Title: KI-Nutzung und leistungsgerechte Bezahlung: Didaktische Kommentierung
Course: Neue Aufgaben zum Thema Künstliche Intelligenz > Section: Mathematik, ab EF

Verankerung und Zielsetzung:

Mit dieser Aufgabe kann im Mathematikunterricht in der gymnasialen Oberstufe.

Die Diskussion über den Einsatz einer App oder anderen technischen Hilfsmitteln (GTR, CAS-Systeme, MMS, KI-Systeme) zur Lösung mathematischer Probleme lässt sich anhand der hier vorgestellten Bewertungsaufgabe von unterrichtlichen Fragenstellungen auf die Nutzung von KI-Systemen im Berufsalltag übertragen und schult dabei die prozessbezogene Kompetenz „Schülerinnen und Schüler reflektieren die Möglichkeiten und Grenzen digitaler Mathematikwerkzeuge“ (MSB NRW, S. 17).

Neben der Schulung der Bewertungskompetenz beim Einsatz von KI-Systemen steht hier auch für Schülerinnen und Schüler die Frage im Raum, zu welchem Zweck mathematische Verfahren noch selbst beherrscht werden sollen, wenn technische Systeme einen großen Teil der Arbeit übernehmen können.

Im Sinne des WAAGER-Modells (Langlet et al., 2022) stehen in der Bewertungsaufgabe die Schritte „Gewichten und Entscheiden“ (ebd; Lübeck, 2018) im Fokus, wobei eine Entscheidung selbst zu treffen ist und nicht zu rekonstruieren ist. Hierbei sind aber auch Kompetenzen aus dem Bereich "Kennen und Verstehen von Werten und Normen" des Göttinger Modells zur Bewertungskompetenz (Eggert & Bögeholt, 2006) von Nutzen.

Möglicher Unterrichtsverlauf:

Die vorangestellte Aufgabe zur Nutzung von Apps zum Lösen von Gleichungen thematisiert die Funktionsweise der App und inwieweit dort ein KI-System zum Einsatz kommt anhand verschiedener Bestimmungsverfahren von Nullstellen ganzrationaler Funktionen mit und ohne Hilfsmittel.  Dies adressiert die inhaltliche Kompetenzerwartung aus dem Feld „Funktionen und Analysis“ (vgl. KLP NRW, S.22) sowie die prozessbezogene Kompetenz „Anwendung von Medien und Werkzeugen zur Lösung von Gleichungen“ (ebd, S. 17). Die Bewertungsaufgabe kann einerseits im Anschluss an die eher unterrichtsnahe Aufgabenstellung zu Apps zum Lösen von Gleichungen genutzt werden, um einen Bogen zur künftigen Berufswelt der Schülerinnen und Schüler zu spannen.

Sie kann jedoch auch ohne die Bearbeitung der vorherigen Aufgabe genutzt werden, da in der Oberstufe fortlaufend technische Hilfsmittel genutzt werden und die Diskussion um die Notwendigkeit, die mathematischen Verfahren von Hand zu beherrschen, häufig im Unterricht aufkommt.

In beiden Fällen kann die Fragestellung, welchen Einfluss die Nutzung von KI-Systemen als Weiterentwicklung der technischen Hilfsmittel auf den beruflichen Alltag haben wird, genutzt werden, um die Bewertungsaufgabe zu motivieren. Eine Überleitung zur Bewertungsaufgabe kann direkt anhand des Materials erfolgen oder durch eine individuell gewählte Entscheidungs- oder Handlungssituation, die an den vorangegangenen Unterricht anknüpft.

Im Sinne des Aufgabentyps zum „Gewichten, Entscheiden, Reflektieren“ (vgl. Lübeck, 2018) werden den Schülerinnen und Schülern im Material eine Vielzahl an Argumenten und Informationen im Anschluss an die einführende Situation präsentiert. Eine erste Auseinandersetzung mit dem Material sollte in Einzelarbeit stattfinden, wohingegen die Sortierung und Gewichtung der Argumente allein, oder auch in Partner- oder Kleingruppenarbeit denkbar ist.

Je nach verfügbarer Zeit kann die Lehrkraft das Material individuell kürzen oder erweitern, wenn eigene Quellen und Argumente genutzt werden sollen.

Im Anschluss an einen Vergleich der Stellungnahmen, welche entweder zugunsten von Klaus oder Wolfgang entscheiden, kann zudem noch eine Diskussion stattfinden, inwiefern die Gewichtung derselben Argumente zu unterschiedlichen Resultaten für die Bewertung geführt hat, wenn diese nicht bereits innerhalb der individuellen Stellungnahem dargestellt wird.

Erläuterung der Aufgaben:

Den Schülerinnen und Schüler werden durch den Informationstext zunächst die Situation einer fiktiven Führungskraft hineinversetzt, welche sich in einer Konfliktsituation wiederfindet. Hierbei ist zu entscheiden, inwieweit die Nutzung eines KI-Systems bei der Arbeit toleriert wird und ob der Einsatz vertretbar und sinnvoll ist. Eine Identifikation mit der Führungskraft sowie mit dem jüngeren Mitarbeiter, der KI-Systeme bei der Arbeit nutzt, soll dabei für die Schülerinnen und Schüler möglich sein.

Das Material beinhaltet verschiedene Argumente, die klar der einen oder anderen Perspektive zuzuordnen sind, sowie einige Argumente, die eher informativ sind und entweder neutral eingeordnet werden können oder unterstützend für andere Argumente genutzt werden können.

Die Argumente wurden dabei so ausgewählt, dass vor allem der Aspekt der rechtlichen Absicherung und der Aspekt der Wirtschaftlichkeit angesprochen werden. Zum dritten Kriterium der Ehrlichkeit finden sich einerseits normative Informationen im Material, allerdings kann sich insbesondere in diesem Bereich auch die Einstellung der Schülerinnen und Schüler widerspiegeln.

Ein großer Teil des Materials ist dabei direkt aus längeren Quellen entnommen, die bei Bedarf von den Schülerinnen und Schülern eingesehen werden können. Eine vollständige Sichtung des Originalmaterials ist aber aus Zeitgründen nicht sinnvoll.
Hinweis: Aufgrund der Entwicklung von KI-Systemen sollte überprüft werden, inwieweit das verwendete Material noch aktuell ist. Hierbei ist vor allem zu bedenken, wie leistungsfähig die KI-Systeme sind und wie rechtliche Fragen zum Zeitpunkt des Einsatzes zu beantworten sind.

Die Sortierung der Argumente soll zunächst in 2 (oder 3) Kategorien erfolgen, wobei zwischen „Pro KI-Einsatz“, „Contra KI-Einsatz“ und neutralen Argumenten zu entscheiden ist. Die neutralen Argumente dienen vor allem der Erläuterung anderer Argumente oder der vertieften Auseinandersetzung mit den Einsatzmöglichkeiten von KI-Systemen. Nach der ersten Sortierung (Aufgabe 2) besteht dann die zentrale Aufgabe 3 zur Bildung der Bewertungskompetenz darin, die einzelnen Argumente zu gewichten und darauf aufbauend eine Entscheidung zu treffen und zu erläutern (Aufgabe 4).

Das Material regt dabei zunächst zu einer horizontalen Anordnung der Argumente an, auf die eine vertikale Ordnung der Argumente aufbaut, um eine Gewichtung vorzunehmen und ggf. ein KO-Kriterium zu wählen.

Der Aufbau der Bewertungsaufgabe orientiert sich an einem Beispiel von Lübeck (2018, S. 112ff.), wobei Ausschnitt aus authentischen Quellen genutzt wurden, was für die Schülerinne und Schüler nachvollziehbar dargestellt ist.

Bei ausreichender Zeit kann nach oder während der Bearbeitung der Aufgabe thematisiert werden, wie vertrauenswürdig die jeweiligen Quellen sind, wobei insbesondere der GPT-4 Technical Report, welcher von OpenAI (2023) stammt, auf seine Unparteilichkeit geprüft werden kann.

Quellen und Hintergrundliteratur:

- Eggert, S., & Bögeholz, S. (2006). Göttinger Modell der Bewertungskompetenz – Teilkompetenz „Bewerten, Entscheiden und Reflektieren“ für Gestaltungsaufgaben Nachhaltiger Entwicklung. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, Jg. 12.
- Langlet, J. et al. (2022). Bewertungskompetenz in den Naturwissenschaften. Denkanstöße, Empfehlungen und Hilfen für den Unterricht und für Aufgaben. MNU Themenreihe Bildungsstandards. Abgerufen am 18.01.2024 unter https://www.mnu.de/images/publikationen/Bewertungskompetenzen/Bildungsstandards_Bewertungskompetenz.pdf
- Lübeck, M. (2018). Der Kompetenzbereich Bewertung im Biologieunterricht - Möglichkeiten zur systematischen Konstruktion von Lernaufgaben. Waxmann Verlag, Münster.
- Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen (MSB NRW). (Hrsg.). (2023). Kernlehrplan für die Sekundarstufe II Gymnasium / Gesamtschule in Nordrhein-Westfalen Mathematik. Abgerufen am 03.03.2024 von https://www.schulentwicklung.nrw.de/lehrplaene/lehrplan/331/gost_klp_m_2023_06_07.pdf
- OpenAI. (2023). GPT-4 Technical Report. Abgerufen am 17.01.2024 von https://arxiv.org/pdf/2303.08774.pdf