Unterricht der Zukunft? KI erkennt Mathe-Schwächen mit einem Blick

Viele Schüler haben Schwierigkeiten im Mathe-Unterricht. Oft bleibt unklar, woran es liegt – ob das Verständnis fehlt, die Rechenwege unklar sind oder Konzentrationsprobleme eine Rolle spielen. Eine neue Technologie könnte Lehrkräften helfen, diese Fragen zu beantworten. Wissenschaftler der Universität zu Köln und der Technischen Universität München haben ein KI-gestütztes Lernsystem entwickelt, das automatisch erkennt, welche mathematischen Grundlagen ein Schüler bereits beherrscht und wo er Unterstützung braucht. Das Besondere: Die Software benötigt nur eine einfache Webcam, um Blickbewegungen zu analysieren und daraus die individuellen Lernschwierigkeiten abzuleiten.

So funktioniert KI-ALF

Das System heißt KI-ALF und wurde speziell für den Schulunterricht entwickelt. Während Schüler einfache Matheaufgaben auf dem Bildschirm lösen, verfolgt eine Kamera ihre Augenbewegungen. Diese Blickmuster verraten laut der aktuellen Studie, wie sie die Aufgabe bearbeiten: Schauen sie oft zwischen Zahlen hin und her, weil sie unsicher sind? Überspringen sie bestimmte Bereiche der Aufgabe? Die KI wertet diese Muster aus und erkennt, wo Schwierigkeiten bestehen.

Individuelle Förderung durch gezielte Übungen

Nach der Analyse schlägt das System individuell angepasste Fördermaßnahmen vor. Das können Erklärvideos sein, interaktive Aufgaben oder gezielte Übungen, die genau die Bereiche stärken, in denen der Schüler unsicher ist. So soll verhindert werden, dass sich Wissenslücken verfestigen. „Mit KI-ALF können wir Schülerinnen und Schüler gezielt unterstützen, ohne dass Lehrkräfte alles selbst analysieren müssen“, erklärt Professorin Dr. Maike Schindler von der Universität zu Köln.

Weniger Aufwand für Lehrer

Normalerweise müssen Lehrkräfte jeden Schüler einzeln beobachten und dessen mathematische Fähigkeiten bewerten. Das ist nicht nur zeitaufwendig, sondern auch fehleranfällig, da vieles im Kopf eines Schülers verborgen bleibt. KI-ALF nimmt diese Arbeit ab und erstellt Berichte, die zeigen, welche mathematischen Kompetenzen bereits sicher beherrscht werden und wo gezielte Förderung nötig ist. „Das System spart enorm viel Zeit und ermöglicht eine präzisere Unterstützung“, sagt Professor Dr. Achim Lilienthal von der Technischen Universität München.

Erste Tests an Schulen

KI-ALF wird bereits an der Gesamtschule Wulfen in Dorsten getestet. Dort hat sich gezeigt, dass Schüler schneller Fortschritte machen, wenn sie gezielt gefördert werden. Die Technologie hilft besonders in inklusiven Klassen, in denen Kinder mit unterschiedlichen Lernvoraussetzungen gemeinsam unterrichtet werden.

Dank der KI-Technologie können wir viel genauer auf die Bedürfnisse unserer Schülerinnen und Schüler eingehen.

Schulleiter Hermann Twittenhoff

Zukunftsperspektiven für den Mathematik-Unterricht

Die Universität zu Köln arbeitet weiter daran, das System zu verbessern. Dafür werden ständig neue Blickbewegungsdaten gesammelt, die die KI noch präziser machen. Langfristig könnte KI-ALF an vielen Schulen eingesetzt werden, um den Mathematik-Unterricht zu modernisieren und Lernlücken schneller zu erkennen. Ob die Methode flächendeckend eingeführt wird, hängt aber auch davon ab, wie gut sich das System in der Praxis bewährt.

Kurz zusammengefasst:

• KI-ALF ist ein von der Universität zu Köln und der Technischen Universität München entwickeltes Lernsystem, das mithilfe einer Webcam und Künstlicher Intelligenz Blickbewegungen analysiert, um mathematische Lernschwierigkeiten bei Schülern zu erkennen.
• Basierend auf den erkannten Mustern bietet die Software individuell angepasste Fördermaßnahmen wie Erklärvideos und Übungen an, um Wissenslücken gezielt zu schließen.
• Lehrkräfte profitieren von automatisierten Kompetenzanalysen, die ihnen helfen, Schüler besser zu unterstützen. Erste Tests an Schulen zeigen, dass das System zu schnelleren Lernfortschritten führt.

Bild: © Adam Polczyk | Universität zu Köln