Mathe und KI: Eyetracking unterstützt individuelles Lernen
Robotik, Mathedidaktik und die Auswertung mithilfe von künstlicher Intelligenz können im Zusammenspiel zeigen, wo genau Kinder bei Mathematikaufgaben Probleme bekommen. Das System passt anschließend selbständig Lerninhalte an und erstellt parallel einen Bericht, damit Lehrer gezielt eingreifen können.
Für eine verlässliche Funktion sind weder High-End-Hardware noch teure Eyetracker notwendig. Eine handelsübliche Webcam und eine halbwegs leistungsstarke Grafikkarte sollen genügen, um KI-Alf(öffnet im neuen Fenster) (KI-basierte adaptive Lernunterstützung für Diagnostik und Förderung) nutzen zu können.
Trainingsdaten gegen Ungenauigkeiten
Um den großen Abweichungen zu begegnen, die ohne einen kostspieligen Eyetracker auftreten, wurden Erfahrungen aus der Roboterforschung der TU München(öffnet im neuen Fenster) genutzt. Außerdem sind die Aufgaben, die in Studien im Jahr 2024(öffnet im neuen Fenster) und 2025(öffnet im neuen Fenster) jeweils in Educational Studies in Mathematics veröffentlicht wurden, so gestaltet, dass der Blick über den gesamten Bildschirm wandern muss.
Hinzu kommt eine große Sammlung an Forschungsdaten, damit das System verstehen kann, auf welcher Teilaufgabe die Augen länger verweilen und wo direkt zum nächsten Teil geblickt wird.
Lernschwächen entdecken und richtig fördern
Beispielsweise müssen in einer Aufgabe für die fünfte Klasse Kugeln gezählt werden. Sie sind untereinander in Reihen angeordnet, wobei ihre Anzahl nur in der letzten Reihe abweicht. An dieser Stelle lässt sich zuverlässig beobachten, ob der Blick direkt in die letzte Zeile springt oder in jeder Reihe mit dem Zählen begonnen wird.
Wer direkt multipliziert, bekommt andere und komplexere Aufgaben nachgereicht. Wird jede Kugel einzeln gezählt, verrät die Augenbewegung, dass hier gezielte Hilfe nötig ist.
An der Gesamtschule Wulfen in Dorsten, Nordrhein-Westfalen, wird KI-Alf bereits eingesetzt. Laut Maike Schindler, einer der Autorinnen der Studie, sollen dort fünf Kinder mit Förderbedarf durch eine Lehrkraft genauso gezielt unterstützt werden wie bei Einzelunterricht ohne Verwendung des Systems.