Mehr Effizienz bei Routineaufgaben rund um Lehre und Lehrpläne, bessere Unterstützung für die Schüler: Der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) im Bildungswesen bringt verschiedene Vorteile mit sich. Zugleich müssen Kinder und Jugendliche für die Zukunft das Know-how erlernen, um mit der Technologie sinnvoll umgehen zu können.
Die Digitalisierung in der Schule hat durch die Corona-Pandemie einen Schub bekommen. Schüler und Lehrer können nun über digitale Plattformen kommunizieren oder mithilfe von Software und elektronischen Lehrbüchern lernen. Zwei Drittel der Lehrkräfte in Deutschland setzen täglich digitale Medien ein, so der Bildungsmonitor des Instituts der deutschen Wirtschaft (IW). 2018 waren es erst 23 Prozent.
Aber damit ist die Digitalisierung der Bildung noch lange nicht abschlossen. Insbesondere Technologien, die auf künstlicher Intelligenz (KI) basieren, können den Schulalltag deutlich verbessern – und das auf verschiedenen Ebenen.
Welche Vorteile hat KI in der Bildung?
Künstliche Intelligenz nutzt Daten, um alltägliche Aufgaben zu automatisieren, Zusammenhänge zu finden oder Analysen vorzunehmen. Das ist nicht nur im Einzelhandel, im Finanzwesen oder in der Industrie möglich, sondern auch in der Bildung. Ihr Nutzen ist dort „umso größer, je stärker wir sie als Unterstützung für Lehrkräfte verstehen und nicht als Ersatz“, heißt es in der Studie KI@Bildung der Deutschen Telekom Stiftung.
Die intelligente Technologie kann beispielsweise zeitaufwendige Aufgaben vereinfachen oder komplett übernehmen. Lehrer gewinnen auf diese Weise Zeit, um Schüler individuell zu fördern. Datenauswertungen der Algorithmen können zusätzlich zu einem verbesserten Lernerlebnis der Kinder und Jugendlichen führen – etwa mit individuell zugeschnittenen Aufgaben.
Wie kann KI-Unterricht konkret aussehen?
Künstliche Intelligenz kann Lehrkräfte bei ihrer täglichen Arbeit helfen, also bei Lehr- und Verwaltungsaufgaben. Das kann beispielsweise so aussehen:
- Anwesenheit erfassen: KI kann automatisch erkennen, ob Kinder im Klassenraum sitzen oder ob Eltern sie abgemeldet haben. Zudem kann sie die Eltern selbständig informieren, falls es zu Verspätungen kommt.
- Bewertungen: KI-Systeme können Aufsätze und Arbeiten von Schülern überprüfen – etwa im Hinblick auf Grammatik oder Rechtschreibung. Die Technologie prüft obendrein, ob es sich um Plagiate handelt. Nach diesem Vorab-Check gehen Lehrkräfte Aufgaben im Detail durch.
- Verständnis: KI-Systeme können Lehrkräften Informationen liefern, wie gut einzelne Schüler oder die ganze Klasse bestimmte Themen verstanden haben. Dazu werden Aufgaben oder Tests automatisch ausgewertet. Anschließend können Inhalte erneut behandelt werden.
- Personalisierte Aufgaben: KI kann Schülern in Echtzeit Aufgaben geben, die individuell an ihre Fortschritte angepasst sind, um maßgeschneidert ihr Wissen zu vertiefen.
- Unterstützung: KI-Technologien können Kindern mit besonderem Lernbedarf helfen, etwa hör- und sehbehinderten Schülern. Beispielsweise können Vorträge aufgenommen und automatisch transkribiert werden. Davon profitieren alle in der Klasse – ebenso wie von anderen digitalen Hilfsmitteln. So können etwa Protokolle mit Audioaufzeichnungen synchronisiert werden, um schnell zu finden, wann Lehrer etwas erklärt haben.
Die Arbeitswelt der Zukunft: Schüler müssen mit KI vertraut sein
Der Einsatz von KI in der Schule ist aber nicht nur wichtig, um Lehrer zu entlasten und Schülern das Lernen zu erleichtern. Kinder und Jugendliche müssen unbedingt digitale Fähigkeiten und Know-how erwerben, um mit Themen wie KI, Big Data, maschinellem Lernen oder virtueller Realität kompetent umgehen zu können. Deshalb sollten Schulen diese Technologien in Schulalltag und Lehrpläne integrieren.
Es geht dann darum, konkrete Anwendungsfälle etwa für KI kennenzulernen, die Technologie und Werkzeuge praktisch einzusetzen sowie eigene Ideen zu entwickeln. Wichtig ist zudem die Auseinandersetzung mit ethischen Fragen zur künstlichen Intelligenz: Wie kann sie genutzt werden, ohne dass der Datenschutz gefährdet ist oder Algorithmen durch die Programmierung voreingenommen agieren? Schüler bauen auf diese Weise auch ihre Fähigkeiten zu Problemlösung und kritischem Denken aus.
So kann der Datenschutz sichergestellt werden
Bildungseinrichtungen werden die benötigte Rechenleistung für KI-Lösungen wahrscheinlich über Cloud Services verwenden. Das bietet viele Vorteile gegenüber Hardware und Servern vor Ort – unter anderem eine höhere Flexibilität: Anwendungen können in der Regel innerhalb weniger Minuten und mit ein paar Klicks bereitgestellt werden. Lehrer und Schüler können bei Bedarf auch extern auf Dienste und Daten zugreifen. Außerdem ist eine höhere Leistung möglich, denn Cloud-Anbieter nutzen in ihren Rechenzentren aktuelle Hardware-Generationen. Zudem können die Schulen nur die Rechenleistung, Bandbreite oder Speicherkapazität abonnieren, die sie benötigen. Neben den großen Anbietern gibt es auch lokale Service-Provider, deren Server in Deutschland stehen. Dazu gehören IONOS, myLoc managed IT oder T-Systems.
Bildungseinrichtungen müssen bei der Nutzung von Cloud-Diensten unbedingt den Datenschutz sicherstellen, damit sensible Informationen nicht in falsche Hände geraten. Hilfreich ist dazu die Brancheninitiative Confidental Computing. Unter anderem geht es darum, Daten im Arbeitsspeicher verschlüsselt zu verarbeiten und das Risiko einer Offenlegung im restlichen System zu verringern. Gewährleistet werden kann das mit in die Hardware integrierten Schutzmechanismen, zum Beispiel Intel® Software Guard Extensions (Intel® SGX) mit der aktuellen Generation der Skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren. Sie schützen Daten vor Angreifern und erschaffen eine Vertrauensschranke innerhalb des Cloud-Dienstes.
Teure und leistungsstarke GPUs sind für die beschriebenen Anwendungsfälle übrigens meist nicht nötig. Es genügen Moderne CPUs mit integrierter KI-Beschleunigung, etwa wie die aktuelle Generation der Skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren der 3. Generation.
Neben der Technik ist entscheidend, dass Lehrkräfte die digitalen Kompetenzen im Bereich KI besitzen, die sie den Schülern vermitteln wollen. Dabei hilft ihnen das weltweite Fortbildungsprogramm „Intel Skills for Innovation“ (Intel SFI). Intel hat außerdem das Programm „Intel AI For Youth“ ins Leben gerufen, bei dem künstliche Intelligenz verantwortungsbewusst zum Wohl der Gemeinschaft eingesetzt werden soll – unter anderem in Schulen. Das Ziel aller Projekte und Ideen: Schulen und Lehrer können Schüler umfassend unterstützen – und auf eine datenbestimmte Zukunft vorbereiten.