Im Rahmen meiner Blogreihe >>Datengestützte Schulentwicklung<< bin ich mehrfach auf neuere Publikationen sowie Interview- und Videobeiträge von John Hattie gestoßen. Mit Visible Learning – The Sequel haben Hattie, Wernke und Zierer eine umfassende Weiterentwicklung des ursprünglichen „Visible Learning“-Konzepts vorgelegt. Die Autoren haben die Datenbasis erheblich erweitert: Die aktuelle Forschung stützt sich auf über 2.100 Meta-Analysen mit mehr als 130.000 Studien und schätzungsweise 400 Millionen Lernenden weltweit. Der Fokus liegt erneut auf der Untersuchung von Einflussfaktoren auf das Lernen. Darüber hinaus werden Strategien und Methoden zur effektiven Gestaltung von Unterricht und Förderung des Lernens vorgestellt. Etablierte Unterrichtspraktiken werden hinterfragt und es wird erörtert, wie diese verbessert werden können. Im deutschen Schulportal gibt John Hattie unter  dem Titel „Weniger Lehrplan, mehr Leidenschaft!“ Hintergrundinformationen. In diesem Interview erwähnt die im Open Access frei gegebene Publikation Developing Curriculum for Deep Thinking. Ich habe hier eine Zusammenfassung erstellt.

Darüberhianus finden sich  in den Pädagogik-Heften des Jahres 2025 des Beltz-Verlags zwei Beiträge der beiden deutschen Autoren:

• HATTIES SCHULENTWICKLUNGSMODELL
• HATTIES MINDFRAMES – Geisteshaltungen für erfolgreiches Lehren und Lernen

In einer Spezialfolge von Benedikt Wisniewski mit dem Titel „Spezial: De-Implementierung | Gespräch mit John Hattie [deutsche KI-Übersetzung]“ geht es um den Satz „Weniger ist mehr“. Der bei einem bayerischen Schulamt tätige Schulpsychologe  unterhält sich mit John Hattie darüber, was De-Implementierung ist, warum sie für Schulen wichtig ist und welche Schwierigkeiten dabei auftreten können. Diese Version wurde mit einer KI-Software für deutsche Hörerinnen und Hörer synchronisiert.

• Originalfassung
• Tolle Auswertung von Sebastian Eisele (Genially, dummy Name reicht)

In seinen jüngsten Interviews, Keynotes und Videokonferenzen beschäftigt sich der neuseeländische Bildungsforscher John Hattie vor allem mit Kompetenzen im KI-Zeitalter. So in dem School Leaders Project The future of AI in schools with John Hattie, Dylan Wiliam, Arran Hamilton. In diesem Podcast diskutieren John Hattie, Dylan Wiliam und Aaron Hamilton ihre Publikation Making Room for Impact: A De-implementation Guide for Educators: A De-implementation Guide for Educators mit dem Schwerpunkt: KI im Bildungswesen. Das YT-Video habe ich einmal hier im Dialog mit ChatPDF ausgewertet.

Die Entwicklung technologischer Hilfsmittel für den Schulunterricht hat im Laufe der Zeit bemerkenswerte Fortschritte gemacht. Von den Anfängen des Rechenschiebers bis hin zu modernen Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI) hat sich die Art und Weise, wie MINT in unseren Schulen gelehrt und gelernt wird, grundlegend verändert. Jeder Schritt auf diesem Weg hat seine eigenen Herausforderungen und Chancen mit sich gebracht. Im Folgenden lade ich Sie ein, meine eigene Lernkurve kennenzulernen.

Der Rechenschieber war eines der ersten mechanischen Hilfsmittel, das im 17. Jahrhundert entwickelt wurde, um mathematische Berechnungen zu erleichtern. Die Einführung des Taschenrechners in den 1980er Jahren war ein Meilenstein im Mathematikunterricht. Zunächst skeptisch beäugt, wurden Taschenrechner bald zu einem festen Bestandteil des Mathematik- und Physikunterrichts. Sie ermöglichten es den Schüler*innen, komplexe Berechnungen schnell und präzise durchzuführen und den Fokus auf das Verständnis mathematischer Konzepte zu lenken.

Mit dem Aufkommen von Computeralgebrasystemen (CAS-Rechnern) wurden Aufgaben möglich, die aus Zeitgründen (zu hoher Rechen- und Analyseaufwand) nicht gestellt werden konnten. CAS-Rechner erlaubten nicht nur Berechnungen, sondern auch die Manipulation algebraischer Ausdrücke und das Lösen komplexer Gleichungen. Sie eröffneten den Lernenden neue Möglichkeiten, mathematische Konzepte zu erforschen und mathematische Modelle zu entwickeln.

Heute stehen wir an der Schwelle zu einer neuen Ära in der mathematischen, naturwissenschaftlichen, informatischen und technischen Bildung: der Integration von Künstlicher Intelligenz (KI). Durch den Einsatz von KI-Technologien können Schülerinnen und Schüler nicht nur mathematische Berechnungen durchführen, sondern auch Daten analysieren, Muster erkennen und Probleme lösen. KI eröffnet neue Wege für personalisiertes Lernen, adaptive Übungen und die Nutzung von Echtzeit-Feedback, um das mathematische und naturwissenschaftliche Verständnis zu verbessern und auf die individuellen Bedürfnisse der Lernenden einzugehen.

Im Folgenden werden die konkreten Auswirkungen und Potenziale dieser Technologien anhand einiger Unterrichtskonzepte dargestellt.

Die Einführung des Taschenrechners in den Schulen ab den 1980er Jahren war in der Tat ein Meilenstein in der mathematischen Bildung. Ähnlich wie bei der Diskussion über künstliche Intelligenz in der Schule gab es damals Bedenken und Debatten über die Auswirkungen des Taschenrechners auf das Lernen und die Entwicklung mathematischer Fähigkeiten. Es wurde befürchtet, dass die Schülerinnen und Schüler durch den Einsatz des Taschenrechners das Rechnen auf dem Papier vernachlässigen und dadurch grundlegende mathematische Fähigkeiten verloren gehen könnten.

Es ist daher nicht verwunderlich, dass in vielen Schulsystemen die Verwendung von Taschenrechnern in Klassenarbeiten und Prüfungen zunächst verboten war. Erst nach und nach wurden bestimmte Modelle von Taschenrechnern zugelassen, die über die Grundfunktionen hinausgingen, aber keine fortgeschrittenen Programmierfunktionen oder Datenbankfähigkeiten besaßen. Im Laufe der Zeit wurden die Richtlinien angepasst, um die Verwendung moderner Taschenrechner mit erweiterten Funktionen wie z. B. Grafikdarstellung, Computeralgebrasysteme oder Vernetzungsmöglichkeiten zu ermöglichen. Gleichzeitig wurden jedoch Maßnahmen ergriffen, um den Missbrauch und die unerlaubte Verwendung von Taschenrechnern in Prüfungen zu verhindern. Dies kann durch die Beschränkung auf bestimmte Modelle, das Löschen des Speicherinhalts vor der Prüfung oder die Überwachung der Nutzung während der Prüfung geschehen. Und: Kommt Ihnen das nicht alles bei der aktuellen Diskussion rund um die Nutzung der KI-Bots im schulischen Kontext bekannt vor?

Welche Vor- und Nachteile erwarten uns bei der Einführung von KI-Anwendungen? Schauen wir noch einmal zurück auf den Einsatz von Taschenrechnern:

Für mich, der ich in einer Welt ohne Taschenrechner aufgewachsen bin und in meiner Ausbildung zum MINT-Lehrer zum ersten Mal mit diesen leistungsfähigen Geräten in Berührung gekommen bin, kann ich rückblickend folgende Vorteile erkennen, die sich aus der Einführung des Taschenrechners in den Schulunterricht ergeben haben. Dabei gehe ich gleich auf den Einsatz von Computeralgebrasystemen (CAS) ein, da ich meine Schülerinnen und Schüler bis zum Abitur damit begleitet habe.

• Der CAS-Rechner ermöglichte es meinen Schüler*innen, komplexe mathematische Berechnungen schnell und präzise durchzuführen. Dadurch konnten sie mehr Zeit auf das eigentliche Verständnis der mathematischen Konzepte und das Lösen komplexer Probleme verwenden. Und: Lernende, die in der Sek. I abgehängt wurden, konnten plötzlich wieder mitmischen, da viele „leichte“ Rechenprozesse dem CAS-Rechner übergeben werden konnten, die ihnen bisher große Probleme bereitet hatten.
• Da der CAS-Rechner Routineberechnungen übernahm, konnte ich mich im Unterricht mehr auf das Verständnis der mathematischen Konzepte konzentrieren.
• Der CAS-Rechner ermöglichte es mir, den Schüler*innen unterschiedliche Zugänge zu komplexeren mathematischen Problemen zu bieten. Dadurch konnten sie ihre Problemlösefähigkeiten und ihr kritisches Denken verbessern. Zum Beispiel nahm ich mir die Zeit, mit den Schüler*innen mathematische Probleme zu analysieren, Modelle zu entwickeln, Daten zu interpretieren und ihre Ergebnisse zu kommunizieren. Ich habe die Integration von Technologie in den Unterricht immer als Ergänzung und Erweiterung des Lernprozesses gesehen, um den Schülerinnen und Schülern ein breiteres Verständnis von Mathematik und ihrer Anwendung zu ermöglichen.
• Der CAS-Rechner ist ein Werkzeug, das in vielen Bereichen des Lebens und der Arbeitswelt verwendet wird. Ich konnte die Schülerinnen und Schüler auf den Umgang mit moderner Technologie vorbereiten.

Es gab (und gibt im Zusammenhang mit KI) Bedenken, dass die Verwendung von Taschenrechnern (von KI-Bots) in der Schule zu einem Verlust von Rechenfertigkeiten führen könnte. In der Tat haben einige Studien gezeigt, dass Schülerinnen und Schüler, die regelmäßig Taschenrechner verwenden, Schwierigkeiten mit einfachen Rechenoperationen wie Kopfrechnen oder Schätzen von Ergebnissen haben können. Ähnliche Bedenken werden im Zusammenhang mit dem Einsatz von KI in der Schule erneut aufkommen.

Für mich waren und sind Schätzen, Runden und Überschlagen sehr wichtige Fähigkeiten, die im Mathematikunterricht vermittelt werden sollten. Meine Sorge und Beobachtung ist, dass diese Fähigkeiten immer mehr verkümmern. Es liegt in der Verantwortung von uns Lehrkräften, dafür zu sorgen, dass die Schülerinnen und Schüler diese Fähigkeiten entwickeln, auch wenn sie einen CAS-Rechner oder einen KI-Bot benutzen. Indem wir den Unterricht so gestalten, dass die Schülerinnen und Schüler regelmäßig Gelegenheit haben, diese Fähigkeiten zu üben und anzuwenden.

Dies gilt auch für den Umgang mit einem weiteren Vorwurf: der Vernachlässigung des Vorstellungsvermögens und der Operationen im Zahlenraum. Ohne Zweifel handelt es sich dabei um wichtige mathematische Kompetenzen, die unabhängig vom Einsatz von CAS-Rechnern oder KI weiterhin eine zentrale Rolle im Mathematikunterricht spielen müssen.

Das Vorstellungsvermögen umfasst die Fähigkeit, sich mathematische Objekte, Muster und Beziehungen vorzustellen und zu visualisieren. Dazu gehört beispielsweise das Verständnis von Größenverhältnissen, geometrischen Formen oder arithmetischen Operationen. Operationen im Zahlenraum umfassen die Grundrechenarten Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division. Diese Fähigkeiten sind nach wie vor wichtig, um mathematische Probleme zu lösen und mathematische Konzepte zu verstehen. Das Verständnis von arithmetischen Operationen ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, mit Zahlen umzugehen, Muster zu erkennen und mathematische Beziehungen herzustellen.

Es gibt einige Analogien zwischen der Einführung des Taschenrechners (GTR/CAS) und der heutigen KI in der Schule. So hat die Einführung von Taschenrechnern den Schwerpunkt von der manuellen Arithmetik auf das Verständnis mathematischer Konzepte und die Fähigkeit, Probleme zu lösen, verlagert. In ähnlicher Weise verlagert sich der Schwerpunkt beim Einsatz von KI vom reinen Rechnen auf das Verstehen von Modellen und die Analyse von Daten.

Sowohl Taschenrechner als auch KI erweitern die Möglichkeiten des Schulunterrichts. Mit CAS-Rechnern können komplexe Berechnungen schneller und genauer durchgeführt werden, was zu einer effizienteren Lösung mathematischer Probleme führt. In ähnlicher Weise ermöglicht die künstliche Intelligenz den Schülerinnen und Schülern den Zugang zu umfangreichen Datenbanken, die Analyse großer Datensätze und die Anwendung von Algorithmen zur Lösung komplexer Probleme.

Sowohl bei Taschenrechnern als auch bei KI gab und gibt es Bedenken, dass die Schülerinnen und Schüler grundlegende Fähigkeiten verlernen könnten. Bei der Einführung von Taschenrechnern wurde befürchtet, dass das Kopfrechnen oder das Abschätzen von Ergebnissen vernachlässigt werden könnte. In ähnlicher Weise wird bei der Einführung von KI befürchtet, dass Schülerinnen und Schüler grundlegende Rechenfertigkeiten oder ihr Vorstellungsvermögen verlernen könnten.

Diese Analogien zeigen, dass die Einführung des Taschenrechners und der heutigen KI in der Schule ähnliche Fragen und Herausforderungen aufwerfen. Es ist wichtig, aus den Erfahrungen der Vergangenheit zu lernen und sicherzustellen, dass der Einsatz von KI im Unterricht die Entwicklung grundlegender mathematischer Fähigkeiten unterstützt und gleichzeitig die Chancen und Möglichkeiten, die diese Technologie bietet, maximiert.

Befragt man ChatPDF in Auswertung der o.g. Publikation, welche Fehler vermieden werden müssen, um die Einführung von KI akzeptabler zu gestalten, antwortet der Bot u.a.:

Die Einführung von KI im Bildungsbereich kann aus dem historischen Kontext der Einführung des Taschenrechners wertvolle Lehren ziehen. 

• Berufliche Entwicklung: Lehrer hätten Unterstützung benötigt, um Taschenrechner in ihren Unterricht zu integrieren. Das gleiche gilt, um KI effektiv zu nutzen. Wenn Pädagogen nicht die notwendige Schulung und die notwendigen Ressourcen erhalten, um KI-Tools zu verstehen und zu nutzen, kann dies zu einem Missbrauch der Technologie führen.
• Anpassung an individuelle Bedürfnisse: Der anfängliche Ansatz bei Taschenrechnern bestand oft darin, ihre Verwendung zu standardisieren, ohne unterschiedliche Lerngeschwindigkeiten zu berücksichtigen. Die Festlegung starrer Standards für die KI-Nutzung im Bildungsbereich ohne Berücksichtigung von Anpassung und Flexibilität kann ihre Wirksamkeit und Akzeptanz beeinträchtigen. Pädagogen sollten die Freiheit haben, KI auf eine Weise zu integrieren, die für ihre spezifischen Lehrplananforderungen und Schülergruppen sinnvoll ist .
• Fokus auf Lerntiefe : Die Rechner haben eine Debatte über die Bedeutung manueller Berechnungen im Vergleich zu technischer Unterstützung ausgelöst. In ähnlicher Weise müssen wir sicherstellen, dass der Einsatz von KI tiefe Lernerfahrungen und kognitives Engagement ermöglicht und nicht beeinträchtigt. Es ist von entscheidender Bedeutung, den Fokus weiterhin auf die Förderung kritischer Denk- und Argumentationsfähigkeiten zu legen.
• Ethische Standards festlegen: Bei der Einführung des Taschenrechners fehlten Diskussionen über Ethik und verantwortungsvollen Einsatz. Bei KI ist es wichtig, Gespräche über ethische Aspekte zu fördern, darunter Datenschutz, Voreingenommenheit und den angemessenen Einsatz von KI-Tools. Die Festlegung klarer Richtlinien kann dazu beitragen, Bedenken und Unsicherheiten in Bezug auf die Rolle von KI in der Bildung auszuräumen.
• Stärkung durch Technologie: So wie Schüler lernen müssen, wie man Taschenrechner effektiv nutzt, müssen sie auch befähigt werden, sich mit KI nachdenklich und kritisch auseinanderzusetzen. Wenn Schüler nicht in Diskussionen darüber einbezogen werden, wie KI ihr Lernen verbessern kann, kann dies zu Widerstand oder mangelnder Interaktion führen und so den Zweck der KI untergraben  .

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass man die Einführung künstlicher Intelligenz im Bildungsbereich dadurch akzeptabler machen kann, indem man sich auf eine angemessene Ausbildung und Unterstützung der Lehrer konzentriert, Flexibilität bei der Nutzung der KI fördert, kritisches Denken unterstützt, ethische Aspekte berücksichtigt und die aktive Beteiligung der Schüler fördert – und gleichzeitig aus den Befürchtungen und Fehlern lernt, die mit der Einführung von Taschenrechnern verbunden waren.

Ich greife abschließend die Empfehlung, Lehrkräfte durch Fortbildung zu unterstützen, auf:

• Dr. Patrick Bronner: Materialsammlung zur eigenen und gemeinsamen Fortbildung in MINT-Fächern

• • In unserem Lehrerzimmer herrscht eine “Kultur des Teilens” von Unterrichtsmaterial.
  • Deshalb werden die Handouts der aktuellen Vorträge zum freien Download zur Verfügung gestellt.
    
  • Die fachlichen & methodischen Inhalte können mit den Dokumenten selbstständig erarbeitet werden.

• Matthias Kindt: AI for Educators: Wolfram meets ChatGPT

Das Video zeigt eindrucksvoll das Zusammenspiel zwischen ChatGPT 4 und Wolfram am Beispiel der (p,q)- Formel: ChatGPT für Lösungsansatz, Wolfram für die konkrete Berechnung. Das macht den Unterschied zu den bisherigen TR/GTR/CAS-Entwicklungen…

• Kilian Irrgang: Gescheiter scheitern mit KI. Heute: ChatGPT und Wolfram

Wer ist schlauer: MDR WISSEN oder ChatGPT mit Hilfe von WolframAlpha, einer rechnenden Suchmaschine mit großem Datenfundus? Kilian Irrgang hat’s getestet und ist endlich mal nicht nur frustriert von der KI.

Im Resümme auf temp-KI (Überstezungen) und Analogie zu TR eingehen:

Analogien: Taschenrechner und KI in der Schule