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Einleitung und Kontext
Die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI) in Bildungsprozesse hat in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen. Ein herausragendes Beispiel hierfür ist das Projekt „Assist-Me“ der Universität Siegen, das ein KI-gestütztes Tool entwickelt, um Schüler*innen der Sekundarstufe I (5. bis 10. Klasse) bei Mathematikaufgaben zu unterstützen. Dieses Vorhaben zielt darauf ab, personalisiertes Feedback zu bieten und den Lernprozess durch interaktive Visualisierungen zu bereichern. Angesichts der Tatsache, dass traditionelle KI-Tools wie ChatGPT oder Gemini oft textlastige und mitunter fehlerhafte Lösungen liefern, stellt „Assist-Me“ einen innovativen Ansatz dar, der die aktive Beteiligung der Lernenden fördert und somit das Verständnis für mathematische Konzepte vertieft.
Technische Analyse
Das „Assist-Me“-Tool kombiniert verschiedene KI-Ansätze, um eine effektive Unterstützung im Mathematikunterricht zu gewährleisten. Ein zentrales Element ist die Nutzung von Large-Language-Models (LLMs), die in der Lage sind, natürliche Sprache zu verstehen und zu generieren. Diese Modelle werden mit einer speziell entwickelten mathematikdidaktischen Wissensbasis verknüpft, um fachlich fundierte und didaktisch sinnvolle Hinweise zu geben. Durch die Einbindung von Computer Vision können Schüler*innen ihre Aufgaben und den aktuellen Bearbeitungsstand über die Kamera ihres Smartphones oder Tablets einlesen. Das System analysiert daraufhin den Fortschritt, identifiziert mögliche Fehler und bietet gezielte Hilfestellungen an. Ein besonderes Augenmerk liegt auf interaktiven Visualisierungen, die es den Lernenden ermöglichen, mathematische Konzepte durch aktive Manipulation besser zu verstehen. So können beispielsweise bei der Bruchrechnung Tortenstücke verschoben werden, um Anteile richtig zuzuordnen, was das abstrakte Konzept greifbarer macht.
Anwendung und Nutzen
Die potenziellen Anwendungen von „Assist-Me“ sind vielfältig. Im Unterricht kann das Tool Lehrkräfte unterstützen, indem es individuelle Hilfestellungen bietet, die aufgrund begrenzter Ressourcen sonst schwer umzusetzen wären. Bei Hausaufgaben dient es als digitaler Tutor, der Schülerinnen bei Schwierigkeiten zur Seite steht, insbesondere in Situationen, in denen elterliche Unterstützung oder Nachhilfe nicht verfügbar sind. Durch die Bereitstellung von personalisiertem Feedback und interaktiven Übungen fördert „Assist-Me“ das eigenständige Denken und stärkt das Verständnis für mathematische Zusammenhänge. Gleichzeitig trägt es zur Chancengleichheit bei, indem es allen Schülerinnen unabhängig von ihrem sozialen Hintergrund Zugang zu qualitativ hochwertiger Unterstützung bietet, unabhängig von Schulbüchern und persönlicher Unterstützung durch eine Lehrkraft.
KI-Kategorien und Einordnung
Bei der Entwicklung von „Assist-Me“ kommen verschiedene Kategorien der Künstlichen Intelligenz zum Einsatz. Das maschinelle Lernen, insbesondere in Form von LLMs, ermöglicht es dem System, natürliche Sprache zu verarbeiten und kontextbezogene Antworten zu generieren. Die natürliche Sprachverarbeitung (Natural Language Processing, NLP) spielt eine entscheidende Rolle bei der Interpretation der von den Schülerinnen eingegebenen Fragen und Anmerkungen. Zudem wird Computer Vision eingesetzt, um handschriftliche oder gedruckte mathematische Aufgaben zu erkennen und zu analysieren. Die Kombination dieser Technologien ermöglicht es „Assist-Me“, flexibel auf die Bedürfnisse der Lernenden einzugehen und ihnen maßgeschneiderte Unterstützung zu bieten.
Fazit und Ausblick
Das Projekt „Assist-Me“ der Universität Siegen repräsentiert einen bedeutenden Schritt in der Anwendung von KI im Bildungsbereich. Durch die intelligente Verknüpfung verschiedener KI-Technologien mit didaktischem Fachwissen entsteht ein Tool, das Schülerinnen nicht nur bei der Lösung von Mathematikaufgaben unterstützt, sondern sie aktiv durch den Lernprozess begleitet. In den kommenden Jahren könnte „Assist-Me“ als Vorbild für weitere Bildungsanwendungen dienen und dazu beitragen, die Art und Weise, wie wir lehren und lernen, grundlegend zu verändern. Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesem Bereich verspricht spannende Fortschritte, die das Potenzial haben, die Bildungslandschaft nachhaltig zu prägen.
Das Projekt startet im Juni 2025, und schon Ende des Jahres wird der erste Prototyp an ausgewählten Schulen getestet. Ergänzend dazu erweitert das Projekt „KIMADU“ das KI-gestützte Lernen, indem es generative Künstliche Intelligenz gezielt in den Mathematik- und Deutschunterricht von 25 Schulen in Nordrhein-Westfalen integriert. Lehrkräfte können zudem an wöchentlichen Beratungsstunden teilnehmen, um sich bestmöglich auf den Einsatz von KI im Schulalltag vorzubereiten. Ein vielversprechender Schritt in die Zukunft der Bildung!
Einfache Zusammenfassung
Die Universität Siegen entwickelt ein KI-gestütztes Tool namens „Assist-Me“, das Schülerinnen der Klassen 5 bis 10 bei Mathematikaufgaben hilft. Im Gegensatz zu anderen KI-Programmen liefert es nicht einfach die Lösung, sondern unterstützt die Lernenden dabei, den Lösungsweg selbst zu erarbeiten. Durch interaktive Bilder und personalisierte Hinweise fördert es das Verständnis und macht das Lernen anschaulicher. Das Ziel ist es, Schülerinnen individuell zu unterstützen und ihnen zu helfen, Mathematik besser zu verstehen.
Quellen:
