:

Mein Lehrer, der KI-Tutor

Volle Klassen, zu wenig Lehrer, teure Nachhilfestunden: Können KI-Lernhilfen das Schulsystem entlasten oder helfen sie am Ende gar den Falschen? Was Schulen ausprobieren.

Von Pauline Schinkels

12 Min.             0.5x             0.75x             1.0x             1.25x             1.5x             2.0x

Kommentare

KI in der Bildung: Über die Hälfte der Schüler nutzen bereits KI-basierte Tools für ihre Hausaufgaben.

Über die Hälfte der Schüler nutzen bereits KI-basierte Tools für ihre Hausaufgaben. © [M] Alexander Hoepfner/ZEIT ONLINE Foto: Getty Images/Unsplash; Vanessa Chiquin/Noun Project

Mein Lehrer, der KI-Tutor – Seite 1

Krabbe5937 schlägt sich gar nicht schlecht. Einmal hat sie zwar "Schulterbrille" statt "Schutzbrille" gesagt, aber immerhin: In einer Minute und 29 Sekunden hat Krabbe5937 genau 209 Wörter gelesen, und davon waren mehr als 80 Prozent richtig vorgetragen. Das ist nicht so gut wie Leopard5888, aber besser als Elefant7471.

Hinter den Pseudonymen verbergen sich Schülerinnen und Schüler der sechsten Klasse der Realschule am Tor zur Oberpfalz in Kemnath im Nordosten Bayerns. Krabbe5937 und ihre Mitschülerinnen üben Lesen mit einer digitalen Lernhilfe. Dafür tragen sie Passagen aus einem Kinderbuch vor und nehmen sich dabei am Tablet oder Laptop auf. Eine Software wertet mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) aus, wie flüssig sie gelesen haben und wo es noch Nachholbedarf gibt.

So könnte die Zukunft des Lernens aussehen. Immerhin wird weltweit an Schulen mit vergleichbaren KI-Systemen experimentiert, Lernprogramme, die Tests automatisch auswerten und sich individuell auf jedes Kind einstellen können. An einer Londoner Privatschule soll es gar eine lehrerfreie Klasse geben, die sich mithilfe von KI-Systemen auf eine Abschlussprüfung vorbereitet. Und Südkorea will im kommenden Jahr digitale KI-Lehrbücher einführen, die den Schülern auf ihre persönliche Lerngeschwindigkeit zugeschnittene Aufgaben stellen.

Ein durchschnittlicher soll ein außergewöhnlicher Schüler werden

Die Hoffnung, die auf solchen KI-gestützten Lernhilfen lastet, ist riesig. Sie sollen Lehrkräfte entlasten, indem sie weniger korrigieren müssen. Sie sollen lernschwachen Schülern dabei helfen, aufzuholen, und den Klassenbesten dabei, sich nicht zu langweilen. Die größten Visionen kommen wie so oft aus dem Silicon Valley. Sal Khan, Gründer der gleichnamigen Onlinelernplattform Khan Academy, träumt von einer Welt, in der jedes Kind einen persönlichen KI-Lehrer hat, der es ermögliche, "einen durchschnittlichen Schüler in einen außergewöhnlichen Schüler zu verwandeln".

Newsletter

Natürlich intelligent

Künstliche Intelligenz ist die wichtigste Technologie unserer Zeit. Aber auch ein riesiger Hype. Wie man echte Durchbrüche von hohlen Versprechungen unterscheidet, lesen Sie in unserem neuen KI-Newsletter.

Abonnieren

In Deutschland werden solche Systeme noch eher punktuell ausprobiert. Die Schule in Kemnath ist eine von 15 weiterführenden KI-Modellschulen in Bayern. "Ein Helferlein in Deutsch", nennt Knut Müller den Lautlesetutor. Müller ist Lehrer an der Realschule am Tor zur Oberpfalz. Die fünften und sechsten Klassen, sagt er, seien die "Coronajahrgänge aus der Grundschule", da mangele es beim Lesen noch. Dass deutsche Schülerinnen und Schüler schlecht lesen, haben gleich mehrere Studien wie Pisa, IQB oder Iglu gezeigt. Den Lehrkräften bliebe oft wenig Zeit, sich mit jedem Schüler einzeln auseinanderzusetzen. "Der Tutor soll für die individuelle Förderung sein, ein Zusatzangebot zur Schulstunde", sagt Müller.

Auch für seine Fächer, Betriebswirtschaftslehre und Rechnungswesen, hat er ein solches Angebot geschaffen. Dafür hat Müller einen Chatbot mit vielen seiner Lehr- und Lernmaterialien gefüttert. Hat ein Schüler eine Frage, etwa was der Begriff Einlagenfinanzierung bedeutet, kann er statt des Lehrers jetzt auch direkt den Bot fragen, den Müller "Kreditexperten" nennt.

Den Vorteil sieht er nicht nur für sich, weil er weniger erklären muss, sondern vor allem für die Schüler: "Sätze wie: 'Ich checke das nicht' oder 'Ich habe das alles nicht verstanden', das höre ich sehr oft im Unterricht", sagt er. Wenn die Schüler hingegen mit einem Bot interagierten, müssten sie ihr Problem konkret benennen, damit dieser ihnen weiterhelfen kann. Der erste Schritt, ernsthaft über das jeweilige Thema nachzudenken.

Wie so eine Interaktion zwischen künstlichem Bot und echtem Schüler einmal aussehen könnte, der mehr kann als zu sagen, ja, die Antwort ist richtig oder falsch, zeigt ein Video von OpenAI aus diesem Jahr. Zu sehen ist, wie ein Schüler in einem sehr natürlich wirkenden Echtzeitdialog mit einer künstlichen Nachhilfelehrerin Schritt für Schritt eine Matheaufgabe, die Hypotenuse bei einem Dreieck markieren, löst.

Nur: Können KI-Tools wirklich beim Lernen helfen? Sicher ist, dass das sogenannte peer tutoring, also das gegenseitige Unterstützen beim Lernen durch einen Tutor, einen positiven Effekt hat, aber was ist, wenn der peer eine KI ist? Ein deutsches Forscherteam hat im vergangenen Jahr die Einzelstudien, die seit Jahrzehnten versuchen, dieser Frage nachzugehen, in einer Analyse mit ausgewertet und kommt zu einem eher ernüchternden Ergebnis.

Mal positive, mal gar keine, mal negative Effekte

Die Studien, schreiben sie, belegten relativ konstant einen geringen bis moderaten Effekt des computergestützten Lernens im Vergleich zu traditionellen Verfahren. Nicht nur, dass KI-basierte Softwaretechniken technisch, aber selten im pädagogischen Feld erprobt wurden, teilweise gingen die Ergebnisse der Studien auch weit auseinander. So zeigte eine der ausgewerteten Studien positive Effekte, etwa wenn das System die Lernenden in kleinen Schritten entlang eines Lernpfades führte. Andere Studien wiederum konnten keine Auswirkungen feststellen. In den USA erschien in diesem Jahr eine Studie, die kurzfristig positive, langfristig aber sogar negative Effekte für Schülerinnen und Schüler feststellte, die ChatGPT nur vorübergehend genutzt hatten.

Möglich ist zudem, dass Lernstärkere von solchen Programmen eher profitieren, während Lernschwächere mehr auf die persönliche Anleitung durch eine Lehrkraft und den sozialen Austausch mit ihren Mitschülern angewiesen sind. Ohnehin ist es schwierig, die Wirkung eines bestimmten Lernmittels zu messen, da viele Faktoren mit in den Lernprozess hineinspielen, etwa wie fit ein Kind an einem Testtag ist oder ob es zu Hause einen Raum gibt, wo es konzentriert arbeiten kann.

Für eine Lehrkraft nicht leistbar

An der Universität zu Köln gibt es jemanden, der es trotzdem versuchen will. "Ich bin überzeugt, dass sich mithilfe von KI besser lernen lässt, weil wir damit jeden Schüler und jede Schülerin individuell unterstützen können. Das wäre für eine Lehrkraft in einer Unterrichtsstunde vor bis zu 30 Kindern nicht leistbar", sagt Sebastian Becker-Genschow, Professor für digitale Bildung mit Schwerpunkt KI.

Sein Team hat einen KI-Chatbot konfiguriert, der nach Ada Lovelace, der ersten Programmiererin, benannt ist. Im Herbst dieses Jahres starten sie eine Pilotstudie. 200 bis 400 Schüler verschiedener achten Klassen, von der Hauptschule bis zum Gymnasium, sollen dann über mehrere Matheschulstunden hinweg vorgegebene Aufgaben zum Heron-Verfahren lösen, einem algorithmischen Rechenverfahren zum Ziehen von Wurzeln. Dafür werden die Klassen aufgeteilt. Ein Teil der Schüler darf Ada nutzen, die anderen werden traditionell, also analog, unterstützt. Ada gibt jedem Schüler und jeder Schülerin dann individuell Hilfestellungen und Feedback zu den Aufgaben in Form von Chatnachrichten. Am Ende werden Becker-Genschow und sein Team die Ergebnisse der beiden Gruppen miteinander vergleichen.

Ziel ist es, ableiten zu können, ob die künstliche Hilfe zu einem größeren Lernerfolg beitragen kann. Aber nicht nur. Becker-Genschow will auch herausfinden, ob sich Schülerinnen und Schüler mit Ada leichter für den Mint-Unterrichtsstoff motivieren lassen.

Die Visionen mancher KI-Vordenker gehen aber noch weiter als Chatbots für einzelne Fächer. Sie stellen sich ein komplettes Lernsystem vor, das jeder Schülerin, je nach automatisch gemessenem Lernfortschritt, individuelle Aufgaben anbieten, Zwischenfragen stellen und Antworten automatisch auswerten kann. Ein System, das sich auch merken könnte, was die Schülerin zuletzt gelernt hat und was sie laut Lehrplan noch lernen muss.

Erste Versuche, vergleichbare Systeme zu entwickeln, gab es bereits in den Achtzigerjahren in den USA, scheiterten aber unter anderem am hohen Entwicklungsaufwand und an Fehldiagnosen. Neue Sprachmodelle wie GPT von OpenAI machen vieles davon erheblich einfacher. Sie bergen aber nach wie vor das Risiko, dass sie falsche oder ungenaue Inhalte generieren, was heikel ist, wenn Schüler damit lernen sollen.

Trotzdem nutzt bundesweit bereits mehr als die Hälfte der Schülerinnen und Schüler Chatbots wie ChatGPT für ihre Hausaufgaben, das zeigt eine YouGov-Befragung aus dem vergangenen Jahr. ChatGPT kann Schülerinnen zwar einerseits hilfreiche Verbesserungsvorschläge zu einem Essay geben, andererseits kann der Bot aber auch genutzt werden, um sich die Lösung zur Hausaufgabe direkt ausspucken zu lassen. Inzwischen drängen viele große und kleine Unternehmen auf den Markt für KI-Lernprogramme, die damit werben, dass sie Schülern dabei helfen wollen, die Lösung einer Aufgabe selbst zu finden, ohne sie zu verraten.

Schulbuchverlage und Lernplattformen mischen mit

Den Lautlesetutor von Krabbe5937 hat Klett, einer der deutschlandweit größten Schulbuchverlage, mitentwickelt. Cornelsen, ein weiterer großer deutscher Schulbuchverlag, hat in diesem Jahr den Chatbot Kim veröffentlicht. Die KI-Nachhilfelehrerin soll Schülern ab der vierten Klasse in den Fächern Mathematik, Deutsch und Englisch beim Lernen helfen. Die österreichische Onlinenachhilfeplattform GoStudent bietet seit diesem Jahr eine KI-gestützte Bildungsplattform mit KI-Tutorin Amelia an. Der wohl bekannteste KI-Tutor kommt von der Khan Academy. Khanmigo basiert auf GPT-4 und ist bisher nur in den USA verfügbar. Dort haben bereits mehrere US-Schulbezirke, wie etwa New Hampshire, in diesem Jahr angekündigt, das Programm Lehrern wie Schülern kostenfrei zur Verfügung stellen zu wollen.

Viele der deutschsprachigen Anbieter richten sich bisher an den sogenannten Nachmittagsmarkt, also den Bereich der Nachhilfe und des Selbstlernens. Das Lernprogramm von Cornelsen kostet monatlich, inklusive des Bots Kim, knapp 30 Euro. Das ist nicht wenig Geld, gerade wenn in einer Familie mehrere Kinder förderbedürftig sind und Schulmaterialien noch einmal oben draufkommen. Trotzdem dürfte so ein Programm günstiger sein als regelmäßige echte Nachhilfestunden.

Im Unterricht werden die intelligenten Systeme hingegen bisher an einem großen Teil der Schulen nicht genutzt. Das heißt aber nicht, dass sie nirgends im Einsatz sind, am häufigsten gebraucht werden sie im Matheunterricht der Unter- und Mittelstufe, das ergab eine Umfrage im Auftrag der Vodafone Stiftung in diesem Jahr.

Deutschlandweit ist Bettermarks eines der am weitesten verbreiteten KI-Lernsysteme. Das Mathelernprogramm nutzen inzwischen etliche Bundesländer, darunter Berlin, Brandenburg, Niedersachsen und Hamburg. Laut einer Forsa-Umfrage aus dem vergangenen Jahr haben es rund elf Prozent aller Schulen in Deutschland im Einsatz. Über das System können Lehrer ihren Schülern Aufgabenblätter zuweisen und sich in einer Übersicht den Lernstand der gesamten Klasse anzeigen lassen. Außerdem erfasst das System die Wissenslücken seiner Nutzer und bietet ihnen auf Basis dessen passende Aufgaben zur Wiederholung an.

Bildungsministerin sieht in KI eine "Schlüsseltechnologie"

In Zukunft sollen deutlich mehr Schulen solche Programme nutzen, jedenfalls nach dem Willen der Bundesbildungsministerin Bettina Stark-Watzinger. Sie sieht in künstlicher Intelligenz eine "Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts", ihr Ministerium investiert mehr als 1,6 Milliarden Euro in KI und hat eine Expertengruppe einberufen, die bis zum Jahresende den Einsatz von KI-Tools im Unterricht evaluieren soll.

Eine Voraussetzung für diesen Einsatz ist allerdings die technische Ausstattung der Schulen. "Da hapert es manchmal schon am WLAN", sagt Berit Blanc, Forscherin am Educational Technology Lab am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und beim mmb Institut. Es fehle den Schulen an Budgetfreiheit, um entsprechende Softwarelizenzen kaufen zu können. Außerdem sorgten sich viele Schulen, ob der Einsatz der Lernprogramme wirklich datenschutzkonform, also für sie rechtssicher ist, auch hinsichtlich des AI Acts.

Denn um jeder Schülerin ein individuelles Lernprogramm zusammenschustern zu können, benötigen die Systeme sehr viele Lerndaten dieser Kinder. Hinzu kommt: Inzwischen gibt es etliche Angebote, da verliert man schnell den Überblick. "Es fehlt eine Art 'TÜV-geprüfte' Whitelist", sagt Blanc.

Die bräuchte es für einen flächendeckenden Einsatz vermutlich auch, denn die Sorge ist groß. Immer wieder zeigen Umfragen, dass sich Eltern vor dem Einsatz von KI in Schulen sorgen, weil sie befürchten, dass KI das Schummeln erleichtert, falsche Inhalte vermitteln und der Unterricht weniger menschlich werden könnte.

An Müllers Schule, erzählt er im Videogespräch, steht ein Großteil der Eltern den neuen Anwendungen hingegen bisher positiv gegenüber. Bis Krabbe5937 hier ihren Abschluss macht, werden noch einige Schuljahre vergehen, eine lange Zeit, in der sie sicherlich weitere KI-Lernhilfen ausprobieren wird. Und am Ende wird das mit der "Schutzbrille" auch schon irgendwie klappen.

5 Kommentare

Meine KommentareHighlightsNeusteÄlteste

S

Simplicio

Bildung ist so viel mehr als bloßes Bewältigen einer Sache.

KI als unterstützendes Tool, warum nicht. An die Stelle menschlicher, pädagogischer Zuwendung darf sie jedoch nicht treten

Von letzterer haben wir schon jetzt zu wenig.

⭐️ 2

Antwort schreiben

Avatarbild von KielInEuropa

KielInEuropa

Können KI-Lernhilfen das Schulsystem entlasten oder helfen sie am Ende gar den Falschen? Was Schulen ausprobieren. [...] Möglich ist zudem, dass Lernstärkere von solchen Programmen eher profitieren, während Lernschwächere mehr auf die persönliche Anleitung durch eine Lehrkraft und den sozialen Austausch mit ihren Mitschülern angewiesen sind.

Was heißt das genau, "den Falschen helfen"? Zunächst einmal finde ich es fragwürdig, zu unterstellen, dass Unterstützung für lernstärkere Schülerinnen und Schüler "falsch" sein soll, wir haben Defizite im gesamten Bildungssystem und jede Unterstützung für Lernende ist zu begrüßen.

Zudem wird bei solchen Aussagen verkannt, dass auch leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler davon profitieren, wenn ihre Mitschülerinnen und Mitschüler durch den Einsatz von KI-Tools die Lehrkräfte entlasten, die dadurch mehr Zeit für die Förderung von leistungsschwächeren Schülerinnen und Schülern haben.

Unser Bildungssystem ist derzeit mit der Tatsache konfrontiert, dass nur der Mangel verwaltet werden kann. Wenn KI hier Abhilfe schaffen kann, ist das gut, auch wenn sich niemand der Illusion hingeben sollte, dass sie die Lösung aller Probleme ist (aber das behauptet auch niemand)

⭐️ 2

Antwort schreiben

ZG

Zirpende_Grille

Ich finde KI ja im Bildungsbereich sehr spannend. Meine bisherigen Experimente im Fach Latein sind jedoch ernüchternd. KI kann zwar tolle Übersetzungen liefern, aber auch das nur, weil sie sich irgendwo von Menschen übersetzte Originaltexte klaut. KI fehlt bisher jede Möglichkeit zu erklären, warum man an dieser Stelle nun genau so übersetzt, was ja die entscheidende Frage an der Geschichte ist. Teilweise kommen sogar falsche Erklärungen für eine eigentlich halbwegs korrekte Übersetzung.

Nützlich dürfte KI aber gerade als Lernhilfe für Fleißarbeiten sein wie Vokabeln, Deklinationen etc.

⭐️ 1

Antwort schreiben

P

-Palomino-

Es kommt darauf an.

Wenn ich nur eine Problemstellung eintippe, dass Ergebnis dann kopiere und das war es, habe ich nichts gelernt, sondern es mir nur leicht gemacht.

Wenn ich aber die Problemstellung überdenke, dann das Ergebniss lese und nachvollziehe, habe möglicherweise wesentlich schneller oder mehr gelernt, als mit einem Lehrer in der Schule, der mich nicht erreicht.

Allerdings ist das auch mit Vorsicht zu genießen. Ich habe ChatGPT eine Text Aufgabe aus ihrem Lehrbuch gestellt, zur Berechnung von Winkeln und Längen in einem rechtwinkligen Dreieck (Satz des Pythagoras), aber nicht a, b und c verwendet, sondern x, y und z wie im Lehrbuch.

Dreimal rechnen lassen, dreimal falsch. Das Programm war nicht in der Lage aus dem a, b und c auszubrechen und den Horizont für sich zu erweitern.

Solange es diese Fehler gibt, kann ein Lehrer leicht und schnell herausfinden, ob jemand das Thema verstanden hat und seinen Kopf benutzt oder eben nicht.

Antwort schreiben

d

dirkmai

Sicher ist das Potenzial von KI im Bildungssystem enorm. Ebenso die Gefahren. Den pädagogischen Interessen der Schulen an einer ganzheitlichen Förderung ihrer Schüler stehen die ökonomischen Interessen kommerzieller KI-Anbieter und ökonomische sowie politische Interessen der Schulaufsicht gegenüber. Hier ist kein harmonischer Dreiklang zu erwarten. In unserer zunehmend ökonomisierten Bildungslandschaft liegt der Fokus seit langem auf der Prüfung einfacher Kompetenzen, während die schwieriger zu erfassenden Fähigkeiten und Einstellungen lieber vernachlässigt werden. Es ist daher nicht unwahrscheinlich, dass KI letztlich hauptsächlich zur Optimierung von Testresulaten auch auf Kosten wichtigerer geistiger Fähigkeiten eingesetz werden wird - obwohl KI zu weitaus mehr fähig ist.