Fostering Teacher Professionalism Through AI

Titel
KI-gestütztes kooperatives Lernen im Mathematikunterricht: Kooperatives Mathematiklernen zwischen Schüler:innen und spezialisierten KI-Agenten (KIkoLeMa)
 
Projektbeteiligte des Arbeitsbereichs Mathematikdidaktik - Primarstufe der UHH:
Prof. Dr. Marcus Schütte
Fakultät für Erziehungswissenschaft
Didaktik der gesellschaftswissenschaftlichen und mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächer
Professor für Didaktik der Mathematik – Primarstufe der Universität Hamburg
 
Dr. Franziska Peters
Fakultät für Erziehungswissenschaft
Didaktik der gesellschaftswissenschaftlichen und mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächer
Professor für Didaktik der Mathematik – Primarstufe der Universität Hamburg
 
Projektbeschreibung
Die Integration von KI und generativer KI in Lehr- und Lernsettings eröffnen neue Möglichkeiten, wie beispielsweise durch den Einsatz adaptiver Lernsysteme. Traditionelle Lernsysteme fokussieren jedoch auf Instruktion und Fehlerkorrektur im Sinne eines KI-Tutors, wodurch eigene Entdeckungen und der Aufbau von Problemlösungskompetenzen der Lernenden maßgeblich eingeschränkt werden. Es emergieren so behavioristisch zu verortende Bedingungen des Lernens von denen man sich seit Jahrzenten in der Lehr- und Lernforschung versucht zu distanzieren. Das Projekt KI-gestütztes kooperatives Lernen im Mathematikunterricht verfolgt den innovativen Ansatz der Entwicklung eines Chatbots, der Fehler zulässt und auch selbst begeht sowie als kooperativer Lernpartner auf dem Niveau eines gleichaltrigen Kindes agiert, anstatt zu instruieren und Hinweise zum Erreichen der richtigen Antworten vorzugeben. Die Kinder arbeiten in Lerntandems mit dem Chatbot und lösen so gemeinsam kooperative spielerische Lernumgebungen (Wälti et al., 2021 a,b und 2024). Dadurch soll die Möglichkeit entstehen, dass die Lernenden ohne einen anderen menschlichen Interaktanten kooperativ lernen und dies durch aktive Gestaltung kollektiver Argumentationen mit dem Chatbot. Hierdurch emergieren Bedingungen des Lernens für die Lernenden, die sich in sozial-konstruktivistischen Ansätzen des Lernens bzw. interaktionistischen Ansätzen verorten lassen. Bei den Lernenden werden so nicht nur ihre jeweiligen Problemlösefähigkeiten, mathematische grundlegende Fähigkeiten der jeweiligen Leitideen, sondern auch und ihre mathematischen Argumentations- sowie Reflexionsfähigkeiten gefördert.
Methodisch verortet sich das Projekt in der rekonstruktiv-qualitativen Sozialforschung und spezifischer in Ansätzen einer interaktionistischen Perspektive auf Mathematiklernen der Interpretativen Unterrichtsforschung. Die geplante Studie untersucht im Speziellen, ob die Grundschüler:innen mit dem Chatbot als gleichberechtigten kooperativem Lernpartner mathematisch Probleme lösen und ob zwischen den Grundschüler:innen und dem Chatbot Aushandlungsprozesse emergieren, in denen in gemeinsamen Aushandlungsprozessen kollektive Argumentationen mit Deutungsinterims (Schütte et al., 2021) als Indiz optimierter Bedingungen des Lernens rekonstruierbar sin. Eine Pilotstudie mit 50 Viertklässlern in Hamburg beginnt ab April 2025.
Langfristig könnte dieser kooperative Ansatz des KI-gestützten Lernens in Schulen und im Lernen zu Hause eingesetzt werden, um KI nicht als Ersatz für Lehrer oder Mitschüler, sondern als unterstützenden kooperativen Lernpartner zu etablieren. Das Projekt trägt zur Forschung über kindgerechte Nutzung von KI bei und berücksichtigt ethische Aspekte sowie Datenschutzrichtlinien durch den Einsatz der konformen Plattform Fobizz, für die das RRZ die Nutzung von Einzellizenzen ermöglicht hat.
 
Fördervolumen
31.900,00 € (Ideas and Venture Fund der Universität Hamburg (in Begutachtung))