The increasing availability of AI chatbots such as ChatGPT opens up new possibilities for programming lessons in lower secondary education. This exploratory master's thesis investigated how lower secondary school students use an AI chatbot in block-based programming with Scratch. The aim was to gain insights into usage patterns, reasons for use and non-use as well as typical interaction patterns. In addition, a supporting card set was developed and evaluated to accompany students when using the AI chatbot. This work thus provides initial insights into AI-supported programming lessons at lower secondary level.
The study followed a qualitative-explorative research design and was based on a method triangulation consisting of the analysis of chat histories (survey 1), interviews (survey 2) and a qualitative questionnaire (survey 3). The results show that the students used the AI chatbot very little when programming with Scratch. The majority of students used the AI chatbot to generate code and ideas. In addition to the support scenarios on the card set, the students also used the AI chatbot for assistance in connection with the Scratch programming learning environment, carried out purposeless interactions and requested the generation of non-code content. The reasons for using the AI chatbot included the functional properties of the AI chatbot as well as various personal and answer-related reasons. The main reasons for not using the AI chatbot were personal, social and emotional reasons, task- and answer-related reasons and the individual prerequisites of the students. The interaction patterns showed mainly refining, efficiency-oriented and explorative interaction patterns, in which the students mainly interacted with the AI chatbot in a controlling and dialogical interaction style. Although the card set was not used frequently by the students, the feedback on the areas of format, support, content and design was positive overall. As part of the evaluation of the card set, it was also possible to identify individual aspects of how such support scenarios could be further developed in the future.

Die zunehmende Verfügbarkeit von KI-Chatbots wie ChatGPT eröffnet neue Möglichkeiten für den Programmierunterricht in der Sekundarstufe I. Diese explorative Masterarbeit untersuchte, wie Schüler:innen der Sekundarstufe I einen KI-Chatbot bei der blockbasierten Programmierung mit Scratch nutzen. Ziel war es, Einblicke in Nutzungsmuster, Gründe für die Nutzung und Nichtnutzung sowie in typische Interaktionsmuster zu gewinnen. Darüber hinaus wurde ein unterstützendes Kartenset entwickelt und evaluiert, welches Schüler:innen beim Einsatz des KI-Chatbots begleiten soll. Diese Arbeit liefert somit erste Einblicke in den KI-gestützten Programmierunterricht in der Sekundarstufe I.
Die Studie folgte einem qualitativ-explorativen Forschungsdesign und basierte auf einer Methodentriangulation bestehend aus der Analyse von Chathistorien (Erhebung 1), Leitfadeninterviews (Erhebung 2) sowie einem qualitativen Fragebogen (Erhebung 3). Die Ergebnisse zeigen, dass die Schüler:innen den KI-Chatbot nur sehr wenig beim Programmieren mit Scratch eingesetzt haben. Die Schüler:innen setzten den KI-Chatbot mehrheitlich für die Code- und Ideengenerierung ein. Zusätzlich zu den Unterstützungsszenarien auf dem Kartenset haben die Schüler:innen den KI-Chatbot auch als Hilfestellung im Zusammenhang mit der Programmierlernumgebung Scratch genutzt, zweckfreie Interaktionen getätigt sowie die Generierung von codefremden Inhalten angefordert. Als Gründe für die Nutzung des KI-Chatbots konnten unter anderem die funktionalen Eigenschaften des KI-Chatbots sowie unterschiedliche persönliche und antwortbezogene Gründe identifiziert werden. Für eine Nichtnutzung des KI-Chatbots waren vor allem persönliche, soziale und emotionale Gründe, aufgaben- und antwortbezogene Gründe sowie die individuellen Voraussetzungen der Schüler:innen verantwortlich. Bei den Interaktionsmustern zeigten sich vor allem verfeinernde, effizienzorientierte und explorative Interaktionsmuster, bei welchen die Schüler:innen hauptsächlich in einem steuernden und dialogischen Interaktionsstil mit dem KI-Chatbot interagiert haben. Obwohl das Kartenset von den Schüler:innen nicht häufig eingesetzt wurde, fielen die Rückmeldungen zu den Bereichen Format, Unterstützung, Inhalt und Design insgesamt positiv aus. Im Rahmen der Evaluation des Kartensets konnten zudem einzelne Aspekte identifiziert werden, wie solche Unterstützungsszenarien in Zukunft weiterentwickelt werden könnten.