Mit KI das mathematische Denken noch besser verstehen
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„Immer mehr Bundesländer führen ‚Mathe sicher können‘ ein. Das Konzept wird bereits an mehreren hundert Schulen eingesetzt“, berichtet die Projektleiterin Prof. Susanne Prediger. „Es gibt Mathematiklehrkräften 45 Diagnose- und Förderbausteine an die Hand, mit denen in den Klassen vier bis sechs die Verstehensgrundlagen erarbeitet werden können, die vielen Lernenden fehlen. Doch um gezielt auf Förderbedarfe eingehen zu können, müssen Lehrkräfte genau wissen, was die Kinder nicht verstanden haben.“ Hier setzt der sogenannte Mathe-sicher-können-Online-Check an: eine digitale Diagnoseplattform, die Lehrkräfte flexibel für die Diagnose ganzer Klassen oder kleinerer Gruppen einsetzen können.
Der Online-Check wurde in den vergangenen Jahren von der TU Dortmund gemeinsam mit dem „DIPF | Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation“ und dem „IPN – Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik“ entwickelt. Er steht den Schulen in Hessen und Brandenburg bereits zur Verfügung, ab Frühjahr auch in Nordrhein-Westfalen und voraussichtlich weiteren Bundesländern.
Diagnose vertiefen, Auswertung durch KI vereinfachen
Nun soll der Online-Check mithilfe von Künstlicher Intelligenz weiter verbessert werden. Dafür konnten die drei Partner im Programm „Leibniz-Transfer“ Fördermittel von insgesamt einer Million Euro für das Projekt „Assessment for Learning with Artificial Intelligence (ALwAI)“ mit einer Laufzeit von 2025 bis 2027 einwerben. Ziel ist es, den Online-Check so zu verbessern, dass Lernende ihn möglichst barrierefrei nutzen können – zum Beispiel mit Handschrifterkennung oder Spracheingabe. Gleichzeitig sollen Lehrkräfte KI-basierte Vorschläge für die Auswertung der Antworten und die Förderung der Lernenden erhalten. Co-Projektleiterin Dr. Corinna Hankeln vom IEEM erklärt: „Damit können wir tiefergehende Einsichten in das mathematische Denken der Lernenden erhalten, sodass Lehrkräfte dann möglichst passgenau fördern können.“
KI praxistauglich in langjähriges Konzept einbinden
Das Projekt entwickelt die KI-Einbindung in enger Partnerschaft zwischen Wissenschaft und Bildungspraxis, in die beide Seiten ihre Erfahrungen und Expertise einbringen. Forschende und Lehrkräfte erarbeiten gemeinsam, welche KI-Tools wie geeignet einzubinden sind. Die Weiterentwicklungen des Online-Checks werden dann in größeren Gruppen erprobt und evaluiert. Als Teil des Gesamtprozesses werden zudem Fortbildungseinheiten entwickelt, die die Einführung und den Einsatz der KI in den digitalen Diagnosebausteinen von „Mathe sicher können“ begleiten, damit Lehrkräfte die KI reflektiert nutzen können. Über die Plattform „alea.schule“ können Lehrkräfte und Schüler*innen die Diagnosebausteine nutzen.
Die Zusammenarbeit des wissenschaftlichen Projektteams baut auf früheren erfolgreichen Kooperationen auf und führt unterschiedliche Expertisen zusammen. So ist das DIPF federführend für die Entwicklung der Plattform und der KI-Erweiterungen verantwortlich und bringt darüber hinaus seine Erfahrungen in der Umsetzung von Wissenschaft-Praxis-Partnerschaften ein. Das IPN ist vor allem für die Implementierung und Lehrkräftefortbildung zuständig, während die TU Dortmund die Verknüpfung mit weiteren Komponenten des Diagnose- und Förderkonzepts „Mathe sicher können“ sicherstellt.
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