In einer Zeit, in der generative Künstliche Intelligenz beeindruckende Antworten liefert, Rechenfehler jedoch nicht zuverlässig erklärt und Lösungswege oft nur plausibel wirken, braucht vertieftes mathematisches Lernen Verlässlichkeit. Hier setzt der regelbasierte, schrittprüfende KI-LernCoach der Mathematik-Lernplattform KlettxStudyly an. Er bewertet nicht nur Ergebnisse, sondern analysiert jeden einzelnen Rechenschritt. Ein Gespräch mit Iris Kaufmann, Gruppenleiterin beim Ernst Klett Verlag, über Ziele und Einsatzszenarien eines Intelligenten tutoriellen Systems im Mathematikunterricht.
Frau Kaufmann, warum braucht es gerade jetzt einen KI-gestützten Tutor im Fach Mathematik?
Die Leistungsunterschiede zwischen Schülerinnen und Schülern aller Schulformen nehmen deutlich zu. Gleichzeitig bleibt Lehrkräften immer weniger Zeit für die individuelle Unterstützung. Mathematik baut auf früheren Kenntnissen auf: Werden etwa in der Mittelstufe Lücken nicht geschlossen, fehlt oft das Fundament für die Oberstufe. Innerhalb der Mathe-Lernplattform KlettxStudyly kann der KI-LernCoach den Lernenden hier individuell fördern, nämlich genau dann, wenn Unterstützung beim Lernen, bei den Hausaufgaben oder in der Prüfungsvorbereitung gebraucht wird. Dadurch können Frust und Lernabbrüche besser vermieden werden.
Welche konkreten Herausforderungen im Unterricht adressiert das Tool?
Wir adressieren vor allem drei Kernprobleme: 1. Fehlendes Feedback: Schüler merken oft erst nach längerer Zeit (bei der Besprechung), dass sie einen Rechenweg falsch verstanden haben. 2. Binnendifferenzierung: Es ist sehr zeitaufwendig, für jedes Niveau passende Aufgaben und Hilfestellungen vorzuhalten und passgenau zu verteilen und 3. Die „Angst vor dem leeren Blatt“: Viele Lernende wissen nicht, wie sie anfangen sollen.
Der KI-LernCoach gibt genau den Anstoß, der nötig ist, um ins Tun zu kommen.
Wie funktioniert die Echtzeitanalyse der Rechenschritte, und was unterscheidet diese Lösung von bisherigen digitalen Lernangeboten?
Bisherige Tools waren oft „Ergebnismaschinen“: Man gibt das Endergebnis ein und erhält ein „Richtig“ oder „Falsch“. Das ist für den Lernprozess wenig hilfreich. Der KI-LernCoach nutzt intelligente, regelbasierte Algorithmen, die jeden Rechenschritt logisch nachvollziehen. Er weiß nicht nur, dass eine Antwort falsch ist, sondern auch warum. Wenn ein Schüler zum Beispiel die Gleichung 3x+5=11 lösen soll und im ersten Schritt fälschlicherweise 3x=16 schreibt, erkennt die KI sofort: Hier wurde addiert statt subtrahiert.
Der Unterschied: Wir bewerten nicht nur das Ergebnis, sondern den Prozess. Die KI agiert wie ein Tutor, der über die Schulter schaut und im Moment des Irrtums interveniert, anstatt erst am Ende den Rotstift anzusetzen.
Abb. Der KI-LernCoach gibt bei jedem Rechenschritt direktes Feedback.
Das bedeutet, die KI erkennt nicht nur Fehler, sondern auch deren Ursachen. Wie gelingt dieser Schritt und welchen didaktischen Mehrwert bietet er?
Das System analysiert die Rechenergebnisse und simuliert gleichzeitig den Denkprozess der Schüler: Es prüft, welche Kombination aus richtigen Rechenschritten und spezifischen Fehlregeln logisch zu der falschen Eingabe führt. So kann die KI nachvollziehen, an welcher Stelle der Schüler falsch abgebogen ist.
Der didaktische Mehrwert liegt einerseits in der Metakognition: Schüler werden angeregt, über ihren eigenen Denkfehler nachzudenken („Ah, ich habe das Distributivgesetz falsch angewendet“). Andererseits wollen wir die Vermeidung von Folgefehlern erreichen. Durch das rechtzeitige Eingreifen wird verhindert, dass sich eine falsche Logik über eine ganze Aufgabenserie hinweg verfestigt.
Wie unterstützt der KI-LernCoach Schülerinnen und Schüler dabei, selbstständig zu lernen und Fehlvorstellungen zu vermeiden?
Der LernCoach arbeitet nach dem Prinzip des Scaffoldings (Gerüstbau). Er gibt keine Lösungen vor, sondern stellt Fragen oder gibt Hinweise, die den nächsten Denkschritt aktivieren.
Durch die Arbeit in der Lernplattform schaffen wir einen sicheren Raum: Die KI urteilt nicht. Viele Lernende haben Hemmungen, im Unterricht „dumme“ Fragen zu stellen. Der KI-LernCoach ist geduldig und wertfrei. Außerdem gibt es motivationale Effekte durch sofortige Erfolgserlebnisse: Die kleinen Korrekturen zwischendurch führen die Lernenden zum Ziel, was die Selbstwirksamkeit steigert. Das ist der beste Schutz gegen die typische „Mathe-Resignation“.
Welche Entlastung bietet die KI Lehrkräften im täglichen Unterricht und bei der individuellen Förderung?
Auch in Zeiten mit KI stehen die Beziehungsarbeit und eine tiefgreifende Didaktik im Fokus guten Unterrichts. Wir wollen die Lehrkraft nicht ersetzen, sondern ihr den Rücken frei halten für das Wesentliche. Die Entlastung erreichen wir durch die automatisierte Korrektur: Die mühsame Kontrolle von Rechenwegen bei Hausaufgaben entfällt. Außerdem wird es leichter, einen Überblick über den Leistungsstand einzelner Lernender oder der gesamten Klasse zu erhalten.
Durch die Kombination von KI und Lehrkraft wird zudem echte Differenzierung möglich. Während der LernCoach die Basis-Skills mit einem Teil der Klasse trainiert, kann die Lehrkraft mit einer anderen Gruppe an komplexeren Transferaufgaben arbeiten.
Wie fügt sich der KI-LernCoach in bestehende Lehrgänge und die Lehrwerksreihen des Verlags ein?
Als ergänzendes Produkt sorgt der KI-LernCoach dafür, dass für die Übungsphasen Aufgaben über das Schulbuch hinaus verfügbar sind. Es war eine bewusste Entscheidung, neben unseren bewährten Lehrwerken ein Zusatzprodukt zu implementieren. Die klare Unterscheidung der Schulbuchaufgaben und der LernCoach Aufgaben sorgt für Transparenz. Dennoch ist es möglich, beide Aufgabentypen in einem Aufgabenpaket zu kombinieren. Die Lehrkräfte behalten somit die volle Flexibilität bei der Gestaltung ihres Unterrichts.
Warum haben Sie sich für ein regelbasiertes KI-Modell entschieden?
In einer Zeit, in der generative KI (wie ChatGPT) allgegenwärtig ist, mag die Entscheidung für ein regelbasiertes Modell zunächst konservativ wirken. Tatsächlich ist sie für unseren Anwendungsbereich (Mathematik und naturwissenschaftliche Bildung) jedoch die strategisch überlegene und didaktisch verantwortungsvollste Wahl. Generative Sprachmodelle arbeiten stochastisch, d.h. sie sagen das nächste Wort basierend auf Wahrscheinlichkeiten vorher. Das führt teilweise zu sogenannten „Halluzinationen“, bei denen die KI zwar selbstbewusst klingt, aber mathematisch falsch liegt.
Ein regelbasiertes System garantiert, dass Rechenwege und Ergebnisse zu 100 % korrekt und logisch konsistent sind. Wir können uns keine „kreativen“ Fehler erlauben, wenn Schüler gerade erst ein Konzept lernen. Auch haben wir die volle Kontrolle darüber, welche Lösungswege akzeptiert und vorgeschlagen werden.
Wie wurde der Aufgabenpool zusammengestellt, und welche Kompetenzbereiche der Algebra deckt er zum Start ab?
Die verfügbaren Aufgaben erstrecken sich über folgende Themengebiete: Terme, Gleichungen, Potenzen und Wurzeln.
Wie sieht der weitere Entwicklungsplan aus, welche Funktionen dürfen Lehrkräfte erwarten?
Als Verlag legen wir großen Wert auf die Qualität unserer Bildungsangebote. Unser Fokus liegt derzeit darauf, die Rechenschritt-Analyse und die adaptive Begleitung auf unterschiedliche Aufgabentypen und Lernniveaus abzustimmen. Ziel ist es, die Schritt-für-Schritt Begleitung noch besser an die verschiedenen Aufgaben anzupassen. Diese Funktion ist der Kern des Produktes und von ihr hängt der Erfolg hinsichtlich der individuellen Förderung der Lernenden ab. Diese Funktion ist der Kern des Produktes und von ihr hängt der Erfolg hinsichtlich der individuellen Förderung der Lernenden ab.
Welches Feedback haben Sie bislang dazu erhalten?
Lehrkräfte reagieren sehr positiv auf das Produkt, da es genau dort ansetzt, wo viele Lehrkräfte Herausforderungen gegenüberstehen. Lernende sind begeistert von der schrittweisen Unterstützung. Wir haben auch kritisches Feedback erhalten und befinden uns nach wie vor in einem Prozess der Weiterentwicklung des KI-LernCoach. Dabei sind wir immer für jedes Feedback dankbar und bieten gerne kostenlose Testphasen an.
Vielen Dank für das Gespräch!
Weitere Informationen
Der KI-LernCoach ist Teil der adaptiven Mathematik Lernplattform KlettxStudyly. Diese nutzt Künstliche Intelligenz (KI), um beim Lernen zu helfen. Neben Aufgaben aus den Klett-Schulbüchern können zusätzliche Aufgaben zu zentralen Themen geübt werden. Dafür steht der KI-LernCoach zur Verfügung. Link
