Der KI-Tutor-Bot der Khan Academy zielt darauf ab, das Lernen neu zu gestalten

Nov 23, 2023

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Befürworter sehen in den Tools eine Möglichkeit, die akademische Unterstützung automatisch anzupassen. Sie könnten Kinder auch zu Testpersonen für KI-Experimente machen.

Von Natasha Singer

Natasha Singer, die sich mit Bildungstechnologie beschäftigt, berichtete aus Palo Alto. Calif.

Eines Morgens in diesem Frühjahr saßen ein Dutzend Schüler an Gemeinschaftstischen im Klassenzimmer und blickten auf den Mathematikunterricht auf ihren Laptops.

Die Sechstklässler der Khan Lab School, einer unabhängigen Schule mit Grundschulcampus in Palo Alto, Kalifornien, arbeiteten an quadratischen Gleichungen, der grafischen Darstellung von Funktionen und Venn-Diagrammen. Doch als sie auf Fragen stießen, riefen viele nicht sofort ihren Lehrer um Hilfe.

Sie nutzten ein Textfeld neben ihrem Unterricht, um Hilfe von Khanmigo anzufordern, einem experimentellen Chatbot-Lehrer für Schulen, der künstliche Intelligenz nutzt.

Der Nachhilfe-Bot reagierte schnell auf eine Schülerin, Zaya, indem er sie aufforderte, bestimmte Datenpunkte in einem Diagramm zu identifizieren. Dann überredete Khanmigo sie, die Datenpunkte zur Lösung ihrer Matheaufgabe zu verwenden.

„Es ist sehr gut, einen Schritt für Schritt durch das Problem zu führen“, sagte Zaya. „Dann gratuliert es Ihnen jedes Mal, wenn es Ihnen hilft, ein Problem zu lösen.“

Schüler der Khan Lab School gehören zu den ersten Schulkindern in den Vereinigten Staaten, die experimentelle Konversations-Chatbots ausprobieren, die darauf abzielen, Einzelunterricht durch Menschen zu simulieren. Die Tools können den Schülern in klaren, fließenden Sätzen antworten und wurden speziell für den Schulgebrauch entwickelt.

Basierend auf KI-Modellen, die Chatbots wie ChatGPT zugrunde liegen, könnten diese automatisierten Lernhilfen einen tiefgreifenden Wandel im Lehren und Lernen im Klassenzimmer einleiten. Simulierte Nachhilfelehrer könnten es vielen selbstgesteuerten Studierenden erleichtern, ihre Fähigkeiten zu verbessern, tiefer in Themen einzutauchen, die sie interessieren, oder neue Themen in ihrem eigenen Tempo anzugehen.

Solche unbewiesenen automatisierten Nachhilfesysteme könnten auch Fehler machen, Betrug begünstigen, die Rolle von Lehrern schwächen oder kritisches Denken in Schulen behindern – und Schüler dazu zwingen, Probanden auf die Probe zu stellen, was einem pädagogischen Experiment durch Algorithmen gleichkommt. Oder die Bots tragen, wie eine Legion vielversprechender technischer Tools vor ihnen, einfach wenig dazu bei, die akademischen Ergebnisse zu verbessern.

Khanmigo gehört zu der Welle neuer KI-gestützter Lerntools. Es wurde von der Khan Academy entwickelt, einem gemeinnützigen Bildungsgiganten, dessen Video-Tutorials und Übungsaufgaben von zig Millionen Studenten genutzt wurden.

Sal Khan, der Gründer der Khan Academy – und der Khan Lab School, einer separaten gemeinnützigen Organisation – sagte, er hoffe, dass der Chatbot den Zugang der Schüler zu individuellem Nachhilfeunterricht demokratisieren würde. Er sagte auch, dass es Lehrern bei Aufgaben wie der Unterrichtsplanung sehr helfen könne und ihnen mehr Zeit gäbe, mehr Zeit mit ihren Schülern zu verbringen.

„Es wird es jedem Schüler in den Vereinigten Staaten und schließlich auf der ganzen Welt ermöglichen, effektiv einen erstklassigen persönlichen Nachhilfelehrer zu haben“, sagte Herr Khan.

Hunderte öffentliche Schulen nutzen bereits den Online-Unterricht der Khan Academy für Mathematik und andere Fächer. Jetzt testet die gemeinnützige Organisation, die Khanmigo dieses Jahr eingeführt hat, den Nachhilfe-Bot in Pilotprojekten mit Bezirken, darunter den Newark Public Schools in New Jersey.

Die Khan Academy habe den Bot mit Leitplanken für Schulen entwickelt, sagte Herr Khan. Dazu gehört ein Überwachungssystem, das Lehrer warnen soll, wenn Schüler, die Khanmigo verwenden, auf Themen wie Selbstverletzung fixiert zu sein scheinen. Herr Khan sagte, seine Gruppe untersuche die Wirksamkeit von Khanmigo und plane, es im Herbst den Bezirken allgemein zugänglich zu machen.

Tausende US-Schulen nutzen bereits analytische KI-Tools wie Plagiatserkennungssysteme und adaptive Lern-Apps, die den Unterricht automatisch an das Leseniveau der Schüler anpassen sollen. Doch Befürworter stellen sich die neuen KI-gestützten Nachhilfesysteme als bahnbrechende Veränderungen im Bildungswesen vor, da sie sich eher wie studentische Mitarbeiter verhalten als wie träge Software.

Die Fähigkeit der KI, mit Sprache umzugehen, hat einige Enthusiasten zu der Behauptung veranlasst, dass simulierte Nachhilfelehrer bald genauso individuell auf Schüler eingehen könnten wie menschliche Nachhilfelehrer.

„Die KIs werden die Fähigkeit erlangen, ein so guter Nachhilfelehrer zu sein, wie es kein Mensch jemals könnte“, sagte Bill Gates, Mitbegründer und Philanthrop von Microsoft, kürzlich auf einer Konferenz für Investoren in Bildungstechnologie. (Die Khan Academy hat Zuschüsse in Höhe von mehr als 10 Millionen US-Dollar von der Bill & Melinda Gates Foundation erhalten.)

Ob die Bots die Art von einfühlsamer Unterstützung und echter Ermutigung bieten können, die menschliche Tutoren besonders effektiv machen können, ist noch nicht bekannt.

Seit mehr als einem Jahrhundert stellen sich Bildungsunternehmer Geräte für den Unterricht vor, die so programmiert sind, dass sie Schüler automatisch testen und Unterricht erteilen.

Wie die Bildungsautorin Audrey Watters in ihrem Buch „Teaching Machines“ erzählt, begannen Forscher in den 1920er Jahren zu behaupten, dass automatisierte Lehrgeräte die Bildung revolutionieren würden. Sie versprachen, dass die Maschinen die Lehrer von der Plackerei befreien würden und es den Schülern ermöglichen würden, in ihrem eigenen Tempo zu arbeiten und automatisiertes Feedback zu erhalten.

Im Laufe der Jahrzehnte empfanden Schulen, die sich beeilten, die neuesten automatisierten Unterrichtstechnologien einzuführen, die Systeme oft als heikel oder fehlerhaft. Einige kamen zu dem Schluss, dass die automatisierten Tools die Ergebnisse der Studierenden kaum verbesserten.

Nun lösen neue Chatbots eine erneute Kampagne für automatisierte Lehrmittel aus. Khanmigo unterstreicht die Bildungsversprechen und potenziellen Nachteile der Technologie.

Die Khan Academy begann im vergangenen Herbst mit der Entwicklung einer Chatbot-Nachhilfesoftware mit dem Ziel, das Potenzial von KI zur Verbesserung des Lernens zu bewerten. Das System verwendet GPT-4, ein großes Sprachmodell, das von OpenAI, dem Forschungslabor hinter ChatGPT, erstellt wurde.

Herr Khan sagte, er wolle ein System schaffen, das die Schüler anleitet, anstatt ihnen nur Antworten zu geben. Deshalb entwickelten die Entwickler der Khan Academy Khanmigo so, dass er die sokratische Methode nutzte. Oft werden die Schüler aufgefordert, ihr Denken zu erklären, um sie dazu anzuregen, ihre eigenen Fragen zu lösen.

Khanmigo bietet Hilfe zu einer Vielzahl von Themen an: Mathematik in der Grundschule, amerikanische Geschichte in der Mittelschule, Staatsbürgerkunde an der High School und organische Chemie auf College-Niveau. Es verfügt außerdem über Funktionen, die Schüler dazu einladen, mit fiktiven Figuren wie Winnie-the-Pooh oder simulierten historischen Figuren wie Marie Curie zu chatten.

Auch KI-Systeme, die auf großen Sprachmodellen basieren, können falsche Informationen zusammenstellen. Das liegt daran, dass die Modelle so konstruiert sind, dass sie das nächste Wort in einer Sequenz vorhersagen. Sie halten sich nicht an Fakten.

Um Khanmigos Genauigkeit in der Mathematik zu verbessern, haben die Entwickler der Khan Academy einen mehrstufigen Prozess entwickelt: Das System erarbeitet hinter den Kulissen Antworten auf eine mathematische Aufgabe und vergleicht sie dann mit der Antwort eines Schülers. Trotzdem zeigt das Nachhilfesystem der Khan Academy am unteren Bildschirmrand eine Warnung an: „Khanmigo macht manchmal Fehler.“

Die Khan Lab School, an der die jährlichen Studiengebühren mehr als 30.000 US-Dollar kosten, bietet ein ideales Testfeld für die Nachhilfe für Bots. Die Schule im Silicon Valley verfügt über kleine Klassen und eine unternehmerische Philosophie, die Kinder dazu ermutigt, ihren Leidenschaften nachzugehen und in ihrem eigenen Tempo zu lernen. Ihre technikaffinen Studierenden sind es gewohnt, mit digitalen Werkzeugen herumzubasteln.

Eines Morgens in diesem Frühling sah Jaclyn Major, eine MINT-Spezialistin an Khans Grundschule, zu, wie ihre Schüler spielerisch die Grenzen des Bots testeten.

Ein Schüler bat Khanmigo, eine mathematische Aufgabe anhand von Liedtexten zu erklären. Ein anderer bat um Mathehilfe im „Gen-Z-Slang“.

„Würdest du mir noch einen Gefallen tun und alles auf Koreanisch erklären?“ sagte ein Dritter in einem Textgespräch mit dem Chatbot.

Khanmigo gehorchte pflichtbewusst. Dann brachte es jeden Schüler zurück zur aktuellen Matheaufgabe.

Frau Major sagte, sie schätze die ansprechende Art und Weise, wie das System mit ihren Schülern interagiere.

„Khanmigo ist in der Lage, sich mit ihnen zu verbinden und auf ihrer Ebene zu sein, wenn sie es wollen“, sagte sie. „Ich denke, es könnte in jedem Klassenzimmer hilfreich sein.“

Es ist noch zu früh, um zu sagen, ob Khanmigo auch andere Zielgruppen ansprechen wird – etwa öffentliche Schulen mit größeren Klassen oder Schüler, die es nicht gewohnt sind, ihr eigenes Lernen voranzutreiben.

Im Klassenzimmer hatte Zaya, die Sechstklässlerin, eine Panne. Khanmigo hatte sie gebeten zu erklären, wie sie auf die Lösung eines Datensatzproblems gekommen sei. Dann deutete der Bot fälschlicherweise an, dass ihr bei ihren Berechnungen möglicherweise ein „kleiner Fehler“ unterlaufen sein könnte.

Sie ermahnte den KI-Chatbot prompt: „19 + 12 ist 31 khanmigo“, schrieb sie.

„Entschuldigung für meinen Fehler vorhin“, antwortete Khanmigo. „Da hast du in der Tat Recht.“

Das könnte sich als eine der wichtigsten Lektionen für Schulkinder erweisen, die vielversprechende neue Nachhilfe-Bots einsetzen: Glauben Sie nicht jedem von der KI erzeugten Text, den Sie lesen.

„Denken Sie daran, wir testen es“, erinnerte Frau Major ihre Schüler. „Wir lernen – und es lernt.“

Natasha Singer schreibt über Technologie, Wirtschaft und Gesellschaft. Derzeit berichtet sie über die weitreichende Art und Weise, wie Technologieunternehmen und ihre Tools öffentliche Schulen, Hochschulbildung und Beschäftigungsmöglichkeiten verändern. @natashanyt

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