Kategorie: Künstliche Intelligenz und Bildung

In unserer Rubrik zum Wissenschaftsjahr 2019 beleuchten wir, wie sich Methoden und Anwendungen im Bildungsbereich manifestieren – sowohl in der Bildungsforschung und der Entwicklung von neuen Lehr-Lernszenarien, als auch im Bereich der Education Technologies und Learning Analytics.

„Virtual Reality im Unterricht ist ein echter Gamechanger.“

Das ViLearn-Team der Uni Würzburg (v.l.): Marc Latoschik, Silke Grafe, Florian Kern, Gabriela Greger und Peter Kullmann. Es fehlt Jennifer Tiede.

Medienpädagogik muss für diese neue Technik frühzeitig sensibilisieren

GESPRÄCH mit Silke Grafe und Marc Latoschik über die gemeinsame Arbeit an einer virtuellen Lernumgebung für Studierende und Lehrende der Schulpädagogik an der Universität Würzburg. Die beiden erforschen im Projekt ViLeArn, wie aktuelle Techniken der virtuellen und der erweiterten Realität eingesetzt werden können, um medienpädagogische Kompetenzen von Lehramtsstudierenden und ihren Dozentinnen und Dozenten zu fördern. Dazu haben sie ein didaktisches Konzept entwickelt, das gemeinschaftliches und interaktives Lernen in Szenarien der virtuellen Realität ermöglicht. Das Konzept wurde mit den Studierenden im Wintersemester 2019/2020 in Seminaren zum Thema “Lehren und Lernen mit und über digitale Medien” erprobt. Für die Lehrenden wird derzeit an einem Fortbildungskonzept gearbeitet, das sie dazu befähigen soll, die medienpädagogischen Kompetenzen Studierender zu fördern. Wir sprechen über die verschiedenen Forschungsansätze in Pädagogik und Informatik, über die Erfahrungen mit dem Einsatz der virtuellen Lernumgebung und warum die Auseinandersetzung mit Virtual Reality (VR) im Bildungsbereich so wichtig ist. Weiterlesen

“Interaktivität spielt eine große Rolle bei der Entwicklung eines guten Lernunterstützungssystems.“

Prof. Wollersheim am Schreibtisch


Wie Merkmale des Kompetenzerwerbs in ein KI-gestütztes Mentoringsystem des Projekts tech4comp Eingang finden

INTERVIEW mit Heinz-Werner Wollersheim von der Erziehungswissenschaftlichen Fakultät der Universität Leipzig. Der Professor für Allgemeine Pädagogik koordiniert den BMBF-geförderten Forschungsverbund tech4comp (Personalisierte Kompetenzentwicklung durch skalierbare Mentoringprozesse) mit seinen bundesweit acht Standorten und betreut das Teilprojekt “Didaktische Modellierung und zentrale Steuerung”. Hier erläutert er, welche Merkmale des Kompetenzerwerbs und des Mentorings es ermöglichen, lernprozessbezogene Daten zu erheben, um ein erfolgversprechendes Lernunterstützungssystem aufzusetzen – und warum der Einsatz solcher Mentoringsysteme für klassische deutsche Hochschulen durchaus vielversprechend ist. Für die Entwicklung wurden zwei Testumgebungen aufgesetzt, eines für Studierende der Mathematik und mathematiknaher Fächer, ein anderes für die Bildungswissenschaft, genauer gesagt: für die Lehrerbildung. Weiterlesen

„Wir wollen Lehramtsstudierende in schwierigen Unterrichtssituationen handlungsfähig machen.“

Halbporträts von Dirk Richter, Professor für Erziehungswissenschaftliche Bildungsforschung und Eric Richter, Akademischer Mitarbeiter, beide Universität Potsdam vor Bücherregal

Wie Virtual Reality in der Lehrerbildung eingesetzt werden kann

 FRAGEN AN Prof. Dr. Dirk Richter, Professor für Erziehungswissenschaftliche Bildungsforschung, und Eric Richter, Akademischer Mitarbeiter an der Universität Potsdam. Die beiden haben gemeinsam eine vom Institut für Informatik und Computational Science entwickelte Virtual-Reality-Anwendung (VR) genutzt, um damit Unterricht und den Umgang mit Störungen zu simulieren. Mit praktischen Übungen in einem virtuellen Klassenzimmer führen sie Studierende in die Geheimnisse der Klassenführung ein und vermitteln ihnen ein für verschiedene Unterrichtssituationen angemessenes Handlungsrepertoire. Der Einsatz von VR-Anwendungen interessiert sie aber nicht nur auf der praktischen Ebene, auch auf wissenschaftlicher Ebene ergeben sich interessante Fragestellungen – zum Beispiel inwieweit die durch das virtuelle Training erworbenen Kompetenzen auch in realen Stresssituationen erfolgreich eingesetzt werden können. Weiterlesen

Wie Künstliche Intelligenz Lese- und Sprachkompetenzen unterstützen kann

Foto von Herrn Neumann vor Bücherregal umrahhmt von großen Pflanzen

Das Projekt iRead entwickelt EdTech-Anwendungen zur Leseförderung für Kinder bis zwölf Jahren

INTERVIEW mit Prof. Dr. Günter Neumann vom Forschungsbereich „Sprachtechnologie und Multilingualita?t“ (MLT) des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI GmbH) und der Universität des Saarlandes, der als Informatiker im EU-Projekt „iRead – Personalised Reading Apps for Primary School Children” für die Sprachverarbeitungssysteme zuständig ist. In dem europäischen Kooperationsprojekt entwickeln etwa 40 Expertinnen und Experten ein Framework von personalisierten, adaptiven Technologien und Anwendungen, das Grundschülerinnen und -schüler beim Lesenlernen unterstützen soll. Konkret handelt es sich dabei um das Navigo-Game und den Amigo-E-Reader, zwei „EdTech-Anwendungen”, bei deren Entwicklung neueste KI-Verfahren aus dem Bereich des Deep Learning eingesetzt wurden. Das Interessante am Projekt iRead ist aber nicht nur der Einsatz von KI-Methoden, sondern auch die europaweite Kooperation – die Infrastruktur wird nämlich gleichzeitig für vier Sprachen entwickelt: für Englisch, Griechisch, Deutsch und Spanisch. Seit September 2019 werden die beiden Instrumente in Grundschulklassen in ganz Europa erprobt. Wir sprachen mit Günter Neumann darüber, wie Künstliche Intelligenz für die Förderung von Lese- und Sprachkompetenzen genutzt werden kann.

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„Learning Analytics bieten der qualitativen und quantitativen Bildungsforschung neue Datenquellen.“

Prof. Dr. Hendrik Drachsler

Trusted Learning Analytics beruhen auf vertrauensvollen Beziehungen zwischen Anwendern und Nutzern

FRAGEN AN (II/II) Hendrik Drachsler, Professor an der Goethe-Universität Frankfurt und Leiter des Arbeitsbereichs „Educational Technologies“ am DIPF | Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation, der sich nicht nur mit Bildungstechnologien auseinandersetzt, sondern auch daran arbeitet Learning Analytics an deutsche Hochschulen zu bringen. In angelsächsischen Ländern ist das Messen, Sammeln und Analysieren von Daten über Lernende und deren Kontexte bereits seit über zehn Jahren fester Bestandteil von Universitäten. Learning-Analytics-Anwendungen und -Methoden werden – oft sogar in eigenen Departments – eingesetzt, um das Lernen besser zu verstehen und zu optimieren. Doch einen entscheidenden Unterschied gibt es: Drachsler betreibt “Trusted Learning Analytics”. Das bedeutet, dass der Umgang mit Daten Studierender nicht nur ethisch verantwortbaren und humanistischen Prinzipien folgt, sondern auch den strengen deutschen Datenschutzrichtlinien.

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„Wir fragen danach, ob neue Technologien das Lernen effizienter, effektiver und attraktiver machen.“

Foto Hendrik Drachsler

Mit Educational Technologies Lernprozesse fördern und Leistungen verbessern

FRAGEN AN (I/II) Hendrik Drachsler, Professor an der Goethe-Universität Frankfurt und Leiter des Arbeitsbereichs „Educational Technologies“ am DIPF | Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation. Educational Technology, auf Deutsch Bildungstechnologie, beschäftigt sich mit der Förderung von Lernprozessen und der Verbesserung der Leistung, indem geeignete Technologien und Ressourcen hergestellt, verwendet und gesteuert werden. Hendrik Drachsler findet, dass die neuen disruptiven Techniken wie der 3D-Druck Kulturtechniken des 21. Jahrhundert sind. Deshalb sollten sie auch für alle Einkommensschichten verfügbar sein und in den schulischen Unterricht integriert werden. Der Informatiker in ihm sieht im Digitalpakt Schule vor allem die Chance, technische Infrastruktur an Schulen zu bringen – allerdings nicht ohne didaktische Fragestellungen mitzudenken.

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„Bereits in drei bis fünf Jahren werden Methoden der Künstlichen Intelligenz die Hochschulbildung verändert haben“

Foto Prof. Dr. Claudia de Witt

Projekt der FernUniversität in Hagen will mit maschinellem Lernen und wissensbasiertem Expertensystem individuelles Lernen und Studienorganisation unterstützen

INTERVIEW mit Prof. Dr. Claudia de Witt von der FernUniversität in Hagen, die gemeinsam mit dem EdTec Lab des Deutschen Forschungsinstituts für Künstliche Intelligenz (DFKI) den Einsatz von „Künstlicher Intelligenz“ (KI) in der Hochschulbildung erforscht. Das sechsköpfige Projektteam entwickelt auf der Basis der Studierendendaten der FernUni unter anderem ein wissensbasiertes Expertensystem; es soll Studentinnen und Studenten dabei unterstützen, Studieninhalte effizienter zu erarbeiten und sich selbst im Studium besser zu organisieren. Wir sprachen mit der Bildungswissenschaftlerin über das Design des Projekts AI.EDU Research Lab, welche Arbeitsschritte für die Entwicklung eines solchen digitalen „Assistenten“ notwendig sind und wie Verfahren des Educational Data Mining dabei helfen können, die Zahl der Studienabbrecher zu verkleinern. Weiterlesen

„Wie füttert man Algorithmen?“

Foto Dr. Jan Schneider und Probandin am Multimodal-Tutor-Builder-Kit

Hintergründe zum Einsatz Künstlicher Intelligenz in der Bildungsforschung

Ein Beitrag von Carolin Anda, DIPF.

Künstliche Intelligenz ist präsenter denn je. Doch was steckt hinter diesem Begriff und welche Formen der Künstlichen Intelligenz (KI) gibt es? Was muss passieren bis ein Computer „intelligent“ ist, und wie kann KI unsere Art zu Lernen unterstützen? Einfach gesagt spricht man von künstlicher Intelligenz, wenn Computer Probleme lösen, die den Entscheidungsstrukturen von Menschen nahe kommen. Dafür sollen Computer auch aus Erfahrungen lernen und eigenständige Schlüsse ziehen. KI wird für das Erstellen von Wissens- und Expertensystemen, für die Muster- und Spracherkennung, in der Modellierung und in der Robotik eingesetzt. Dieser Beitrag beleuchtet das Maschinelle Lernen und die Programmierung eines virtuellen persönlichen Assistenten mit Hilfe zweier Experten aus dem Arbeitsbereich Educational Technologies am DIPF, Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation. Weiterlesen