Mit KI überprüfbare Hypothesen im Unterricht entwickeln

Das Problem

Frau Keller lässt ihre Klasse zum Keimen von Samen Vermutungen aufstellen. Die Antworten lauten: «Pflanzen mögen Licht», «Es wächst besser, wenn man nett ist» oder «Es kommt darauf an». Mit solchen Sätzen kann man keinen Versuch durchführen, weil niemand weiss, was genau verglichen oder gemessen werden soll.

Eine Hypothese ist eine begründete Vermutung, die sich überprüfen lässt. In den Naturwissenschaften gehört dazu, dass man weiss, was man verändert und was man misst. Das Verändern bezeichnet man als unabhängige Variable, das Messen als abhängige Variable. Alles andere sollte gleich bleiben. Erst dann sagt das Ergebnis etwas aus.

Der Schritt von der vagen Aussage zur untersuchbaren Hypothese fällt vielen Lernenden schwer. Hier kann KI als Gesprächspartnerin für die Lehrperson dienen: Sie liefert Beispiele für Umformulierungen und Rückfragen. Lernen sollen die Kinder das Präzisieren aber selbst, nicht durch Abschreiben einer fertigen Hypothese.

So lösen Sie es mit KI – Schritt für Schritt

1. Das Lernziel festhalten. Zum Beispiel «Die Lernenden formulieren eine Hypothese mit Variablen und einer Vorhersage». Entscheiden Sie, ob die Klasse am Ende auch den Versuch durchführt.

1. Vermutungen der Klasse sammeln. Lassen Sie die Kinder frei notieren, was sie über das Thema vermuten. Sammeln Sie die Sätze unverändert, auch die unklaren.

1. Typische Unschärfen identifizieren. Sortieren Sie die Vermutungen: zu allgemein, nicht messbar, mehrere Faktoren auf einmal. So sehen Sie, wo die Klasse Hilfe braucht.

1. Rückfragen mit KI vorbereiten. Lassen Sie die KI für Ihre Beispielsätze, ohne Namen, passende Rückfragen entwerfen, zum Beispiel «Woran würdest du merken, dass es besser wächst?». Wählen Sie die besten aus.

1. Die Klasse präzisieren lassen. Die Kinder beantworten die Rückfragen in Gruppen und formulieren ihre Hypothese neu: «Wenn …, dann …, weil …».

1. Variablen benennen. Gemeinsam notieren sie, was sie verändern, was sie messen und was gleich bleiben muss. Eine einfache Tabelle hilft.

1. Auf Prüfbarkeit testen. Jede Gruppe beantwortet: Wie könnten wir das mit unseren Mitteln überprüfen? Wenn es nicht geht, überarbeiten sie die Hypothese.

1. Den Versuch planen oder durchführen. Je nach Zeit entwerfen die Gruppen einen Ablauf. Erst nach dem Versuch kommt die Auswertung.

Vorlage zum Kopieren

Ein Prompt ist der schriftliche Auftrag an die KI. Verwenden Sie ein freigegebenes Werkzeug und nur Beispielsätze ohne Namen.

Ich unterrichte [Fach] in der [Klassenstufe]. Thema: [Thema, z. B. Keimen von Samen].
Hier sind drei Vermutungen aus meiner Klasse, anonymisiert: [Satz 1], [Satz 2], [Satz 3].
Formuliere zu jeder Vermutung zwei Rückfragen, die Lernende zum Präzisieren anregen:
- Was wird verändert?
- Was wird gemessen?
- Woran erkennt man das Ergebnis?
Gib keine fertige Hypothese vor.
Nenne danach zu jeder Vermutung, ob sie mit einfachen Schulmitteln untersuchbar ist, und begründe kurz.
Schreibe in einfacher Sprache.

Passen Sie Thema und Beispiele an und lassen Sie bei Bedarf eine Checkliste «Ist meine Hypothese untersuchbar?» ergänzen.

Worauf Sie achten müssen

• Prüfen Sie die Beurteilung der KI, ob eine Vermutung untersuchbar ist, anhand Ihrer Ausrüstung und Zeit. Ein Versuch, der im Alltag nicht machbar ist, bleibt eine gute Frage, aber keine Hypothese für die Klasse.
• Lassen Sie die Kinder nicht nur nach der «richtigen» Hypothese suchen. Auch eine widerlegte Hypothese bringt Erkenntnis.
• Sicherheit geht vor: Planen Sie Versuche mit Ihrer Schulleitung und beachten Sie die Sicherheitsvorgaben für Experimente in Ihrer Schule.
• Geben Sie keine Aussagen mit Namen oder erkennbaren Informationen zu Lernenden in öffentliche KI-Dienste ein.
• Die Zuordnung zum Lehrplan ist je nach Kanton verschieden. Prüfen Sie die Kompetenzen im Lehrplan 21 Ihres Kantons.

Ein Beispiel aus der Praxis

Ein erfundenes Beispiel aus einer 5. Klasse in Aarau: Die Klasse soll untersuchen, was Brausetabletten im Wasser beeinflusst. Die ersten Vermutungen lauten: «Es sprudelt schneller, wenn man es mag» und «Warmes Wasser ist besser».

Frau Keller hat mit KI Rückfragen vorbereitet und eine ausgewählt: «Was meinst du mit besser, und wie könnten wir das messen?» Die Gruppen einigen sich auf «Die Tablette löst sich in warmem Wasser schneller auf als in kaltem.» Sie überlegen, dass sie mit der Stoppuhr messen und Wassermenge und Tablettengrösse gleich halten müssen. Eine Gruppe bemerkt, dass ihr Thermometer fehlt, und ändert ihre Hypothese auf «lauwarm» und «kalt». Frau Keller sieht, dass die Kinder nun selbst nach Messbarkeit fragen.

So hilft Ihnen Alpasana

Gute Rückfragen entstehen aus präzisen Aufträgen. Der Prompt-Engineering-Kurs von absofort zeigt, wie Sie Aufgabe, Rolle, Kontext, Ziel und Ausgabeformat festlegen und komplexe Aufgaben schrittweise bearbeiten. Er ist als Online-Kurs mit Zertifikat beschrieben und braucht keine Programmierkenntnisse.

Der Kurs ist nicht auf Naturwissenschaftsdidaktik ausgerichtet. Die fachliche Beurteilung der Versuche und die Sicherheit im Unterricht bleiben bei Ihnen.

Häufige Fragen

Soll die KI die Hypothese für die Klasse schreiben?

Nein. Das Präzisieren ist der Lernschritt. Die KI dient nur Ihnen zur Vorbereitung von Rückfragen und Beispielen. Weitere Ansätze finden Sie im Beitrag zu Hypothesen schärfen.

Was, wenn die Hypothese der Klasse nicht stimmt?

Das ist ein wichtiger Teil naturwissenschaftlichen Denkens. Lassen Sie die Klasse beschreiben, was das Ergebnis aussagt, und mögliche Gründe sammeln. Eine falsche Vorhersage ist kein Fehler im Lernprozess.

Kann man auch Hypothesen in Geistes- oder Sozialwissenschaften untersuchen?

Ja, etwa in einer Umfrage oder Beobachtung. Die Frage bleibt: Was wird verändert oder verglichen, und wie erkennen wir ein Ergebnis? Eine Vertiefung für Forschungsfragen bietet der Beitrag zu eigenen Forschungsfragen.

Wie bewerte ich Hypothesen?

Bewerten Sie, ob die Hypothese untersuchbar ist, Variablen nennt und eine Vorhersage enthält. Ob sie sich bestätigt, ist für die Beurteilung nicht entscheidend.