamente e confrontate con le caratteristiche dei sistemi reali, così da favorire una comprensione corretta dei meccanismi essenziali senza nasconderne la complessità.

Partendo da queste basi, il corso analizzerà l'impiego dell'IA generativa nella progettazione didattica, nella preparazione di materiali, esercizi e attività, discutendone criticamente opportunità, limiti e affidabilità. Una parte conclusiva sarà dedicata all'impatto dell'Intelligenza Artificiale sull'insegnamento e sull'apprendimento della matematica e della fisica, con la progettazione e l'analisi di attività che ne favoriscano un utilizzo consapevole e responsabile da parte degli studenti.

Le lezioni alterneranno momenti di inquadramento teorico, esempi guidati e attività laboratoriali, con l'obiettivo di fornire ai partecipanti strumenti utili sia per comprendere il funzionamento dei moderni sistemi di IA sia per integrarli criticamente nella propria pratica didattica.

Il corso è rivolto a docenti di matematica e fisica della scuola secondaria di secondo grado, anche non di ruolo.

Obiettivi formativi

• Comprendere i principi matematici fondamentali alla base dei moderni sistemi di Intelligenza Artificiale e degli LLM. 

• Interpretare l'addestramento di un modello come processo di rappresentazione, ottimizzazione e generazione. 

• Valutare criticamente potenzialità, limiti e affidabilità degli strumenti di IA generativa. 

• Utilizzare in modo consapevole l'IA a supporto della progettazione e dell'attività didattica. 

• Progettare attività formative che affrontino in modo critico e consapevole l'uso dell'IA da parte degli studenti.