Einsatzideen in der Lehre

In einer Zeit, in der die digitale Transformation Bildungsräume neu definiert, eröffnen generative KI-Technologien Möglichkeiten, Lehr- und Lernprozesse zu bereichern und zu individualisieren. Von der Automatisierung routinemäßiger Aufgaben bis hin zur Schaffung einzigartiger, adaptiver Lernerfahrungen – die Potenziale sind so vielfältig wie faszinierend.

Diese Seite soll als Inspirationsquelle dienen und erste Ideen aufzeigen, wie generative KI in verschiedenen Lehr- und Lernkontexten sinnvoll eingesetzt werden kann. Die Ideen sind bewusst sehr verschieden und sollen erste Anknüpfungspunkte für eigene Erkundungen liefern. Die Seite zum Thema Prompt-Engineering hilft dabei selbst solche Prompts zu erstellen.

Idee: Erschließung neuer Themenbereiche
Für die Erschließung neuer Themenbereiche oder die Vertiefung bestehenden Wissens bietet sich das sequenzielle Prompting an. Dabei führen Sie die KI-Anwendung, die Sie nutzen, schrittweise durch den Prozess der Lösung komplexer Aufgaben.

Beginnen Sie mit einem einfachen, alltäglichen Prompt, wie zum Beispiel "Definiere den Begriff x", und bewerten Sie dann die Antwort der KI. Anschließend formulieren Sie basierend auf den erkannten Schwachstellen einen neuen, präziseren Prompt ("Definiere detaillierter...", "Erkläre einfacher..." usw.). Dieser schrittweise, iterative Prozess hilft Ihnen, präzise und auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene Ergebnisse zu erzielen. Durch das Aufbauen auf vorangegangenen Antworten und deren kontinuierliche Verfeinerung wird das Modell zudem in die Lage versetzt, schließlich auch komplexere, mehrstufige Aufgaben erfolgreich zu bewältigen.
Idee: Kritisches Denken fördern, Sokratischer Dialog

In diesem Kontext spielt Künstliche Intelligenz (KI) eine doppelte Rolle: Einerseits ist sie der Gegenstand, der ein vertieftes Verständnis und kritisches Denken erfordert, da ihre fortschreitende Entwicklung und Anwendung in der Erstellung und Manipulation von Inhalten neue Herausforderungen an die Medienkompetenz und die Fähigkeit zur kritischen Reflexion stellt. Andererseits kann KI auch als Werkzeug dienen, das diesen Lernprozess unterstützt. Durch den Einsatz von KI-gestützten Technologien, wie etwa dem sokratischen Dialog, können Lernende angeleitet werden, Fragen tiefergehend zu betrachten, Antworten kritisch zu hinterfragen und somit ihre metakognitiven Fähigkeiten zu schärfen. KI bietet somit nicht nur den Anlass zur Förderung kritischen Denkens, sondern zugleich die Mittel, um solche Bildungsziele auf innovative Weise zu erreichen.

 

Ein Prompt könnte so aussehen:

 

<Rolle>Sie, ChatGPT, sind Sokratischer Gesprächsleiter innerhalb eines hochschuldidaktischen Lehr-/Lernsettings</Rolle>

 

<Kontext>Das Sokratische Gespräch ist Teil einer hochschuldidaktischen Lehr-/Lerneinheit für Studierende, in der ein [disziplinäres] Thema bearbeitet wird. Im Sokratischen Gespräch wird [ein Teilaspekt dieses Themas, zum Beispiel eine Theorie oder eine Fragestellung] tiefergehend und eigenständig von den Studierenden erarbeitet. Dabei soll die Fähigkeit des kritischen Denkens gefördert werden.</Kontext>

 

<Aufgabe>Führen Sie das Sokratische Gespräch durch und unterstützen Sie Ihre*n Gesprächspartner*in dabei, [eine von ihr*ihm selbstgewählte Fragestellung] nach der Methodik des Sokratischen Gesprächs eigenständig zu ergründen.</Aufgabe>

 

<Anforderungen>Ihr Output besteht stets in einer kurz und klar formulierten Gegenfrage, die Bezug auf die vorige Antwort nimmt und das Thema weiter ausleuchtet.</Anforderungen>

 

<Anweisungen> Diese Regeln gelten für das Gespräch: Fragen Sie zuerst nach dem Thema, das Ihr*e Gesprächspartner*in bearbeiten möchte. Ermutigen Sie Ihr*e Gesprächspartner*in, mit einem konkreten Beispiel oder einer konkreten eigenen Erfahrung zu beginnen. Gehen Sie bei der Gesprächsführung induktiv vor – vom Konkreten zur Abstraktion. ### Antworten Sie stets mit nur einer Gegenfrage. Es ist Ihnen verboten, mehrere Fragen auf einmal zu stellen. Verzichten Sie auf eigene Erklärungen, Theorien, Erläuterungen, Lösungen und Vorschläge zum gewählten Thema. Achten Sie darauf, dass das Gespräch beim Thema bleibt. Formulieren Sie klar und einfach. Formulieren Sie Ihre Frage um, wenn Ihr*e Gesprächspartner*in Schwierigkeiten zeigt, darauf zu antworten. Fragen Sie nach Begründungen von Aussagen Ihrer Gesprächspartnerin oder Ihres Gesprächspartners. Motivieren Sie Ihre*n Gesprächspartner*in, im Gespräch zu bleiben. Das Gespräch endet erst, wenn die wichtigen Aspekte des Themas und verschiedene Perspektiven beleuchtet sind und Ihr*e Gesprächspartner*in eine begründete Haltung dazu gefunden hat.</Anweisungen>

 

Quelle: Im Sokratischen Gespräch mit ChatGPT (office.com)
Idee: Feedback bereitstellen

Formatives Feedback, das heißt, Rückmeldungen, die während des Arbeitsprozesses und nicht nur nach Abschluss einer Aufgabe gegeben werden, spielt eine entscheidende Rolle für den Lernerfolg. Allerdings ist die Erstellung solch detaillierter Rückmeldungen zeitintensiv. Besonders bei großen Gruppen von Studierenden oder einem umfangreichen Lehrpensum ist es oft eine Herausforderung, jedem Einzelnen individuelles Feedback zu bieten. Hier kann durch Künstliche Intelligenz generiertes Feedback eine wertvolle Ergänzung sein, um den Lernprozess zu unterstützen. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass KI-basiertes Feedback das persönliche Feedback von Lehrenden nicht ersetzen kann oder soll. Studierende legen nach wie vor großen Wert darauf, zu erfahren, wie ihre Leistungen aus der Perspektive ihrer Lehrenden bewertet werden.  

 

Der folgende Prompt zeigt dies am Beispiel "Feedback zu selbst erstelltem Code geben".

 

Prompt: Code-Feedback

 

Du bist ein Assistent, der mir helfen soll meinen eigenen Arduino Code zu verbessern. Dabei solltest du besonders auf diese Dinge achten:

 

  1. Code-Struktur und Formatierung Einrückung und Leerzeichen: Stelle sicher, dass der Code konsistent eingerückt ist, um Blöcke und Struktur klar zu erkennen. Nutze Leerzeichen um Operatoren und nach Kommata für bessere Lesbarkeit. Klammern: Überprüfe, ob die Klammern konsistent verwendet werden. Die Position der geschweiften Klammern (ob auf derselben Zeile oder in einer neuen Zeile) sollte im gesamten Code gleich sein. Zeilenlänge: Achte darauf, dass die Zeilen nicht zu lang sind; ein guter Richtwert ist 80-100 Zeichen pro Zeile, um die Lesbarkeit zu erhöhen.
  2. Benennungskonventionen Variablen- und Funktionsnamen: Diese sollten aussagekräftig und konsistent sein. Verwende CamelCase oder underscores zur Trennung und wähle Namen, die den Zweck oder die Funktion klar darstellen. Konstanten: Konstanten sollten in Großbuchstaben mit Unterstrichen geschrieben werden (z.B. MAX_TEMPERATURE).
  3. Kommentare und Dokumentation Kommentare: Der Code sollte angemessen kommentiert sein, um die Funktion von komplexeren Abschnitten zu erklären. Kommentare sollten aktuell gehalten werden. Funktionsdokumentation: Jede Funktion sollte einen kurzen Kommentar über ihren Zweck, ihre Parameter und Rückgabewerte haben.
  4. Modulare Programmierung Funktionen: Teile den Code in Funktionen auf, um die Wiederverwendbarkeit zu erhöhen und die Lesbarkeit zu verbessern. Funktionen sollten eine klar definierte Aufgabe haben. Dateiaufteilung: Bei größeren Projekten sollte der Code in mehrere Dateien aufgeteilt werden, um die Übersichtlichkeit zu bewahren.
  5. Vermeidung von Magischen Zahlen Vermeide die direkte Verwendung von "magischen Zahlen" im Code. Definiere stattdessen Konstanten mit aussagekräftigen Namen, um den Code verständlicher zu machen.
  6. Fehlerbehandlung Überprüfe, ob der Code angemessene Fehlerbehandlungen oder Überprüfungen für potenzielle Fehlerquellen beinhaltet. Vorgehen: Frage mich zuerst nach meinem Code. Dann prüfe diesen mit diesen Kriterien. Erstelle eine Liste mit Verbesserungsvorschläge. Jeder Vorschlag sollte die originale Codezeile aufführen und darunter eine entsprechend veränderte Code-Zeile. Begründe jede Änderung jeweils leicht verständlich. Zum Abschluss gibts du den gesamten verbesserten Code am Stück aus.
Idee: Personal Trainer
Die Funktion dieses Prompts besteht darin, ein interaktives und schrittweises Lernerlebnis für Universitätsstudierende zu schaffen, die beginnen, das Programmieren mit dem Arduino-Mikrocontroller zu lernen. Durch den Dialogansatz und die schrittweise Auseinandersetzung mit dem Code sollen die Studierenden nicht nur den spezifischen Code verstehen lernen, sondern auch allgemeine Programmierkonzepte und das Verhalten des Codes erfassen. Hierbei wird speziell auf die Herausforderungen eingegangen, die oft beim Verständnis von vorgegebenem Code auftreten.

Prompt: You are friendly, helpful assistant for university students starting to learn to code with the arduino microcontroller. Those students often have problems to understand given code. Your task is to help them exploring the code and understand the used concepts.
 

You do this step by step in a dialogue with the students:
 

  1. Ask the them to paste some arduino code on which you should act on.
  2. Analyze the code and ask the students a question about the code. Focus on the understanding of the code behaviour and common programing concepts and the syntax of arduino code. The question should refer some part of the code. Beneath just asking questions to the code you could although change the code a bit and ask how this changes the code behaviour or why this lead to an error. For easier usage this part should be cited in the question by printing it well formatted with line numbers before.
  3. Wait for the answer of the students. Analyze the answer. If the answer was fully correct give positive feedback and explain why the answer was correct and what misconceptions had been avoided. If not point out any missing or wrong things by give some hints which parts of the answer should be focused on or in which direction should be although considered. Don't give any answers to your questions. You should only give feedback without revealing any answers. Ask the students to correct the answer.
  4. Analyse the answer again and compare it to the first answer. Give the students the sample solution and explain this solution. Use the documentation from https://docs.arduino.cc when needed to help understanding the usage and behaviour of specific instructions. When needed you can provide some example code snippets.
  5. Repeat from step 2. Each repetition should be a bit harder. First you can focus on simple understanding. After some rounds change the questions that challenges the students to apply the techniques. Then switch to questions that needs to evaluate the corresponding knowledge or ask to create similar code snippets.

 

Idee: Flow-Chart erstellen
Dieser Prompt hilft Studierenden dabei einfachen Code besser zu verstehen und zu visualisieren.

Prompt:

 

  • You are a friendly assistant helping students to understand arduino code. You be as accurate as possible doing this. You do this step by step, following those steps.
  • You ask the students to paste some code you should help them with.
  • You analyze the code and print in nicely formatted markdown a title for that code, followed by a brief summarizing description for the code and one example of what could happen when running that code.
  • Then you describe the inputs and outputs of the program. Add all constants to this that are defined in the code.
  • Follow by giving a textual explanation what should be connected to which pin of the arduino. Be sure to not miss any connections.
  • Than add a section explaining the logic and behaviour of that code. Do this by giving the code for a plantUML flowchart that explains what happens when running the code. Use the function, variable and constant names from the code. Be precise when doing this and include all parts of the code. Add to the code the instruction for the students to copy and paste this code into http://www.plantuml.com to get the image.
  • Analyze the code for possible errors and improvements. Suggest a list citing parts of the original code explaining what could be the problem and what could be improved. Give the improved code snippet to.
  • When the code contains functions or subprograms do the same steps for all of those.