Analogien: Taschenrechner und KI in der Schule

Die Entwicklung technologischer Hilfsmittel für den Schulunterricht hat im Laufe der Zeit bemerkenswerte Fortschritte gemacht. Von den Anfängen des Rechenschiebers bis hin zu modernen Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI) hat sich die Art und Weise, wie MINT in unseren Schulen gelehrt und gelernt wird, grundlegend verändert. Jeder Schritt auf diesem Weg hat seine eigenen Herausforderungen und Chancen mit sich gebracht. Im Folgenden lade ich Sie ein, meine eigene Lernkurve kennenzulernen.

Der Rechenschieber war eines der ersten mechanischen Hilfsmittel, das im 17. Jahrhundert entwickelt wurde, um mathematische Berechnungen zu erleichtern. Die Einführung des Taschenrechners in den 1980er Jahren war ein Meilenstein im Mathematikunterricht. Zunächst skeptisch beäugt, wurden Taschenrechner bald zu einem festen Bestandteil des Mathematik- und Physikunterrichts. Sie ermöglichten es den Schüler*innen, komplexe Berechnungen schnell und präzise durchzuführen und den Fokus auf das Verständnis mathematischer Konzepte zu lenken.

Mit dem Aufkommen von Computeralgebrasystemen (CAS-Rechnern) wurden Aufgaben möglich, die aus Zeitgründen (zu hoher Rechen- und Analyseaufwand) nicht gestellt werden konnten. CAS-Rechner erlaubten nicht nur Berechnungen, sondern auch die Manipulation algebraischer Ausdrücke und das Lösen komplexer Gleichungen. Sie eröffneten den Lernenden neue Möglichkeiten, mathematische Konzepte zu erforschen und mathematische Modelle zu entwickeln.

Heute stehen wir an der Schwelle zu einer neuen Ära in der mathematischen, naturwissenschaftlichen, informatischen und technischen Bildung: der Integration von Künstlicher Intelligenz (KI). Durch den Einsatz von KI-Technologien können Schülerinnen und Schüler nicht nur mathematische Berechnungen durchführen, sondern auch Daten analysieren, Muster erkennen und Probleme lösen. KI eröffnet neue Wege für personalisiertes Lernen, adaptive Übungen und die Nutzung von Echtzeit-Feedback, um das mathematische und naturwissenschaftliche Verständnis zu verbessern und auf die individuellen Bedürfnisse der Lernenden einzugehen.

Im Folgenden werden die konkreten Auswirkungen und Potenziale dieser Technologien anhand einiger Unterrichtskonzepte dargestellt.

Rückblick: Vom Taschenrechner zum CAS-Rechner

Die Einführung des Taschenrechners in den Schulen ab den 1980er Jahren war in der Tat ein Meilenstein in der mathematischen Bildung. Ähnlich wie bei der Diskussion über künstliche Intelligenz in der Schule gab es damals Bedenken und Debatten über die Auswirkungen des Taschenrechners auf das Lernen und die Entwicklung mathematischer Fähigkeiten. Es wurde befürchtet, dass die Schülerinnen und Schüler durch den Einsatz des Taschenrechners das Rechnen auf dem Papier vernachlässigen und dadurch grundlegende mathematische Fähigkeiten verloren gehen könnten.

Es ist daher nicht verwunderlich, dass in vielen Schulsystemen die Verwendung von Taschenrechnern in Klassenarbeiten und Prüfungen zunächst verboten war. Erst nach und nach wurden bestimmte Modelle von Taschenrechnern zugelassen, die über die Grundfunktionen hinausgingen, aber keine fortgeschrittenen Programmierfunktionen oder Datenbankfähigkeiten besaßen. Im Laufe der Zeit wurden die Richtlinien angepasst, um die Verwendung moderner Taschenrechner mit erweiterten Funktionen wie z. B. Grafikdarstellung, Computeralgebrasysteme oder Vernetzungsmöglichkeiten zu ermöglichen. Gleichzeitig wurden jedoch Maßnahmen ergriffen, um den Missbrauch und die unerlaubte Verwendung von Taschenrechnern in Prüfungen zu verhindern. Dies kann durch die Beschränkung auf bestimmte Modelle, das Löschen des Speicherinhalts vor der Prüfung oder die Überwachung der Nutzung während der Prüfung geschehen. Und: Kommt Ihnen das nicht alles bei der aktuellen Diskussion rund um die Nutzung der KI-Bots im schulischen Kontext bekannt vor?

Welche Vor- und Nachteile erwarten uns bei der Einführung von KI-Anwendungen? Schauen wir noch einmal zurück auf den Einsatz von Taschenrechnern:

Für mich, der ich in einer Welt ohne Taschenrechner aufgewachsen bin und in meiner Ausbildung zum MINT-Lehrer zum ersten Mal mit diesen leistungsfähigen Geräten in Berührung gekommen bin, kann ich rückblickend folgende Vorteile erkennen, die sich aus der Einführung des Taschenrechners in den Schulunterricht ergeben haben. Dabei gehe ich gleich auf den Einsatz von Computeralgebrasystemen (CAS) ein, da ich meine Schülerinnen und Schüler bis zum Abitur damit begleitet habe.

  • Der CAS-Rechner ermöglichte es meinen Schüler*innen, komplexe mathematische Berechnungen schnell und präzise durchzuführen. Dadurch konnten sie mehr Zeit auf das eigentliche Verständnis der mathematischen Konzepte und das Lösen komplexer Probleme verwenden. Und: Lernende, die in der Sek. I abgehängt wurden, konnten plötzlich wieder mitmischen, da viele „leichte“ Rechenprozesse dem CAS-Rechner übergeben werden konnten, die ihnen bisher große Probleme bereitet hatten.
  • Da der CAS-Rechner Routineberechnungen übernahm, konnte ich mich im Unterricht mehr auf das Verständnis der mathematischen Konzepte konzentrieren.
  • Der CAS-Rechner ermöglichte es mir, den Schüler*innen unterschiedliche Zugänge zu komplexeren mathematischen Problemen zu bieten. Dadurch konnten sie ihre Problemlösefähigkeiten und ihr kritisches Denken verbessern. Zum Beispiel nahm ich mir die Zeit, mit den Schüler*innen mathematische Probleme zu analysieren, Modelle zu entwickeln, Daten zu interpretieren und ihre Ergebnisse zu kommunizieren. Ich habe die Integration von Technologie in den Unterricht immer als Ergänzung und Erweiterung des Lernprozesses gesehen, um den Schülerinnen und Schülern ein breiteres Verständnis von Mathematik und ihrer Anwendung zu ermöglichen.
  • Der CAS-Rechner ist ein Werkzeug, das in vielen Bereichen des Lebens und der Arbeitswelt verwendet wird. Ich konnte die Schülerinnen und Schüler auf den Umgang mit moderner Technologie vorbereiten.

Es gab (und gibt im Zusammenhang mit KI) Bedenken, dass die Verwendung von Taschenrechnern (von KI-Bots) in der Schule zu einem Verlust von Rechenfertigkeiten führen könnte. In der Tat haben einige Studien gezeigt, dass Schülerinnen und Schüler, die regelmäßig Taschenrechner verwenden, Schwierigkeiten mit einfachen Rechenoperationen wie Kopfrechnen oder Schätzen von Ergebnissen haben können. Ähnliche Bedenken werden im Zusammenhang mit dem Einsatz von KI in der Schule erneut aufkommen.

Für mich waren und sind Schätzen, Runden und Überschlagen sehr wichtige Fähigkeiten, die im Mathematikunterricht vermittelt werden sollten. Meine Sorge und Beobachtung ist, dass diese Fähigkeiten immer mehr verkümmern. Es liegt in der Verantwortung von uns Lehrkräften, dafür zu sorgen, dass die Schülerinnen und Schüler diese Fähigkeiten entwickeln, auch wenn sie einen CAS-Rechner oder einen KI-Bot benutzen. Indem wir den Unterricht so gestalten, dass die Schülerinnen und Schüler regelmäßig Gelegenheit haben, diese Fähigkeiten zu üben und anzuwenden.

Dies gilt auch für den Umgang mit einem weiteren Vorwurf: der Vernachlässigung des Vorstellungsvermögens und der Operationen im Zahlenraum. Ohne Zweifel handelt es sich dabei um wichtige mathematische Kompetenzen, die unabhängig vom Einsatz von CAS-Rechnern oder KI weiterhin eine zentrale Rolle im Mathematikunterricht spielen müssen.

Das Vorstellungsvermögen umfasst die Fähigkeit, sich mathematische Objekte, Muster und Beziehungen vorzustellen und zu visualisieren. Dazu gehört beispielsweise das Verständnis von Größenverhältnissen, geometrischen Formen oder arithmetischen Operationen. Operationen im Zahlenraum umfassen die Grundrechenarten Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division. Diese Fähigkeiten sind nach wie vor wichtig, um mathematische Probleme zu lösen und mathematische Konzepte zu verstehen. Das Verständnis von arithmetischen Operationen ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, mit Zahlen umzugehen, Muster zu erkennen und mathematische Beziehungen herzustellen.

... Folgerung I ...

Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass der Einsatz von CAS-Rechnern oder künstlicher Intelligenz nicht dazu führen darf, dass das Vorstellungsvermögen und die Fertigkeiten in den Grundrechenarten vernachlässigt werden. Die Lehrerinnen und Lehrer sollten weiterhin aktiv daran arbeiten, das Vorstellungsvermögen der Schülerinnen und Schüler zu entwickeln und ihnen die Bedeutung und Anwendung der Grundrechenarten im Zusammenhang mit realen Problemen zu vermitteln.

Der Einsatz von Technologien wie Taschenrechnern oder künstlicher Intelligenz kann bei der Durchführung komplexer Berechnungen oder datengestützter Analysen hilfreich sein, sollte aber immer im Kontext des Verständnisses und der Entwicklung grundlegender mathematischer Kompetenzen erfolgen. Als Beispiel möchte ich das abiturrelevante Thema Stochastik anführen. In einem Thread von Janina Brüggemann (siehe unten) geht es um chatGPT 4 und das Wolfram-Plugin. Dort bittet ein Fachlehrkraft aus dem Elisabeth-Gymnasium (Thüringen), die Kombination an folgender Aufgabe zu testen:[1]https://twitter.com/ElliGymEisenach/status/1660383916606226432

Eine Firma stellt Schrauben her, von denen im Durchschnitt 5% einen Defekt aufweisen.

Ein Kunde benötigt 5000 Schrauben.

Wie viele Schrauben muss die Firma herstellen, damit mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% mindestens 5000 Schrauben keinen Defekt besitzen?

Der Thread weist eine Reihe von falschen Lösungen auf und macht uns darauf aufmerksam, dass wir unseren Schülerinnen und Schülern Standards zu vermitteln haben: Plausibilitätsprüfung auf Ansatz und auch – und in ganz besonderem Maße – Proben durchführen.

Wer die Aufgabe einmal auf verschiedenen Wegen testen will, hier die Problemlösungsskizze sowie einige Lösungsansätze, die für interessante Diskussionen innerhalb der Lerngruppe führen werden:

... Folgerung II

Der folgende Thread bestätigt erneut, dass wir über unsere Mathematikdidaktik nachdenken müssen (aber anders als viele wahrscheinlich denken …):

Genau das war / ist der Grund, warum ich 2007 den CAS-Rechner in der Oberstufe eingeführt habe: Schülerinnen und Schüler, die in der Sekundarstufe I abgehängt wurden und solche Aufgaben nicht lösen konnten, waren plötzlich wieder am Ball, weil viele „leichte“ Rechenvorgänge, die ihnen bisher große Probleme bereitet hatten, auf den CAS-Rechner übertragen werden konnten.

Und:

ist auch eine Beobachtung, die ich (leider) aus dieser Zeit bestätigen muss. Und hier gibt es keinen Ausweg: Es MUSS gekonnt werden. Durch regelmäßiges Wiederholen bis zum Abitur.

Das Ruder herumzureißen, dauert eine Schulkarriere, also 10 Jahre. Und hilft übrigens auch den jetzigen Abiturjahrgängen nicht. Meine Schlussfolgerung damals war eben die Einführung der CAS-Rechner. Auch das war kein Selbstläufer: Zum einen in meiner Fachschaft (nicht mehrheitsfähig), zum anderen in der Schülerschaft (Angst vor dem CAS-Abitur). Ersteres ist ein dickes Brett, letzteres konnte ich „heilen“: Abiturient*innen haben mich am Ende der E-Phase bei der Vorstellung meines Kursangebots begleitet und ihren Mitschüler*innen zumindest diese Angst genommen.

Und auch an den (Fach-)Hochschulen würde ich mir Anpassungen wünschen. Ehemalige Schüler*innen berichteten mir, dass sie die CAS-Rechner nicht benutzen durften. Im Gegensatz dazu standen die Berichte über die Akzeptanz in den Unternehmen / KMU: Die Leitungen und Mitarbeiter*innen waren dankbar für diese Kompetenz.

Adaptive Lernsysteme

In letzter Zeit habe ich immer wieder über konkrete Anwendungen im MINT-Bereich berichtet. Hier noch einmal eine zusammenfassende Übersicht:

Der Heise-Verlag hat kürzlich unter Berufung von Table Media über die Planungen von acht Bundesländern berichtet, eine Lernwolke mit KI zu entwickeln. Die neue Schulcloud soll den Leistungsstand von Schülern in einer Lerneinheit automatisiert messen und ihnen individuell Aufgaben zuweisen. Ein Test sei schon gelaufen, so der Artikel.[2]https://www.heise.de/news/Reaktion-auf-ChatGPT-Acht-Bundeslaender-planen-Lernwolke-mit-KI-9152083.html

Was Machine learning ermöglichen kann, zeigt ein Video der Bertelsmann-Stiftung: Dort wird eine Schule in New York vorgestellt, die wegen schlechter Leistungen kurz vor der Schließung stand. Die Schule suchte sich daraufhin einen Technologiepartner, der eine Methode entwickelte, um der Inhomogenität der Lerngruppe gerecht zu werden: Für die Schülerinnen und Schüler der New Yorker School of One erstellt ein Computer jede Nacht den individuellen Stundenplan für den nächsten Tag. Die digitale Personalisierung ermöglicht es jedem, so zu lernen, wie es am besten zu ihm passt.

Feedback der Lernenden:

  • Ich bin nicht so schnell, deshalb mag ich am liebsten Virtual Instructions.
  • Wir sitzen vor dem Computer, haben unsere Kopfhörer auf und schauen uns die Videos an, ohne die anderen damit zu stören. Ich schreibe mir Sachen auf, aber in meinem eigenen Tempo. Ich kann die Pausetaste drücken, wenn ich will.
  • Wenn ich etwas nicht verstanden habe, kann ich die Frage noch einmal stellen. Ich habe meine Noten mit ,School of One‘ sehr verbessert. Letztes Jahr konnte ich nur ein paar ganz einfache Mathematikaufgaben lösen, heute krieg ich 25 Fragen in einer halben Stunde hin.
  • Meine Noten haben sich verbessert, weil ich in meinem eigenen Tempo lerne.

Eine vergleichbare Richtung verfolgt Sal Khan, Gründer und CEO der Khan Academy. Er setzt sich in einem TED-Vortrag mit den Potenzialen von KI in der Bildung auseinander:

Khanmigo, der erste educational Bot

Biologie

    • beeactive – ein Bildungsinstrument zum Schutz der Bienen und deren Umwelt

      Die Spieler von beeactive unterstützen die Imkerin Melli Fera aktiv. Zu Spielbeginn platzieren die Nutzer mittels augmented reality Bienenvölker, die durch das Fotografieren von Blühpflanzen ernährt werden müssen. Dafür wird eine Schnittstelle zu Flora Incognita, einer KI gestützten App zur Pflanzenbestimmung, genutzt. Dabei werden aktuell 3.000 Pflanzenarten mit einer Erkennungsgenauigkeit von fast 90% erkannt. Durch das wiederholte Fotografieren von geeigneten Pflanzen werden die Bienenvölker der Nutzer sowohl mit Nektar (Honig), wie auch mit Pollen (Gesundheit) versorgt.

     

    Informatik

    Dass KI bedingt Unterrichtsangebote – fachspezifisch (Informatik) wie fächerübergreifend (Projektwoche)  – curricular überprüft werden müssen, zeigt ein Erfahrungsbericht von Ralf Stockmann, tätig im Bibliotheksbereich (Berlin). Seine Erfahrungen habe ich hier aufgegriffen:

     

    KI in der Schule – Berufsorientierung (II)

     

     

    In einigen sog. Makerschulen können Robotersysteme untersucht und erste Erfahrungen mit deren Programmierung gesammelt werden. Was hier möglich ist, zeigt dieser kurze Ausschnitt aus der CBS:

    https://twitter.com/60Minutes/status/1647744131639177216

    Fächerübergreifend

    Umweltverschmutzung

    Eine Oldenburger Firma setzt sich mit den Auswirkungen der Vermüllung der Meere auf die Umwelt und das Ökosystem auseinander. Es ist bekannt, dass Plastikmüll im Meer eine erhebliche Bedrohung für die Tierwelt darstellt, da Tiere wie Fische, Vögel und Meeressäuger den Müll fressen oder sich darin verfangen können. Dies kann zu Verletzungen, Erstickung oder sogar zum Tod führen. Darüber hinaus kann Plastikmüll im Meer auch die Wasserqualität beeinträchtigen und langfristige Auswirkungen auf das Ökosystem haben.

    Es gibt bereits verschiedene Initiativen und Projekte, die sich mit diesem Problem befassen, wie zum Beispiel die Einführung von umweltfreundlicheren Verpackungen, die Förderung von Recycling und die Durchführung von Strandreinigungsaktionen. Auch die Reduzierung des Plastikverbrauchs im Alltag kann dazu beitragen, die Vermüllung der Meere zu reduzieren. Die von der Oldenburger Firma entwickelte KI soll dazu dienen, die Vermüllung der Oberflächen besser zu erfassen.

    Auch wenn das Produkt noch keine Marktreife besitzt, lohnt sich eine Beschäftigung mit diesem Thema unter Einbeziehung dieses YT-Videos, den everware produziert hat.

     

    Medizin

     

    Zusammenfassung

    Es gibt einige Analogien zwischen der Einführung des Taschenrechners (GTR/CAS) und der heutigen KI in der Schule. So hat die Einführung von Taschenrechnern den Schwerpunkt von der manuellen Arithmetik auf das Verständnis mathematischer Konzepte und die Fähigkeit, Probleme zu lösen, verlagert. In ähnlicher Weise verlagert sich der Schwerpunkt beim Einsatz von KI vom reinen Rechnen auf das Verstehen von Modellen und die Analyse von Daten.

    Sowohl Taschenrechner als auch KI erweitern die Möglichkeiten des Schulunterrichts. Mit CAS-Rechnern können komplexe Berechnungen schneller und genauer durchgeführt werden, was zu einer effizienteren Lösung mathematischer Probleme führt. In ähnlicher Weise ermöglicht die künstliche Intelligenz den Schülerinnen und Schülern den Zugang zu umfangreichen Datenbanken, die Analyse großer Datensätze und die Anwendung von Algorithmen zur Lösung komplexer Probleme.

    Sowohl bei Taschenrechnern als auch bei KI gab und gibt es Bedenken, dass die Schülerinnen und Schüler grundlegende Fähigkeiten verlernen könnten. Bei der Einführung von Taschenrechnern wurde befürchtet, dass das Kopfrechnen oder das Abschätzen von Ergebnissen vernachlässigt werden könnte. In ähnlicher Weise wird bei der Einführung von KI befürchtet, dass Schülerinnen und Schüler grundlegende Rechenfertigkeiten oder ihr Vorstellungsvermögen verlernen könnten.

    Diese Analogien zeigen, dass die Einführung des Taschenrechners und der heutigen KI in der Schule ähnliche Fragen und Herausforderungen aufwerfen. Es ist wichtig, aus den Erfahrungen der Vergangenheit zu lernen und sicherzustellen, dass der Einsatz von KI im Unterricht die Entwicklung grundlegender mathematischer Fähigkeiten unterstützt und gleichzeitig die Chancen und Möglichkeiten, die diese Technologie bietet, maximiert.

    Ich empfehle denjenigen, die sich selbst und/oder im Team weiterbilden wollen:

    • Janina Brüggemann: ChatGPT und Mathematik (Vergleich ChatGPT 3.5 / ChatGPT 4.0 (teilweise mit WolframAlpha) / Perplexity+WolframAlpha)

    Die LiV-Ausbilderin teilt die Ergebnisse ihrer Experimente via Taskcards mit. Darüberhinaus berichtet sie auf ihrer Blogseite über weitere Unterrichtserfahrungen (Geodreieck/iPad, EduBreakout u.v.m.).

      • In unserem Lehrerzimmer herrscht eine “Kultur des Teilens” von Unterrichtsmaterial.
      • Deshalb werden die Handouts der aktuellen Vorträge zum freien Download zur Verfügung gestellt.
      • Die fachlichen & methodischen Inhalte können mit den Dokumenten selbstständig erarbeitet werden.

    Update (13.06.23):

    Das Video zeigt eindrucksvoll das Zusammenspiel zwischen ChatGPT 4 und Wolfram am Beispiel der (p,q)- Formel: ChatGPT für Lösungsansatz, Wolfram für die konkrete Berechnung. Das macht den Unterschied zu den bisherigen TR/GTR/CAS-Entwicklungen…

    Wer ist schlauer: MDR WISSEN oder ChatGPT mit Hilfe von WolframAlpha, einer rechnenden Suchmaschine mit großem Datenfundus? Kilian Irrgang hat’s getestet und ist endlich mal nicht nur frustriert von der KI.

    Viele, viele Anregungen und Herausforderungen…

    Und da wir wieder am Ende einer Kalenderwoche sind, gibt es einen neuen Newsticker. Er beschäftigt sich u.a. mit der re:publica 23 und, um noch einmal auf den Beitrag zur Softwareentwicklung zurückzukommen: Aus diesem Anlass hat der Softwareentwickler eine Implementierung für die re:publica 23 vorbereitet:

     

     

    In diesem Sinne: Schönen Start in die neue Woche!

    … Stay tuned …

    Bildnachweis: Gerd Altmann @pixabay

    Disclaimer: Einzelne Abschnitte dieses Textes sind im Dialog mit ChatGPT entstanden.

    Wer den Newsletter abonnieren möchte, geht hier … zum Formular.

    KI in der Schule – Berufsorientierung (II)

    Im ersten Teil habe ich letzte Woche eine Schule aus Schleswig-Holstein vorgestellt, die sich Gedanken darüber gemacht hat, wie sie ihre Schülerinnen und Schüler auf die zukünftige Arbeitswelt vorbereiten kann. Wie wichtig solche Initiativen sind, zeigen beispielhaft die folgenden Berichte aus der vergangenen Woche:

    Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen haben die akademische Leistung des Chatbots ChatGPT überprüft.

    Die KI-Revolution ist die wohl größte technologische Umwälzung seit der Industrialisierung. Sie verändert auch die Arbeitswelt der Kreativbranche radikal. Wie können sich Kreative aller Art vor KI-Ideenklau schützen? Welchen Jobs geht es besonders an den Kragen? Und welche neuen Jobs entstehen durch KI? Ein Beben geht durch die Branche und es wird prophezeit: Das ist erst der Anfang!

    Leider steht ein weiterer Artikel

    browserabhängig nur hinter einer Paywall zur Verfügung. Er setzt sich mit der bislang unveröffentlichten Studie »Azubi-Recruiting Trends 2023« auseinander. Dafür wurden rund 4300 Schüler:innen und Azubis sowie rund 1600 Ausbilder:innen befragt. Den Ergebnissen der Studie zufolge identifiziert fast die Hälfte der Azubis (49,6 Prozent) und Ausbilder:innen (45,3 Prozent) die fehlende Berufsorientierung in den Schulen als Ursache für die vielen unbesetzten Ausbildungsplätze. Die Ökonomin und Studieninitiatorin Felicia Ullrich Ullrich sieht da vor allem die Betriebe in der Pflicht, ihr Angebot weiter auszubauen, mehr Engagement hin zu einer besseren Berufsorientierung zu zeigen – und mehr Wille, Schüler:innen nicht als »lästiges Beiwerk, sondern als Potenziale zu begreifen«. Denn bei der Berufswahl könnten Eltern und Lehrer meist nur bedingt helfen, weil diese sich oft nur in ihrem eigenen beruflichen Umfeld auskennen.

    Dennoch kann und muss sich auch die Schule der Herausforderung einer zeitgemäßen Berufsorientierung stellen. Ich empfehle zu Beginn einer Angebotsentwicklung eine Befragung der Schülerinnen und Schüler, der Eltern und der Betriebe, die Praktika und (duale) Ausbildung anbieten. Am besten startet man mit einem klassischen Evaluationsverfahren, um dann im Dialog mit den Beteiligten das Angebot anzupassen.

     

    Softwareentwicklung

    Dass auch das Unterrichtsangebot – fachspezifisch (Informatik) wie fächerübergreifend (Projektwoche)  – curricular überprüft werden muss, zeigt sich an meinem WOW der Woche: Softwareentwicklung mit ChatGPT4 – die Mastowall, ein Erfahrungsbericht von Ralf Stockmann, tätig im Bibliotheksbereich (Berlin). 

    Sicherlich ist der Artikel sehr fachspezifisch, aber auch eine Nicht-Informatiker*in wird verstehen, welches Potential hier erschlossen wurde. Worum geht es? Ich war zu Zeiten von Schulen ans Netz (1996 – 2002) regelmäßiger Besucher der Online Educa (Berlin). Damals gefiel mir an den Plenumsbeiträgen, dass man während der Vorträge Kommentare/Fragen per Hashtag posten konnte. Dazu brauchte man nur einen Twitter-Account. Missbrauch (aka Hates) konnte nie ausgeschlossen werden, kam aber sehr selten vor. Ralf Stockmann wollte diese sogenannte Twitterwall auf Mastodon realisieren, hatte dazu via Tröt aufgerufen und wenig bis keine Resonanz erhalten. Mit dem Aufkommen der ChatGPT-Welle stellte sich für ihn die Frage neu. Sein Fazit:

    An drei oder vier Stellen wäre man als Nicht-Entwickler:in sicher nicht weiter gekommen. Die vielen von mir hier veröffentlichten Prompts zeigen aber hoffentlich, dass wir hier ein neues Zeitalter der Softwareentwicklung beschreiten. ChatGPT4 wurde nicht zum Schreiben von Code optimiert, und dennoch ist man schon so weit gekommen. Und: alle Probleme wurden nur über Dialog gelöst. Bis zum Schluss habe ich keine Zeile Code selber geschrieben. (Hervorhebung durch mich)

    Das hätte ich auch in weiten Teilen gar nicht gekonnt: Ich beherrsche kein JavaScript.

    Er hat seine Umsetzung in einem – nicht nur deshalb hörenswerten – Podcast (ab 2:04:00) vorgestellt. Seine Schilderungen sind sicherlich recht fachspezifisch, und doch lässt sich das Wesentliche auch für Nicht-Informatiker*innen erschließen. Aufgerufen, die Wall zu stressen, kam es, wie es kommen musste: Innerhalb weniger Sekunden gelang es einem Zuhörer, die Wall abzuschießen. Und: ChatGPT 4.0 sorgte für Abhilfe/Lösung des Problems!!! (alles im Erfahrungsbericht nachzulesen)

    Und so sieht eine konkrete Anwendung/Einladung des Softwareentwicklers aus:

    Kursangebot, auch für Schülerinnen und Schüler

    Das Hasso-Plattner-Institut bietet demnächst einen vierwöchigen Kurs ChatGPT: Was bedeutet generative KI für unsere Gesellschaft? an! Hier einige Hintergrundinformationen …
     

    … zum Kurs

    Die rasante Entwicklung generativer KI-Systeme wie ChatGPT, DALLE und Midjourney revolutioniert unsere Welt und stellt uns vor neue, faszinierende und zugleich beunruhigende Herausforderungen. Was bedeutet es, wenn künstliche Intelligenzen komplexe Prüfungen bestehen oder sogar kreativ tätig werden? Wird diese Entwicklung unsere Gesellschaft, Arbeitswelt und Kommunikation überrumpeln? Werden Jobs ersetzt oder entstehen völlig neue Beschäftigungsfelder? Und wie können wir die Gefahren durch die Nutzung dieser Systeme zur Verbreitung von z.B. Falschinformationen minimieren?

    Entdecken Sie in diesem vierwöchigen, kostenlosen openHPI-Kurs, wie bahnbrechende Technologien wie ChatGPT funktionieren, welche Anwendungsfälle daraus entstehen, welche Chancen und Grenzen sie bergen. Der Kurs bietet Jugendlichen und Interessierten ohne technisches Hintergrundwissen oder Programmiererfahrung eine einzigartige Gelegenheit, in die Welt der Generativen Künstlichen Intelligenz einzutauchen.
     

    … zur Zielgruppe

    Der Online-Kurs richtet sich an Schülerinnen und Schüler von Oberschulen und an generell Interessierte ohne Programmiererfahrung und ohne technisches Hintergrundwissen.
     

    … zur Kursstruktur

    • Woche 1: Erläuterung wichtiger Grundlagen und Begriffe sowie die Funktionsweise von Generativer KI
    • Woche 2: Generative KI-Modelle im Einsatz in verschiedenen praktischen Anwendungen
    • Woche 3: Implikationen und Einschränkungen von generativer KI
    • Woche 4: Diskussion möglicher Implikationen auf verschiedene Berufe und Bereiche des täglichen Lebens

    … zum Arbeitsaufwand

    Für das Durcharbeiten von Lehr-Videos, Selbsttests, Hausaufgaben und Prüfungen sowie für die Diskussion des Stoffs im Kursforum mit den anderen Lernenden und dem Kursleiter-Team sollten die Teilnehmenden von einem Zeitaufwand von 3 bis 6 Stunden pro Woche ausgehen.

    Schlussbemerkung

    Es liegt auf der Hand, dass solche Entwicklungen Konsequenzen für die Informatik-Curricula haben müssen, sowohl im schulischen als auch im universitären Bereich. Bis es so weit ist, dürfte – gelinde gesagt – noch einige Zeit vergehen. Und um den Gedanken der Berufsorientierung noch einmal aufzugreifen. Einer der Mitdiskutanten im oben genannten Podcast (Oliver Zeigermann) formulierte an anderer Stelle:

    (…) Krass ne, so und ich bin Softwareentwickler, also ich überlege mir, wie mich das stresst, ich habe ja noch ein paar Jahre bis zur Rente, also mindestens 15 würde ich sagen und jetzt, was mache ich dann noch, was mache ich dann noch bis zur Rente … (zitiert aus dem Transscript)

    Debugging war eine Antwort. Weitere inhaltlich zu verändernde Bereiche werden sein: Refactoring, Sicherheit, Datenschutz, Ethik. Im Umgang mit ChatGPTs & Co. wird eine ganz neue Kompetenz gefragt sein: prägnante Prompts mit entsprechenden Beschreibungen der Ziele und Systemumgebungen formulieren zu können. Das zeigt sich im obigen Podcast beim Thema „Programmierung der Plugins“, meinem zweiten WOW der Woche: Die Bots werden komplett textbasiert „gefüttert“. Je genauer der Text, desto effizienter und erfolgreicher die Implementierung des Plugins. Etwas für den Deutschunterricht, oder?

    Update (14.06.23):

    Gekommen, um zu bleiben: Der Code-Hoster GitHub beleuchtet, wie KI-Tools die Softwareentwicklung verändern und was Entwickler im Arbeitsalltag stört.

    Viele, viele Herausforderungen …

    Und, da wir wieder am Ende einer Kalenderwoche sind, gibt es einen neuen Newsticker:

     

     

    Das Titelbild ist im Dialog mit DeppGPT entstanden und zeigt, dass die Welt der KI auch satirisch sein kann. Das ist doch auch schön, oder?

    In diesem Sinne: Schönen Start in die neue Woche!

    … Stay tuned …

    Bildnachweis: Gerd Altmann @pixabay, modifiziert mit einem Schriftzug

    Wer den Newsletter abonnieren möchte, geht hier … zum Formular.

    KI in der Schule – Erste Erfahrungen

    Sascha Lobo hat sich kürzlich in Spiegel-Online mit dem Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) in unseren Schulen auseinandergesetzt. Unter dem Titel „Lernen zwischen ChatGPT und Overheadprojektor“ konstatiert Lobo einen ängstlichen, skeptischen und zurückhaltenden Umgang mit dem Thema KI im deutschen Bildungssystem. Dabei sei die Technologie längst in den Schulen angekommen – ganz ohne Vorgaben und Genehmigung „von oben“. Und das stimmt. Seit meinem Start vor vier Wochen berichte ich in meinen Newstickern regelmäßig von Lehrkräften, die diese Technologie sinnvoll einzusetzen wissen.

    Im weiteren Verlauf seiner Kolumne verweist Lobo vor allem auf die Chancen, mit der Technik den Schülerinnen und Schülern adaptive Lernumgebungen zu ermöglichen:

    Dahinter verbirgt sich eine pädagogische Methode , die allen Schüler:innen die Lerninhalte und die Lernmethodik bietet, die für sie in diesem Moment am besten ist. Gerade für sehr diverse Lerngemeinschaften, wo etwa Deutsch nicht die Erstsprache eines Teils der Kinder ist, eignet sich adaptives Lernen nachgewiesenermaßen hervorragend, um zumindest ein halbwegs ähnliches Bildungsniveau zu erreichen. Der Anpassung sind dabei theoretisch kaum Grenzen gesetzt, was die Sprache angeht oder die ständige Überprüfung des individuellen Lernerfolgs und die Ausrichtung danach.

    Was das bedeuten kann, zeigt ein Video der Bertelsmann-Stiftung: Dort wird eine Schule in New York vorgestellt, die wegen schlechter Leistungen kurz vor der Schließung stand. Die Schule suchte sich daraufhin einen Technologiepartner, der eine Methode entwickelte, um der Inhomogenität der Lerngruppe gerecht zu werden: Für die Schülerinnen und Schüler der New Yorker School of One erstellt ein Computer jede Nacht den individuellen Stundenplan für den nächsten Tag. Die digitale Personalisierung ermöglicht es jedem, so zu lernen, wie es am besten zu ihm passt.

    Feedback der Lernenden:

    • Ich bin nicht so schnell, deshalb mag ich am liebsten Virtual Instructions.
    • Wir sitzen vor dem Computer, haben unsere Kopfhörer auf und schauen uns die Videos an, ohne die anderen damit zu stören. Ich schreibe mir Sachen auf, aber in meinem eigenen Tempo. Ich kann die Pausetaste drücken, wenn ich will.
    • Wenn ich etwas nicht verstanden habe, kann ich die Frage noch einmal stellen. Ich habe meine Noten mit ,School of One‘ sehr verbessert. Letztes Jahr konnte ich nur ein paar ganz einfache Mathematikaufgaben lösen, heute krieg ich 25 Fragen in einer halben Stunde hin.
    • Meine Noten haben sich verbessert, weil ich in meinem eigenen Tempo lerne.

    Mit Blick auf die IGLU-Studie eröffnen adaptive Lernsysteme ganz neue Möglichkeiten, Lernende individuell zu unterstützen. Und KI-Technologie kann schon heute helfen: Steffen Fründt stellt in „Wenn sich ChatGPT die Gute-Nacht-Geschichte ausdenkt“ einen Hörwürfel vor, der von einer KI erfundene Geschichten erfindet und vorliest. Warum eigentlich nicht? Kindergärten und Eltern, die wenig Zeit haben, Märchen/Fabeln zu erfinden und vorzulesen, können damit ihre Kinder unterstützen. Einfach mal ausprobieren. Und natürlich prüfen, ob die von der KI erfundenen Geschichten wirklich „frei von Gewalt und anderen problematischen Inhalten“ sind, wie die Firma verspricht.

    Im Zusammenhang mit KI wird in vielen Beiträgen meines Newstickers noch etwas ganz anderes deutlich: Die Berufswelt verändert sich schon jetzt rasant. Hier ein ganz aktuelles Beispiel, das ich Christian Müller (@cmueller80) zu verdanken habe. Er hat in einem Tweet das Video-AI-System OXOLO vorgestellt. Hier ein Selbsttest:

    Landingpage


     Materialpage

     

    Für mich ist es interessant zu sehen, wie die KI versucht – und durchaus erfolgreich ist – das Mindset der jeweiligen Seiten zu entwickeln. Christian Müller kommentiert das so: Texter, Grafiker, Cutter werden zunehmend Konkurrenz von solchen Tools bekommen. Aktuell wirken die Ergebnisse noch laienhaft. Das wird sich rasch ändern. Jetzt ist Adaptionsfähigkeit gefragt.

    Der übliche Reflex in den Schulen ist der Verweis auf die Betriebe, auf die Unternehmen, auf den dritten Bildungsweg: Dort sei der Ort der Weiterqualifizierung. Immerhin sehen die Schulgesetze berufsorientierende Maßnahmen vor, aber sie greifen meines Erachtens zu kurz, weil sie eben die aktuellen Entwicklungen nur unzureichend aufgreifen. Kooperationen mit Betrieben, Fachhochschulen, Universitäten sind das Gebot der Stunde. Oder Alumni zu suchen, die aus ihrem beruflichen Umfeld berichten und so den zukünftigen Arbeitnehmer*innen eine Vorstellung von den zukünftigen Herausforderungen vermitteln.

    Zurück zur Kolumne von Sascha Lobo, der zwei Hauptübel ausgemacht hat: Datenschutz und Schulbuchverlage.

    Aber gedruckte Schulbücher sind natürlich viel datenschutziger. Außerdem sind die Unternehmen, die davon profitieren, viel deutscher oder traditionsbewusster als die bösen internationalen Digitalkonzerne und unseriösen Start-ups, die unsere armen Kinderseelen mit Nullen und Einsen vergiften wollen.

    Zugegeben, wie in den sozialen Medien üblich, sehr zugespitzt. Und doch höre ich immer wieder aus der Schulbuchszene, angesprochen auf die aus meiner Sicht unzureichenden Aktivitäten der Verlage, nur 1:1-Abbildungen der Printprodukte anzubieten: „95 Prozent der Lehrer wollen doch nichts anderes. Warum sollen wir uns bewegen und Geld in die Hand nehmen, ohne zu wissen, ob wir einen Return of Investment erwarten können“. Von dieser Seite des Bildungsmarktes ist also nichts zu erwarten. Also müssen sich unsere innovativen Lehrenden selbst darum kümmern. Und das bei immer knapper werdenden Zeitressourcen (Stichwort: Lehrermangel).

    Und wie Lobo beobachte auch ich, dass in anderen Ländern viel konstruktiver und technologieoffener umgegangen wird. Estland hat bereits um die Jahrtausendwende eine umfassende IT-Offensive inklusive bildungspolitischer (Begleit-)Maßnahmen gestartet. Auch China hat die Notwendigkeit einer curricularen Verankerung der technologischen Entwicklung erkannt. Nachzulesen im lesenswerten Essay von Anastassia Lauterbach (Erscheinungsdatum beachten!!).

    Wann endlich starten unsere Wissenschafts- und Kultusministerien vergleichbare Initiativen? Es wird Zeit …

    Newsletter

    Bekanntlich biete ich eine Reihe von Plattformen an:

    • schule digital befasst sich dem Einsatz  digitaler Medien zu Beginn eines Transformationsprozesses analog – digital und bildet die Inhalte aus den Praxisbänden 1-3 ab. 
    • schule 5.0 lädt Schulentwickler*innen ein, den Innovationsprozess ganzheitlich zu denken: Unterrichts- und Schulentwicklung setzen hier Änderungsprozesse an Lernorten, an Lehr- und Lernkulturen und an Personalentwicklung geknüpfte mittel- und langfristige Fortbildungsinitiativen. schule 5.0 funktioniert nicht ohne den Erfordernissen angepasste Schulleitungsausbildung und Curriculum(weiter)entwicklung seitens der Bildungspolitik. Schließlich deutet schule 5.0 auch an, dass es für eine Umsetzung Zeit braucht. Zielgröße: 2050. 
    • bildung digital schließlich verknüpft die drei Phasen der Lehrerbildung (Universität – LiV-Seminar – Fortbildung), wobei theoretische sowie empirische Einsichten im Kontext fortschreitender Digitalisierung mit Praxiserfahrungen zusammengeführt werden. Für eine Einführung in die Plattform empfehle ich: #twittercampus – #fl_seminar – #twlz & Co.: Vernetzt Euch!

    Und: Vieles entwickelt sich weiter. So wie die oben angesprochene Themenseite zu KI in der Schule.

    In den sozialen Netzwerken tauschen sich Lehrkräfte untereinander aus. Fortbildungsangebote entstehen. In Blogs und Magazinen werden Protagonisten, Angebote und vieles mehr vorgestellt. Vielfach wurde der Wunsch an mich herangetragen, einen Newsletter anzubieten, um nicht nur über Twitter und Mastodon informiert zu sein, sondern den Kolleginnen und Kollegen auch eine Adresse zu geben, um sich unabhängig von Edutwitter, FediLZ & Co. zu informieren. Dem komme ich nun nach. Über meine Homepage kann der Newsletter abonniert werden. In Zukunft werde ich – neben Edutwitter und Mastodon – meine neuen Beiträge auch über diesen Weg bekannt machen, wo auch immer ich sie platziere.

    Zum Newsletter-Formular

    Bleibt noch mein Hinweis auf den aktuellen Newsticker, ganz im Sinne von Frau Prof.’in Artelt:

    In diesem Sinne:

    … Stay tuned …

     

    Khanmigo, der erste educational Bot

    Sal Khan, Gründer und CEO der Khan Academy, setzt sich in einem TED-Vortrag mit den Potenzialen von KI in der Bildung auseinander. Er plädiert dafür, sich nicht auf die aktuelle Schummel-Debatte einzulassen, sondern sich proaktiv mit den Chancen zu befassen, ohne die Risiken aus den Augen zu verlieren. Dabei bleibt er nicht in der Theorie stecken, sondern stellt mit Khanmigo einen Bot vor, der zeigt, wie Lernende und Lehrende in Zukunft von solchen Maschinen unterstützt werden können. Er zeigt an Beispielen, wie er als persönlicher Tutor oder Lehrassistent eingesetzt werden kann. Und er demonstriert, wie der Mathematikunterricht begleitet werden kann (Bilder ggfs. mit rechter Maustaste in einem neuen Tab vergrößert anzeigen lassen):

    Eine Standardaufgabe aus der Jahrgangstufe 7/8:
     
     

    Die KI zeichnet die Konversation auf, damit sich  die Lehkraft anschließend über den Lernfortschritt des Lernden informieren kann (siehe pinke Markierung).  Der Bot hilft der Schülerin/ dem Schüler mit gezielten Hinweisen und „löst nicht auf“:
     
     

    Der blaue Kasten (siehe Bild unten) zeigt eine erste (immer mal wieder falsch vorgenommene) Umformung des Lernenden: 3 – 18 + 2m = m

    Und so „antwortet“ der Bot:

     

    Darüber hinaus setzt sich Khan mit dem Vorwurf auseinander, dass Kinder durch die KI das Schreiben verlernen würden, da sie das übernehmen würde. Er widerspricht und zeigt an einem Besipiel, wie Schülerinnen und Schüler mit einer KI Geschichten kollborativ entwickeln können (Bilder ggfs. mit rechter Maustaste in einem neuen Tab vergrößert anzeigen lassen):

    Eine Schülerin, ein Schüler/ eine Schülerin will eine Horror-Story schreiben …

    Die KI antwortet: „Oh, eine Horrorgeschichte, wie gruselig und aufregend. Lass’ uns in die Welt der unheimlichen Schatten und gruseligen Geheimnisse eintauchen …“ und im folgenden entsteht ein Dialog zwischen dem/der Lernenden und der KI, in dem beide Seiten je zwei Sätze schreiben:

    Der Schüler, die Schülerin schreibt: “Beatrice war ein falsch eingeschätztes Gespenst. Es wollte Freunde finden, aber es erschreckte sie immer wieder aus Versehen.”
    Und die KI ergänzt: „Arme Beatrice, ein einsames Gespenst, das die Kameradschaft (Freundschaft) sucht. Eines Tages stolperte sie über ein altes, verlassenes Herrenhaus, wo sie hoffte, ein paar andere Geister zu finden, mit denen sie sich anfreunden konnte. Das mit Efeu und Spinnweben bedeckte Haus hatte etwas Geheimnisvolles an sich.“

    Im weiteren Verlauf des Vortrags stellt Khan einen Prototyp vor, wie die Akademie künftig Lehrkräfte bei der Unterrichtsplanung unterstützen wird und welche Entwicklungen er für den Bildungssektor in naher Zukunft erwartet. Recht frei übersetzt:

    • Interaktives Leseverständnis
    • KI-gesteuerte Interaktion zwischen Lehrkraft und Bot
    • AI-gestuerte Aktivitäten der Lehrenden
    • Dialoggesteuerte Bewertung von schriftlichen und anderen Arbeiten
    • Formativ gesteuerter Bericht über den Lernfortschritt der Lernenden
    • Lernberatung
    • Sprachgesteuerte Interaktionen zwischen Bot und Nutzer*innen

    Abschließend geht Khan noch einmal auf die aktuelle Diskussion ein und fordert uns auf, „einen Schritt zurück auf die Metaebene“ zu gehen: Auf der einen Seite beschreiben die einen „dystopische Szenarien“, andere sehen Wendepunkte wie seinerzeit bei der industriellen Revolution. Er fordert uns auf, uns aktiv in den Gestaltungsprozess einzubringen und nicht abzuwarten, was passiert. Und er schließt mit seiner Sicht auf das Potenzial der KI, nämlich durch ihren Einsatz einen Mehrwert zu schaffen:

    Because very close to my heart and obviously there’s many potential positive use cases, but perhaps the most powerful use case and perhaps the most poetic use case is if AI, artificial intelligence, can be used to enhance HI (human intelligence), human potential and human purpose.

    Kommentar

    Ich weiß nicht, wie es Ihnen geht, liebe Leserinnen und Leser, liebe Kolleginnen und Kollegen: Mir hat der Vortrag wieder einmal gezeigt, wie sehr die Entwicklungen der KI unser Bildungssystem revolutionieren werden, vor allem wenn man die Zukunftsaussagen von Khan zur Kenntnis nimmt. Wir sollten uns nicht dagegen wehren (wir können es ohnehin nicht verhindern), sondern uns konstruktiv damit auseinandersetzen. Schülerinnen und Schüler werden davon profitieren, wenn sie so früh wie möglich mit Robotik und deren Programmierung, Data Science, Machine Learning und den damit verbundenen Auswirkungen auf die Arbeitswelt vertraut gemacht werden, damit sie eine aktive Rolle in der sozioökonomischen und ethischen Debatte spielen können.

    Wie wichtig es ist, sich mit diesen Themen auseinanderzusetzen, zeigt auch der jüngste Job Report des Weltwirtschaftsforums. Der Bericht betont, dass neue Technologien wie künstliche Intelligenz, Robotik und Automatisierung den Arbeitsmarkt weiter verändern werden, was sowohl zur Schaffung als auch zur Verdrängung von Arbeitsplätzen führen wird. Daher wird es für zukünftige Arbeitnehmer*innen unerlässlich sein, neue Fähigkeiten und Kompetenzen zu entwickeln, um sich für den Arbeitsmarkt anzubieten. Wir müssen diesen Kompetenzerwerb bereits in der Schule sicherstellen. Nicht durch neue Fächer, sondern durch veränderte und fächerübergreifende Curricula. Und vielleicht helfen uns Khans Entwicklungen dabei, wichtige Bausteine für unser tägliches Unterrichtsgeschehen zu finden.

    … Stay Tuned …

    Quelle:

    Bildnachweis: (Teil-)Screenshot der App-Seite

    „KI in der Schule“ ist online

    Der Beitrag How Google’s “Don’t be evil” motto has evolved for the AI age des Fernsehsenders CBS News befasst sich mit der Zukunft der künstlichen Intelligenz. In dem 30-minütigen Video werden einige der jüngsten Durchbrüche im Bereich der künstlichen Intelligenz vorgestellt. So wird ab 14:45 Uhr das von Google gegründete Unternehmen Deep Mind vorgestellt, das eine Reihe von Anwendungsbereichen für die Umsetzung von KI-Anwendungen identifiziert hat. Dazu gehören

    • der Einsatz von Robotern mit Hilfe von maschinellem Lernen,
    • die Weiterentwicklung von Videokonferenzen (Projekt Starline), die den Teilnehmer*innen ein Gefühl der Zusammengehörigkeit vermitteln, obwohl sie sich an verschiedenen Orten befinden, und
    • die Lösung eines „unmöglichen“ Problems aus der Biologie: KI-Systeme können einige Funktionen des Gehirns wie Gedächtnis, Vorstellungskraft, Planung und Verstärkungslernen nachahmen.

    Das (englischsprachige) Dossier/Video enthält ein Interview mit Sundar Pichai, dem CEO von Google, der das Potenzial von KI „sowohl gut als auch schlecht“ einschätzt. Pichai schlägt vor, dass die Gesellschaft sich schnell orientieren und anpassen muss, mit Regeln für KI in der Wirtschaft, mit Gesetzen zur Bestrafung von Missbrauch und mit Verträgen zwischen den Nationen, um KI für die Welt sicher zu machen.

    Warum eine Themenplattform „KI in der Schule“?

    Die o.g. Interviewaussagen unterstreichen noch einmal, wie wichtig es ist, sich mit dieser Thematik im schulischen Kontext zu befassen. Damit meine ich nicht die aktuellen Diskussionen um mögliche Veränderungen/Anpassungen der Prüfungsmodalitäten. Vielmehr geht es mir um die Auseinandersetzung mit den kaum vorhersehbaren beruflichen Anforderungen und Herausforderungen unserer Schülerinnen und Schüler. DIE ZEIT hat eine Umfrage in Auftrag gegeben, die Aufschluss über die Sorgen der Berufsanfänger*innen gibt:

     

     

    Dem Bildungsauftrag gerecht werden ...

    Digitalisierung und Mediatisierung haben zu entscheidenden Veränderungen in allen Bereichen unserer Lebens- und Arbeitswelt geführt. Diese gehen über einen rein technischen Fortschritt hinaus und führen zu einem weitreichenden kulturellen und gesellschaftlichen Wandel, der sich auf das Lehren und Lernen in der Schule und auf die Bewältigung und Gestaltung von Lebens- und Arbeitsprozessen von Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen auswirkt.

    In der Kultur der Digitalität müssen Bildungsprozesse auch solche Herausforderungen in den Blick nehmen, die sich aus ihr selbst sowie altersspezifisch und konkret aus den medialen Lebenswelten der Lernenden ergeben. Digital gestützte Lehr- und Lernprozesse müssen daher unter anderem jene Kompetenzen fördern, die den Lernenden eine mündige, souveräne und aktive Teilhabe an der digitalisierten Lebens- und Arbeitswelt ermöglichen.

    ... via fachdidaktischer Überlegungen ...

    Die Heterogenität in den Lerngruppen erfordert neue Lehr- und Lernkonzepte, die in der Ausbildung (noch) wenig vermittelt werden. Constructive Alignment sowie das in den hessischen Kerncurricula verankerte Prozessmodell sind zwei Beispiele für mediengestützte Unterrichtskonzepte. KI-Implementierungen bieten weitere Möglichkeiten, den Unterricht zu verbessern und den Lernprozess zu individualisieren. Lehrkräfte können mit Hilfe von KI personalisierte Lerninhalte bereitstellen und Schülerinnen und Schüler gezielt fördern. Gleichzeitig muss auf einen verantwortungsvollen Umgang geachtet werden: Auf der Ebene der Förderung („Habe ich meine Schülerinnen und Schüler erreicht? Haben sie von meinem Angebot profitiert?“ Beim Einsatz von AI-Tools wird empfohlen:

    • Verwenden Sie Tools als Ergänzung zum Unterricht, nicht als Ersatz.
    • Stellen Sie sicher, dass Schülerinnen und Schüler verstehen, wie die Tools funktionieren.
    • Ermutigen Sie Schülerinnen und Schüler dazu, kritisch zu denken und die Ergebnisse der Tools zu hinterfragen.
    • Berücksichtigen Sie die ethischen Implikationen von Technologien im Unterricht.
    ... via einer erweiterten Didaktik und der Entwicklung fächerübergreifender Curricula ...

    Zum Bildungsauftrag der Schule gehört es auch, unsere Schülerinnen und Schüler auf die Berufs- und „Lebenswelt“ vorzubereiten. Das gelingt u. a. durch interdisziplinäre Vernetzung von Fächern bzw. deren Inhalte, mit dem Ziel eines überfachlichen Kompetenzaufbaus. Und gerade in diesem Zusammenhang bieten KI-Themen besonders gute Möglichkeiten zur Förderung von/zum/zur

    • Problemlösungskompetenz: KI-Themen können Schülerinnen und Schülern helfen, komplexe Probleme anzugehen und (auch teilweise) zu lösen.
    • Kritisches Denken: Durch die Beschäftigung mit KI-Themen lernen Schülerinnen und Schüler, Ergebnisse zu analysieren, zu hinterfragen und zu bewerten.
    • Selbstreguliertes Lernen: KI-Tools ermöglichen es den Schülerinnen und Schülern, ihr eigenes Lernen zu steuern und individuelle Lernwege zu gestalten. Schülerinnen und Schüler lernen, ihre eigenen Lernbedürfnisse zu erkennen und effektive Lernstrategien zu entwickeln.
    • Teamfähigkeit: KI-Themen können zur Förderung der Zusammenarbeit beitragen. Schülerinnen und Schüler können gemeinsam an Projekten arbeiten, die den Einsatz von KI-Werkzeugen erfordern, und dabei lernen, wie man kommuniziert und kooperiert.

    Nicht zuletzt kann ein fundiertes Wissen über KI und ihre Anwendungsmöglichkeiten dazu beitragen, die Berufschancen von Schülerinnen und Schülern zu verbessern. Sie wissen, wie sie digitale Werkzeuge für ihre (Lern-)Ziele nutzen und einsetzen können.

    ... sowie via (agiler) Organisationskonzepte

    Der Artikel Was normale Schulen von einem 130.000-Euro-Internat lernen können hat dazu kürzlich einige Anregungen gegeben:

    Wir schaffen das mit Partnerschaften. Wir arbeiten mit Boston Dynamics mit der ETH Zürich. Wir arbeiten mit verschiedenen Startups, wir haben ein neues Projekt mit einer Schule in Soweto, Südafrika. Unsere Schüler arbeiten an Projekten, die relevant sind. Dann wird der Unterricht automatisch spannend und vermittelt Fähigkeiten, die heute gebraucht werden. Ein Beispiel: Wir arbeiten mit YASAI, einem Spinn-off der Technischen Hochschule (ETH) Zürich, an Konzepten für vertikale Gärten. Da geht es um nachhaltige Gewinnung von Nahrungsmitteln. Unsere Schüler der Klassen 6-8 haben sich mit den Designern getroffen, sich mit dem Konzept dieser Gärten vertraut gemacht und dann ihr eigenes Modell für einen vertikalen Garten entwickelt. Das Design wurde mit 3-D-Druckern hergestellt und dann installiert. Künstliche Intelligenz misst, ob das Wasser den richtigen Nährstoffgehalt hat. Da fließen so viele Aspekte von der Mathematik über Kunst, Design über die Biologie, die Naturwissenschaften zusammen in einem Projekt. Das erlaubt unsere Schüler im Kleinen an Problemen zu arbeiten, mit denen sich im Großen die ganze Welt beschäftigt. Es zeigt ihnen auch, dass die Welt nicht in Schulfächer eingeteilt ist. Die Schüler lernen ganz von allein, wie sie in Teams zusammenarbeiten müssen, wenn sie etwas bewegen wollen. Sie lernen, dass es okay ist, Fragen zu stellen. Aber auch, dass man Fehler machen kann und dann noch einmal einen Schritt zurückgehen muss.

    Ich weise auf dieser Plattform immer wieder auf die nachhaltige Schulentwicklung hin:

    • Mit Deeper Learning steht ein Unterrichtsmodell zur Verfügung, das fächerübergreifend viel Potenzial hat.
    • In einem Adventskalenderbeitrag habe ich LEA/THEA/FreiDay ausführlich vorgestellt. Einer der Protagonisten wurde kürzlich in einem Podcast dazu befragt.
    Um diesen Ansprüchen/Ansätzen gerecht zu werden, bedarf es einer schulinternen Diskussion über das Curriculum. Eine hohe Hürde – ja – aber für die Schülerinnen und Schüler sehr kompetenzfördernd und berufsbegleitend.
    Themenschwerpunkte können mit Partnerschaften (s.o.) und/oder mit Unterstützung von Landesinstituten und Medienzentren gefunden werden.

    Eine (ganz aktuelle) Projektidee ...

    Damit das Ganze nicht abstrakt bleibt, habe ich mich gefragt, wo ich anfangen würde und welches interdisziplinäre Thema im Kontext von KI ich angehen würde. Und bin in der OpenSource-Szene fündig geworden.

     

    Inhalt

    Das britische KI-Unternehmen Stability AI hat kürzlich bekannt gegeben, dass es neben seiner Bild-KI Stable Diffusion nun auch eine Reihe von Open-Source-Sprachmodellen mit StableLM auf den Markt bringen wird.

    Stability AI schreibt weiter, dass seine StableLM-Alpha-Sprachmodelle mit 3 und 7 Milliarden Parametern ab sofort auf Github verfügbar sind. Größere Modelle mit 15 bis 65 Milliarden Parametern sollen in Kürze folgen, zusammen mit technischer Dokumentation und Trainingsparametern. Die Modelle können kommerziell genutzt werden, sofern auf Stability AI verwiesen wird, sind aber auch für Forschungszwecke freigegeben. Die Modelle basieren auf dem Datensatz “The Pile” von EleutherAI und zeigen trotz der geringen Anzahl an Parametern eine gute Performance aufgrund der Vielfalt des Datensatzes. Eine RLHF-basierte Open-Source-Datenbank für KI-Assistenten ist in Arbeit.

    Zugegeben, sehr technisch und kryptisch. So ist die Welt der KI. Und doch folge ich mit diesem Vorschlag dem sogenannten Dagstuhl-Abkommen, das bildungspolitisch eine Vernetzung von drei Perspektiven fordert:[1]https://dagstuhl.gi.de/dagstuhl-erklaerung

    • Die technologische Perspektive hinterfragt und bewertet die Funktionsweise der Systeme, die die digitale vernetzte Welt ausmachen. Sie gibt Antworten auf die Frage nach den Wirkprinzipien von Systemen, auf Fragen nach deren Erweiterungs- und Gestaltungsmöglichkeiten. Sie erklärt verschiedene Phänomene mit immer wiederkehrenden Konzepten. Dabei werden grundlegende Problemlösestrategien und -methoden vermittelt. Sie schafft damit die technologischen Grundlagen und Hintergrundwissen für die Mitgestaltung der digitalen vernetzten Welt.
    • Die gesellschaftlich-kulturelle Perspektive untersucht die Wechselwirkungen der digitalen vernetzten Welt mit Individuen und der Gesellschaft. Sie geht z. B. den Fragen nach: Wie wirken digitale Medien auf Individuen und die Gesellschaft, wie kann man Informationen beurteilen, eigene Standpunkte entwickeln und Einfluss auf gesellschaftliche und technologische Entwicklungen nehmen? Wie können Gesellschaft und Individuen digitale Kultur und Kultivierung mitgestalten?
    • Die anwendungsbezogene Perspektive fokussiert auf die zielgerichtete Auswahl von Systemen und deren effektive und effiziente Nutzung zur Umsetzung individueller und kooperativer Vorhaben. Sie geht Fragen nach, wie und warum Werkzeuge ausgewählt und genutzt werden. Dies erfordert eine Orientierung hinsichtlich der vorhandenen Möglichkeiten und Funktionsumfänge gängiger Werkzeuge in der jeweiligen Anwendungsdomäne und deren sichere Handhabung.

    Diese Dagstuhl-Erklärung richtet sich an Institutionen des Bundes und der Länder, an Bildungsexpert_innen und Praktiker_innen im Bildungswesen. Sie wurde in einem GI- Dagstuhl Seminar im Februar 2016 von Expert_innen aus der Informatik und ihrer Didaktik, der Medienpädagogik, der Wirtschaft und der Schulpraxis verfasst. Es gibt bereits mehrere bewährte methodische Überlegungen, z. B. in einem Wiki von Beat Döbeli-Honegger.

     

    Organisation

    Wie bringen wir das alles in die Schule? Ich zeige zwei mögliche Strategien auf. Die erste betrifft die schulindividuelle Umsetzung.

    In meinem Informatikunterricht, insbesondere in meiner Homepage-AG, habe ich regelmäßig neue Softwareprodukte getestet und bewertet. Häufig kamen meine Schülerinnen und Schüler auf mich zu, um die eine oder andere Idee aus der Fachwelt aufzugreifen und umzusetzen. So haben wir als Homepage-AG z.B. die einwöchige Projektwoche am Ende eines Schuljahres initiiert. Per Schul- und Gesamtkonferenzbeschluss erhielten wir den Auftrag, die gesamte Organisation digital zu begleiten: Von der Bekanntgabe der Themen über das Anmeldeverfahren bis hin zur „journalistischen“ Aufarbeitung der Projektwoche – veröffentlicht via WordPress – mit Berichten, Fotos und einer abschließenden Evaluation. Das Leitungsteam der Projektwoche bestand aus einem Mitglied der Schulleitung, zwei Lehrkräften und einem Schüler aus meiner Homepage AG.

    Dieses Schema würde ich auch hier anwenden: Zuerst die Idee in meiner AG vorstellen, ein Machbarkeitskonzept erstellen (dann wird sich zeigen, ob man die Implementierung der Software inkl. Layer und Datenbanken hinbekommt), um dann in persönlichen Ansprachen Mitstreiter*innen aus dem pädagogischen Personal zu suchen. Ich denke dabei vor allem an die Fächer Politik, Religion/Ethik, Kunst, Deutsch und Fremdsprachen. Kolleg*Innen begleiten und unterstützen diese Konzeptentwicklung durch die Auswahl fachspezifischer Inhalte aus dem schuleigenen oder landesweiten (Kern-)Curriculum.

    Wenn man eine Schulverbundlösung anstrebt, könnte es vielleicht so laufen:

    Das Vorhaben wird über die regelmäßigen Schulleiter*innentreffen auf Schulamtsebene bekannt gemacht. Die Gewinnung weiterer Schulen wird begünstigt, wenn

    • eine professionelle Prozessbegleitung durch Personen aus Medienzentren und/oder Landesinstitutionen angekündigt werden kann,
    • ein Makerstudio und assoziierte Unternehmen beteiligt sind und
    • Informatiker*innen aus den zwei/drei zu vernetzenden Schulen zur Verfügung stehen, um die Implementation der Open Software inkl. erster Erfahrungen in der Layerentwicklung vorzubereiten.

    Eine Anregung/Empfehlung aus Schulen ans Netz – Zeiten: Die Computerzeitschrift c’t hat uns damals praxisnah unterstützt. Gerade im Bereich der LINUX-Umsetzungen hatte das SaN-Team wenig Erfahrung. Das machten zwei Redaktionsmitglieder über mehrere Jahre mehr als wett. Ihrem Know-How verdankt SaN, dass auch solche Lösungen Eingang in die Schulwelt gefunden haben. Vielleicht gelingt es dem einen oder anderen Verbund, diese Quelle wieder zu aktivieren.

    Schlussbemerkung

    So viel zur Umsetzung einer Projektidee im Kontext zu AI.

    Abschließend hier noch ein aktueller Tröt vom Tage, der einen fachcurricularen Ansatz vorstellt:

    Es lohnt sich, die sozialen Netzwerke Vorschaubild der Version vom 19:13, 3. Sep. 2016 Edutwitter, 🐘 FediLZ und Co. zu besuchen. Das tue ich auch. Meine Themenplattform

     

     

    speist sich unter anderem aus den Tweets und Tröts und deren Verweisen auf Primärquellen. Die Beiträge mit den zahlreichen Informations- und Selbstlernmaterialien, den Tipps zu deren Umsetzung und den fast täglich bekannt gegebenen Neuerungen und Erweiterungen laden Bildungsinteressierte ein, das eine oder andere in Eigeninitiative aufzugreifen und umzusetzen.

    In diesem Sinne: Viel Erfolg und Kreativität bei den ersten Schritten einer praxisnahen Umsetzung!

    … Stay tuned …

    KI in der Schule: Herausforderungen

    In der Diskussion in der ZDF-Talkshow “maybrit illner” unter dem Thema „Künstliche Intelligenz? Maschine gegen Mensch?“ wurden verschiedene Aspekte der KI-Entwicklung diskutiert. Die geladenen Gäste waren der Wissenschaftsjournalist und Physiker Ranga Yogeshwar, die Kommunikationswissenschaftlerin Miriam Meckel, die Netz-Aktivistin und Bundestagsabgeordnete Anke Domscheit-Berg, die SPD-Parteivorsitzende Saskia Esken und Achim Berg, Präsident des Digitalverbands Bitkom. Sie waren sich einig, dass die KI-Technologie ein großes Potenzial hat, aber auch Risiken birgt und Regulierungen erfordert. Während Domscheit-Berg und Esken eine staatliche Regulierung forderten, plädierte Yogeshwar für eine Pause in der Entwicklung der KI, um Sicherheitsstandards zu etablieren. Bitcom-Präsident Achim Berg hielt eine solche Pause jedoch für nicht praktikabel und betonte, dass die KI-Entwicklung bereits begonnen habe und nicht mehr aufzuhalten sei. Meckel betonte die tiefgreifenden Auswirkungen, die KI auf die menschliche Kultur haben wird, und die dringende Notwendigkeit von Bildung, um die Technologie zu verstehen.

    Darüber hinaus diskutierten die Gäste über Auswirkungen der KI auf die Arbeitsplätze und wie man sich darauf vorbereiten könne? Der Meinungsaustausch blieb recht vage: Einige Gäste betonten, dass KI-Systeme bestimmte Aufgaben schneller und effizienter erledigen können als Menschen, was zu einem Abbau von Arbeitsplätzen führen kann. Andere betonten jedoch, dass KI auch neue Arbeitsplätze schaffen kann und dass es wichtig ist, die Fähigkeiten und Kompetenzen zu entwickeln, die für die Arbeit mit KI-Systemen erforderlich sind.

     

    Genauere Auskunft gibt eine US-Studie dreier Forscher, die untersucht haben, inwieweit Berufe, Branchen und Regionen von den Fortschritten der KI-Bots betroffen sind.

    Sie stellen fest, dass die wichtigsten Berufe, die von der Sprachmodellierung betroffen sind, unter anderem Telemarketer und eine Reihe von (Hochschul)Lehrer*innen wie Anglistik-, Fremdsprachen- und Literatur- sowie Geschichtslehrkräften sind. Weitere wichtige Branchen, die von Fortschritten bei der Sprachmodellierung profitieren werden, seien Rechts- und Wertpapierdienstleistungen, Waren und Investitionen. Darüber hinaus  haben sie eine positive Korrelation zwischen Löhnen und dem Einsatz von AI-Sprachmodellierung gefunden.

    Einer weiteren Studie der US-Großbank Goldman Sachs zufolge sind durch Generative KI weltweit 300 Millionen Vollzeitarbeitsplätze gefährdet. Vor allem der Verwaltungs- und Rechtssektor ist betroffen, wo fast die Hälfte aller Arbeitsplätze durch KI ersetzt werden könnten. So hat z. B. in Kolumbien ein Richter ein Urteil mithilfe von ChatGPT verfasst. Weiterhin ist denkbar, dass Sprachmodelle Klageschriften und Urteile verfassen. Bildgeneratoren sorgen zunehmend für technische Lösungen. So hat die Modezeitschrift „Cosmopolitan“ bereits ein Cover mit der Bild-KI Dall-E designen lassen und nutzt das renommierte Architekturstudio Zaha Hadid den Bildgenerator Midjourney als Werkzeug, um Häuser zu entwerfen. Und: Der Künstler Robbie Barrat hat für die Modemarke Balenciaga eine ganze KI-generierte Kollektion entworfen.

    Ergänzender Artikel: KI könnte 300 Millionen Jobs vernichten, n-tv vom 13.4.2023

    Zurück zum o. g. Panel. Die ZDF-Redaktion kommentiert:

    Ausgerechnet Twitter- und Tesla-Chef Elon Musk will den Fortschritt aufhalten. Mit anderen Managern und Wissenschaftlern fordert er eine Pause bei der Entwicklung Künstlicher Intelligenz. KI kann schreiben und sprechen wie ein Mensch und stellt problemlos Bilder, Gedichte oder Klassenarbeiten her. Sie hilft schon heute zum Beispiel in der Medizin, arbeitet aber längst auch in Waffensystemen. KI ist ein Riesengeschäft, aber auch potenziell “gefährlicher als die Atombombe”, sagt zumindest Elon Musk. Was ist noch echt, was gefälscht? Was hilfreich, was schädlich? Was bedeutet die Entwicklung dieser Technologie für unsere Arbeit, unseren Wohlstand, unsere Demokratie und am Ende gar für die Frage nach Krieg oder Frieden? Haben die Deutschen zu viele Bedenken und verspielen gerade ihre Zukunft, in die Amerikaner und China längst uneinholbar gestartet sind?

    Auch der Physiker Ranga Yogeshwar spricht sich für eine Pause bei der Entwicklung besonders fortgeschrittener Intelligenz aus. Selbst Expert*innen könnten nicht mehr verstehen, wie diese Programme funktionieren, so der Wissenschaftsjournalist.

    Abhilfe schafft vielleicht die ARTE-Dokumentation »Algorithmen – Die unberechenbare Gefahr«.

    Was passiert, wenn wir diesen algorithmischen Systemen immer mehr Aufgaben übertragen? Der Film stellt Arbeits- und Wirkungsweisen von Algorithmen vor, die immer öfter unser Leben in Schulen, Sozialämtern, Gerichtssälen und unserer Privatsphäre steuern. Sie erzeugen oft eine ungleiche Welt.  Ob wir kreditwürdig sind, uns Sozialhilfe zusteht oder welcher Partner zu uns passt – darüber befinden mittlerweile Algorithmen. Hinter den Kulissen treffen sie ohne unser Wissen Entscheidungen über unser Leben. Die Hoffnung ist, dass sie effizienter sind als wir und mit ihrer kühlen Logik die Fehlerquelle „Mensch“ eliminieren. Schaut man hinter die Fassade der künstlichen Intelligenz, so findet sich ein ganz anderes, eher beunruhigendes Bild.

    Die Filmemacher treffen Menschen, die durch den Einsatz von Algorithmen zu Schaden kamen. Wie zum Beispiel Marie, die durch YouTube-Algorithmen in die Magersucht gelockt wurde. Oder Macarena, die sich sechs Jahre lang verstecken musste, weil ein Algorithmus sie für ungefährdet hielt, während ihr gewalttätiger Ehemann auf freiem Fuß blieb. Oder Derya, deren Ehe in die Brüche ging und die mit ihren Kindern obdachlos wurde, weil ein Algorithmus sie als Betrügerin abstempelte. Folgenschwere künstliche Entscheidungen, deren Fehlerquellen bei genauem Hinsehen nicht den Algorithmen, sondern den Entwicklern und Auftraggebern zuzuschreiben sind. Was passiert, wenn wir diesen algorithmischen Systemen immer mehr Aufgaben übertragen? Neben geschädigten Betroffenen kommen auch Forscher, Manager, Whistleblower, Politiker und Künstler zu Wort.

    Auf den ersten Blick erscheinen Algorithmen unbestechlich und fair. Doch sie sind geprägt von den Vorurteilen ihrer Programmierer und der Internetnutzer. Klare Regeln zur Markierung von Fälschungen in Systemen der Künstlichen Intelligenz, fordert zurecht in der o. g. Diskussionsrunde der Präsident des Digitalverbandes Bitkom, Achim Berg. Deep Fake-Bilder müssten „irgendwo ein Wasserzeichen bekommen“. Mithilfe von KI habe nun jede*r die Möglichkeit perfekt gefälschte Bilder und Videos zu erstellen, so die Netzexpertin Anke Domscheit-Berg. Die Linken-Politikerin warnt, dass es durch die leichte Zugänglichkeit immer schwieriger werde, Wahrheit und Lüge im Netz zu unterscheiden.

    Für die SPD-Parteivorsitzende und studierte Informatikerin Saskia Esken ist es zukünftig wichtig, dass bereits in der Schule der Umgang mit Künstlicher Intelligenz erlernt wird. Die Menschen müssen „Bescheid wissen darüber, wie die KI arbeitet“, so Esken.

    Und damit komme ich abschließend zu einer Vorankündigung meiner Themenplattform Ki in der Schule. Ich denke, es ist deutlich geworden: Digitalisierung und Mediatisierung haben zu entscheidenden Veränderungen in allen Bereichen unserer Lebens- und Arbeitswelt geführt. Diese gehen über einen rein technischen Fortschritt hinaus und führen zu einem weitreichenden kulturellen und gesellschaftlichen Wandel, der sich auf das Lehren und Lernen in der Schule und auf die Bewältigung und Gestaltung von Lebens- und Arbeitsprozessen von Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen auswirkt. Digital gestützte Lehr-Lern-Prozesse müssen daher u.a. jene Kompetenzen fördern, die den Lernenden eine mündige, souveräne und aktive Teilhabe an der digitalisierten Lebens- und Arbeitswelt ermöglichen.

    Hier schon einmal ein Blick auf meine Landingpage:

     

     

    … Stay tuned …