Eine KI-Assistenz fürden Chemieunterricht

Ein Forschungsprojekt der AG Chemiedidaktik an der Universität Oldenburg: Chemie.KI bewertet Schülerantworten anhand des Bewertungsschemas, das Sie festlegen und freigeben – Kriterium für Kriterium, mit Teilpunkten statt einer pauschalen Note.

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  • wissenschaftlich fundiert
  • für Lehrkräfte
  • Universität Oldenburg

Neu: Chemie.KI wurde grundlegend überarbeitet und erweitert. Die Bewertung steht auf einer besseren Grundlage, eigene Aufgaben lassen sich jetzt selbst anlegen – und die Registrierung ist vorerst für alle Chemielehrkräfte offen.

Das Prinzip

Wie funktioniert Chemie.KI?

Für jede Chemieaufgabe hinterlegen wir ein festes Bewertungsschema mit einzelnen Kriterien – etwa: Wurde der Fachbegriff korrekt verwendet? Wurde die Begründung schlüssig hergeleitet? Ein Sprachmodell prüft die Schülerantwort anschließend Kriterium für Kriterium und vergibt Teilpunkte statt einer pauschalen Note.

Damit die KI dabei wie eine erfahrene Chemielehrkraft urteilt, trainieren wir sie zusätzlich mit tausenden echten, von Expert:innen bewerteten Schülerantworten. So lernt das Modell auch den Umgang mit unvollständigen oder sprachlich unsauberen Antworten – und erreicht in ersten Auswertungen eine Bewertungsqualität, die nah an die menschlicher Gutachter:innen heranreicht.

Geführte Demo Die Wissenschaft hinter Chemie.KI
Das Feedback

Jeder Punkt hat eine Fundstelle

Bewertet wird nicht die Antwort als Ganzes, sondern jedes Kriterium für sich. Zu jedem vergebenen Teilpunkt gehört die Stelle im Antworttext, auf die er sich stützt – farbig markiert und nachvollziehbar für Lernende wie für Sie.

Was ein Kriterium nicht abdeckt, bleibt sichtbar offen: gepunktet markiert, mit einem Hinweis, was zur vollen Punktzahl gefehlt hätte. Bewertet wird dabei nur, was die Aufgabe auch verlangt.

Probieren Sie selbst

Wählen Sie eine Aufgabe, schreiben Sie eine Antwort und lassen Sie sie bewerten. Das Ergebnis erscheint in der Karte daneben.

Erkläre, warum eine Natronlauge-Lösung basisch reagiert. Gib dabei auch an, wie sich der pH-Wert gegenüber reinem Wasser verändert.

Säure-Base · AFB II · 3 Punkte

Erkläre, warum eine Natronlauge-Lösung basisch reagiert. Gib dabei auch an, wie sich der pH-Wert gegenüber reinem Wasser verändert.

Natriumhydroxid zerfällt in Wasser in Na+ und OH−K1. Dadurch steigt die Konzentration der Hydroxid-IonenK2 über die von Oxonium-Ionen, deshalb ändert sich der pH-Wert der LösungK3.

Farbig markiert ist jeweils die Stelle, auf die sich die Bewertung eines Kriteriums stützt. Fahren Sie unten über ein Kriterium, um seine Fundstelle hervorzuheben.

  • K1

    Die Dissoziation des Feststoffs in Wasser ist mit beiden Ionen korrekt benannt.

    Dissoziation beschrieben

    1/1
  • K2

    Der Überschuss an Hydroxid-Ionen gegenüber den Oxonium-Ionen wird als Ursache genannt.

    Ionenverhältnis begründet

    1/1
  • K3

    Dass sich der pH-Wert ändert, ist genannt – aber nicht, in welche Richtung er sich gegenüber reinem Wasser verschiebt.

    pH-Wert angegeben · Hinweis: Der pH-Wert liegt über 7, dem Wert von reinem Wasser

    0/1

Erreichte Punktzahl2 von 3

Gestaltung einer Aufgabe

Von der Aufgabe zur Rückmeldung

Vier Schritte, von der eigenen Aufgabenstellung bis zur Auswertung der ganzen Lerngruppe.

  1. 1

    Aufgabe und Kriterien festlegen

    Sie schreiben die Aufgabe und jede Bewertungsanforderung in eine eigene Zeile mit Punktzahl. Die Gesamtpunktzahl ergibt sich daraus von selbst.

    Lehrkraft
  2. 2

    Bewertungsanleitung freigeben

    Chemie.KI erzeugt daraus Musterlösung, Teilpunktregeln und Grenzfälle. Sie lesen, korrigieren und geben frei. Ohne Freigabe wird nicht bewertet.

    Lehrkraft
  3. 3

    Test per Code bearbeiten

    Freigegebene Aufgaben bündeln Sie zu einem Test. Ihre Lerngruppe öffnet ihn mit einem fünfstelligen Code – ohne Konto, ohne Namen.

    Lerngruppe
  4. 4

    Rückmeldung und Auswertung

    Jede Antwort erhält Teilpunkte, eine Begründung je Kriterium und die belegende Textstelle. Sie sehen die Klasse auf einen Blick – inklusive markierter Grenzfälle.

    Beide
Die vier Schritte als geführte Demo ansehen
Stand heute

Zahlen und Fakten

Vier Angaben, an denen sich das Projekt messen lassen muss.

17.693 annotierte Fälle

Von Expert:innen bewertete Schülerantworten – die Grundlage jeder Bewertung.

κ = 0,87 Übereinstimmung mit dem Goldstandard

Menschliche Lehrkräfte erreichen 0,90. Zur Studie

wenige Sekunden bis zur Rückmeldung

Feedback entsteht während der Bearbeitung – nicht Tage später.

ohne Namen Teilnahme per Code

Lernende bearbeiten Tests über einen fünfstelligen Code – ohne Konto und ohne personenbezogene Daten.

Loslegen

Bis zum Ende durchgelesen? Klasse!

Dann fangen Sie an – es kostet ja nichts. Konto anlegen, eine Aufgabe freigeben, Ihre Lerngruppe per Code teilnehmen lassen. Der Rest ergibt sich beim Ausprobieren.

Jetzt registrieren Erst die Demo ansehen

kostenfrei im Rahmen des Forschungsprojekts keine Daten Ihrer Lerngruppe nötig jederzeit wieder löschbar

Verlässlichkeit

Die Kontrolle bleibt bei Ihnen

Eine KI, die Leistungen bewertet, muss überprüfbar bleiben. Vier Festlegungen, die dafür sorgen.

Nichts läuft ohne Freigabe

Eine Aufgabe wird erst bewertet, wenn Sie die Bewertungsanleitung gelesen und freigegeben haben.

Chemie.KI schlägt Musterlösung, Teilpunktregeln und Grenzfälle vor – verbindlich wird davon nichts, bevor Sie es bestätigt haben. Bis dahin bleibt die Aufgabe für Ihre Lerngruppe unsichtbar.

Ihre Kriterien bleiben Ihre Kriterien

Anzahl, Reihenfolge und Punktwerte werden nach jedem Modellaufruf geprüft. Abweichungen führen zum Abbruch – nicht zu einer stillen Korrektur.

Das Modell darf also beurteilen, aber nicht umschreiben, was beurteilt wird. Ein Kriterium, das Sie mit einem Punkt angesetzt haben, kann nicht plötzlich zwei wert sein.

Jede Bewertung wird nachgerechnet

Teilpunkte dürfen die Maxima nicht überschreiten, die Summe muss stimmen. Beides prüft das System selbst.

Die Rechnung ist Arithmetik und keine Einschätzung – sie gehört deshalb nicht in das Sprachmodell, sondern davor und dahinter.

Grenzfälle kommen zu Ihnen zurück

Unsichere Fälle werden zur Prüfung markiert statt durchgewinkt. Eigene, von Hand bewertete Antworten lassen sich als Maßstab hinterlegen.

So verschiebt sich mit der Zeit nicht die Bewertung, sondern nur die Zahl der Fälle, die Sie noch selbst ansehen müssen.

Und wenn die KI daneben liegt? Dann sehen Sie es: Zu jedem Teilpunkt gehört die Fundstelle im Antworttext und eine Begründung in einem Satz. Eine Bewertung, die Sie nicht nachvollziehen können, ist im Zweifel keine.

Wie gut das im Mittel gelingt, ist gemessen und veröffentlicht.

Zur Studie
Aufgaben

Zwei Wege zur bewerteten Aufgabe

Sie können den geprüften Bestand nutzen oder eigene Aufgaben anlegen – beide enden im selben Test.

Fertig vorbereitet

Aufgaben aus dem Bestand

Zu 13 Themenfeldern liegen 65 geprüfte Aufgaben mit fertiger Bewertungsanleitung bereit – gestützt auf tausende von Expert:innen bewertete Schülerantworten.

  • Aufgabe auswählen und direkt in einen Test übernehmen
  • Bewertungsanleitung einsehen und für eigene Aufgaben kopieren
  • Ohne Vorbereitungszeit einsetzbar
In der Demo ansehen
Selbst angelegt

Eigene Aufgaben

Eigene Aufgabenstellung eintragen, Kriterien festlegen, Bewertungsanleitung erzeugen lassen, prüfen und freigeben – zu einem Themenfeld des Bestands oder zu einem eigenen Thema.

  • Kriterien und Punktwerte bestimmen Sie
  • Feineinstellungen zu Operator, AFB und Strenge möglich
  • Eigene bewertete Antworten als Kalibrierung hinterlegbar
Konto anlegen

Beide Wege enden gleich: Freigegebene Aufgaben bündeln Sie zu einem Test, den Ihre Lerngruppe mit einem fünfstelligen Code öffnet – ohne Konto und ohne Namen. Aus dem Bestand übernommene Aufgaben lassen sich vorher noch anpassen; die Bewertungsanleitung bleibt dabei Ihre.

Sie können erst schauen und sich später entscheiden – die Demo braucht kein Konto.

Geführte Demo
Zahlen und Fakten

Was hinter den vier Zahlen steckt

Woher die Angaben stammen, was sie bedeuten – und wo ihre Grenzen liegen.

17.693 annotierte Fälle

Echte Schülerantworten, von Menschen bewertet

Die Zahl ist der aktuelle Stand unserer Datenbank – keine Schätzung, sondern der Bestand, der beim Aufruf dieser Seite gezählt wird. Jeder Fall ist eine tatsächlich geschriebene Antwort aus dem Chemieunterricht, die von Fachleuten Kriterium für Kriterium bewertet wurde.

Aus diesem Bestand lernt das Modell, was eine Antwort in der Praxis wert ist: mit Rechtschreibfehlern, halben Sätzen, richtigen Gedanken in ungewohnten Worten. Deshalb urteilt es milder als eine reine Stichwortsuche und strenger als ein wohlwollendes Überfliegen.

κ = 0,87 Übereinstimmung

Nah an zwei Lehrkräften, die dasselbe bewerten

Cohens κ misst, wie stark zwei Bewertungen übereinstimmen – bereinigt um die Treffer, die reiner Zufall erklären würde. 1,0 wäre völlige Einigkeit, 0 wäre Raten.

Bewerten zwei erfahrene Lehrkräfte dieselben Antworten unabhängig voneinander, kommen sie in unseren Erhebungen auf etwa 0,90. Chemie.KI erreicht gegenüber dem Goldstandard 0,87. Der Abstand ist klein, aber er ist da – und genau deshalb bleibt die Freigabe bei Ihnen und werden Grenzfälle markiert.

wenige Sekunden bis zur Rückmeldung

Feedback, solange die Frage noch offen ist

Die Bewertung entsteht während der Bearbeitung: absenden, kurz warten, Rückmeldung lesen. Wie lange genau, hängt von Länge der Antwort und Auslastung ab – es sind Sekunden, keine Minuten.

Der didaktische Unterschied liegt nicht in der Geschwindigkeit, sondern im Zeitpunkt: Wer erst nach einer Woche erfährt, woran es lag, hat die eigene Überlegung längst vergessen. Wer es sofort erfährt, kann sie noch einmal aufnehmen.

ohne Namen Teilnahme per Code

Lernende brauchen kein Konto

Ein Test wird über einen fünfstelligen Code geöffnet. Es wird kein Konto angelegt, kein Name abgefragt, keine E-Mail-Adresse gespeichert – die Antwort steht ohne Person dahinter in der Datenbank.

Für Sie heißt das: Sie sehen die Lerngruppe als Ganzes und jede Antwort einzeln, aber die Zuordnung zu einem Namen entsteht nur dort, wo Sie sie selbst herstellen – im Klassenraum, nicht im System.

Stand und Grenzen: Bestandszahlen werden bei jedem Seitenaufruf frisch gezählt. Die Übereinstimmung stammt aus einer Erhebung zu einem festen Aufgabensatz und gilt nicht automatisch für jede neue Aufgabe – für eigene Aufgaben ist sie ein Anhaltspunkt, kein Versprechen.

Methode, Datengrundlage und Auswertung sind ausführlich beschrieben.

Die Wissenschaft dahinter