Schule der Zukunft : Wenn die neue Lehrkraft eine Künstliche Intelligenz ist

Nun werden auch in deutschen Schulen intelligente Lernprogramme getestet. Sie passen sich auf jeden Schüler an und sollen effektiver unterrichten als Lehrer. Doch das könnte einen hohen Preis haben.

Dieser Artikel erschien am 04.03.2022 in der Frankfurter Allgemeinen Zeitung
Lisa Becker
Schüler am Laptop
©iStock

Die Schülerschaft wird vielfältiger, die Klassen werden aber nicht kleiner. Gleichzeitig sollen Lehrkräfte jedes Kind individuell fördern. Das erscheint wie die Quadratur des Kreises. Andreas Kambach und Christian Hense sind überzeugt, einen Ausweg zu kennen. Der eine ist Geschäftsführer von Area9 Lyceum in Deutschland, der andere kümmert sich dort um Schulen. „Lehrer berichten von extremem Zeitmangel und steigender Heterogenität. Da helfen wir“, sagt Hense. Das vor 25 Jahren gegründete dänische Unternehmen bietet ein intelligentes Lernsystem an; eingesetzt wird es inzwischen auch in Schulen, vor allem in Dänemark und Großbritannien.

Der Algorithmus erstelle alle 30 Sekunden für jeden Lerner einen individuellen Lernpfad, erklärt Kambach. „Wie ein Lehrer, der jedem Kind nach seinen Bedürfnissen Zeit lässt und Unterstützung gibt.“ Der Algorithmus entscheide, was der nächste beste Schritt sei und wo Hilfe nötig sei. Weil man schon lange auf diesem Gebiet tätig sei, habe man besonders viele Lernende auf der Plattform, gut 30 Millionen, und einen Algorithmus mit rund 30 Milliarden Datenpunkten.

Das System macht sich etwas zunutze, was mit Blick auf die Digitalisierung derzeit in aller Munde ist: Künstliche Intelligenz. KI ist in vielen Lebensbereichen auf dem Vormarsch – aber KI in deutschen Schulen, wo viele noch mit der WLAN-Verbindung kämpfen? Im vergangenen Jahr haben knapp zwanzig ostdeutsche Schulen das Lernprogramm von Area9 ausprobiert und eine positive Rückmeldung gegeben; allerdings dauerten die Tests nur eine Woche. Die Kultusminister hatten im Herbst 2020 beschlossen, KI in der Schule auszuprobieren, und sich für die Dänen entschieden.

Große ethische Herausforderungen

Das Potential von KI in der schulischen Bildung sei groß, heißt es in einer Studie der Deutschen Telekom Stiftung zu diesem Thema. KI stecke inzwischen in fast jeder modernen Bildungstechnologie. Die meisten etablierten Produkte finde man bisher in den Bereichen Nachhilfe und Selbstlernen. Ob und unter welchen Bedingungen KI-Programme das Lernen verbesserten, sei aber noch kaum untersucht. Groß seien auch die ethisch-rechtlichen Herausforderungen, „die mit der umfassenden Datennutzung und -auswertung im Lernprozess einhergehen“.

Der Algorithmus wird mit vielen individuellen Daten gefüttert, die aggregiert werden. Daraus wird dann wiederum für die einzelne Person abgeleitet, wie sie am besten lernt. Freilich können die Lehrkräfte auch den Lernstand jedes einzelnen Schülers jederzeit einsehen. „Es muss klar definiert sein, welche Daten man erhebt, wie sie verarbeitet und gespeichert werden“, sagt Fabian Zehner, der am DIPF – Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation in Frankfurt zu KI in der Bildung forscht. Nach dem Prinzip der Datensparsamkeit müssten es Variablen sein, an denen man interessiert sei, zum Beispiel Mittelwerte und Verteilungen. „Als Bürger habe ich Vertrauen, dass wir das in Deutschland mit Augenmaß machen.“

Clemens Cap ist Informatikprofessor in Rostock und dem Digitalen gegenüber aufgeschlossen; auf KI in der Schule blickt er jedoch mit großer Skepsis. Ihm gefällt gar nicht, dass Lehrer jederzeit sehen können, wo die Schüler gerade stehen. Das stärke den Glauben, man könne alles messen und auswerten. „Gut möglich, dass man ein unmenschliches pädagogisches Bild von seinem Gegenüber entwickelt und nicht mehr mit Herzblut und Freude unterrichtet.“

Messung von Gehirnströmen und Augenbewegungen

Die USA und China forschen besonders viel zu KI in der Bildung und sind auch in der Produktentwicklung am weitesten. In China experimentieren Schulen mit Gesichts- und Stimmerkennungssystemen, heißt es in der Studie der Telekom-Stiftung. Mit Wearables messe man Körpertemperatur, Gehirnströme, Herzfrequenz, Augen- und Körperbewegungen. Daraus schließe man auf Verständnisprobleme, Konzentrationsstörungen und künftige Prüfungserfolge.

Auch in Deutschland werde in dieser Richtung geforscht. So haben das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz und die TU Kaiserslautern unter dem Namen Hypermind ein „dynamisch-adaptives, persönliches Lehrbuch“ entwickelt. „Während des Lesens wird anhand von Sensordaten, beispielsweise mithilfe der Eyetracking-Technologie oder elektro-dermaler Armbänder, analysiert, welche Lernfortschritte die Lesenden machen und wie ihr kognitiver Zustand ist“, erklären die Entwickler.

Davon sind die deutschen Schulen und Thomas Haas noch ein ganzes Stück entfernt. Er und andere bayerische Lehrer testen derzeit im Unterricht ein weiteres adaptives KI-gestütztes Lernprogramm: Seine Sechstklässler lernen am Gymnasium Beilngries seit diesem Schuljahr Mathematik mit Brainix, einer interaktiven Software, die Inhalte durch Storytelling vermittelt. Entwickelt wurde sie von der gemeinnützigen Stiftung Digitale Bildung in Kooperation mit der Katholischen Universität Eichstätt-Ingolstadt. Der Stifter Jürgen Biffar ist ein früherer Software-Unternehmer.

Am Ende nur noch Microsoft Teacher?

Haas nutzt Brainix für den „Flipped Classroom“. In diesem Unterrichtskonzept lernen die Schüler die neuen Inhalte selbständig zu Hause, jeder im individuellen Lerntempo. Haas kann auf seinem Lehrermonitor mitverfolgen, was sie wann machen und in welcher Qualität. „Klicken sie sich nur durch, oder machen sie die Aufgabe richtig? Wo haben einzelne Kinder oder die gesamte Klasse Probleme?“ Die Lücken schließt er im Präsenzunterricht durch gezielte, differenzierende Übungsaufgaben. „Das Monitoring kann Brainix viel besser als ich“, resümiert Haas. „Ich kann leider nicht jedes Mal alle Hefte anschauen.“

Sollten die Programme, wie die Anbieter behaupten, effektiver unterrichten als Lehrer, stellt sich die Frage, ob künftig weniger Lehrkräfte benötigt werden. Das könnte für die Bildungspolitik durchaus der Reiz des KI-Einsatzes an Schulen sein, sagt Informatikprofessor Cap. Für die Steuerzahler sei das attraktiv; schließlich sei die KI effektiver und nie krank, man müsse nur für die Lizenzen zahlen. Wenn dann die KI-Programme erst mal richtig in den Schulen Fuß fassten, könnte das eine starke Eigendynamik entfalten, an deren Ende ein einziges Lernprogramm stünde, das an vielen Schulen auf der Welt eingesetzt werde.

„In der Informatik bleiben in einer Branche oft nur ein, zwei große Anbieter übrig“, erklärt Cap mit Blick auf Amazon, Wikipedia, Whatsapp und Co. Das hänge mit den ökonomischen Gesetzmäßigkeiten von Netzwerken zusammen. „In der Zukunft haben wir dann vielleicht überall Microsoft Teacher – und weniger Lehrkräfte.“ Stark abnehmen würde dadurch die Vielfalt an unterrichtenden Personen. Bisher lernten Schüler unterschiedliche Lehrer mit verschiedenen Methoden, Denkweisen und Standpunkten kennen; sie könnten vergleichen und sich selbst einordnen. „Bei menschlichen Lehrern wird es nicht gelingen, sie immer nach bestimmten Werten und Ideologien zu selektieren. Man hat immer eine gewisse Vielschichtigkeit.“ Bei der KI könnte man Vielfalt zwar einstellen. „Doch nach welchen Kriterien?“, fragt Cap. Welcher Mechanismus bestimme zum Beispiel, welche Frauenbilder im Unterricht transportiert würden?

Lehrer hat andere Aufgaben

Dass sich Lehrkräfte mehr und mehr zurückziehen und einfach die Software machen lassen, glaubt Mathematiklehrer Haas zumindest nicht. Die klassische Unterrichtsvorbereitung falle zwar weg; wie er einen Inhalt vermittle, werde ihm abgenommen. „Meine Aufgaben sind nun: individuell fördern, Lücken erkennen und schließen, Rückmeldung geben. Damit bin ich vollauf beschäftigt.“ Die einfachen Routinearbeiten sollten die Maschinen machen, sagt Bildungsforscher Zehner. „Die Lehrkräfte können sich auf anderes konzentrieren, vor allem auf das Soziale und Emotionale.“ Zusammen singen und Gruppendiskussionen könnten ohne Maschine stattfinden.

Der Wissenschaftler sieht große Vorteile des Einsatzes von KI in den Schulen. „Die Systeme können sich an die meisten Kinder viel besser anpassen als die Lehrkraft.“ Er ist selbst an der Entwicklung eines KI-Programms beteiligt, das der kognitiven Aktivierung der ganzen Klasse dient. Wenn eine Lehrkraft eine Frage stellt, geben alle eine Antwort in ihr Endgerät ein. Das KI-Tool gruppiert die Antworten, zum Beispiel danach, welche typisch ist. Daraus kann der Lehrer pädagogische Schlüsse ziehen.

Den Begriff Künstliche Intelligenz sieht Zehner kritisch; er wecke falsche, viel zu emotionale Vorstellungen. Viele dächten an eine starke KI, die sich selbständig weiterentwickele, autonom handle und wie im Roman irgendwann Menschen ermorde. „Es wird aber keine starke KI geben, solange wir Bewusstsein nicht verstehen.“ Im Einsatz befinde sich schwache KI. Sie sei für ein bestimmtes Anwendungsfeld designt worden, könne nichts anderes. „Wenn man das System in den Unterricht gibt, muss es nicht sein, dass es sich weiter verändert.“

Wenn man einem System allerdings freien Lauf lasse und es auf Daten aus dem Internet trainiere, berge das große Gefahren; es könne rassistisch werden oder nach sozialen Kriterien diskriminieren. Nicht umsonst hat die EU-Kommission KI-Systeme in der Bildung als hochriskant eingestuft.