KI hilft Schülern im Matheunterricht

Konzentriert schließt der zehnjährige Jan seine Augen und zählt. Dann drückt er gezielt auf eine kleinen Tastatur nur mit Zahlen. Vor ihm stehen zwei Computer-Bildschirme mit einer Webcam. Auf seinem Bildschirm tauchen immer wieder rot-weiße Rechenrahmen auf. Der zweite Bildschirm zeigt ein Video von Jans Blickbewegungen.

Künstliche Intelligenz erkennt Mathe-Probleme

KI-ALF heißt das System, das Jan beim Rechnen unterstützt. Die Webcam verfolgt genau seine Augenbewegungen und die Künstliche Intelligenz berechnet, wie lange er welche Punkte auf dem Bildschirm anschaut. So erkennt das System schnell und selbstständig, ob Schulkinder Förderbedarf haben.

Ein Beispiel: Wenn ein Kind einen Zahlenstrahl sieht und jeden Strich einzeln zählt, erkennt das System einen Förderbedarf in Mathe. Kinder die im Rechnen fitter sind, zählen zum Beispiel von der Mitte der Reihe an. Durch das sogenannte Eye-Tracking - also das Auswerten der Augenbewegungen - empfiehlt das System gezielte Aufgaben.

"Der Handlungsbedarf in Mathe ist groß. Wir haben in Studien an Gesamtschulen festgestellt, dass ungefähr ein Drittel der Kinder Schwierigkeiten in den mathematischen Basiskompetenzen haben." Prof. Dr. Maike Schindler

Das bedeutet: Plus, Minus, Mal wirklich zu verstehen, fällt immer mehr Schülern schwer. Sie können sich teilweise kaum vorstellen, dass das Pluszeichen nicht nur ein mathematisches Symbol ist, sondern auch bedeutet, etwas hinzuzunehmen.

Prof. Dr. Maike Schindler arbeitet an der Universität Köln und gehört zum Forscher-Team von KI-ALF. Gemeinsam mit der Gesamtschule Wulfen in Dorsten versuchen die Forscher das Programm für die Schüler zu optimieren. Seit einigen Wochen gehört es fest zum Förderunterricht in Mathematik.

Schnelle und gezielte Förderung

In einem Extra-Raum können die Kinder an den Computern üben. Dabei haben sich in einer ersten Pilotstudie mit 20 Schülern die Kinder bei 90 Prozent der Aufgaben verbessert. Auch Jan ist von dem Programm angetan: "Die Aufgaben helfen mir richtig gut. Letztes Halbjahr war ich schlechter in Mathe. Jetzt bin ich in Plus-, Minus- und Mal-Rechnen besser."

Auch die ruhige Einzelarbeit vor dem Computer, abseits des Klassenraums, hilft dem Zehnjährigen. "Ich kann mich besser konzentrieren und ich schaffe die Aufgaben auch viel schneller", erklärt er.

Dazu ist KI-ALF viel schneller als jeder Lehrer oder jede Lehrerin. Es erkennt sofort, wenn Aufgaben falsch beantwortet wurden und zeigt den Kindern automatisch Lernvideos und Förderaufgaben. Lehrer Frederik Griesdorn übt wöchentlich mit ausgewählten Schülern aus seiner Klasse. Insgesamt sind gerade 35 Kinder an der Gesamtschule in der Förderung.

"Die KI hilft mir soweit, dass ich in kürzerer Zeit viel mehr Schüler individuell fördern kann. Was ich normalerweise mit ein, zwei Schülern in einer Stunde schaffe, kann ich mit der KI nun mit fünf Kindern schaffen." Frederik Griesdorn

Das Forscherteam arbeitet nun daran das Programm noch breiter aufzustellen. Zum einen sollen noch mehr Schulen und Kinder von KI-ALF profitieren können. "Zudem bietet das KI-ALF System eine Plattform, um in Zukunft auch andere Inhalte in den Blick zu nehmen, zum Beispiel auch für die Förderung von mathematisch begabten Kindern", erklärt Schindler.

Unsere Quellen: