KI im Bildungssystem

Ein Abriss zum Thema Künstliche Intelligenz (März 2023)

Künstliche Intelligenz oder abgekürzt „KI“ ist derzeit in aller Munde, nicht zuletzt wegen des Durchbruchs von „ChatGPT“. Doch was ist künstliche Intelligenz und wie kann sie im Bildungssystem verantwortungsvoll eingesetzt werden?

Die Forschung im Bereich der Künstlichen Intelligenz im Allgemeinen stellt ein Teilgebiet der Informatik dar. Informatiker*innen versuchen in Geräten wie Computern, Tablets oder Handys „intelligentes“ Handeln zu implementieren. Hierbei steht insbesondere die Erkennung von Mustern und die Reaktion auf diese im Vordergrund. Unterschieden wird KI unter anderem mit den Kategorien schwache KI und starke KI. Schwache KI begegnet vielen Menschen im Alltag, ohne dass es ihnen bewusst ist. So gehören „Siri“ (von Apple) oder „Alexa“ (von Amazon) zur schwachen KI. Hierbei ist entscheidend, dass die schwache KI auf eine bestimme Aufgabe trainiert ist, um diese auszuführen. Ihr Portfolio an Reaktionsmöglichkeiten auf Aufgaben ist also beschränkt und bestimmte Aufgaben können nicht erfüllt werden. Die starke KI hingegen beschreibt ein rein theoretisches Konstrukt. Hierbei ist die KI zu gleichem Denken möglich wie der Mensch. Sie verfügt über ein Bewusstsein und kann selbstständig Fähigkeiten erlernen und vorausschauend handeln. Beispiele aus der Realität gibt es dafür nicht. Die starke KI findet sich derzeit nur in Science-Fiction-Filmen wie I, Robot oder Terminator.

Die Debatte um Künstliche Intelligenz wurde nicht zuletzt auf Grund von ChatGPT angeregt. Hierbei handelt es sich um einen ChatBot, der es ermöglicht in Dialog mit einem Computerprogramm zu stehen. Das Programm kann auf Fragen reagieren und diese beantworten. ChatGPT kann nicht nur Fragen beantworten, sondern auch auf die eigenen Antworten Bezug nehmen und auf Rückfragen reagieren. Im Folgenden wird ein realer Chatverlauf mit ChatGPT dargestellt:

Was ist ChatGPT? ChatGPT ist ein großer Sprachmodell, der von OpenAI trainiert wurde. Es wurde mit einem tiefen neuronalem Netzwerk trainiert, um auf menschliche Sprache zu reagieren und natürliche Sprache zu generieren. Das Modell verwendet maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz, um Antworten auf Fragen zu geben, Texte zu generieren und viele andere Aufgaben auszuführen, die natürliche Sprachverarbeitung erfordern.

Kannst du das konkretisieren? Ja, sicher! ChatGPT ist ein computergestütztes Programm, das darauf trainiert wurde, menschliche Sprache zu verstehen und auf sie zu reagieren. Es nutzt künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, um natürliche Sprachverarbeitungsaufgaben wie Textgenerierung, Übersetzung, Textzusammenfassung, Fragenbeantwortung und Chatbot-Interaktionen durchzuführen. Das Modell wurde mit einer großen Menge an Textdaten trainiert und kann auf der Grundlage dieser Daten kontextbezogene Antworten generieren, indem es Muster und Zusammenhänge in der Sprache erkennt. Es ist in der Lage, in Echtzeit auf Nutzeranfragen zu reagieren und kann dabei auf eine breite Palette von Wissen und Informationen zurückgreifen, um relevante und hilfreiche Antworten zu geben. Das Ziel von ChatGPT besteht darin, eine möglichst menschenähnliche Interaktion mit Benutzern zu ermöglichen und ihnen bei der Lösung von Problemen, der Beantwortung von Fragen und der Durchführung von Aufgaben zu helfen, indem es auf eine breite Palette von Wissen und Informationen zugreift, die in den Trainingsdaten enthalten sind.

ChatGPT verfügt über Wissen bis zum Jahre 2021 und kann aus den darin enthaltenen Datensätzen konkrete Fragen beantworten, Texte übersetzen oder aber auch völlige neue Texte generieren.

Diskussion um KI im Bildungswesen

Ob und wie KI im Bildungswesen eingesetzt werden sollte ist derzeit umstritten. Eine Frage, die aufkommt, ist, wie Missbrauch von KI im Bildungswesen verhindert werden kann. Wie wir in unserem ersten Beispiel sehen konnten, kann ChatGPT Texte generieren und auf ein großes Repertoire an Daten zugreifen und dies könnte z. B. bei der Erledigung von Aufgaben von den Schüler*innen genutzt werden. In der 8. bis 9. Klasse zum Beispiel ist ein Teil des Lehrplans das Schreiben von argumentativen Texten. Stellen wir uns die folgende Hausaufgabe vor: Schreibe einen argumentativen Text über die Nutzung von Handys an Schulen. Nun stellen wir diese Frage an ChatGPT und schauen, welche Antwort wir erhalten:

Die Nutzung von Handys an Schulen ist ein kontroverses Thema. Einige Schulen erlauben ihren Schülern, Handys während des Unterrichts zu benutzen, während andere Schulen diese Praxis verbieten. Ich bin der Meinung, dass Handys während des Unterrichts nicht erlaubt sein sollten. Zunächst einmal kann die Nutzung von Handys während des Unterrichts zu Ablenkungen führen. Es ist allgemein bekannt, dass Handys eine Vielzahl von Ablenkungen bieten können, wie z.B. soziale Medien, Instant Messaging und Videospielen. Wenn Schüler ihre Handys im Unterricht benutzen dürfen, können sie leicht abgelenkt werden und ihre Aufmerksamkeit vom Unterricht ablenken. Dies kann sich negativ auf ihre akademischen Leistungen auswirken. Darüber hinaus können Handys während des Unterrichts auch zu Betrug und unethischem Verhalten führen. Schüler können leicht auf das Internet zugreifen und Antworten auf Prüfungen oder Hausaufgaben suchen. Wenn Handys während des Unterrichts erlaubt sind, können Schüler auch ihre Handys verwenden, um mit anderen Schülern zu kommunizieren und Antworten auszutauschen, was Betrug und unethisches Verhalten begünstigt. Schließlich können Handys auch zu Konflikten und Störungen führen. Wenn Schüler ihre Handys im Unterricht verwenden, kann dies zu Konflikten mit Lehrern und anderen Schülern führen. Schüler können sich über soziale Medien oder Instant Messaging in Konflikte verwickeln, die dann im Unterricht ausgetragen werden und die Lernumgebung stören. Insgesamt gibt es viele gute Gründe, warum Handys während des Unterrichts nicht erlaubt sein sollten. Die Nutzung von Handys kann zu Ablenkungen, Betrug und unethischem Verhalten sowie zu Konflikten und Störungen führen. Stattdessen sollten Schüler ihre Handys in der Schule ausschließlich für Notfälle oder in bestimmten zugelassenen Fällen verwenden dürfen. Dadurch wird sichergestellt, dass Schüler während des Unterrichts nicht abgelenkt werden und sich auf ihre akademischen Leistungen konzentrieren können.

Können Sie unterscheiden ob der Text von einem* einer Schüler*in oder von einer Künstlichen Intelligenz geschrieben wurde? Diese Intransparenz und der Versuch des Betrugs bzw. der Täuschung wird als häufigstes Problem in Bezug auf die KI genannt. Diese Diskussion um den Einsatz von KI findet an Schulen, sowie an Hochschulen statt. In einer Umfrage des Meinungsforschungsinstitut Kantar gab die Hälfte der Befragten im Alter von 18-27 Jahren an, dass die Nutzung von KI als Hilfsmittel im Studium verboten werden sollte.

Ein weiters Problem der Künstlichen Intelligenz ist, dass ihre Funktionen von den ihr zugänglichen Datensätzen abhängt. Das bedeutet, ohne ausreichende Datenlage sind die Anwendungsmöglichkeiten eingeschränkt und die KI kann in Bezug auf Lehrinhalte auch fehlerhafte Aussagen treffen.
Trotz dieser Einwände spricht sich z. B. der Deutsche Lehrerverband gegen ein Verbot von Künstlicher Intelligenz aus und betont ebenfalls die Möglichkeiten von KI im Bildungsumfeld. Auch das Land NRW hat geäußert, dass KI in der Bildung nicht verboten werden soll, sondern die Vorteile im Vordergrund stehen sollten.

Chancen und Möglichkeiten von KI

Nachfolgend sollen die positiven Effekte erörtern, die KI im Bezug auf Lehre und Lernen mit sich bringt. Ein Beispiel ist das „Adaptive Learning“ (zu Deutsch adaptives Lernen). Es beschreibt das gezielte Gestalten von Lerninhalten angepasst auf die Bedürfnisse der Lernenden. Anstatt Aufgaben und das Lerntempo für eine ganze Klasse vorzugeben, werden beim adaptiven Lernen die Aufgaben und das Tempo auf das Individuum angepasst, um einen optimalen Lernfortschritt zu gewährleisten. Künstliche Intelligenz kann hierbei die Daten von Lernenden analysieren und auswerten. Das Lernen könnte damit deutlich individueller gestaltet werden.

Ein Beispiel hierfür wäre die Lern-App „Anki“. Hierbei handelt es sich um eine Karteikarten-App mit der Karteikarten erstellt und geteilt werden können. Eine Karteikarte ist dabei digital wie analog in Vorder- und Rückseite aufgeteilt. Bei der Erstellung der Karteikarte wird auf der Vorderseite, eine Frage aufgeschrieben, deren Antwort auf der Rückseite festgehalten wird. Beim Abarbeiten einen Karteikartenstapels kann der*die Nutzerin angeben wie leicht oder schwer die Beantwortung einer Frage war. Die Karteikarten werden durch einen Algorithmus in verschiedene Intervalle eingeordnet. Schwierige Aufgabe werden hierbei in kürzeren Intervallen und einfache Aufgaben in längeren Intervallen wiedergegeben. Dadurch kann der*die Nutzerin individuell lernen. Generell werden solche Programme auch als intelligente tutorielle Systeme (ITS) bezeichnet. Derzeit liegt der Fortschritt in der steigenden Komplexität dieser Systeme. Waren sie früher meist auf das generieren von Inhalten auf verschiedenen Schwierigkeitsgraden fokussiert, steht nun die Anpassung auf den einzelnen Lernenden im Vordergrund.

Ein weiterer Vorteil von KI ist die Zeiteffizienz. Die Lehrkraft könnte bei der Nutzung von KI schnelleres Feedback an die Schüler*innen geben und somit mehr Zeit einplanen Schüler*innen individuell zu betreuen. In Kombination mit Adaptive Learning, kann die schnellere Auswertung von Aufgaben dazu genutzt werden, einen verbesserten Katalog an Aufgaben für einzelne Schüler*innen zu erstellen und unterfordernde Aufgaben zu vermeiden. Bei der Gestaltung von Aufgabenstellungen kann KI helfen, da Sprachprogramme die Möglichkeit einer Übersetzung bieten oder die Aufgabenstellungen in „einfache Sprache“ umformulieren können. Desweitern kann eine KI z. B. Multiple-Choice Aufgaben auf Grundlage eines Textes erstellen und so Lerninhalte abfragen. Auch bei administrativen Aufgaben einer Bildungseinrichtung kann eine KI aushelfen, indem sie z. B. Stundenpläne oder Unterrichtspläne erstellt.

Wie bei jedem Werkzeug, das der Mensch nutzt, bietet auch die KI eine Vielzahl von Vor- und Nachteilen. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass KI eine breite Palette an Möglichkeiten bietet, von denen einige positiv und andere negativ in Hinblick auf das Bildungssystem sein können. Der Deutsche Lehrerverband zeigt durch seinen Aufruf, KI nicht zu verbieten, dass es zukünftig wichtig sein muss, den richtigen Umgang mit KI zu erlernen. Personalisierte Lerninhalte und die Automatisierung von Verwaltungsaufgaben sind nur einige der Vorteile, die KI im Bildungsbereich bietet. Diese Chancen müssen genutzt werden, um sicherzustellen, dass Deutschlands Bildungssystem nicht das Schlusslicht in Sachen Digitalisierung und KI bleibt. Andere Länder wie China und die USA integrieren bereits Konzepte wie adaptives Lernen in den Unterricht und verbessern so das Lernumfeld für Lehrkräfte und Schüler*innen.

André Au

Über den Autor: André Au absolvierte beim Euregionalen Medienzentrum der Stadt und der StädteRegion Aachen ein Praktikum im Rahmen seines Studiums der Gesellschaftswissenschaften an der RWTH Aachen. Neben den interessanten, aber zumeist theoretischen Modulen seines Studiums freute sich André besonders darauf, in die Praxis „reinschnuppern“ zu dürfen. Er unterstützte die Kolleg*innen des Medienzentrums tatkräftig bei Schulungen außerorts (z. B. in Kitas und Grundschulen) und erarbeitete Inhalte für die neu aufgebaute Webseite des Medienzentrums.