Künstliche Intelligenz in der Schule

Seit dem Aufkommen von ChatGPT Ende 2022 hat das Thema Künstliche Intelligenz (KI) erneut weltweit an Aufmerksamkeit gewonnen – so auch im Kontext Schule. Die Lehrpläne bieten zwar schon immer Raum, sich mit technischen und gesellschaftlichen Entwicklungen zu befassen. Mit den Anpassungen der Lehrpläne 2019 und der Lehrpläne Informatik 2022 wird dies nun auch explizit gefordert. Ständig neu aufkommende technologische Entwicklungen haben Auswirkungen auf das Bildungssystem und werden dieses auch weiterhin beeinflussen. ChatGPT reiht sich als textgenerierendes KI-Tool ein in die Vielzahl der über das World Wide Web zur Verfügung stehenden Dienste. Wie andere längst in der Lebensrealität von Lehrkräften,  Kindern und Jugendlichen angekommene technologische Lösungen, kann es das Lehren und Lernen im digitalen Zeitalter unterstützen. Im Sinne der Entwicklung einer Kultur der Digitalität an Schulen gilt es daher, Möglichkeiten, die technologische Entwicklungen für die Lehr- und Lernkultur sowie für die Arbeits- und Kommunikationskultur mit sich bringen, sinnvoll für die Schule nutzbar zu machen. Die Ziele, die der Kompetenzrahmen zu „Kompetenzen in der digitalen Welt“ steckt, sind stets auch auf neue technologische Entwicklung anzuwenden, um eine ganzheitliche Medienbildung der Kinder und Jugendlichen in allen Kompetenzbereichen zu ermöglichen.

Somit möchte dieses Informationsangebots den Blick nicht nur auf textgenerierende KI-Anwendungen werfen, sondern um Potenziale, Perspektiven und Herausforderungen von KI und ihren Anwendungen im Schulalltag erweitern. Wie die technologischen Möglichkeiten soll auch das Informationsangebot daher dynamisch weiterentwickelt und angepasst werden. Nach einer kurzen, grundlegenden Einführung in das Thema KI und ihrer Methoden, beantworten wir hier häufig gestellte Fragen (FAQ).

Kurzeinführung Künstliche Intelligenz (KI)

KI ist ein Begriff, der sich auf die Fähigkeit von Computern und Maschinen bezieht, menschenähnliche Intelligenz nachzuahmen. Computersysteme analysieren dabei ihre Umwelt und reagieren eigenständig auf diese. Nicht alle Schritte des Systems sind also vordefiniert.

Mit einer erweiterten Form von KI, dem maschinellen Lernen, können Computersysteme lernen, Entscheidungen zu treffen und Probleme zu lösen, indem sie große Datenmengen analysieren und darin Muster identifizieren.

Wenn im Rahmen des maschinellen Lernens auch sogenannte neuronale Netze zum Einsatz kommen, dann spricht man vom Deep Learning. Der Name der neuronalen Netze rührt daher, dass sich deren Funktionsweise an derjenigen des menschlichen Gehirns orientiert. Das heißt, einzelne Knoten mit unterschiedlichen Funktionalitäten (diese entsprechen Neuronen) sind über Verbindungen miteinander verknüpft, die unterschiedlich stark ausgeprägt sein können (diese entsprechen Zellfortsätzen und Synapsen). Die Ausprägung, auch Gewichtung genannt, sagt dann aus, welche Entscheidung am wahrscheinlichsten das richtige Ergebnis repräsentiert.

Was kann Künstliche Intelligenz (KI)?

Um den Grad der Autonomie einer KI zu beschreiben, wird oft deren „Stärke“ bewertet. Unterschieden wird dann zwischen schwacher und starker KI. Der Begrgiff „schwache KI“ bezieht sich auf Systeme, die auf eine ganz bestimmte Aufgabe spezialisiert sind, wie z. B. Spracherkennung oder Bilderkennung. Der Begriff „stärkere KI“ hingegen bezieht sich auf Systeme, die in der Lage sind, menschenähnliche Intelligenz auf einer breiteren Ebene zu zeigen, indem sie in der Lage sind, komplexe bzw. abstrakte Probleme zu lösen und Entscheidungen auf Basis nicht eindeutiger Datenlage zu treffen.

Auch wenn vielversprechende Lösungen, insbesondere aus dem Bereich der generativen KI, existieren, kann davon ausgegangen werden, dass noch keine „starke KI“ existiert. Die Fähigkeit, selbstständig komplexere Zusammenhänge herzustellen, Ergebnisse zu reflektieren und in weitergehenden Kontext zu setzen, vermochte bisher noch keine KI unter Beweis zu stellen.

Für die Mustererkennung, für Übersetzungen, Zusammenfassungen und die Wiedergabe von erlernten Informationen stellt jedoch auch die schwächere KI ein effizientes und effektives Werkzeug dar.

FAQ

Sie haben Fragen oder Anregungen zum Thema KI im sächsischen Schulalltag? Senden Sie uns Ihren Beitrag gern über das Kontaktformular. Die häufigsten Fragen nehmen wir in diese FAQs auf. Wünschen Sie eine persönliche Beratung, wenden Sie sich bitte an Ihr zuständiges MPZ oder das Landesamt für Schule und Bildung.

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KI-Anwendungen wie ChatGPT bieten grundsätzlich eine große Bandbreite von Einsatzmöglichkeiten beim Lernen und Arbeiten, unter anderem

- als Inspirations- und Ideengeber
- um Texte (für den Unterricht) zu erstellen
- um Texte nach Anweisung zusammenfassen oder verbessern zu lassen
- zur Unterstützung bei der Analyse von Daten, Statistiken und Programmcode sowie zum Erkennen von Mustern
- als Assistenz bei organisatorischen und kommunikativen Aufgaben (Übersetzung, Korrespondenz, …)
- zum Lösen von Schreibblockaden, z. B. durch Nachfragen der Anwendung bei/durch Schülerinnen und Schülern, denen es schwerfällt, im Schreibprozess einen Anfang zu finden
- zum Einsatz als Gesprächspartner und zum Einnehmen unterschiedlicher Perspektiven
- als individuell angepasste Lernassistenz zum Üben bzw. zur Prüfungsvorbereitung oder um Feedback einzuholen
- zum Generieren von Grafiken und Bildern anhand von Schlagworten (durch Bildgeneratoren wie Midjourney oder DALL-E).

Ein einfacher Einstieg, um Anwendungskenntnisse zu stärken und die Nutzung von KI-Anwendungen mit Schülerinnen und Schülern kritisch zu reflektieren, besteht darin, gemeinsam im Unterricht Prompts, also Anfragen bzw. Anweisungen, die an eine KI-Anwendung gestellt werden, zu formulieren und den Output gemeinsam auf inhaltliche Fehler, Unschärfen und Lücken zu prüfen. Dies bietet wiederum den Ausgangspunkt für eine Diskussion zur Funktionsweise und zur zielführenden Nutzung von KI-Anwendungen.

Entscheidend für die Qualität der Ergebnisse der KI ist die Genauigkeit des Prompts, also der Anfrage an den KI-Bot.

Ein Prompt ist die Anfrage, die einem KI-Bot gestellt wird. Ein guter Prompt berücksichtigt folgende Ebenen:
vgl. unterrichten.digital

1. Wen oder was soll der Bot simulieren?
2. Aufgabe/Tätigkeit – was ist zu tun?
3. Arbeitsschritte – was ist in welcher Reihenfolge zu tun?
4. Kontext/Nebenbedingungen/Einschränkungen – was muss dabei beachtet werden?
5. Ziel – was soll der Bot-Dialog erreichen?
6. Format des Outputs – wie soll die Rückmeldung des Bots aussehen?

Beispiele:

Um sich einen zielgruppengerechten Text zum Thema „Neurodermitis“ erstellen zu lassen, ließe sich beispielsweise folgender Auftrag verwenden:

„Schreibe einen Text zum Krankheitsbild Neurodermitis; Thema: Neurodermitis (Entstehen, begünstigende Faktoren, Diagnose, Therapie); Stil: sachlich, einfache Sprache; 300-500 Wörter; Zielgruppe: Jugendliche der 10. Klasse; Form: Überschrift, Untertitel, Einleitung, Hauptteil mit 4 Abschnitten, Zusammenfassung“

Für einen Einsatz als Lernassistenz könnte nach dem Muster formuliert werden:

„Ich bin Schüler der 8. Klasse Gymnasium in Sachsen. In zwei Wochen schreibe ich eine Klassenarbeit im Fach X zum Thema Y. Agiere wie ein erfahrener Lerncoach. Stelle mir Fragen, um mir einen guten Lernplan mit konkreten Zeiten zu erstellen.“

Dafür sind technologisches Hintergrundwissen und Anwendungskenntnisse notwendig. Hier-für bieten sich zum einen die Fortbildungsangebote des Landesamtes für Schule und Bildung an, zum anderen vielfältige kostenfreie Online-Selbstfortbildungen zum zeit- und ortsunabhängigen Lernen. Einige Empfehlungen finden Sie hier:

KI-Campus: KI in der Schule, Zur Webseite

fobizz: Online-Fortbildung ChatGPT & fobizz KI-Assistenz in deinem Unterricht, Zum Portal 

eBildungslabor: Reflexives Online-Lernangebot KI-Orientierung, Zur Webseite

Qualitäts- und UnterstützungsAgentur – Landesinstitut für Schule NRW: Moodle-Kurs Textgenerierende KI-Anwendungen in Schule und Unterricht, Zur Webseite

Studypoint teacher: Online-Kurs: ChatGPT in der Schule, Zum Portal

Mit dem Kompetenzrahmen zur „Bildung in der digitalen Welt“, der die Umsetzung des Allgemeinen Erziehungs- und Bildungsziels der Medienbildung entsprechend § 1 Abs. 5 Nr. 7 SächSchulG konkretisiert, sind Kompetenzfelder als Ziele schulischen Lernens gesteckt, die auch für das Thema KI maßgeblich sind.

Für eine verantwortungsbewusste und zielgerichtete Nutzung von KI im Unterricht sind folgende Maßnahmen empfohlen:

- Einordnen: Der Einsatz von KI-Anwendungen gelingt dann am besten, wenn die Fragestellung und die Ergebnisse gemeinsam analysiert und fachlich-inhaltlich bewertet werden. So können Lehrkräfte vermitteln, dass KI-generierte Ergebnisse stets menschlicher Prüfung und eines Fakten- und Quellenchecks bedürfen und somit das kritische Denken ihrer Schülerinnen und Schüler anregen.

- Für die Bedeutung von Quellen(angaben) sensibilisieren: Da KI-gestützte Textgeneratoren keine zuverlässigen Quellenangaben bieten, sind für eine weitere Einordnung und Verwendung der Ergebnisse grundsätzlich Quellenrecherchen ratsam. Zudem bietet sich die Nutzung von KI-Anwendungen an, um das korrekte Zitieren von Quellen und Hilfsmitteln mit den Schülerinnen und Schülern zu üben. KI-gestützte Texte sollten als solche immer kenntlich gemacht werden. Hilfreich ist es, dafür Regeln einzuführen und diese einzuüben. Eine Anregung bieten Prof. Dr. Christian Spannagels Rules for tools.

- Transparenz: Lehrkräfte sollten den Schülerinnen und Schülern erklären, wie KI im Unterricht eingesetzt wird und welche Daten dabei erhoben und verarbeitet werden. Wenn KI-Algorithmen zur automatischen Bewertung von schriftlichen Aufgaben eingesetzt werden, sollten die Schülerinnen und Schüler darüber informiert werden, welche Kriterien dabei berücksichtigt werden.

- Kritische Haltung einnehmen: Auch wenn KI-erzeugte Ergebnisse oft überzeugend wirken, ist es wichtig, sich zu vergegenwärtigen, dass die Technologie nicht „versteht“ und nicht über ein „Bewusstsein“ verfügt. KI-Anwendungen greifen auf große Textmengen aus dem Internet zu und generieren ihren Output auf der Basis statistischer Wahrscheinlichkeiten und der Rückmeldung der Nutzenden. Sie sind daher nicht objektiv, „halluzinieren“ Daten und können Verzerrungen und Vorurteile reproduzieren.

- Datenschutz wahren: Personenbezogene und andere sensible Daten dürfen keinesfalls in die Anfragen an ChatGPT (Prompt) eingegeben werden. Daher dürfen auch Schülertexte, für die eine Lehrkraft beispielsweise eine Bewertung vorbereiten möchte, nicht einfach 1:1 in den Chatbot eingegeben werden. Der bekannteste KI-Textgenerator, ChatGPT, kann nur nach vorheriger Registrierung mit E-Mail und Mobilfunknummer beim Betreiber OpenAI genutzt werden. ChatGPT erhebt Nutzungsdaten, die in die USA übertragen, dort gespeichert und verarbeitet werden. Bislang unterliegt der Service nicht der DSGVO. Das von dem Betreiber OpenAI angegebene Mindestalter für die Nutzung liegt bei 13 Jahren, das Mindestalter für eine Registrierung bei 18 Jahren. Lehrkräfte dürfen Schülerinnen und Schüler daher nicht verpflichten, einen Account anzulegen. Aus der Nicht-Nutzung dürfen auch keine negativen Konsequenzen erwachsen. Für eine datenschutzkonforme Nutzung von ChatGPT im Unterricht kommen folgende Möglichkeiten in Betracht:

· Lehrkräfte nutzen eigene Accounts zu demonstrativen Zwecken im Unterricht. Sie geben die Prompts ein und diskutieren mit den Schülerinnen und Schülern die projizierten Antworten. Zudem können sie beispielsweise von KI-Anwendungen generierte (und entsprechend gekennzeichnete) Texte den Schülerinnen und Schülern zur Verfügung stellen - digital oder auf Papier. Diese können dann mit ihnen analysiert, diskutiert und verbessert werden.

· Die Lehrperson loggt sich auf einem nicht-personalisierten Schülergerät der Schule in ihren Account ein und erlaubt den Schülerinnen und Schülern die eigenständige Nutzung.

Eine anspruchsvollere, aber mächtigere Nutzung ist möglich, wenn ein API-Schlüssel genutzt wird, der eine DSGVO-konforme Nutzung ermöglicht. Dazu kann eine Schule entweder mit einem Anbieter einen Vertrag zur Auftragsdatenverarbeitung abschließen oder im Rahmen des Fachunterrichts erstellen Schülerinnen und Schüler der Oberstufe selbst eine Anwendung, die über eine API der Schule auf ChatGPT zugreift. Die Anwendung wird lokal oder über eine geschlossene Plattform der Schule bereitgestellt. Die Schule schließt mit OpenAI einen Vertrag zur Auftragsverarbeitung ab.

Wenn KI-Anwendungen Einfluss auf Unterricht nehmen, muss dies auch in der Leistungsermittlung und -bewertung Berücksichtigung finden. Eine Lösung kann weder in Verboten noch im Einsatz von KI-Detektor-Software liegen, denn: Verbote können im häuslichen Umfeld nicht wirksam überprüft werden und Detektor-Software wird voraussichtlich auch in Zukunft keine verlässlichen Ergebnisse liefern. Bei der Bewertung von schriftlichen Leistungen, die nicht im Unterricht angefertigt werden, sollten Lehrkräfte daher berücksichtigen, dass Schülerinnen und Schüler zur Anfertigung auch KI-Anwendungen verwenden können. Die Beurteilung, ob eine Leistung eigenständig in Bearbeitung, geistiger Durchdringung und sprachlichem Ausdruck erbracht wurde, obliegt ausschließlich der pädagogischen Beurteilung.
Folgende Grundsätze sollten bei der Leistungsermittlung und -bewertung durch Lehrkräfte berücksichtigt werden:

- Die Bewertungsform von Leistungen soll weniger ergebnis- als prozessorientiert gestaltet sein (sog. formatives Assessment, dokumentiert z. B. in Form von Lernportfolios) und ist gegenüber den Schülerinnen und Schülern transparent zu machen.

- Aufgaben für schriftliche Arbeiten sind grundsätzlich so zu stellen, dass Schülerinnen und Schüler in die Lage versetzt werden, ein hohes Maß an geistiger Eigenleistung zu erbringen – selbst, wenn sie KI-Anwendungen als Hilfsmittel nutzen.

- Adaption von Prüfungsformen: Aufgaben sind so zu stellen, dass sie sich nicht ausschließlich mit KI-Anwendungen bearbeiten lassen und in der Lage sind, ein hohes Maß an geistiger Eigenleistung erkennen zu lassen. Daher sollten Bewertungsinhalte ausgewählt werden, die die Planung, Arbeitsweise und Kooperation des/der Lernenden miteinbeziehen:

· verstärkter Fokus auf mündliche Leistungen, z. B. Referate, Live-Präsentationen, Reflexionsgespräch zum Lern- und Arbeitsprozess und zu den erzielten Ergebnissen

· Einbeziehen von Peer-Feedback

· reflexive Lernprodukte erstellen lassen wie Lerntagebücher, E-Portfolios

· kreative Leistungen, die einen Format- bzw. Medienwechsel erfordern (Erstellen von Erklärvideos, E-Books, Podcasts, Infografiken, eigenen Quizzes …)

· projektbezogene oder forschende Fragestellung bzw. Praxisarbeiten.

- Die Bewertung von Schülerleistungen muss durch eine Lehrkraft erfolgen und nicht durch eine Software¹, da Prüfungsleistungen urheberrechtlich geschützt sind. Soll die Bewertung von Schülerleistungen KI-gestützt erfolgen, bedarf es einer Einwilligung oder sonstigen Rechtsgrundlage für die Weiterverarbeitung der Schülerantworten.
 
Diese Grundsätze stehen in Einklang mit dem sächsischen Positionspapier zur Leistungsermittlung und Leistungsbewertung von 2005.

Im Übrigen können Lehrkräfte leicht selbst überprüfen, ob eine Aufgabenstellung durch die Nutzung von Textgeneratoren nicht mehr ihren Zweck erfüllt: Geben Sie die Aufgabe drei Mal in leicht abgewandelter Form in eine einschlägige KI-Anwendung ein. Erhalten Sie daraufhin drei Mal guten und plausiblen Output, so sollte die Aufgabenstellung adaptiert werden. Leistungskontrollen, deren Erbringung nicht überprüft und nicht individuell zugeschrieben werden können, sollten entfallen.

¹ Vorwort, in: Spiegel, Peter et al. (Hrsg.): Future Skills. 30 Zukunftsentscheidende Kompetenzen und wie wir sie lernen können, München: Franz Vahlen, 2021, S. 8.

KI-Anwendungen wie ChatGPT können Lehrkräfte auf vielfältige Weise unterstützen und entlasten, beispielsweise bei folgenden Tätigkeiten.