KI im Sprach- und MINT-Unterricht
Ein Forschungsteam der Pädagogischen Hochschulen Ludwigsburg und Schwäbisch Gmünd und der Universität Tübingen untersucht mit Förderung des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg das Potential von KI-Methoden für die Fachdidaktik im Schulunterricht.
Wissenschaftsministerin Petra Olschowski: „Angehende Lehrkräfte müssen Künstliche Intelligenz sinnvoll im Unterricht anwenden können. Sie sollten Chancen und Risiken sowie Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von KI vermitteln können. Mit der Förderung des Projekts wollen wir eine möglichst beispielgebende Einbindung in das Lehramtsstudium ermöglichen.“
Digitale Werkzeuge können unter Einsatz von KI-Methoden einen substanziellen Beitrag bei der Förderung im Unterricht leisten und bieten insbesondere bei der Anpassung an individuelle Bedürfnisse der Lernenden enorme Potenziale. Ihr Einsatz benötigt aber grundsätzlich einen reflektierten Umgang und entsprechende Sachkenntnis. Juniorprofessor Dr. Heiko Holz, Juniorprofessorin Dr. Luzia Leifheit, Juniorprofessor Dr. Jan Winkelmann und Prof. Dr. Detmar Meurers entwickeln daher im „WoLKE“-Projekt Lehrveranstaltungen für angehende Lehrkräfte für den didaktisch sinnvollen Einsatz von KI-Methoden und -Werkzeugen im Unterricht. In den Lehrveranstaltungen werden methodische Kompetenzen vermittelt, wie KI-basierte Werkzeuge unterstützend im Unterricht eingesetzt werden können, um konkreten schulischen Herausforderungen zu begegnen, insbesondere in den Sprachen und MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). Die angehenden Lehrkräfte sollen dadurch zu einem reflektierten Umgang mit KI-basierten Werkzeugen im Unterricht befähigt werden. „WoLKE“ steht für den Kern der im Projekt bearbeiteten Fragestellung: „Wo bieten KI-Methoden Lösungen für fachdidaktische Herausforderungen? Computerlinguistisch fundierte Konzeption und Evaluation curricular verankerter Lehrveranstaltungen für die Sprach- und MINT-Didaktik“.
Das Projekt, das vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst mit rund 700.000 Euro gefördert wird, analysiert zunächst systematisch, wie gut KI-Tools im Hinblick auf verschiedene Anforderungen und Bedürfnisse für den fachdidaktischen Einsatz geeignet sind und bewertet ihren jeweiligen Entwicklungsstand. Es wird dabei auch untersucht, wie bereits bewährte KI-Tools mit textgenerierender KI kombiniert werden können, um bisherige Schwächen der jeweiligen Ansätze auszugleichen und neue Synergieeffekte zu erzeugen. Die entwickelten Lehrveranstaltungen werden mit Lehramtsstudierenden der Pädagogischen Hochschulen erprobt und wissenschaftlich untersucht, bevor sie als Open Educational Ressource (OER) frei zur Verfügung gestellt werden.
Hintergrund:
Spätestens seit der Veröffentlichung des textgenerierenden KI-Tools „ChatGPT“ der Firma OpenAI im November 2022 ist KI in aller Munde, auch im Bildungskontext. Solche textgenerierenden KI-Tools basieren auf Large Language Models (LLMs). Auf Basis dieser großen Sprachmodelle können sie sprachlich attraktive, aber inhaltlich nicht weiter in Welt- oder Fachwissen verankerte, letztlich fiktionale Texte erzeugen. Damit können zum Beispiel schnell Texte zu unterschiedlichen Themen, Antworten auf Fragen generiert oder Dialoge unterstützt werden. Da die von LLMs generierten Texte allerdings immer eine Aneinanderreihung von wahrscheinlichen (aber nicht notwendiger-weise inhaltlich korrekten) Wortfolgen sind, benötigt ein Einsatz grundsätzlich einen reflektierten Umgang und entsprechende Sachkenntnis, der somit den Lehramtsstudierenden für einen professionellen Umgang mit (text-)generierender KI vermittelt werden soll.
Doch nicht nur diese aktuellste Form der KI ist im Bildungskontext vielversprechend. So existieren schon länger etablierte KI-Methoden, die das Lehren und Lernen nachweislich effektiv unterstützen können. Hier sind insbesondere Intelligente Tutorsysteme (ITS) zu nennen, die explizit den Wissensstand der Lernenden modellieren, um eine individuelle, passgenaue Lernunterstützung zu bieten. Hier kann das Projektteam bereits auf zahlreiche eigene Systeme und Forschungsarbeiten zurückgreifen, wie das digitale Rechtschreibtraining für Grundschulkinder „Prosodiya“ (www.prosodiya.de) oder das interaktive Englischübungsheft „FeedBook“ (www.feedbook.website).
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Jun.Prof. Dr. Heiko Holz
Institut für Informatik, Pädagogische Hochschule Ludwigsburg
Telefon: +49 (0) 7141/140 - 2313
E-Mail: info@wolke.schule
Weitere Informationen:
http://www.wolke.schule
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