Einsatz digitaler Werkzeuge beim schulischen Lehren und Lernen

Question

Um ein gefordertes Ergebnis in angemessener Zeit zu liefern und sich nicht mit Routinen aufzuhalten, ist der Einsatz digitaler Werkzeuge segensreich. Wenn es allerdings darum geht, eine Handlungsweise zu erlernen, ein Verfahren einzuüben oder einen Zusammenhang zu verstehen, kann das digitale Werkzeug geradezu kontraproduktiv werden. Schulischer Unterricht dient vor allem den Zielen, Handlungsweisen zu erlernen, Verfahren einzuüben oder Zusammenhänge zu verstehen. Hier sollte also in jedem Einzelfalle geprüft werden, ob das digitale Werkzeug die pädagogischen Ziele nicht konterkariert. Als elektronische Taschenrechner verbindlich in der Schulunterricht eingeführt wurden, bestand die Gefahr, dass sein hemmungsloser Einsatz dazu führen konnte, Verfahren nicht mehr einzuüben und Zusammenhänge nicht mehr zu verstehen. Das Bestehen dieser Gefahr wurde vielfach geleugnet, mit der Folge, dass ein großer Anteil der Studienanfänger mathematiknaher Fächer einige Rechentechniken nicht mehr in befriedigender Weise beherrscht.

Inzwischen wurden digitale Werkzeuge entwickelt, die verhindern, dass eine mangelhafte Beherrschung des Rechnens mit Zahlen (beispielsweise der elementaren Bruchrechnung) sich in der Rechnung mit Termen (beispielsweise mit Bruchtermen) niederschlägt: Die Computer-Algebra vereinfacht fast jeden Term in weniger als einer Sekunde in seine übersichtlichste Form. Das Argument: ‚Wer keine elementare Bruchrechnung beherrscht, kann auch keine Bruchrechnung mit Bruchtermen‘ ist damit entkräftet. Denn wozu braucht man noch Bruchrechnung, wenn das digitale Werkzeug sie schneller und besser kann? Was allerdings von einem denkenden Menschen verlangt werden sollte, ist eine tiefe Durchdringung von mathematischen Begriffen (wie z.B. vom Begriff ‚Bruch‘). Jeder Begriff hat gerade in der Mathematik ein breites Spektrum an Facetten, von denen der Schulunterricht nach und nach immer weitere behandeln sollte.
Es kann nicht der Sinn von Mathematikunterricht sein, Begriffsverständnis hinter einem schnellen Ergebnis des digitalen Werkzeugs verschwinden zu lassen. Neuere Entwicklungen auf dem digitalen Umfeld ermöglichen inzwischen, Aufsätze schreiben zu lassen, Bilder malen zu lassen oder schwierige Mathematikaufgaben lösen zu lassen – also Leistungen zu erbringen, die früher Gegenstand von Schulunterricht waren. Bedeutet ‚Digitalisierung von Schulen‘ nun, dass bestimmte Fähigkeiten und Fertigkeiten nicht mehr vermittelt und eingeübt werden müssen? Wenn man an den real praktizierten Einsatz bereits verfügbarer digitaler Werkzeuge denkt, kann man diesen Eindruck durchaus gewinnen.

Gleichzeitig mit dem Ruf nach Digitalisierung werden Stimmen vernehmbarer, die vor Gefahren warnen, welche durch künstliche Intelligenz erzeugt werden könnten. Die größte Gefahr, welche von KI ausgeht (und das wird gerade unter den Experten für KI gerne übersehen), ist die kritiklose, unkritische Begeisterung für digital erreichbare Ergebnisse. Hier eine verantwortbare, kritische und distanzierte Haltung zu vermitteln, ist ein ganz wichtiges Ziel schulischer Erziehung. Eine solche Haltung erfordert aber auch die Fähigkeit, auch ohne den Einsatz digitaler Werkzeuge Leistungen zu erbringen. In Bezug auf den Mathematikunterricht bedeutet das, dass Rechenregeln und Rechengesetze gelernt, Sätze der Mathematik bis zur Anwendbarkeit vermittelt und so Schülerinnen und Schüler nach wie vor befähigt werden müssen, Antworten auf mathematische Fragestellungen selbständig mit vordigitalen Werkzeugen zu finden.

Neueste Entwicklungen würden Schulunterricht weitgehen obsolet machen, wenn das Ergebnis auch durch Einsatz digitaler Werkzeuge gefunden werden darf und sogar soll. Graphikfähige Taschenrechner (GTR), Computer-Algebra-Systeme (CAS) und dynamische Geometrie-Software (DGS) wurden für schulischen Mathematikunterricht zugelassen, wenn nicht gar verbindlich vorgeschrieben. Die Digitalisierung von Schule wird in Politik und Medien immer energischer gefordert. Sollen dann die neuesten Werkzeuge (z.B. Chat GPT) zugelassen werden? Wenn man dies verneint, hätte man die distanzierte Haltung gegenüber den digitalen Werkzeugen schon deutlich früher zeigen können?

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Vergleiche auch andere Artikel von dir.

https://www.mathelounge.de/1025346/chat-gpt-im-schulunterricht

https://www.mathelounge.de/1024641/chancen-digitaler-werkzeuge-im-mathematikunterricht

https://www.mathelounge.de/1015435/verstehen-und-digitale-werkzeuge

https://www.mathelounge.de/972930/neue-werkzeuge-bedeuten-neue-ziele-mathematikunterrichtes

https://www.mathelounge.de/970660/der-mehrwert-von-cas-fur-das-lernen-von-mathematik-in-sachsen

https://www.mathelounge.de/925111/ableiten-mit-dem-graphikfahigen-taschenrechner-gtr

https://www.mathelounge.de/925005/der-computer-als-werkzeug-beim-mathematiklernen

Etwas bedauerlich nur, dass deine Artikel nicht über eine reine Bestandsaufnahme hinaus gehen. Ich vermisse neue Impulse, neue Ideen, Verbesserungsvorschläge etc.

Hier ein paar Anregungen von Chat GPT die ich vermisse:

Digitale Werkzeuge können den Mathematikunterricht in der Schule auf verschiedene Weise verbessern und den Lernprozess für Schüler und Lehrer effektiver gestalten. Hier sind einige Möglichkeiten, wie digitale Werkzeuge dabei helfen können:

1. Interaktive Lehrmittel: Digitale Werkzeuge können interaktive Lehrmittel wie Animationen, Simulationen und Videos bieten, um mathematische Konzepte anschaulich zu erklären. Solche visuellen Darstellungen können Schülern helfen, komplexe Ideen besser zu verstehen.

2. Mathematische Software und Rechner: Rechensoftware und grafische Taschenrechner können Schülern helfen, komplexe Berechnungen durchzuführen und Grafiken zu visualisieren. Dies fördert ein besseres Verständnis von Funktionen, Diagrammen und mathematischen Daten.

3. Online-Übungsplattformen: Es gibt viele Online-Plattformen und Apps, die mathematische Übungen und Aufgaben anbieten. Diese Plattformen können den Schülern zusätzliche Übungsmöglichkeiten geben und dabei helfen, ihre Fähigkeiten zu festigen.

4. Kollaborative Lernumgebungen: Digitale Werkzeuge ermöglichen kollaboratives Lernen, bei dem Schüler zusammenarbeiten können, um mathematische Probleme zu lösen oder Projekte zu bearbeiten. Dies fördert Teamarbeit und den Austausch von Ideen.

5. Automatische Bewertung: Digitale Werkzeuge können mathematische Aufgaben automatisch bewerten und den Schülern sofortiges Feedback geben. Dadurch können Schüler ihre Fehler erkennen und ihre Leistung verbessern.

6. Lernverwaltungssysteme: Schulen können Lernverwaltungssysteme implementieren, um den Fortschritt der Schüler zu verfolgen, ihre Leistung zu analysieren und Lehrpläne effektiver zu gestalten.

7. Virtuelle Realität und Augmented Reality: Durch den Einsatz von VR- und AR-Technologien können Schüler komplexe mathematische Konzepte in einer immersiven Umgebung erleben und besser begreifen.

8. Datenanalyse und Statistik: Digitale Werkzeuge können Datenanalyse- und Statistiksoftware bereitstellen, um Schülern praktische Erfahrungen mit Daten und Wahrscheinlichkeiten zu ermöglichen.

9. Gamification: Mathematik kann durch gamifizierte Elemente wie Punktesysteme, Abzeichen und Herausforderungen unterhaltsamer gestaltet werden, was die Motivation und das Engagement der Schüler steigert.

10. Barrierefreiheit: Digitale Werkzeuge können mathematische Inhalte für Schüler mit besonderen Bedürfnissen zugänglicher machen, indem sie beispielsweise Untertitel, Übersetzungen oder Sprachausgaben anbieten.

Es ist wichtig zu beachten, dass digitale Werkzeuge den traditionellen Mathematikunterricht nicht ersetzen, sondern ergänzen sollten. Lehrer bleiben weiterhin unverzichtbar, um den Unterricht zu gestalten, individuelle Bedürfnisse zu berücksichtigen und die Schüler zu unterstützen. Die Integration digitaler Werkzeuge sollte immer darauf abzielen, das Lernen zu verbessern und die mathematische Kompetenz der Schüler zu fördern.

oder hier in Bezug auf die KI

Künstliche Intelligenz (KI) kann den Mathematikunterricht auf vielfältige Weise verbessern, indem sie Lehrer und Schüler unterstützt, personalisierte Lernmethoden bietet und den Lernprozess effektiver gestaltet. Hier sind einige Möglichkeiten, wie KI im Mathematikunterricht helfen kann:

1. Personalisierte Lerninhalte: KI kann das Lernverhalten und den Fortschritt der Schüler analysieren, um personalisierte Lernpläne und Inhalte anzubieten. Dadurch können Schüler individuelle Schwächen und Stärken besser erkennen und gezielt daran arbeiten.

2. Adaptive Lernplattformen: KI-gestützte Lernplattformen können den Schwierigkeitsgrad von Übungen anpassen und automatisch weitere Übungen vorschlagen, basierend auf den Fähigkeiten und Bedürfnissen jedes Schülers. So wird sichergestellt, dass die Schüler angemessen herausgefordert werden und ihre mathematischen Fähigkeiten stetig verbessern.

3. Schnelle Rückmeldung: KI kann automatische Bewertungen und Rückmeldungen für mathematische Übungen und Aufgaben bieten. Dadurch erhalten die Schüler sofortiges Feedback, was dazu beitragen kann, Fehler frühzeitig zu erkennen und zu korrigieren.

4. Virtuelle Tutoren: KI kann als virtueller Tutor fungieren und Schülern bei Fragen und Schwierigkeiten helfen. Diese virtuellen Assistenten können mathematische Konzepte erklären und Schülern dabei helfen, Probleme zu lösen.

5. Datenanalyse für Lehrer: KI kann Lehrern dabei helfen, den Fortschritt der Schüler zu überwachen und Muster zu erkennen. Durch die Analyse von Lerndaten können Lehrer besser verstehen, welche Konzepte für ihre Schüler schwierig sind und wo sie zusätzliche Unterstützung benötigen.

6. Gamification: KI-gestützte Lernplattformen können spielerische Elemente und Belohnungssysteme einbeziehen, um das Interesse und die Motivation der Schüler am Mathematikunterricht zu steigern.

7. Entwicklung von Lehrmaterialien: KI kann Lehrern bei der Erstellung von maßgeschneiderten Lehrmaterialien und Übungen unterstützen, die den Lehrplan und die spezifischen Bedürfnisse der Schüler berücksichtigen.

8. Entdeckung neuer mathematischer Zusammenhänge: KI kann auch dazu verwendet werden, große Datenmengen zu analysieren und neue mathematische Zusammenhänge und Muster zu entdecken, die für den Unterricht und die Forschung relevant sein könnten.

Es ist wichtig zu betonen, dass KI nicht den Lehrer ersetzen soll, sondern vielmehr als Werkzeug dienen kann, um den Lehrprozess zu verbessern und Schülern individuelle Unterstützung zu bieten. Der Lehrer bleibt weiterhin eine wichtige Quelle für Inspiration, Anleitung und pädagogisches Einfühlungsvermögen.

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Lieber Mathecoach,

du hast dir offensichtlich sehr ernst zu nehmende Gedanken über den Einsatz digitaler Werkzeuge im Prozess des Lehrens und Lernens gemacht. Da du offensichtlich auch meine früheren Beiträge gelesen hast, weißt du, dass ich deinen Ausführungen im Wesentlichen zustimme. Du vermisst aber in meinen Artikeln neue Impulse, neue Ideen und Verbesserungsvorschläge. Tatsächlich habe ich diese viel zu selten angeboten.

Ich hoffe nur, dass du neben den immensen Vorteilen digitaler Werkzeuge im Schulunterricht auch die Gefahren derselben siehst. Über die Vorteile gibt es klügere Artikel (sogar ganze Bücher) als meine. Von Risiken und Nebenwirkungen digitaler Werkzeuge im Lehr- und Lernprozess ist indessen sehr selten die Rede. Wer sich dazu äußert, wird aus zahlreichen Positionen ausgepfiffen.

Herzliche Grüße

Roland

Answer 1

Hallo Roland

Ich stimme aus Erfahrung mit Schülerinnen und Schülern aus vollem Herzen zu. Insbesondere der TR  schon früh eingesetzt  lässt den kaum aufgebauten Zahlenbegriff bei SuS verkümmern, S tippen selbst Multiplikation mit 0 in den TR , können nicht mea mehr mit 10 multiplizieren oder durch 10 teilen, ganz abgesehen vom Umgang mit Brüchen. Nachhilfe zur Vorbereitung zum Fachabitur: Wie müssen keine Brüche oder Wurzeln schreiben, eine Stelle nach dem Komma reicht " Das ist ja im beruf auch üblich"

Die Folgen sind auch für möglicherweise begabte S. schlimm, siehe die Klagen am Anfang der Uni. Aber im Moment haben sogenannte Didaktiker mehr zu sagen als Fachmathematiker. Professoren für Mathematikdidaktik haben zum Teil keine abgeschlossene Matheausbildung!

Kennst du die videos zur Schulmathe  von
Prof. Dr. Bernhard Krötz?

Gruß lul

Comments

Hallo lul,

Deine Zustimmung gibt mit das Gefühl, nicht auf verlorenem Posten zu stehen. Von Professor Krötz werde ich jetzt etwas suchen. Ein Mitstreiter von Krötz hat einen Aufsatz geschrieben, der mir nicht gefallen hat. Daraufhin hatte ich leichtfertig die ganze Gruppe ignoriert.

Gruß Roland

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Kannst du sagen, welcher Mitstreiter?

lul

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Der Mitstreiter war Professor Karcher. Gegenstand war eine Beweisidee zur Winkelsumme im Dreieck aus einem Mathematik-Schulbuch, die Karcher nicht gefiel. Wenn du mir deine E-Mail-Adresse sendest, schicke ich dir mehr dazu.

Von Krötz habe ich inzwischen zwei Videos gesehen, die mir inhaltlich sehr gefallen haben.

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Hallo

meinst du wirklich diesen Artikel von Prof. Karcher?https://www.math.uni-bonn.de/people/karcher/schuleDMV2.pdf. Mir hat der sehr eingeleuchtet, Natürlich kann man als Einführung ein Dreieck zerreißen um die Winkelsumme einzuführen, aber dann keinerlei beweis nur Anwendungen? es geht doch hauptsächlich darum, dass in Mathe nicht mehr argumentiert wird , also einfache Beweise, sondern dass etwa vielleicht noch motiviert wird, aber dann nur noch als Tatsache geleert , und blind angewendet wird, auf der nächsten Seite desselben Buches kommen dan verhältnismäßig fordernde aufgaben dazu.  dass das für große Dreiecke auf der Erde nicht mehr gilt sagt ja auch ein kleines zerrissenes Dreieck nicht. Mindestens dem L. müsste doch im Kopf sein, dass diese Winkelsumme nur auf Grund des Parallelenaxioms gilt, und deshalb Parallelen irgendwie auftreten sollten. Da ich deine phantasievollen aufgaben zu ebenen Geometrie oft sehr gut finde, wäre es nett, du würdest deine Kritik erklären.

Gruß lul