Welche Rolle kann ChatGPT im Unterricht spielen? Ein Vergleich zur Rolle des Taschenrechners im Mathematikunterricht.

ChatGPT (und das, was noch kommen mag) stellt eine enorme Herausforderung für die Schule und die Universität dar. Eine künstliche Intelligenz, die sehr einfach zu bedienen ist und auf Nachfrage Texte produziert, die in vielen Aspekten einer Hausarbeit, Facharbeit, … würdig sind, stellt vieles in Frage, was bisher an Schulen und Universitäten gefordert wird. Um dies einzuordnen lohnt sich vielleicht ein Blick auf die Entwicklung, die die Mathematik(didaktik) im Umgang mit dem Taschenrechner (oder Taschenrechner-Apps, auch als modulare Mathematik-Systeme, MMS, bezeichnet) genommen hat, der ja schließlich auch auf Knopfdruck Rechnungen durchführt, Ableitungen berechnet, Gleichungen löst, Integrale bildet usw.

Die Rolle von Taschenrechnern im Mathematikunterricht

Der Taschenrechner als Beschleuniger
Rechnungen lassen sich mit dem Taschenrechner viel schneller und fehlerfreier durchführen als von Hand. Insofern können viele Aufgaben schneller bearbeitet werden, wenn der Taschenrechner als Hilfsmittel genutzt wird. Dadurch hat man wiederum mehr Zeit, um verständnisorientierte Aufgaben zu bearbeiten. Reine Rechenaufgaben werden zwar nicht überflüssig, aber die Aufgabenkultur verändert sich dahingehend, dass reine Rechenaufgaben einen geringeren Umfang einnehmen. Und manche Rechenaufgaben, wie die Grundrechenarten mit Dezimalzahlen, werden zu einer Kunst, die nur noch Sechstklässler und deren Mathelehrer beherrschen…

Der Taschenrechner als Nachfragewerk und Korrekturhilfe
Mit dem Taschenrechner lässt sich einfach überprüfen, ob man eine Rechnung richtig gelöst hat. Sogar unbekannte Rechnungregeln lassen sich damit erkunden. Dies kann in der Oberstufe zum Beispiel genutzt werden, um unbekannte Ableitungsregeln herauszufinden. Natürlich bleibt dabei unklar, woher diese Regeln kommen und wie sie zu begründen sind.

Der Taschenrechner zur Veranschaulichung und Simulation
Mit dem Taschenrechner lassen sich viel schneller Grafiken erzeugen, die einen Sachverhalt veranschaulichen. Es lassen sich auch Simulationen durchführen, die es ermöglichen, den Ausgang von 1000 Zufallsversuchen auf Knopfdruck zu erkunden. Diese beiden Arten der Beschleunigung im Mathematikunterricht können das Verständnis mathematischer Sachverhalte extrem fördern.

Der Taschenrechner ermöglicht neue Aufgabenstellungen
Reine Rechenaufgaben werden durch den Taschenrechner weniger relevant. Stattdessen eröffnen sich neue Möglichkeiten bei den Aufgabenstellungen. Zum Beispiel kann mit Hilfe von Schiebereglern kann der Einfluss von Parametern in einer Funktion dynamisch erkundet werden. Eine große Änderung betrifft auch die Modellierung von Sachverhalten. Hier kann mit realistischen Werten gerechnet werden, weil die Verwendung von Kommazahlen keinen Mehraufwand bedeutet. Zumindest in der Theorie sind eingekleidete oder grob simplifizierte Aufgabenstellungen damit nicht mehr angesagt.
Nebenbei gehört zu den neuen Aufgaben auch, dass Schüler lernen, mit dem Taschenrechner umzugehen. Insbesondere müssen sie lernen, welche Befehle es gibt und wie diese aufgebaut sind, um dem Taschenrechner zu sagen, was genau er berechnen soll.

Der Taschenrechner bleibt immer wieder in der Tasche
Mit dem Aufkommen von Tablets und Taschenrechner-Apps funktioniert dieser Spruch zwar nicht mehr so richtig, aber im Kern bleibt es dabei: Viele Aufgabenstellungen, die man mit einem Taschenrechnerbefehl lösen könnte, müssen die Schüler nach wie vor auch von Hand, also ohne Taschenrechner, können. Schüler sollen in der Lage sein, selbstständig nachzuvollziehen, wie der Taschenrechner auf sein Ergebnis gekommen ist und dies ggf. auch kontrollieren können. Dies gilt aber nicht für die ganz komplizierten Ableitungen oder Integrale, sondern beschränkt sich auf grundlegende Anforderungen. So wird es im Abitur verlangt und im hilfsmittelfreien Teil abgefragt. Dies ergibt auch Sinn, denn ohne diese Fähigkeit wären die Schüler ihrem Taschenrechner ausgeliefert und könnten dessen Ergebnisse nicht einordnen.

Die Rolle von ChatGPT beim Schreiben

ChatGPT ist ein Chatbot, der auf künstlicher Intelligenz basiert. In einem Chatverlauf mit ChatGPT über künstliche Intelligenz in der Schule habe ich ChatGPT einfach einmal gefragt, wie so ein Chatbot als Hilfe beim Schreiben von Artikeln genutzt werden könnte.

Wie könnte man dich sinnvoll als Unterstützung beim Schreiben von Artikeln einsetzen?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen beim Schreiben von Artikeln als Unterstützung genutzt werden können. Einige Beispiele sind:

  1. Korrekturlesen und Überprüfung von Grammatik und Rechtschreibung: Es gibt Schreib-Tools, die auf maschinellem Lernen basieren und beim Korrekturlesen und der Überprüfung von Grammatik und Rechtschreibung helfen können. Diese Tools können dazu beitragen, dass Texte fehlerfreier werden und einen professionelleren Eindruck machen.
  2. Empfehlung von Synonymen: Manche Schreib-Tools bieten die Möglichkeit, bestimmte Wörter durch Synonyme zu ersetzen, um den Text abwechslungsreicher und interessanter zu gestalten.
  3. Überprüfung von Plagiaten: Es gibt auch Tools, die beim Auffinden von Plagiaten in Texten helfen können. Dies ist besonders wichtig, wenn es darum geht, sicherzustellen, dass Texte original sind und nicht einfach von anderen Quellen kopiert wurden.
  4. Generierung von Inhalten: Manche Tools können auch dazu verwendet werden, um Inhalte zu generieren, indem sie auf bestehenden Daten und Informationen aufbauen. Dies kann beispielsweise bei der Erstellung von Übersichtsartikeln oder beim Zusammenfassen von Informationen hilfreich sein.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Tools keinen Ersatz für das menschliche Schreiben und Denken darstellen und dass Schreiben immer noch eine kreative und anspruchsvolle Aufgabe bleibt, die viel Zeit, Mühe und Konzentration erfordert. Sie sollten daher lediglich als Unterstützung genutzt werden.

Ausschnitt aus einem Chatverlauf mit ChatGPT.

ChatGPT antwortet allgemein auf die Frage, wie künstliche Intelligenz als Unterstützung beim Schreiben von Texten eingesetzt werden kann. In meinen kurzen Tests in neuen Chats mit ChatGPT zeigte sich:

  • Die Korrektur von Texten mit Rechtschreib- und Grammatikfehlern klappt sehr gut.
  • Man kann ChatGPT auch einen Text vorlegen und es auffordern, diesen umzuformulieren, sodass er interessanter klingt – ChatGPT meistert diese Aufgabe gut (aber nicht sehr gut; kleine Korrekturen werden immer wieder nötig sein).
  • Die Überprüfung, ob ein gegebener Text von ChatGPT selbst oder von Wikipedia, Spektrum, Tagesschau oder Heise stammt, gelingt ChatGPT in meinem Test jedoch alles andere als zuverlässig. Als Plagiatserkennung funktioniert es offenbar nicht. Im Übrigen gelingt dies auch nicht dem AI Content Detector von Crossplag, der eigentlich genau dafür trainiert wurde, allerdings noch nicht mit der neuen Entwicklung Schritt halten kann.
  • Die Generierung von Inhalten klappt dagegen wiederum sehr gut, wie man an vielen Beispielen sehen kann. Dabei muss man allerdings wissen, wie man fragen muss, um den Text in gewünschtem Umfang und gewünschter Tiefe zu bekommen (vgl. Kann ChatGPT zwischen verschiedenen Operatoren unterscheiden?).

Hier lassen sich bereits einige Ähnlichkeiten zur Rolle von Taschenrechnern erkennen:

  • ChatGPT beschleunigt. Texte lassen sich schneller produzieren.
  • ChatGPT kann als Nachfragewerk und Korrekturhilfe dienen. Der Aspekt des Nachfragewerks ist hier sogar sehr viel umfangreicher als beim Taschenrechner.
  • ChatGPT ermöglicht neue Aufgabenstellungen. Themen können umfangreicher bearbeitet werden, da die Textproduktion viel schneller geht. Dabei verschieben sich die Anforderungen. Derjenige, der mit ChatGPT einen Text erstellt, muss bewerten können, ob die Antwort von ChatGPT fachlich korrekt ist und den geforderten bzw. gewünschten Umfang und die entsprechende Tiefe hat (vgl. Beschreibung vs. Erläuterung vs. Erklärung). Er muss sich zudem überlegen, wie er ChatGPT dazu bringt, den gewünschten Umfang bzw. die gewünschte Tiefe zu liefern. Wohin genau dies führt, bleibt abzuwarten. Werden Schüler demnächst in einer zweistündigen Klausur eine zehnseitige Facharbeit zu einem teilweise unbekannten Thema erstellen, wobei sie auf ChatGPT und zur Kontrolle sowie zur weiteren Recherche auf das Internet zugreifen können? Wer weiß, welche Möglichkeiten hier warten…
  • ChatGPT bleibt in der Tasche. Um mit ChatGPT als Werkzeug zur Textproduktion sinnvoll umgehen zu können, muss beim Anwender einiges an Wissen vorausgesetzt werden, damit er die richtigen Anfragen an ChatGPT schreiben und die Antworten dazu sowohl inhaltlich als auch methodisch bewerten kann. Das bedeutet, dass die eigene Textproduktion ohne KI keineswegs überflüssig wird, sondern nach wie vor ein wichtiges Thema des Unterrichts bleibt – wenn auch möglicherweise mit anderem Fokus.

Den Punkt zur Veranschaulichung und Simulation habe ich hier erst mal ausgelassen. Er passt gut zum Chatbot als Lerncoach, wie ich unten weiter ausführe.

Die Rolle von ChatGPT im Unterricht

In dem Auszug oben habe ich konkret nach dem Erstellen von Texten gefragt. Aber es sind weitere Anwendungen denkbar, wie wiederum ChatGPT selbst angibt.

Erläutere die Verwendung von KI-basierten Chatbots in der Schule.

KI-basierte Chatbots können in Schulen in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, um Schülern bei der Beantwortung von Fragen und dem Erlernen neuer Informationen zu helfen. Einige Beispiele für den Einsatz von Chatbots in Schulen sind:

  1. Unterstützung bei Hausaufgaben: Chatbots können Schülern bei der Beantwortung von Fragen zu bestimmten Fächern oder Themen helfen, indem sie auf Fragen antworten oder Links zu weiterführenden Ressourcen bereitstellen.
  2. Sprachübungen: Chatbots können Schülern dabei helfen, ihre Sprachkenntnisse zu verbessern, indem sie in einer fremden Sprache kommunizieren und Schülern dabei helfen, ihre Aussprache und Grammatik zu verbessern.
  3. Lernspiele: Chatbots können in Lernspielen eingesetzt werden, um Schülern bei der Vermittlung von Wissen und Fähigkeiten zu helfen. Sie können beispielsweise Fragen stellen oder Aufgaben stellen, die Schüler lösen müssen.
  4. Klassenmanagement: Chatbots können Lehrern dabei helfen, den Kontakt zu Schülern zu halten und Klassen zu verwalten, indem sie Schülern Nachrichten senden und auf Fragen antworten.
  5. Psychologische Unterstützung: Chatbots können Schülern dabei helfen, ihre psychologischen Probleme oder Bedenken zu lösen, indem sie ihnen bei der Verarbeitung von Gefühlen und dem Finden von Lösungen für Probleme helfen.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Einsatz von Chatbots in Schulen auch einige Herausforderungen mit sich bringen kann. Zum Beispiel können Chatbots möglicherweise nicht alle Fragen beantworten oder sie können Fehler machen, wodurch Schüler möglicherweise verwirrt werden. Es ist daher wichtig, dass Schulen sorgfältig abwägen, ob und wie sie Chatbots einsetzen, um sicherzustellen, dass sie Schüler auf die bestmögliche Weise unterstützen.

Ausschnitt aus einem Chatverlauf mit ChatGPT.

Den letzten Punkt 5 möchte ich sofort mit einem dicken Fragezeichen versehen. Eine künstliche Intelligenz, die basierend auf ihren Trainingsdaten zu einem gegebenen Eingabetext den wahrscheinlichsten Ausgabetext berechnet, kann nicht auf ernsthaft auf menschliche Gefühle eingehen und bei ihrer Verarbeitung helfen. Dies ist und bleibt aus meiner Sicht allein eine menschliche Fähigkeit.
Ich kann mir aber gut vorstellen, dass ein KI-basierter Chatbot ein guter Lerncoach sein kann, der Erklärungen anbietet, Sachverhalte veranschaulicht, Nachfragen erlaubt und beantwortet, vorgeschlagene Erklärungen von Lernenden korrigiert und verbessert und somit ein unmittelbares und individualisiertes Feedback anbietet. Ein solches Feedback ist eines der effektivsten Mittel zur Förderung von Lernprozessen (vgl. Rezension zu “How We Learn” von Stanislas Dehaene). Genauso kann ein solcher Chatbot beim Erlernen einer Sprache helfen und Korrekturen anbieten – in Analogie zum Taschenrechner könnte man hier von der Simulation eines Gesprächs in einer fremden Sprache reden.
Dies setzt im Falle von ChatGPT, soweit ich bisher sehen kann, allerdings voraus, dass der Lernende aktiv nach Erklärungen und Verbesserungen zu seinen Antworten fragt, also eine hohe Eigenmotivation mitbringt. Ich vermute, dass ein “Lehrer-Chatbot” ein spezielleres Training als das von ChatGPT bräuchte, um eigenständig, verständnisvoll und unter Berücksichtigung des Vorwissens auf Fehler von Lernenden einzugehen. (Am Rande: Eine Beschreibung als “verständnisvoll” ist bei einer künstlichen Intelligenz, die basierend auf ihren Trainingsdaten zu einer Texteingabe die wahrscheinlichste Textausgabe berechnet, nur so zu verstehen, dass die berechnete Textausgabe als verständnisvoll interpretiert werden würde, wenn sie von einem Menschen mit Bewusstsein käme.)
Gleichzeitig ist zu erwarten, dass ein “Lehrer-Chatbot” nach der ersten Euphorie einiges an Reiz verliert und zu einem von vielen Werkzeugen wird. Lernen bleibt (auch) ein sozialer Prozess, den ein Chatbot nicht vollständig ersetzen kann. Menschliche Lehrende rufen die verschiedensten Emotionen bei ihren Lernenden hervor, deuten Mimik und Gestik, stellen geteilte Aufmerksamkeit her (vgl. Rezension zu “How We Learn” von Stanislas Dehaene), sind in der Lage sowohl den eigenen Lernprozess als auch den der Lernenden zu reflektieren und vieles mehr. Viele Aspekte des Lernens treten auch nur in Gruppen zu Tage, in denen (Fehl-)Vorstellungen gegenseitig verhandelt und korrigiert werden, in denen Vorträge gehalten werden, in denen alternative Lösungswege aufgezeigt und diskutiert werden. Für Lehrende, die die Lernprozesse ihrer Schülerinnen und Schüler gestalten, ist es also wichtig, Chatbots von Anfang an als zusätzliches, vielseitiges Werkzeug zu betrachten – nicht als Konkurrenz.
Neben diesen ganz grundsätzlichen Abgrenzungen muss auch sichergestellt werden, dass die Fehlerquote von ChatGPT noch geringer wird. ich habe zwar nur sehr wenige Fehler entdeckt, aber es gibt sie immer wieder. Deshalb habe ich auch oben geschrieben, dass der Anwender den KI-generierten Text inhaltlich bewerten muss. Deshalb ist ChatGPT aus meiner Sicht aktuell nur mit großer Vorsicht als Lerncoach zu nutzen.

Fazit

Genauso wie der Taschenrechner werden KI-basierte Chatbots wie ChatGPT ein vielseitiges Werkzeug für den Unterricht sein. Bezogen auf die Textproduktion werden sich Anforderungen verändern und neue Aufgabenstellungen dazukommen, aber alte Aufgabenstellungen nicht komplett verschwinden. Genauso wie die Taschenrechnereingaben vom Anwender korrekt vorgenommen und die Taschenrechnerausgaben in den richtigen Zusammenhang gestellt und gedeutet werden müssen, gilt dies auch für die Eingaben und Ausgaben bei einem Chatbot. Ist eine Beschreibung gefordert oder gar eine Erklärung? Sollte ein konkretes Beispiel enthalten sein? Kann man Analogien ziehen? Sollte ein Bezug zu einer mathematischen Formel hergestellt werden? Anwender von Chatbots werden bei der Textproduktion zu Architekten ihrer Texte, die die mühsame Kleinarbeit an vielen Stellen abgeben können.
Auch als Lerncoaches und als Recherchewerkzeug sind Chatbots ein neues und vielseitiges Werkzeug für die Gestaltung von Lernprozessen, wenn ihre Fehlerquote gering genug ist. Endlich scheint ein einigermaßen individualisiertes, unmittelbares Feedback nicht mehr völlig außer Reichweite zu liegen, sondern in greifbarer Nähe. Dies wird das Lernen in der Schule deutlich voranbringen. Trotzdem bleiben Lernprozesse soziale Prozesse und Chatbots können nur einen Teil davon abbilden. Genau deshalb bleiben sie nur eines von mehreren Werkzeugen für den Unterricht.

5 Gedanken zu „Welche Rolle kann ChatGPT im Unterricht spielen? Ein Vergleich zur Rolle des Taschenrechners im Mathematikunterricht.“

  1. Danke, das ist ein spannender Vergleich!
    Mich interessiert noch, wie der Einsatz von Taschenrechnern diskutiert wurde und wird, und ob sich durch den Einsatz von Taschenrechnern die Fähigkeit der Schüler*innen geändert haben. Hast Du da vielleicht einen Literaturtipp?

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    • Danke! Zumindest zur Diskussion des Taschenrechnereinsatzes kann ich einen Literaturtipp mit einigen Übersichtsartikeln geben: Mathematikdidaktik. Praxishandbuch für die Sekundarstufe I und II. Herausgegeben von Timo Leuders im Cornelsen-Verlag, 6. Auflage 2011, Kapitel 6.
      Die Thesen aus Kapitel 6.1 entsprechen nicht genau meinen Punkten oben, die ich eher aus dem Kopf heraus aufgeschrieben habe, aber sie passen gut dazu und bieten sicher noch den ein oder anderen Anknüpfungspunkt mehr.

      Zur Änderung der Fähigkeiten der SuS kann ich indirekt sagen, wie sich die Inhalte geändert haben. Das Kalkül (arithmetische Berechnungen mit Dezimalzahlen, algebraische Umformungen von Gleichugen, Bilden von Ableitungen und Integralen, …) wird weiterhin unterrichtet, aber weniger umfangreich. Während die arithmetischen Berechnungen mit Dezimalzahlen ohne Taschenrechner in höheren Klassen praktisch komplett wegfallen, ist es aber nach wie vor wichtig, dass SuS auch von Hand Gleichungen umformen, Ableitungen bilden und Integrale berechnen können, damit sie den Taschenrechner hinterfragen und kontrollieren können und der Taschenrechner keine Blackbox bleibt. In der gewonnenen Zeit durch weniger Kalkül werden zum Beispiel höhere Anforderungen an das Modellieren von Sachzusammenhängen inkl. der Reflexion der angestellten Berechnungen gestellt. Ganz neu ist natürlich auch, die Fähigkeit mit dem Taschenrechner umzugehen, also zum Beispiel die passenden Befehle und ihre Syntax zu kennen.

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