Intelligente (Adaptive) Lernsysteme – ein revolutionärer Mehrwert digitalen Lernens

Endlich alle 25 Schülerinnen und Schüler individuell im Blick haben: BYOD und Online-Lernsysteme machen es möglich!

Nutzt man in Mathematik beispielsweise bettermarks mit einer handelsüblichen Schullizenz, steht Schülern und Lehrern ein außergewöhnliches Lernangebot zur Verfügung. Der Schüler sieht auf der Startseite die vom Lehrer zugewiesenen Aufgaben als „To-dos“ (zu erledigen).

Während des Bearbeitens einer Aufgabe - hierbei steht ihm auch ein Nachschlagewerk zur Verfügung - protokolliert das Programm die maximal zwei Lösungsversuche, die ich mir später als Lehrer ansehen kann. Außerdem analysiert bettermarks, ob systemische Fehler gemacht werden, daraus entwickelt es neue Aufgaben, die dem Schüler unter „Wissenslücken“ gestellt werden (adaptives Lernsystem).

Beispiel: Simon macht beim Lösen von Aufgaben zur Durchschnittsberechnung regelmäßig Fehler beim Teilen. Das bemerkt das Lernsystem und nun bekommt der Schüler unter „Wissenslücken“ Aufgaben zum schriftlichen Teilen bereitgestellt. Wenn er diese neuen Aufgaben fehlerfrei löst, wird die Wissenslücke als geschlossen markiert, ansonsten erhält er Erklärungen und weitere Aufgaben.

Als Lehrer sehe ich auf meiner Arbeitsoberfläche des Lernsystems unter „Auswertung“ die Lernfortschritte eines jeden einzelnen Schülers und kann diagnosegeleitet fordern und fördern. Dies ist eine enorme Arbeitserleichterung, meine Rolle verändert sich zum Lernbegleiter und ich habe mehr Zeit für eine individuelle Förderung.

Aus Schülersicht

"Eine Aufgabe aus den Todos abgearbeitet und nun 4 NEUE Aufgaben im Ordner Wissenlücke. Oh man!" 
--> Die Effekte aus dem adaptiven Lernsystem (Aufarbeiten der individuellen Wissenslücken) sind erst nach etwa einem Jahr zu erkennen.

Grenzen adaptiver Lernsysteme

In Klassenarbeiten erhalten Schülerinnen und Schüler kein sofortiges Feedback. Hier ist es wichtig, Lernformen ohne sofortiges Feedback zu verwenden, damit Schülerinnen und Schüler ihre Eigenkontrolle schulen. Daher verwende ich ein paar Stunden vor einer Klassenarbeit kein adaptives Lernsystem sondern das klassische Arbeitsheft, Arbeitsblätter oder Umfragen/Tests bei itslearning. Hier sehen Schülerinnen und Schüler immer erst am Ende der gesamten Arbeit ob ihre Lösungen korrekt sind.

Das Geheimnis eines intelligenten (adaptiven) Lernsystems

Interview mit Stefan Kemper der Firma bettermarks, einem adaptiven Lernsystem für Mathematik.  

Was ist das Geheimnis eines Mathe-Lernsystems - wodurch erscheint es so ‚intelligent‘ zu sein?

Kemper: Der Kern des Mathe-Lernens ist neben dem Pool von mehr als 100.000 Aufgaben der sogenannte MathCore. Dieser „mathematische Kern“ ist vereinfacht gesprochen ein Programm, das die Eingaben der Schüler mathematisch überprüft. So sind für die Aufgaben bei bettermarks nicht einfach nur die richtigen Lösungen hinterlegt. Auf die Schülereingaben erfolgen didaktisch sinnvolle Rückmeldungen.

Individuelles Feedback – ein konkretes Beispiel?

Kemper: Ein Beispiel aus der Bruchrechnung: Angenommen die richtige Lösung einer Aufgabe sei der Bruch ½, aber der Schüler gibt als Lösung 0,5 ein. Dann ist die Rückmeldung des MathCores eben nicht “falsche Antwort“. Sondern es erscheint ein Hinweis, dass die Aufgabe zwar richtig gelöst ist, aber die Lösung in Bruchschreibweise und nicht als Dezimalzahl gefordert ist. Bei Eingabe des Bruchs zwei Viertel würde der Schüler gebeten werden, weiter zu kürzen. Auch die Eingabe von 00,5 oder 0,50 oder 0,1 mal 5 würde zu einer vergleichbaren inhaltlichen Rückmeldung führen. Für häufige Fehler sind zusätzlich noch “handgemachte“ didaktische Hinweise und Hilfestellungen hinterlegt. Außerdem können Schülerinnen und Schüler nach jeder Aufgabe einen Blick auf den korrekten Lösungsweg werfen.

Neben den Hilfestellungen steckt ein innovativer Charakter in den individuellen adaptiven (vom Lernsystem automatisch erstellten zusätzlichen) Aufgaben, den Wissenslücken.  

Kemper: Kann ein Schüler einen bestimmten Aufgabentyp mehrfach nicht erfolgreich lösen, so ist es wenig zielführend, ohne eine Kompetenzerweiterung weitere Aufgaben dieses Typs bearbeiten zu lassen. Diese Erweiterung kann allerdings nur erfolgen, wenn die Defizite des Schülers erkannt werden. Zu diesem Zweck sind für jede Aufgabe Kompetenzen definiert, die zur Lösung der Aufgabe benötigt werden. Bei einem nicht erfolgreichen Lösungsversuch wird für jede aufgabenspezifische Kompetenz ein Zähler hochgesetzt. Wenn nun ein Schwellwert überschritten wird, so wird eine Wissenslücke ausgelöst, d.h. zusätzliche Aufgaben zur Aufarbeitung des erforderlichen Vorwissens werden automatisch bereitgestellt. Dieses gibt dem Schüler Gelegenheit, die Fähigkeiten zu erwerben, die er zur Lösung der zuvor noch problematischen Aufgaben benötigt.

Weiterführende Links:

Adaptive Lernsysteme im didacta Magazin