Wie KI Schülerinnen und Schülern helfen kann, ihr Lernerlebnis zu verbessern

Künstliche Intelligenz (AI) entwickelt sich stetig weiter und wird zunehmend akzeptiert und eingesetzt. Dadurch begegnen uns KI-Innovationen immer häufiger in unserem Alltag. Ein spannendes Beispiel ist der Einsatz von KI in der Bildung, um das Lernen zu verbessern. Von interaktiven, personalisierten Lernwerkzeugen bis hin zu ansprechenderem Unterricht: KI ist ein großer Schritt über herkömmliche Tafeln und Lehrbücher hinaus. Das geschieht nicht nur im Klassenzimmer; KI unterstützt Lernende auch zu Hause mit Apps und virtuellen Nachhilfeangeboten.

Darüber hinaus kann KI Lehrkräften wertvolle Einblicke in die Lernmuster, häufigen Fehler und Lerngewohnheiten ihrer Schüler geben. Mit KI können Lehrkräfte Lernpläne erstellen, die auf die Stärken und Verbesserungsmöglichkeiten jedes einzelnen Schülers ausgerichtet sind. Laut Forbes Advisor setzen bereits 60 % der Lehrkräfte KI-Werkzeuge ein, um ihre Unterrichtsmethoden zu verbessern. Sehen wir uns an, wie KI die Lernerfahrungen von Schülern verändert und welche Vorteile und Herausforderungen mit solchen technologischen Fortschritten einhergehen.

Abb. 1. Lehrkräfte setzen KI im Unterricht ein.

Die Rolle KI-gestützter Lernwerkzeuge im Leben von Schülern#

KI-Technologien wie Computer Vision, natürliche Sprachverarbeitung und maschinelles Lernen helfen Maschinen, visuelle Informationen, Texte und Daten zu verstehen und zu interpretieren. Im Bildungswesen können diese Werkzeuge viel bewirken und Schülern neue Möglichkeiten bieten, zu lernen, zusammenzuarbeiten und sich mit Inhalten auseinanderzusetzen. Sehen wir uns einige Beispiele aus der Praxis dafür an, wie Schüler KI nutzen können.

Wie KI bei den Hausaufgaben helfen kann#

Hausaufgaben gehören zum Alltag und können Schüler oft überfordern. KI kann sie jedoch deutlich besser bewältigbar und angenehmer machen. Beispielsweise kann die optische Zeichenerkennung (OCR) schnell Text aus Lehrbüchern oder gescannten Dokumenten extrahieren und in ein digitales Format umwandeln. Schüler können diese Informationen dann jederzeit ganz einfach auf ihren Geräten organisieren, durchsuchen und abrufen. Außerdem helfen KI-Tools Schülern, den Überblick zu behalten, indem sie personalisierte Lerntipps oder Erinnerungen anbieten. Dank KI können Hausaufgabenmaterialien interaktiver werden und das Lernen, Wiederholen sowie der Zugriff auf zusätzliche Unterstützung wie Zusammenfassungen oder Übersetzungen einfacher sein.

Ein gutes Beispiel dafür ist Photomath, eine KI-gestützte App, die Schülern beim Lösen von Mathematikaufgaben sofort Lösungen und Erklärungen liefert. Bei den Hausaufgaben haben Schüler oft Zweifel und Fragen, deren Beantwortung durch Lehrkräfte sonst bis zum nächsten Tag warten müsste. Apps wie Photomath können Schülern Schritt-für-Schritt-Erklärungen, visuelle Tipps und Verweise auf Lösungen bieten. Mithilfe von Computer-Vision-Techniken wie OCR scannt und erkennt die App mathematische Gleichungen und Aufgabenstellungen. Anschließend kann sie die Aufgabe analysieren und eine detaillierte Lösung in einzelnen Schritten erstellen. Die App kann sogar mehrere Lösungswege für dieselbe Aufgabe aufzeigen und Schülern ein tieferes Verständnis des Lernstoffs vermitteln.

Abb. 2. Ein Beispiel für die Nutzung der Photomath-App zum Lösen einer quadratischen Gleichung.

Wie KI Sprachbarrieren in der Hochschulbildung überwindet#

KI-Tools können Schülern auch im Alltag helfen, etwa beim Überwinden von Sprachbarrieren. Heutzutage entscheiden sich viele Schüler für ein Studium im Ausland und können dort sowohl innerhalb als auch außerhalb des Unterrichts mit sprachlichen Herausforderungen konfrontiert sein. Ob sie Straßenschilder lesen, Speisekarten verstehen oder Vorlesungsnotizen in einer Fremdsprache nachvollziehen müssen – solche Situationen können für Schüler, die sich an eine neue Umgebung gewöhnen, schwierig sein.

Mit Apps wie Google Lens können Schüler Text in einem Bild oder auf einem Plakat ganz einfach übersetzen, indem sie ein Foto aufnehmen. Zuerst erkennt die App mithilfe von OCR den Text im Bild. Anschließend nutzt sie die Verarbeitung natürlicher Sprache, um Kontext und Sprachstruktur zu verstehen, bevor sie sofort eine Übersetzung liefert. Der übersetzte Text wird direkt über das Originalbild gelegt. So können Schüler die Bedeutung von Schildern, Speisekarten oder Lehrbüchern in einer Fremdsprache schnell erfassen. Mit solchen KI-Tools können Schüler Sprachbarrieren im Unterricht oder beim Erkunden einer neuen Stadt rasch überwinden.

Abb. 3. Ein Beispiel für die Verwendung von Google Lens zum Übersetzen eines Schilds.

KI im Klassenzimmer: AR-Technologie im Unterricht#

Mit Technologien wie erweiterter Realität (AR) können Schüler auf eine Weise mit Lernmaterialien interagieren, die das Lernen interessanter und einprägsamer macht. AR nutzt Computer Vision, um die reale Welt zu erfassen und zu verstehen und digitale Bilder über physische Objekte im Klassenzimmer zu legen. So entsteht eine gemischte Umgebung, in der Schüler reale und virtuelle Elemente sehen und mit ihnen interagieren können. Dadurch wird der Unterricht abwechslungsreicher und interaktiver.

Viele AR-gestützte Tools werden bereits in Schulen und Universitäten eingesetzt. Ein Beispiel ist Assemblr EDU, mit dem Schüler und Lehrkräfte 3D- und AR-Lernerlebnisse gestalten können. Lehrkräfte können vorgefertigte 3D-Objekte und Animationen nutzen, um Unterrichtseinheiten zu erstellen, oder mit einem einfachen Editor per Drag-and-drop eigene interaktive Materialien gestalten. AR erweckt visuelle und praktische Informationen zum Leben und erleichtert Schülern so das Verständnis komplexer Konzepte, während das Lernen mehr Spaß macht.

Abb. 4. Schülerinnen und Schüler interagieren mithilfe von AR mit einem 3D-Modell von Assemblr.

Wie KI Schülerinnen und Schüler mit besonderem Förderbedarf unterstützen kann#

Studien zufolge haben schätzungsweise 216,6 Millionen Menschen eine Sehbehinderung, und die Zahl der Sehbehinderungen bei jungen Menschen nimmt zu. Mit KI ausgestattete Smart Glasses können sehbehinderten Schülern ein besseres Lernerlebnis bieten, indem sie Gesichter erkennen und Texte, Bilder in Büchern sowie Farben erfassen. Das ist ein gutes Beispiel dafür, wie KI Bildung barrierefreier macht.

Envision Glasses sind beispielsweise Smart Glasses mit integrierter ChatGPT-Technologie, die visuelle Informationen in Sprache umwandeln können. Diese Brille kann beschreiben, was Schüler in der realen Welt sehen. Die integrierte Kamera erfasst die reale Umgebung und verarbeitet sie mithilfe von Computer-Vision-Techniken wie der Objekterkennung. Anschließend werden die verarbeiteten Informationen durch natürliche Sprachverarbeitung über den Lautsprecher der Brille akustisch wiedergegeben. So gewinnen sehbehinderte Schüler mehr Selbstständigkeit bei alltäglichen Aufgaben wie Lesen, Schreiben und sogar beim Erkennen von Menschen und Orten.

Abb. 5. Die Envision Glasses nutzen GPT-4 von OpenAI.

Vor- und Nachteile von KI im Leben von Schülerinnen und Schülern#

KI bietet Schülerinnen und Schülern viele Vorteile und erleichtert das Lernen sowie den Schüleralltag insgesamt. Das gilt auch für verschiedene Altersgruppen. So sind beispielsweise mehr als 56 % der Duolingo-Nutzerinnen und -Nutzer jünger als 24 Jahre. Die App nutzt KI-Funktionen wie Rollenspiele mit GPT-4, damit Schülerinnen und Schüler mit KI Gespräche aus dem echten Leben üben können. Solche KI-gestützten Werkzeuge machen das Sprachenlernen interaktiver.

Im Hochschulbereich unterstützen Werkzeuge wie ChatGPT (ein KI-Chatbot zur Texterstellung), Grammarly (ein KI-Schreibassistent für Grammatik und Stil) und Consensus (eine KI-Suchmaschine für wissenschaftliche Arbeiten) Studierende bei Aufgaben wie Recherche und Schreiben. Einer Studie zufolge sind 70 % der Studierenden der Meinung, dass sich KI positiv auf ihr Studium auswirkt, während 40 % Bedenken hinsichtlich der ethischen Folgen äußerten. Um die Auswirkungen von KI auf Studierende wirklich zu verstehen, müssen sowohl ihre Vorteile als auch ihre Nachteile betrachtet werden.

Da KI im Bildungswesen immer verbreiteter wird, eröffnen sich Schülerinnen und Schülern neue Möglichkeiten zu lernen, ihre Zeit einzuteilen und ihren schulischen oder akademischen Erfolg zu steigern. Hier sind einige positive Auswirkungen, die KI auf Schülerinnen und Schüler haben kann:

• Sofortiges Feedback: Schülerinnen und Schüler erhalten umgehend Antworten auf ihre Fragen. Das steigert die Produktivität und ermutigt sie, selbstständig zu lernen.
• Bessere Zusammenarbeit: KI-Werkzeuge können die Zusammenarbeit zwischen Schülerinnen und Schülern erleichtern, auch wenn sie sich an verschiedenen Orten befinden, indem sie gemeinsame Plattformen für Projekte, Diskussionen und Lernmaterialien bereitstellen.
• Automatisierte Verwaltungsaufgaben: KI kann das Korrigieren, die Anwesenheitserfassung und die Stundenplanung automatisieren. So haben Lehrkräfte mehr Zeit, sich mit den Schülerinnen und Schülern auszutauschen und die Unterrichtsqualität zu verbessern.

KI verbessert das Lernen und macht das Arbeiten bequemer, doch es gibt auch einige Einschränkungen, die zu bedenken sind. Eine zu starke Abhängigkeit von KI kann die Kreativität und Problemlösungsfähigkeit von Schülerinnen und Schülern beeinträchtigen. Hier sind einige Nachteile, die du im Blick behalten solltest:

• Datenschutzbedenken: Der Einsatz von KI erfordert die Erfassung und Verarbeitung großer Datenmengen. Dadurch entstehen Bedenken darüber, wie die persönlichen Informationen von Schülerinnen und Schülern gespeichert und verwendet werden.
• Weniger menschlicher Kontakt: Die übermäßige Nutzung von KI-Werkzeugen könnte den wertvollen Austausch zwischen Lehrkräften und Schülerinnen und Schülern verringern, der für die persönliche Entwicklung und Betreuung wichtig ist.
• Digitale Kluft: Bestimmte KI-Werkzeuge können teuer und für Schülerinnen und Schüler schwer zugänglich sein, wenn sie sich kostspielige Abonnements oder Geräte nicht leisten können.

Die wichtigsten Erkenntnisse#

KI kann das Lernen von Schülerinnen und Schülern neu gestalten, indem sie ihnen hilft, bessere Lerngewohnheiten aufzubauen, ihre Lernmethoden zu verbessern und ihre Produktivität zu steigern. Durch personalisierte Lektionen und Unterstützung rund um die Uhr können Schülerinnen und Schüler ihre Bildung selbst in die Hand nehmen und in ihrem eigenen Tempo lernen. Mit diesen Vorteilen gehen jedoch wichtige Aspekte einher, etwa ethische Bedenken und Datenschutzrisiken. Da KI zunehmend in den Unterricht integriert wird, müssen wir unbedingt sicherstellen, dass sie verantwortungsvoll eingesetzt wird. Letztendlich wird die Zukunft der Bildung für Schülerinnen und Schüler wie auch für Lehrkräfte wahrscheinlich davon geprägt, das richtige Gleichgewicht zu finden.

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