Die Integration von KI-Systemen in schulische Lern- und Arbeitsumgebungen bietet Lehrkräften Chancen und stellt sie gleichzeitig vor eine Reihe didaktischer Entscheidungen. An dem dreijährigen KI-Forschungsvorhaben KIMADU nehmen insgesamt 25 weiterführende allgemeinbildende Schulen in allen fünf Regierungsbezirken teil. Die Schulen entwickeln und erproben lernförderliche Lehr-Lernszenarien mit generativer KI im Mathematik- und Deutschunterricht und werden dabei von der Universität Siegen wissenschaftlich begleitet und unterstützt.

Im Mittelpunkt stehen dabei die Förderung von Basiskompetenzen und die Entwicklung weiterführender Kompetenzen im Mathematik- und Deutschunterricht der Sekundarstufe I sowie die Förderung zukunftsfähiger Kompetenzen wie die 4K (Kommunizieren, Kollaborieren, kreative Lösungen finden, kritisches Denken) und von AI-Literacy. 

Die teilnehmenden Lehrkräfte entwickeln passend zu ihren geplanten Unterrichtsszenarien didaktische KI-Agenten, die als Lern-Partner in kollaborativen Lernszenarien mit den Schülerinnen und Schülern zusammenarbeiten. Die erprobten Lehr-Lernszenarien und KI-Agenten sind als Open Educational Resources auf dieser Seite veröffentlicht:

https://www.lernen-digital.nrw/forschungsvorhaben-kimadu-ki-im-mathematik-und-deutschunterricht  

Die KI-Agenten sind gezielt für den Unterricht in Nordrhein-Westfalen gestaltet worden. Sie wurden in enger Zusammenarbeit zwischen Lehrkräften und den Teams der Universität Siegen entwickelt und erprobt. Jeder didaktische Agent ist mindestens einem curricularen Kompetenzbereich und/oder einem konkreten Lernziel zugeordnet. Die KI-Agenten nutzen zudem hinterlegte Informationen wie die Kernlehrpläne für die Fächer Mathematik und Deutsch der Sekundarstufe I, reagieren motivierend bei Verständnisschwierigkeiten, passen sich adaptiv an das Sprachniveau der Schülerinnen und Schüler an und sagen keine Lösungen vor. 

Bei den ersten veröffentlichten Beispielen handelt es sich um KI-Agenten und Lernszenarien, die von Lehrkräften an Hauptschulen, Gymnasien, einem Weiterbildungskolleg sowie an Sekundar- und Gesamtschulen für vielfältige Unterrichtsvorhaben in unterschiedlichen Jahrgangsstufen entwickelt worden sind. So finden sich unter den Beispielen im Fach Deutsch neben einem Unterrichtsentwurf für das „Argumentieren und Diskutieren mit KI-Agenten“ ein Grammatikcoach, ein Bewerbungscoach, ein Lernpartner für Gedichte oder für Lesestrategien. Im Fach Mathematik unterstützt der KI-Agent „Schokoproblem Helfer“ Schülerinnen und Schüler der 7. Klasse beim Arbeiten mit Brüchen, während „Fürst Stochastikus“ beim Begründen in der Wahrscheinlichkeitsrechnung eingesetzt werden kann. Weitere Beispiele sind ein Lernbegleiter für Lineare Gleichungssysteme oder eine Hausaufgabenhelferin, bei der die Schülerinnen und Schüler in die Rolle eines Elternteils schlüpfen und ihren Lernprozess über den Perspektivwechsel reflektieren können. Darüber hinaus finden sich unter den Beispielen auch je ein Prompting-Unterstützer für Schülerinnen und Schüler sowie für Lehrkräfte. 

Die Beispiele bilden keinen finalen Arbeitsstand ab, sondern laden als OER-Materialien dazu ein, von Lehrkräften partizipativ weiterentwickelt und angepasst zu werden. Für einen rechtskonformen Einsatz der KI-Agenten stehen den Lehrkräften entsprechende Hinweise in Form einer Nutzungsordnung zur Verfügung. Mit der Veröffentlichung können bereits jetzt alle Schulen in Nordrhein-Westfalen von den Ergebnissen des Forschungsvorhabens profitieren. Weitere Beispiele werden sukzessive folgen.