Ein Roboter als Lehrkraft?

von Alexander Blechschmidt | Sep 1, 2020 | Digitale Gesellschaft

Zum Potenzial künstlicher Intelligenz im Unterricht der Zukunft

Sie durchdringt bereits zahlreiche Bereiche unseres Alltags und sorgt immer wieder für spannende gesellschaftliche Diskussionen, etwa beim Thema des Autonomen Fahrens: künstliche Intelligenz (KI) bzw. Artificial Intelligence (AI). Doch wie sieht es mit dem Einsatz von KI/AI in der Welt des digitalen Lernens und Lehrens aus? Dieser Frage widmen wir uns im zweiten Teil unserer Artikel-Serie zu den diesjährigen Trends in der digitalen Bildungsbranche.

KI/AI-Anwendungen können Prüfungen effizient und zuverlässig auswerten, bei der Planung von Unterrichtseinheiten helfen oder sogar die Beantwortung von Fragen der Lernenden übernehmen. Letzteres wird über sogenannte Chatbots ermöglicht, die z.B. auch im Online-Marketing immer mehr an Bedeutung gewinnen. Schon vor einigen Jahren zeigte ein Versuch im Rahmen einer Lehrveranstaltung an der Georgia Tech University zum Thema — wie sollte es auch anders sein? — “Artificial Intelligence” mit einer entsprechenden AI-Software beeindruckende Ergebnisse. “Jill Watson”, so der Name des Chatbots, kam bei der Beantwortung der etwa 10.000 Fragen aller 300 Kursteilnehmenden auf eine Genauigkeit von 97% (!).

Darüber hinaus kann Algorithmen-basierte Software Lehrpersonen z.B. auch darin unterstützen, Lernende individualisierter zu fördern. Wie? Indem eine grosse Menge an Daten über die einzelne Schülerin oder den einzelnen Schüler hinsichtlich persönlicher Lernerfolge und Misserfolge gesammelt und ausgewertet werden kann, was wiederum die Entwicklung personalisierter Lernpfade und entsprechender Anpassungen in der Unterrichtsgestaltung ermöglicht. Moderne Learning Management Systeme (LMS) wie NEO oder MATRIX liefern dabei den erforderlichen Rahmen, innerhalb dessen KI/AI-Anwendungen sowohl eine solche Datenerhebung als auch die Auslieferung in Form individualisierter Lerninhalte erlauben. Über integrierte Apps, die entsprechende Übungen, Informationen oder Abfragen ausspielen, können z.B. erkannte Lernschwierigkeiten gezielt und zum richtigen Zeitpunkt direkt im LMS angegangen werden.

Spannende Entwicklungen in der Forschung zur Individualisierung von Lernen durch den Einsatz von KI/AI gibt es auch im deutschsprachigen Raum zu beobachten. So liefert z.B. das an der Technischen Universität Kaiserslautern angesiedelte Projekt “HyperMind” ein denkbares und sehr anschauliches Anwendungsszenario. Ziel der beteiligten Forscherinnen und Forscher ist es, ein antizipierendes Physikschulbuch zu entwickeln, dass die statische Struktur klassischer Lehrbücher durchbricht. Unter anderem mithilfe von Eye-Tracking-Sensoren und intelligenten Algorithmen (Deep Learning) soll ein interaktives, dynamisches-adaptives Buch entstehen, das Lernprozesse, -zustände und -fortschritte erkennt und entsprechend reagiert, etwa indem es gezielt weiterführende Informationen bereitstellt. Auf Basis der gesammelten Daten können dann auch konkrete Handlungsempfehlungen für die jeweilige Lehrpersonen formuliert werden.

Ein weiteres, sehr spezielles Beispiel für das Potenzial von KI/AI in der Bildung lieferte die schon im letzten Blog-Beitrag erwähnte Tagung des SVEB zu “Lernräumen und Lerntechnologien der Zukunft”. Obwohl die dort vortragenden gestandenen Expertinnen und Experten wahrlich Interessantes aus ihren jeweiligen Forschungs- und Wirkungsbereichen zu berichten hatten und mit Witz und Enthusiasmus die Zuhörerinnen und Zuhörer im Saal zu begeistern wussten, gab es unter ihnen jemanden, der allen anderen dann doch ein wenig die Show stahl: Nao. Auf einem Tisch neben der Bühne sitzend, verstand es der gerade einmal 50cm grosse humanoide Roboter mit seiner sympathisch-rotzigen Art, das Publikum in seinen Bann zu ziehen. Wie Ricarda Reimer, Leiterin der Fachstelle für Digitales Lehren und Lernen in der Hochschule an der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), in ihrer Präsentation “Hybrid Education ist!” den Anwesenden erläuterte, ist die Forschung um und an Nao Teil der strategischen Initiative “FHNW Robo-Lab – Einsatz von sozialen Robotern in der Schweiz”. In diesem Rahmen beschäftigen sich die beteiligten Forschenden u.a. mit dem Potenzial von Robotern in der Aus- und Weiterbildung. Nao als Teaching Assistant sozusagen!

Trotz aller Begeisterung, die solche Projekte und die beschriebenen Entwicklungen in der EduTech-Branche hervorrufen mögen und obwohl humanoide Roboter derzeit sogar an Supermarktkassen anzutreffen sind, wo sie Kundinnen und Kunden an die Einhaltung der Corona-Schutzmassnahmen erinnern: Es dürfte wohl noch eine ganze Weile dauern, bis Nao & Co eigene Vorlesungen halten werden (können). Andererseits: die frontale Vorlesung im prall gefüllten Audimax eines alten, ehrfurchtsvollen Universitätsgebäudes ist sicherlich nicht das Ziel der vielfältigen Forschung zum Potenzial von KI/AI in der Bildung. Und irgendwie ist diese Vorstellung von Unterricht ja mittlerweile auch schon (fast) überholt…

Augmented Reality (AR)

von Alexander Blechschmidt | Jan 26, 2020 | Digitale Gesellschaft

Vera Grigg, eine Frau Mitte 80, das Haar leicht zerzaust, tiefe Falten im Gesicht, ihr Blick ernst und konzentriert, sitzt vor mir auf einem Stuhl und beginnt zu erzählen. Davon, wie sie als Kind im Londoner Stadtteil Dagenham die Bombardierung durch die deutsche Luftwaffe 1940 erlebte. Wie das Haus ihrer Familie einstürzte, wie ihr Vater, Mitglied der Zivilverteidigung, im Bombenhagel stirbt, wie sie allein am Geräusch der Motoren den Modelltyp der aus den Wolken stürzenden Flugzeuge erkennen konnte. Plötzlich steigt Rauch auf, um uns herum brennende Gebäude. Ich blicke auf den Boden, unter meinen Füssen, eben noch Parkettboden, befindet sich nun Schutt und Asche. Dutzende deutsche Jagdbomber fliegen über den Kopf der alten Frau hinweg. Ich drehe mich und blicke ihnen nach, wie sie durch mein Wohnzimmer donnern, vorbei an mir und dem Bücherregal. Dann lausche ich wieder gebannt Veras Geschichte. Sie ist mittlerweile aufgestanden, und auch ich beginne, etwas unruhig auf meinem Sofa herumzurutschen.

Ermöglicht wird dieses intensive Eintauchen in die Erlebnisse der Zeitzeugin durch mein Smartphone und die vom WDR kostenlos bereit gestellte App “AR 1933-1945”. AR steht dabei für Augmented Reality, also “erweiterte Realität”. Diese Technik erlaubt es, audio-visuelle Elemente, wie z.B. das Hologramm von Vera Grigg oder die Kampfflugzeuge, auf die durch das Handy oder Tablet betrachtete unmittelbare Umgebung zu projizieren. Es entsteht also ein Mix aus realer Welt und virtuellen Komponenten.

Das in den letzten Jahren sicherlich bekannteste Beispiel für die Verwendung von AR, allerdings nicht ganz so pädagogisch wertvoll wie die App des WDR, ist das von Nintendo entwickelte Spiel “Pokemon Go”. Hier galt es, kleine Monster — die namensgebenden “Pokemon” — an weltweit realen Orten aufzuspüren und einzusammeln. Auch die seit 2017 verfügbaren und populär gewordenen AR-Video-Filter für Instagram Stories, mithilfe derer sich etwa virtuelle Hasenohren, Blumenkränze oder Brillengestelle über das mit der Handy-Kamera aufgenommene Selbst stülpen lassen, stellen ein anschauliches Beispiel dar. Eine seriöser daherkommende Anwendung ist z.B. die App “Place” des Möbelherstellers IKEA, mit der sich Möbelstücke im eigenen Wohnzimmer sozusagen probeweise platzieren lassen.

Im Bildungsbereich bietet AR den Lernenden und Lehrenden faszinierende Möglichkeiten, wie es die eingangs geschilderte App über die Schrecken des Zweiten Weltkrieges beweist. Nicht zuletzt weil der Entwicklungsaufwand deutlich geringer und die Anwendung sehr viel einfacher als beim Einsatz von Virtual Reality-Technologien ist — schliesslich braucht es für AR nur ein Smartphone oder Tablet —, können Interessierte mittlerweile auf eine Vielzahl von Programmen zurückgreifen.

Mit Apps wie “Night Sky” oder “Star Walk 2” können Schülerinnen und Schüler den Sternenhimmel und Weltraum erforschen, mit dem “Atlas der Humananatomie 2020” den menschlichen Körper entdecken oder mit “Math Ninja AR” auf spielerische Weise (siehe Gamification & Game-Based Learning; in Vorbereitung) Rechenaufgaben lösen.

Das Potenzial ist hier längst noch nicht ausgeschöpft und man darf gespannt sein, was die Branche im Bereich des Immersive Learnings noch so alles hervorbringen wird. Siehe hierzu auch unsere Serie zu den aktuellen Themen & Trends in der Digitalen Bildung 2020.

Verwandte Begriffe und Konzepte: Virtual Reality (VR), Immersive Learning.

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Trends und Themen in der Digitalen Bildung 2020 (Teil I): Gamification und Immersive Learning

von Alexander Blechschmidt | Jan 23, 2020 | Digitale Gesellschaft

So spekulativ sie auch sein mögen, Prognosen über kommende Branchen-Trends und Themen erfreuen sich gerade zum Jahreswechsel grösster Beliebtheit. Auch wir bei Happy Students wagen einen Blick in die Kristallkugel und berichten, was die Welt des digitalen Lernens und Lehrens 2020 prägen und bewegen wird.

Im ersten Teil unserer Serie, die wir bis ins Frühjahr hinein fortführen werden, beschäftigen wir uns mit Game-Based Learning bzw. Gamification und Immersive Learning.

Game-Based Learning & Gamification

Nicht neu, aber weiterhin in aller Munde — und das zu Recht! Denn in Game-based learning und Gamification steckt viel Potenzial. Potenzial, das in Schulen und anderen Bildungseinrichtungen noch längst nicht ausreichend genutzt wird. Denn während digitale Spiele aus dem (täglichen!) Leben der meisten Jugendlichen nicht wegzudenken sind, scheitert ihre Integration in den Unterricht oftmals schon an der mangelnden IT-Infrastruktur. Bring Your Own Device (BYOD) mag hier tatsächlich Abhilfe schaffen, doch erfordert ein sinnvoller Einsatz von Videospielen und/oder Gamifizierungsmechanismen auch entsprechende Kompetenzen, Zeitressourcen und Motivation auf Seiten der Lehrperson.

Minimalen Aufwand in dieser Hinsicht verspricht das Startup Elever mit seinem Ansatz der Gamified Micro-Education. Auf der kürzlich veranstalteten Tagung des SVEB “Willkommen auf dem Holodeck — Lernräume und Lerntechnologien der Zukunft” zeigte der CEO von Elever, David Guevara, anhand von konkreten Beispielen, wie der Mix von Gamification, Micro-Education und Technology in der Praxis aussehen kann. Teilnehmerinnen und Teilnehmern eines Sprachkurses etwa werden über eine entsprechende App häppchenweise mit Vokabeln versorgt, sollten sie einmal nicht zum Präsenzunterricht kommen können. Das Ganze natürlich angereichert mit Bildern, Sprachausgabe und intelligentem Abfragemodus.

Zahlreiche weitere Anwendungsbeispiele, wie sich Gamifizierung und Videospiele in unterschiedlichen pädagogischen Kontexten und zu vielfältigen Themenbereichen einsetzen lassen, bietet das Portal http://digitale-spielewelten.de, einem gemeinsamen Projekt von Spielraum, der TH Köln und der Stiftung Digitale Spielekultur. Dort finden Interessierte u.a. die liebevoll gestaltete Broschüre “Digitale Spiele in der Schule — Praxisbeispiele für den Unterricht” zum kostenlosen Download.

Immersive Learning

Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und Mixed Reality (MR): all diese Technologien ermöglichen ein neuartiges, faszinierendes Eintauchen in Lernstoffe der unterschiedlichsten Art. “Immersive Learning”, also ein- und durchdringendes Lernen, lässt Schülerinnen und Schüler mit fremden, weit entfernten oder vergangenen Welten interagieren: von der Milchstrasse über den Amazonas und das antike Ägypten bis hin zum mittelalterlichen Europa. Es erlaubt ihnen, anderweitig unzugängliche Bereiche zu erforschen, etwa das Innere des menschlichen Körpers. Oder es bringt sie mit Personen in einen “Raum”, welche den Zweiten Weltkrieg er- und überlebt haben und den Lernenden aus erster Hand erzählen können, worüber diese im Geschichtsunterricht gerade noch gelesen haben.

Nicht zuletzt wegen des enormen Produktionsaufwandes und der hohen Kosten für die erforderliche Ausstattung (z.B. für VR-Brillen) wurden die tollen Möglichkeiten, die Immersive Learning-Technologien bieten, bislang nur ansatzweise im Schul- und Bildungswesen genutzt. Doch schon bald könnten sie zum Mainstream im E-Learning-Bereich gehören, so Livia B., Autorin bei Cypher Learning, einem führenden US-Anbieter von Lernplattformen.

Digitale Bildung in Bewegung

Natürlich kann niemand die genaue Entwicklung einer so grossen Branche wie die Digitalisierung der Bildung vorhersagen, doch führt uns dieser kleine Einstieg in aktuelle Trends ein weiteres Mal vors Auge, wie vielfältig und lebendig es in den einzelnen Bereichen zugeht. Gamification-Ansätze und Immersive Learning, wie hier beschrieben, oder Artificial Intelligence (AI), mit der wir uns dann im nächsten Teil beschäftigen werden, sorgen auch 2020 dafür, dass es in der Welt der Digitalen Bildung spannend bleibt.