KI in der Lehre

slides.com/stefanhackstein/ki-lehre

Dr. Stefan Hackstein

Virtuelle Akademie

Vizerektorat Lehre

Was ist Künstliche Intelligenz?

verlorene Wanderergruppe

ohne Sicht, Kompass, Karte

Ziel: das richtige Tal

Was ist Künstliche Intelligenz?

Computer erledigt komplexe Aufgaben

Was ist Künstliche Intelligenz?

Computer erledigt komplexe Aufgaben

Was ist Künstliche Intelligenz?

Gewünschtes Verhalten

wird trainiert

Was ist Künstliche Intelligenz?

Suche nach

Tal der kleinsten Fehler 

Was ist Künstliche Intelligenz?

Neuronales Netz

Kompliziertes Netz einfacher Rechnungen

Was ist Künstliche Intelligenz?

AI sucht Einstellungen

mit kleinstem Fehler

Was ist Künstliche Intelligenz?

Finde Tal in Hügellandschaft mit Millionen Dimensionen

Was ist Künstliche Intelligenz?

verlorene Wanderergruppe

ohne Sicht, Kompass, Karte

Ziel: das richtige Tal

Was kann KI?

Bilder erkennen

Was kann KI?

Bilder erkennen

Seit 2015 Besser als der Mensch!

Artikel: videantis.com

Was kann KI?

Artikel: videantis.com

Bilder erkennen

Seit 2015 Besser als der Mensch!

Was kann KI?

Was kann KI?

Was kann KI?

  • klar definierte, repetitive Aufgaben lösen
  • optimieren
  • Muster erkennen
  • Zusammenfassen

Was kann KI?

gauthamvasan.github.io/

Was kann KI?

gauthamvasan.github.io/

Was kann KI?

gauthamvasan.github.io/

Was kann KI?

gauthamvasan.github.io/

Was kann KI?

gauthamvasan.github.io/

Was ist ChatGPT?

Generative Pre-trained Transformer

Generiert neuen Text

indem es eingegebenen Text Transformiert

genau wie er vorher trainiert hat

Was ist ChatGPT?

Liest Text

schreibt Fortsetzung / Antwort 

Guardian: How Chatbots work

Wie lernt ChatGPT?

Mehr Info

Artikel: medium.com

Ergänzt das nächste Wort in einem Satz

Wie lernt ChatGPT?

Ergänzt Wort für Wort einen ganzen Satz

Mehr Info

Artikel: medium.com

Wie lernt ChatGPT?

Transformiert Anfrage in Antwort

Mehr Info

Artikel: medium.com

Wie lernt ChatGPT?

Trainiert auf 570 GB Textdaten

  • 500 Mrd Schriftzeichen
  • 250 Mio Buchseiten
  • 800 Tsd Büchern

100 Bio Neuronen (200 TB)

Mensch ~86 Bio Neuronen
 

Mehr Info

Artikel: medium.com

Was lernt ChatGPT?

800 Tsd Bücher     

100 Bio Neuronen

 

 

 

 

~86 Bio Neuronen

Von Albert Einstein

Was lernt ChatGPT?

Von Albert Einstein

bis Donald Trump

??? Neuronen ???

800 Tsd Bücher    

100 Bio Neuronen

 

 

 

 

~86 Bio Neuronen

Was ist ChatGPT?

Von Albert Einstein

bis Donald Trump

Spektrum der Qualität

Was ist ChatGPT?

Von Albert Einstein

bis Donald Trump

Spektrum der Qualität

Rolle: Albert Einstein
Frage: Was ist Energie?

Rollenzuweisung verfeinert Ton & Qualität

Was ist ChatGPT?

Von Albert Einstein

bis Donald Trump

Spektrum der Qualität

Rollenzuweisung verändert Ton & Qualität

Rolle: Donald Trump
Frage: Was ist Energie?

Was ist ChatGPT?

Von Albert Einstein

bis Donald Trump

Spektrum der Qualität


Frage: Was ist Energie?

Was ist ChatGPT?

Perfekte "Bullshitter"

klingt eloquent   -   Wahrheitsgehalt egal

! Jedes Detail der Antwort prüfen !

Halluzinationen ~ falsch erinnern

 

Was ist ChatGPT?

Perfekte "Bullshitter"

klingt eloquent   -   Wahrheitsgehalt egal

! Jedes Detail der Antwort prüfen !

Halluzinationen ~ falsch erinnern

 

Wie Halluzinationen erkennen?

Halluzinationen sind selten gleich!
Frage öfter stellen. Antwort bleibt gleich?

Manakul et al. 2023

Wieso Künstliche Intelligenz?

Wieso Künstliche Intelligenz?

Der Assistent,

den ich immer haben wollte

Artikel: DevOps.com

KI verbessert

  • Produktivität
  • Zufriedenheit
  • Effektivität

Der Assistent,

den ich immer haben wollte

Artikel: DevOps.com

KI verbessert

  • Produktivität
  • Zufriedenheit
  • Effektivität
     
  • nicht Kompetenz
  • aber Effizienz

Der Assistent,

den ich immer haben wollte

Artikel: DevOps.com

KI verbessert

  • Produktivität
  • Zufriedenheit
  • Effektivität
     
  • nicht Kompetenz
  • aber Effizienz

Skill erst selbst lernen,

dann KI verwenden!

Der Assistent,

den ich immer haben wollte

Interdisziplinäre Aufgaben

KI erlaubt Umfangreichere Aufgabentypen

=> kreativer Output (Projektarbeit)

=> vertieft Lernerfahrung

Interdisziplinäre Aufgaben

KI erlaubt Aufgaben in beliebigem Kontext

=> vermittelt Relevanz des Stoffs

=> Praxisnahe Anwendung

KI erlaubt Umfangreichere Aufgabentypen

=> kreativer Output (Projektarbeit)

=> vertieft Lernerfahrung

Interdisziplinäre Aufgaben

KI erlaubt Umfangreichere Aufgabentypen

=> kreativer Output (Projektarbeit)

=> vertieft Lernerfahrung

Motivation

KI erlaubt Aufgaben in beliebigem Kontext

=> vermittelt Relevanz des Stoffs

=> Praxisnahe Anwendung

Interdisziplinäre Aufgaben

KI setzt Aufgaben in beliebigen Kontext

=> vermittelt Relevanz des Stoffs

=> Praxisnahe Anwendung

KI erlaubt Umfangreichere Aufgabentypen

=> kreativer Output (Projektarbeit)

=> vertieft Lernerfahrung

KI Verwendung erkennen

Als Sprachmodell kann ich nicht ...

OpenAI: Educators FAQ

  • KI Output lässt sich nicht sicher erkennen
  • Mit Chatbots können zentrale Inhalte übersprungen werden

Wie Studierendenleistung prüfen?

Wie Studierendenleistung prüfen?

Früher Bonus

  • Fehlerfreie Texte
  • Einheitliche Formatierung
  • Typographische Gestaltung

Heute Standard

  • Word

 

Standard nicht erfüllt? Punktabzug

Wie Studierendenleistung prüfen?

Früher Bonus

  • Fehlerfreie Texte
  • Einheitliche Formatierung
  • Typographische Gestaltung

Heute Standard

  • Word

 

Standard nicht erfüllt? Punktabzug

Heute Bonus

  • Verständliche Schreibweise
  • Logische Struktur
  • Professioneller Stil

Morgen Standard

  • Chatbots

 

Wie Studierendenleistung prüfen?

Standard nicht erfüllt? Punktabzug

  • KI Nutzung kann schwer ausgeschlossen werden
  • KI ist hilfreiches Tool

=> sinnvolle KI Nutzung erwarten

von 33

Beispiel Malus:

Was Dozenten tun können

Was Dozenten tun können

  • Basisfertigkeiten Im Unterricht ohne KI üben
  • grössere, Arbeitsrelevante Hausarbeiten
  • Effizienten Einsatz von KI lehren

Übung: KI Literacy

Experiment:

  1. Studys lösen Aufgabe ohne KI
  2. Studys lösen Aufgabe mithilfe von KI

Jeder eines   oder   jeder beides

Nutzung, Nutzen und Erkennen von KI

Übung: KI Literacy

Besprechung:

  • Können Sie die Lösungen zuordnen?
  • Wo ist KI besser / gleich gut / schlechter?
  • Wo hat KI geholfen / aufgehalten?
  • Wie war der Zeitaufwand?

Nutzung, Nutzen und Erkennen von KI

Experiment:

  1. Studys lösen Aufgabe ohne KI
  2. Studys lösen Aufgabe mithilfe von KI

Jeder eines   oder   jeder beides

Was Dozenten tun können: Denken vermitteln

Arten zu Denken

  • System 2 - langsam, analytisch
  • System 1 - schnell, intuitiv
  • System 0 - Kognition ausgelagert

Was Dozenten tun können: Denken vermitteln

System 0 Denken - Kognition auslagern

Vorteile:

  • Verbesserte Entscheidung
  • Entlastung: Routine- und Datenaufgaben
  • Erweitertes Denken möglich

Was Dozenten tun können: Denken vermitteln

System 0 Denken - Kognition auslagern

Vorteile:

  • Verbesserte Entscheidung
  • Entlastung: Routine- und Datenaufgaben
  • Erweitertes Denken möglich

Nachteile:

  • Verstärkte Vorurteile
  • Übermässige Abhängigkeit / Vertrauen
  • Kompetenzverlust

Was Dozenten tun können: Denken vermitteln

System 0 Denken - Kognition auslagern

Vorteile:

  • Verbesserte Entscheidung
  • Entlastung: Routine- und Datenaufgaben
  • Erweitertes Denken möglich

Nachteile:

  • Verstärkte Vorurteile
  • Übermässige Abhängigkeit / Vertrauen
  • Kompetenzverlust

Lernen & Lehren:

  • KI Grundlagen
  • Nutzung üben
  • Gemeinsame Reflexion

Einfluss von KI aufs Denken

Denkart Vorteile Nachteile
Analytisch Datenanalyse und Mustererkennung Abhängigkeit, weniger tiefes Verständnis
Kritisch Argumentstruktur, Fehlererkennung Schwächt Urteilsvermögen & Kontextverständnis
Reflexiv Anregung, Strukturierung Keine authentische Selbstreflexion
Systemisch Systemmodellierung, Visalisierung, Simulation Vereinfachte Betrachtung komplexer Systeme
Pragmatisch Effizienz in Planung und Management Standardisierte Lösungen , wenig kreativ & flexibel
Metakognitiv persönliches Feedback,
selbstreguliertes Lernen		 Reduziert Eigenständigkeit & Selbsteinschätzung

Quellen: Jia & Tu (2024), Mena-Guacas (2023), Darwin (2023)

Einfluss von KI aufs Denken

Denkart Vorteile Nachteile
Analytisch Datenanalyse und Mustererkennung Abhängigkeit, weniger tiefes Verständnis
Kritisch Argumentstruktur, Fehlererkennung Schwächt Urteilsvermögen & Kontextverständnis
Reflexiv Anregung, Strukturierung Keine authentische Selbstreflexion
Systemisch Systemmodellierung, Visalisierung, Simulation Vereinfachte Betrachtung komplexer Systeme
Pragmatisch Effizienz in Planung und Management Standardisierte Lösungen , wenig kreativ & flexibel
Metakognitiv persönliches Feedback,
selbstreguliertes Lernen		 Reduziert Eigenständigkeit & Selbsteinschätzung

Quellen: Jia & Tu (2024), Mena-Guacas (2023), Darwin (2023)

Einfluss von KI aufs Denken

Denkart Vorteile Nachteile
Analytisch Datenanalyse und Mustererkennung Abhängigkeit, weniger tiefes Verständnis
Kritisch Argumentstruktur, Fehlererkennung Schwächt Urteilsvermögen & Kontextverständnis
Reflexiv Anregung, Strukturierung Keine authentische Selbstreflexion
Systemisch Systemmodellierung, Visalisierung, Simulation Vereinfachte Betrachtung komplexer Systeme
Pragmatisch Effizienz in Planung und Management Standardisierte Lösungen , wenig kreativ & flexibel
Metakognitiv persönliches Feedback,
selbstreguliertes Lernen		 Reduziert Eigenständigkeit & Selbsteinschätzung

Quellen: Jia & Tu (2024), Mena-Guacas (2023), Darwin (2023)

Analytisch: Fokus auf Kernproblem statt Fleissaufgabe

Kreativ: kurzer Boost, dann negativ, auch ohne KI

Persönlicher Tutor: Vision

Persönlicher Tutor: Realität

  • eclectic state of nascant research
  • lack of common concept on human learning
  • utopian & dystopian discourse on future of AI in Education

link to study

Persönlicher Tutor: Realität

  • Eingeschränkte Individualisierung
  • Begrenztes Verständnis
  • Mangelnde Flexibilität
  • Informationsflut
  • Halluzinationen

Persönlicher Tutor: Realität

  • Eingeschränkte Individualisierung
  • Begrenztes Verständnis
  • Mangelnde Flexibilität
  • Informationsflut
  • Halluzinationen

Chatbot hilft bei

  • Begriffe & Konzepte verstehen
  • individuelle Fragen
  • Diskussionspartner
  • verschiedene Perspektiven 
  • Schwierigkeitslevel anpassen
  • Quellen finden (Internet)

Persönlicher Tutor: Realität

Schulz et al (in Prep)

GPT Vorerfahrung (Selbsteinschätzung)

Testergebnis

Studierende erarbeiten Lösung gemeinsam mit Chatbot Tutor

Persönlicher Tutor: Realität

Schulz et al (in Prep)

GPT Vorerfahrung (Selbsteinschätzung)

Testergebnis

Studierende erarbeiten Lösung gemeinsam mit Chatbot Tutor

Ungeleitete KI Nutzung

=> schlechtere Noten

Persönlicher Tutor: Realität

Entscheidender Skill: Mitarbeiten

Schulz et al (in Prep)

Testergebnis

Level der Mitarbeit

Studierende erarbeiten Lösung gemeinsam mit Chatbot Tutor

How not to Work with AI

How to Work with AI

How to Work with AI

Multiple Choice

 

 

mehrmals prompten

gute Fragen sammeln

Rolle: Dozent fuer Mathematik

Aufgabe: Erstelle für diesen Inhalt ein Multiple Choice Quiz aus 10 Fragen 
mit je 1 richtigen und 3 falschen Antworten. 
Folge dabei den unten stehenden Anweisungen. 
Stelle mir zunächst alle Fragen und warte auf meine Antworten.
Dann, Liste kurz welche Fragen richtig beantwortet wurden. 
Für falsch beantwortete Fragen, gib eine kurze Erklärung, 
für die richtige Antwort und warum meine Antwort falsch.

Inhalt: >>>Inhalt -text, pdf, website, ...<<<

Multiple Choice

Anweisungen:
Gute MC-Aufgaben sollen als fair erlebt werden und 
das bloße Erraten der richtigen Antwortmöglichkeiten erschweren.
Sie sollten auch anspruchsvollere kognitive Prozesse überprüfen.
Der Stamm der Frage sollte alle notwendigen, 
aber keine irrelevanten Informationen enthalten.
Vermeiden Sie den Cue-Effekt, bei dem versteckte Lösungshinweise 
den Studierenden aufgrund formaler, logischer oder inhaltlicher 
Angaben die Antwort erleichtern.
Die Antwortoptionen sollten inhaltlich homogen und möglichst kurz sein.

Die Frage sollte klar und präzise formuliert sein.
Wiederholungen von Wortelementen des Stamms in den Antwortoptionen sollten vermieden werden.
Absolute Begriffe wie "ausschließlich", "nie" oder "immer" sollten vermieden werden.
Die Antworten sollten sich auf der gleichen inhaltlichen Dimension befinden.
Über die korrekten bzw. falschen Antworten sollte Einigkeit herrschen.

Beispiel:
Die Dreamland AG verkauft das Kissen «Soft» für CHF 20.–/Stück. Was ist der Gewinn?
Ein Kissen benötigt zur Herstellung 1 Kilogramm Rohmaterial und eine Arbeitsstunde Zeit. 
Das Rohmaterial kostet CHF 6.–/kg, die Arbeitszeit kostet CHF 4.–/h.
A. CHF 10.–
B. CHF 11.–
C. CHF 9.–
D. CHF 8.–

Bessere MC: Anweisungen für gute MC

~30% der Fragen brauchbar

 

mehrmals prompten

gute Fragen sammeln

Rolle: Dozent fuer Mathematik

Aufgabe: Erstelle für diesen Inhalt ein Multiple Choice Quiz aus 10 Fragen 
mit je 1 richtigen und 3 falschen Antworten. 
Folge dabei den unten stehenden Anweisungen. 
Stelle mir zunächst alle Fragen und warte auf meine Antworten.
Dann, Liste kurz welche Fragen richtig beantwortet wurden. 
Für falsch beantwortete Fragen, gib eine kurze Erklärung, 
für die richtige Antwort und warum meine Antwort falsch.

Inhalt: >>>Inhalt -text, pdf, website, ...<<<

Multiple Choice

Fragen zu leicht?

Bitte erstelle ein neues Quiz mit schwierigeren Fragen.
Rolle: Dozent fuer Mathematik

Aufgabe: Erstelle für diesen Inhalt ein Multiple Choice Quiz aus 10 Fragen 
mit je 1 richtigen und 3 falschen Antworten. 
Folge dabei den unten stehenden Anweisungen. 
Stelle mir zunächst alle Fragen und warte auf meine Antworten.
Dann, Liste kurz welche Fragen richtig beantwortet wurden. 
Für falsch beantwortete Fragen, gib eine kurze Erklärung, 
für die richtige Antwort und warum meine Antwort falsch.

Inhalt: >>>Inhalt -text, pdf, website, ...<<<

Multiple Choice

Fragen zu leicht?

Welche Eigenschaften haben in diesem Kontext schwierigere Fragen?
Bitte erstelle ein neues Quiz mit schwierigeren Fragen.
Rolle: Dozent fuer Mathematik

Aufgabe: Erstelle für diesen Inhalt ein Multiple Choice Quiz aus 10 Fragen 
mit je 1 richtigen und 3 falschen Antworten. 
Folge dabei den unten stehenden Anweisungen. 
Stelle mir zunächst alle Fragen und warte auf meine Antworten.
Dann, Liste kurz welche Fragen richtig beantwortet wurden. 
Für falsch beantwortete Fragen, gib eine kurze Erklärung, 
für die richtige Antwort und warum meine Antwort falsch.

Inhalt: >>>Inhalt -text, pdf, website, ...<<<

Umgangsregeln mit

  • beschränktes Tool, nützlicher Assistent
  • kann schreiben, nicht denken
    ➞ KI schreibt, ich denke mit
  • Output nie perfekt
    ➞ Iterativ arbeiten
  • Output kann Kopie sein
    ➞ immer überarbeiten
  • Datenschutz: keine Fremden Daten hochladen
  • Wie man in den Wald hineinruft, so schallt es heraus
  • Das Echo des Herstellers verklingt nie

Take Away

Chatbots zentrales KI Tool für die Lehre

  • 24/7 Assistent für Lehrkräfte und Studierende
  • Produktive Nutzung braucht Schulung & Verständnis

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Online:

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