Mathematiklernen mit generativer KI — 12 KI-Assistenten und Umsetzungsstrategien

Herausgeber: Schulversuch KI@school (Stiftung Bildungspakt Bayern), in Kooperation mit der Universität Siegen (Mathematikdidaktik)
Format: Handreichung, ca. 82 Seiten (liegt als Vorschau/Endprodukt-Doppelseiten vor)
Zielgruppe: Lehrkräfte Primar- und Sekundarstufen — mit und ohne KI-Vorerfahrung; erprobt mit 24 Lehrkräften auf KI@school-Arbeitstagungen

Kernidee: KI-Assistenten statt offener Chatbots

KI-Assistenten = dialogbasierte KI-Systeme, die über System-Prompts, Hintergrundwissen und Konfiguration auf bestimmte Rollen/Aufgaben ausgerichtet sind. Plattformunabhängiges Prinzip — je nach System: GPTs (ChatGPT), Gems (Gemini), Assistenten (Fobizz, SchulKI), Lernszenarien (AIS.chat), Personas (ByCS-Lernplattform-KI).

Begründung: Generische Chat-Systeme antworten zu ausführlich, nehmen Lösungswege vorweg und verfehlen Lernziele — das ist keine Fehlanwendung, sondern Grundfunktionsweise generativer KI. KI-Assistenten rahmen Lernprozesse didaktisch: Rückfragen, abgestufte Impulse statt vorschneller Komplettlösungen; die Steuerung bleibt bei der Lehrkraft (unsichtbar für Lernende).

Sieben didaktische Rollen von KI-Assistenten im Mathematikunterricht

Individuelle Lernbegleitung (adaptiv, individuelle Lösungswege)
Rückmeldung & Reflexionsanregung
Begleitung mathematischer Problemlöseprozesse
Begleitung mathematischer Erkundungs- und Begründungsprozesse
Unterstützung mathematischer Kommunikation (Erklären, Vergleichen, Begründen)
Kontext- und Anwendungspartnerschaft (authentische/spielerische/berufsbezogene Kontexte)
Unterstützung beim Üben und Vorbereiten (Leistungsnachweise)

Erstellung: Bausteine und System-Prompt-Struktur

Bausteine eines KI-Assistenten: Name, Kurzbeschreibung, System-Prompt (didaktischer Kern), Gesprächsaufhänger, Wissen (Dokumente — Urheberrecht beachten), Erweiterungen (Python, Internetsuche, Bildgenerierung), Sprachmodellwahl. Die ByCS-Persona-Maske ist reduziert (Name, Prompt, Nutzerinfo).

Empfohlene System-Prompt-Struktur mit Hashtag-Kategorien (nach Lennon 2023):

Kategorie	Inhalt
#Rolle	Lernbegleiter/Erklärhilfe/Feedbackgeber; Sprachniveau, Tonfall
#Aufgabe	Was konkret tun/vermeiden (z. B. keine vollständigen Lösungen, erst Denkimpulse)
#Schritte	Interaktionsablauf (erst Anliegen klären, dann gestufte Hilfen)
#Kontext	Fach, Thema, Jahrgangsstufe, Leistungsniveau, Lerngruppe
#Ziel/#Ausgabeformat	Umfang, sprachliche Komplexität, Darstellungsform
#Einschränkungen	Unerwünschtes Verhalten (keine Lösungen vorgeben, bei Unsicherheit nachfragen)

Iterativer Gestaltungsprozess (mehrfach testen, überarbeiten); Test-Tipp: „Geheime Regel"-Abkürzung in den Prompt einbauen, um bei Tests zu Teilaufgaben zu springen.

Praxisteil: Problemtabelle mit Formulierungshilfen

Typische Probleme + konkrete Prompt-Bausteine, u. a.: Assistent verrät Lösungen (→ positive Verhaltensbeschreibung statt bloßem Verbot), schweift ab, antwortet zu lang/zu kompliziert, rechnet fehlerhaft oder bestätigt falsche Ergebnisse (→ Berechnungen an WolframAlpha/Python delegieren), zu viele Hilfen auf einmal (→ gestufte, konkretisierte Hilfeformate), arbeitet zu unspezifisch (→ eng umrissene Rolle, kleiner Inhaltsbereich).

Sechs Einsatz-Hinweise

Urheberrecht (v. a. bei hochgeladenem Wissen), 2. Datenschutz (keine personenbezogenen/sensiblen Daten, auch indirekte Identifizierbarkeit), 3. sichere Nutzung (schulische Accounts, datenschutzkonforme Plattformen), 4. Ergebnisse kritisch prüfen (Halluzinationen), 5. Bias berücksichtigen, 6. Transparenz/KI-Kennzeichnung gegenüber Lernenden.

Die 12 KI-Assistenten (Steckbriefe)

Elfine (Feenwelt-Torhüterin), Geschichten(er)Zähler, Rundolph (Runden, hilfsbedürftiger Mitschüler), Tina Textaufgabe, Showmaster (Talkshow zu linearen Gleichungssystemen), Parabelpilotin Paula, Coaster AI, Mia san Statistik (Fußball-Statistik), AbiAI, Markt-Mentor, Fermi-Aufgaben-Assistent, KI-Assistenten-Designer (Meta-Assistent zur Prompt-Entwicklung). Szenische/narrative Rahmungen strukturieren Lernprozesse auch über Rolle und Kommunikationsweise.

Einordnung

Erste ins Wiki aufgenommene fachdidaktische KI-Handreichung (Mathematik) — ergänzt die überfachlichen Leitfäden (src-handlungsleitfaden-ki-paedagogische-praxis, src-ki-leitfaden-unterricht-lehrende) um konkrete Unterrichtswerkzeuge. Die System-Prompt-Methodik (Hashtag-Struktur, Problemtabelle, KI-Assistenten-Designer) ist fachunabhängig übertragbar — auch auf sonderpädagogische Kontexte und die ByCS-Personas, die ab SJ 2026/27 flächendeckend verfügbar sind.