Hypothesen mit KI schärfen, Ergebnisse offenlassen

Das Problem

Frau Keller unterrichtet Natur und Technik in der siebten Klasse. Beim Thema Pflanzen schreiben die Lernenden Vermutungen auf: «Pflanzen brauchen Licht.» «Dünger ist gut.» Solche Sätze sind weder falsch noch richtig prüfbar, weil unklar bleibt, was genau verglichen werden soll.

Eine Hypothese ist eine begründete, prüfbare Vermutung, oft als Wenn-dann-Aussage formuliert: «Wenn eine Bohnenpflanze weniger Licht erhält, wächst sie langsamer.» Prüfbar heisst, dass ein Versuch sie bestätigen oder widerlegen könnte und die Grössen messbar sind. Viele Lernende formulieren Hypothesen erst, wenn sie das Ergebnis schon kennen.

Eine KI kann hier gefährlich bequem sein, denn sie liefert fertige Hypothesen und gleich die erwarteten Ergebnisse dazu. Das nimmt den Lernenden das Denken ab und kann den Versuch zum blossen Bestätigen machen. Sinnvoll ist, KI nur als Fragegeberin einzusetzen.

So lösen Sie es mit KI – Schritt für Schritt

1. Wählen Sie eine Untersuchungsfrage. Sie sollte mit einfachen Mitteln prüfbar sein, zum Beispiel: «Wovon hängt es ab, wie schnell Zucker in Wasser gelöst wird?» Gleichen Sie sie mit Lehrplan 21 und Sicherheitsvorgaben ab.
2. Lassen Sie Lernende zuerst allein formulieren. Jede Person notiert eine Vermutung und begründet sie mit eigenem Wissen oder Erfahrung, ohne KI.
3. Klären Sie Merkmale einer guten Hypothese. Sie enthält eine Ursache und eine Wirkung, ist messbar und kann sich als falsch erweisen. Die Tabelle unten dient als Checkliste.
4. Bereiten Sie Rückfragen mit KI vor. Die KI soll Fragen stellen wie «Was genau verändern Sie? Was messen Sie? Woran würden Sie erkennen, dass Ihre Vermutung falsch ist?» Nutzen Sie die Vorlage unten und prüfen Sie die Fragen vorab.
5. Lassen Sie die Hypothese überarbeiten. Die Lernenden verwenden die Fragen, um ihre Formulierung selbst zu schärfen. Sie schreiben die neue Fassung ohne KI-Vorschlag.
6. Planen Sie den Versuch. Gemeinsam klären Sie, was verändert, gemessen und gleich gehalten wird, siehe Faire Experimente: Variablenkontrolle.
7. Führen Sie den Versuch durch und halten Sie Ergebnisse offen. Notieren Sie, was tatsächlich geschieht. Wenn das Ergebnis der Vermutung widerspricht, ist das ein Erkenntnisgewinn.
8. Besprechen Sie das Ergebnis. Was zeigt der Versuch, was nicht? Was würden wir als Nächstes prüfen?

Vorlage zum Kopieren

Ich bin Lehrperson für Natur und Technik in der Schweiz (Stufe: [Klasse]).
Untersuchungsfrage: [Frage]. Lernziel: Lernende formulieren eine prüfbare
Hypothese selbst.

Ich gebe dir gleich eine Vermutung einer Lernenden, die ich vorher
erfunden habe: [fiktive Vermutung, z. B. «Pflanzen wachsen besser mit Dünger»].
Stelle ausschliesslich fünf Rückfragen, die helfen, daraus eine prüfbare
Wenn-dann-Hypothese zu machen (Was verändert man? Was misst man? Wie sieht
ein Ergebnis aus, das die Vermutung widerlegt?). Formuliere keine Hypothese,
nenne kein erwartetes Ergebnis und gib keine Versuchsanleitung.

Verwenden Sie erfundene Vermutungen und prüfen Sie die Fragen, bevor Sie sie den Lernenden geben.

Worauf Sie achten müssen

• Keine fertigen Hypothesen von der KI: Sonst verschiebt sich die Denkleistung. Begrenzen Sie den Auftrag auf Rückfragen.
• Ergebnisse nicht vorwegnehmen: Eine KI nennt gern das «richtige» Resultat. Lernende sollen es selbst messen. Löschen Sie solche Hinweise.
• Datenschutz: Geben Sie keine Namen oder echten Schülerformulierungen mit Personenbezug in öffentliche KI-Dienste ein. Verwenden Sie erfundene Beispiele.
• Sicherheit prüfen: Versuche mit Chemikalien, Strom oder Hitze brauchen eine Gefährdungsbeurteilung durch Sie. Siehe Versuchsanleitungen auf Sicherheit prüfen.
• Fachliche Korrektheit: KI kann Begriffe vermischen, etwa Hypothese und Theorie, oder Ergebnisse falsch beschreiben. Prüfen Sie nach.
• Alter und Zugang: Der Ablauf muss ohne KI-Zugang möglich sein. Drucken Sie die Rückfragen aus.

Ein Beispiel aus der Praxis

Ein Beispiel: Eine siebte Klasse in Aarau untersucht, was die Lösungsgeschwindigkeit von Zucker beeinflusst. Die Lernenden schreiben «Heisses Wasser ist besser». Frau Keller testet vorab mit einer erfundenen Vermutung die Rückfragen der KI. Eine der fünf Fragen enthält bereits die Antwort («Warm löst schneller, nicht wahr?»), und sie streicht sie.

Mit den geprüften Fragen überarbeiten die Lernenden ihre Sätze: «Wenn das Wasser 40 Grad warm ist, löst sich ein Zuckerwürfel schneller als in 20 Grad warmem Wasser; wir messen die Zeit bis zum Verschwinden.»

Nachher planen die Gruppen einen fairen Versuch. Eine Gruppe findet heraus, dass das Rühren die Zeit stark verändert, und passt ihre Hypothese an. Frau Keller schätzt, dass die Lernenden das Wort «prüfbar» nun selbst verwenden. Weitere Anregungen: Forschendes Lernen: Fragen eingrenzen.

So hilft Ihnen Alpasana

Wie Sie KI so anweisen, dass sie nur Rückfragen stellt, üben Sie im Online-Kurs Prompt Engineering von Alpasana auf absofort. Beschrieben sind das Festlegen von Aufgabe, Rolle, Kontext, Ziel und Ausgabeformat sowie das Überarbeiten von Prompts und Prüfen der Ergebnisse.

Der Kurs vermittelt Technik der Anweisung und keine Naturwissenschaftsdidaktik. Für die Beurteilung der Hypothesen und die Sicherheit der Versuche sind Sie zuständig. Jüngere Kinder können mit Kinderfragen im NMG-Unterricht untersuchen beginnen.

Häufige Fragen

Soll die KI Hypothesen für Lernende formulieren?

Nein. Sie soll nur Rückfragen stellen. Wenn sie die Hypothese liefert, fehlt die eigentliche Lernleistung, nämlich das Präzisieren der eigenen Vermutung.

Was ist der Unterschied zwischen Vermutung und Hypothese?

Eine Vermutung ist eine Idee, eine Hypothese ist begründet und so formuliert, dass sie sich prüfen lässt. Lernende brauchen Übung, diesen Schritt zu gehen.

Was, wenn der Versuch die Hypothese widerlegt?

Das ist ein vollwertiges Ergebnis. Besprechen Sie, was gelernt wurde und welche neue Frage entsteht. Eine «falsche» Hypothese ist kein Fehler der Lernenden.

Eignet sich das schon in der Primarschule?

In einfacher Form ja, etwa mit «Ich vermute, dass … weil …». Wenn-dann-Formulierungen und Messgrössen folgen später. Orientieren Sie sich an Lehrplan 21 und Lehrmittel.