KI im Unterricht

Entwicklung von Lehrveranstaltungen für Lehramtsstudierende der Sprach- und MINT-Fächer

Autor*innen

DOI:

https://doi.org/10.21240/lbzm/24/08

Schlagworte:

KI-Methoden, Lehr-Lernformate, Sprachdidaktik, MINT-Didaktik, Informatik, Computerlinguistik

Abstract

In einer Zeit des rasanten technologischen Fortschritts und der digitalen Transformation wird die Notwendigkeit, Künstliche Intelligenz (KI) in den Unterricht zu integrieren, immer deutlicher. Lehrkräfte spielen dabei eine entscheidende Rolle, da sie im Kontext ihrer jeweiligen Fachbereiche in der Lage sein müssen, KI-Tools kritisch zu reflektieren und fachdidaktisch fundiert anzuwenden. Dazu entwickeln wir im Projekt „WoLKE“ fachlich und didaktisch passgenaue Lehr-Lernformate für den reflektierten Einsatz von KI-Tools in der Bildung, um bereits angehende Lehrkräfte systematisch auf die Herausforderungen und Chancen des didaktisch motivierten Einsatzes von KI-Tools vorzubereiten. Dies geschieht auf Basis einer computerlinguistisch sowie fachdidaktisch fundierten Analyse sowohl etablierter als auch aktueller KI-Methoden, wie z. B. textgenerierender KI. Ziel des Projekts ist es, Lehramtsstudierende mit den notwendigen Kenntnissen und Kompetenzen auszustatten, um KI-Tools verantwortungsvoll in die pädagogische Praxis zu integrieren. Der Fokus liegt dabei auf der Rolle von KI-Tools im Sprach- und MINT-Unterricht und umfasst sowohl die fachspezifischen Anforderungen an KI-Tools als auch ein methodisch und ethisch fundiertes Verständnis der Potenziale und Grenzen von KI-Methoden. Das Projekt verfolgt einen ko-konstruktiven Ansatz in einem interdisziplinären Verbund aus Computerlinguistik, Informatik, Sprach- und MINT-Didaktik. Darin werden etablierte und aktuelle textgenerierende KI-Methoden hinsichtlich Eignung, Reifegrad und Synergiepotenzial für den Einsatz im Fachunterricht analysiert. Die Konzeption der Lehrveranstaltungen folgt dem Ansatz des Design-based Research und wird mit qualitätssichernden Methoden der empirischen Bildungsforschung evaluiert. Begleitende Transferworkshops ermöglichen die Dissemination der Lehrveranstaltungen an andere Hochschulen. Das Projekt adressiert bestehende Desiderate, indem es die Frage aufgreift, wie Methoden der KI effektiv zu einer pädagogisch und fachdidaktisch motivierten, individuellen Förderung beitragen können. Das Projekt wird gefördert aus Mitteln des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg und befindet sich derzeit in der ersten Konzeptionsphase. Im Folgenden stellen wir das Konzept für die ko-konstruktive Entwicklung der Lehrveranstaltungen sowie den Plan für die empirische Evaluation vor.

 

Erstautorenschaft: Luzia Leifheit und Denise Loefflad

Autor/innen-Biografien

Luzia Leifheit, Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd

Luzia Leifheit ist Tenure-Track-Professorin für Digitalisierung mit Schwerpunkt Didaktik der Algorithmik und Data Science an der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd. In ihrer Forschung setzt sie sich mit der Wirksamkeit unterschiedlicher, oft spielbasierter und körperlicher, Lernansätze für die Förderung von Motivation und Kompetenzen in der informatischen Bildung von der Grundschule bis zur Universität auseinander.

Denise Loefflad, Universität Tübingen

Denise Löfflad ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Leibniz-Institut für Wissensmedien in Tübingen. In dem Projekt WoLKE fokussiert sie sich auf den Bereich der Computerlinguistik. Innerhalb des Projektes bewertet sie die Leistungsfähigkeit bestehender digitaler Tools und erforscht die Entwicklung neuer KI-basierter Tools, um Lehr-Lernformate zu unterstützen.

Sina Belschner, Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd

Sina Belschner promoviert als wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt WoLKE (wolke.schule) an der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd. Hier fokussiert sich Frau Belschner auf den Bereich der MINT-Didaktik und wirkt mit an der Entwicklung einer Lehrveranstaltung zum reflektierten Einsatz von KI-Tools im Unterricht.

Benedikt Beuttler, Pädagogische Hochschule Ludwigsburg

Benedikt Beuttler ist Postdoc im Projekt WoLKE (wolke.schule). In dem Verbund-projekt zwischen der PH Ludwigsburg, der PH Schwäbisch-Gmünd und dem am Leibniz-Institut für Wissensmedien (IWM) Tübingen entwickelt das Team fachlich und didaktisch passgenaue Lehr-Lernformate für den reflektierten Einsatz von KI-Tools im Unterricht, um bereits angehende Lehrkräfte auf die neuen Herausforderungen und Chancen vorzubereiten. Herr Beuttler fokussiert sich in seiner Forschung auf die Digitalisierung im Bildungsbereich und auf Systeme mit Mensch-Computer Interaktionen, wie z.B. digitales spielbasiertes Lernen, intelligente Tutorsysteme und digitale Assessments.

Jan Winkelmann, Pädagogische Hochschule Schwäbisch Gmünd

Jan Winkelmann ist Tenure-Track-Professor für naturwissenschaftliche Bildung an der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd und leitet dort das Zentrum für naturwissenschaftliche Bildung (www.zfnb.de). Den Rahmen seiner Arbeit bilden schwierigkeitserzeugende Merkmale im naturwissenschaftlichen Unterricht. Dabei fokussiert sein Forschungsinteresse auf die Bedeutung des Experiments und des Modells im naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess. Aktuell untersucht er den expliziten Umgang mit Idealisierungen in Erklärungen naturwissenschaftlicher Phänomene sowie Implikationen auf das Vertrauen in Wissenschaft.

Detmar Meurers, Universität Tübingen

Prof. Dr. Detmar Meurers leitet die Arbeitsgruppe „Sprache und KI in der Bildung“ am Leibniz-Institut für Wissensmedien (IWM) Tübingen. Seine Forschungsinteressen liegen an der Schnittstelle der Computerlinguistik und der empirischen Bildungsforschung. Er erforscht und entwickelt KI-Methoden im Bildungs- und Zweitspracherwerb, von Intelligenten Tutorsystemen bis zur Analyse sprachlicher Komplexität und Lesbarkeit.

Heiko Holz, Pädagogische Hochschule Ludwigsburg

Heiko Holz ist Tenure-Track Professor für Informatik und Informatikdidaktik mit Schwerpunkt Digitalisierung im Bildungsbereich an der Pädagogischen Hochschule Ludwigsburg. Seine Forschung fokussiert sich darauf, Bedingungen der erfolgreichen Digitalisierung im Bildungsbereich zu identifizieren und in digitalen Lehr-Lernsystemen zu fördern, einschließlich Mensch-Computer Interaktion, digitales spielbasiertes Lernen, intelligente Tutorsysteme und digitale Interventionen und Assessments.

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Veröffentlicht

2024-09-05

Zitationsvorschlag

Leifheit, L., Loefflad, D., Belschner, S., Beuttler, B., Winkelmann, J., Meurers, W. D., & Holz, H. (2024). KI im Unterricht: Entwicklung von Lehrveranstaltungen für Lehramtsstudierende der Sprach- und MINT-Fächer. Ludwigsburger Beiträge Zur Medienpädagogik, 24, 1–19. https://doi.org/10.21240/lbzm/24/08

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