Der Mathematikunterricht steht häufig in der Kritik, da er als zu abstrakt und wenig praxisnah empfunden wird. An der Universität Würzburg zeigt Bildungsforscher Hans-Stefan Siller, wie künstliche Intelligenz den Unterricht lebendiger und interessanter gestalten kann.
Kritik am mathematikunterricht und die rolle des satzes des pythagoras
Der Mathematikunterricht gilt oft als trocken, altbacken und wenig alltagsbezogen. Viele Schülerinnen und Schüler empfinden ihn als abstrakt, weil klassische Themen wie der Satz des Pythagoras im Mittelpunkt stehen – ein Konzept, das auf einen Mathematiker zurückgeht, der vor etwa 2 500 Jahren lebte. Gleichzeitig fehlen aktuelle Bezüge zu Themen wie künstlicher Intelligenz oder dem Umgang mit Daten in Fake News häufig im Lehrplan.
Hans-Stefan Siller, Didaktiker an der Universität Würzburg, erkennt diese Kritik teilweise an. Er betont jedoch die Bedeutung von Basisfertigkeiten und Grundwissen für den mathematischen Kompetenzerwerb. Der Satz des Pythagoras gehöre dazu, könne aber auch praxisnah vermittelt werden. So zeige er seinen Studierenden anhand von Beispielen aus dem Alltag – etwa Seilkamerasysteme in Fußballstadien –, wie sich mit Hilfe dieses Satzes reale Probleme lösen lassen.
Bei Projekttagen seines Lehrstuhls berechnen Schülerinnen und Schüler beispielsweise die Länge von Seilen je nach Kamerawinkel mithilfe des Satzes des Pythagoras. Dieses Vorgehen verbindet theoretisches Wissen mit praktischer Anwendung und macht den Unterricht anschaulicher.
Siller weist zudem darauf hin, dass Lehrpläne nicht kleinteilig ausgelegt werden sollten: Sie bieten Gestaltungsspielräume für eine moderne Vermittlung mathematischer Inhalte inklusive neuer Technologien wie KI.
Herausforderungen durch ki im schulalltag: schummeln oder lernen?
Die Integration von KI-Technologien im Schulalltag wirft auch kritische Fragen auf. Ein häufiger Vorwurf lautet, dass Schülerinnen und Schüler ihre Hausaufgaben zunehmend durch ChatGPT & Co. erledigen lassen könnten – ohne selbstständig zu arbeiten oder mathematische Lösungswege zu verstehen.
Hans-Stefan Siller sieht darin eine Herausforderung: „Das hatte ich gestern gerade wieder, dass eine falsche Lösung herauskommt.“ Er betont die Notwendigkeit eines kritischen Umgangs mit KI-Ergebnissen sowohl bei Lernenden als auch bei Lehrkräften. Nur wer Fehler erkennen kann, profitiert langfristig vom Einsatz dieser Technologien.
Sein Ziel ist es daher, angehenden Lehrerinnen und Lehrern beizubringen, KI nicht nur einzusetzen sondern auch kritisch zu bewerten sowie deren Grenzen zu erkennen. Gemeinsam mit sieben weiteren Bildungswissenschaftlern hat er Leitgedanken formuliert zur sinnvollen Nutzung von KI im Mathematikunterricht.
Diese Herangehensweise soll helfen, komplexe Themen altersgerecht aufzubereiten: Die KI zerlege große Aufgabenstellungen in kleinere Blöcke; so können Schülerinnen und Schüler einzelne Teilaufgaben bearbeiten – zum Beispiel durch Anwenden von Formeln oder Kopfrechnen – bevor sie ihre Ergebnisse zusammenführen.
Darüber hinaus können Lehrkräfte mithilfe von KI individuelle Prüfungsaufgaben erstellen; dies ermögliche gezielte Förderung lernschwacher Schülerinnen und Schülern entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit.
Praktische erfahrungen aus dem mathe-labor an der universität würzburg
Im Mathe-Labor experimentieren Hans-Stefan Siller sowie seine Studierenden gemeinsam mit Schulklassen intensiv mit digitalen Werkzeugen einschließlich künstlicher Intelligenz zur Unterrichtsgestaltung. Dabei nutzen sie regionale Daten zur Windenergieerzeugung, um Fragen zur Effizienz gegenüber fossilen Energieträgern zu beantworten.
Die eingesetzte KI unterstützte dabei zwar die Generierung klassischer Aufgabenstellungen für den Unterricht; zugleich traten Fehler auf – was wiederum wertvolle Lerngelegenheiten bot: Die Studierenden erwerben so das nötige Rüstzeug zum Erkennen solcher Ungenauigkeiten beim Einsatz digitaler Hilfsmittel im Unterrichtskontext.
Dieses Labor bietet Raum für vielfältige Experimente rund um digitale Tools sowie deren didaktische Umsetzungsmöglichkeiten in realitätsnahen Szenarien unter Einbeziehung aktueller gesellschaftlicher Fragestellungen rund um Energieversorgung oder Datenkompetenz allgemein.
Lebendige mathematik lehren dank digitaler tools
Eine Studentin aus dem Mathe-Labor ist Miriam Müller, die sich intensiv mit digitalen Werkzeugen beschäftigt hat, um das mathematische Denken bei Kindern gezielt fördern zu können. Zugleich legt sie Wert darauf, „welche Kompetenzen nötig sind“, damit Lernende Informationen aus dem Internet kritisch hinterfragen können.
Sie lernt dort nicht nur den Umgang mit künstlicher Intelligenz, sondern entwickelt Methoden für einen experimentellen sowie anschaulichen Mathematikunterricht. Im Rahmen praktischer Übungen erleben Studierende direkt vor Ort Veränderungen bei Motivation sowie Verständnis innerhalb einer Schulklasse, wenn Mathematik *„mit allen Sinnen greifbar“ gemacht wird.*
Müllers Ziel ist ein moderner Unterrichtsansatz, welcher über reine Rechenfertigkeiten hinausgeht. Sie möchte zeigen, dass Mathematik etwas Lebendiges sein kann, das Zusammenhänge erklärt. Dies soll helfen,* Interesse wecken* und nachhaltiges Lernen fördern*.
