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Lernen mithilfe von Künstlicher Intelligenz

Forschungsprojekt entwickelt intelligenten Schreibtrainer

 

Lösungen der Künstlichen Intelligenz (KI) und des Maschinelles Lernens (ML) zählen zu den einflussreichsten und spannendsten Entwicklungen der Digitalisierung und werden bereits in vielen Branchen erfolgreich eingesetzt. Auch im Bildungswesen wird derzeit fleißig an Ideen, Plänen und Visionen für den Einsatz von intelligenten Lernsystemen gearbeitet. Die Potenziale und Chancen dieser Technologien werden dabei vielfach hervorgehoben: So ermöglichen diese nicht nur neue Lehr- und Lernformen, sondern auch verbesserte Assistenz- und Unterstützungssysteme. Kein Wunder also, dass KI-gestützte Lerntechnologien immer häufiger zum Gegenstand von Forschungsprojekten werden.  

So auch im deutsch-französischen Projekt ‚Kaligo-based Intelligent Handwriting Teacher‘ (KIHT), welches vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert wird. Hochrangige Akteur*innen aus Forschung und Industrie haben sich zusammengetan, um einen intelligenten, digitalen Stift zu entwickeln, der das Erlernen von Handschrift, insbesondere für Schüler*innen mit besonderen Lernbedürfnissen, erleichtern soll. Das innovative Lerngerät weist dabei alle wichtigen Eigenschaften eines herkömmlichen Stiftes auf und lässt sich zum Schreiben auf Papier einsetzen. Das Besondere an dem Stift ist, dass er über eine Inertialsensorik verfügt, die ein schnelles und flexibles Reagieren auf kleinste Bewegungen der*s Schreibenden ermöglicht. Außerdem soll sich der intelligente Stift mit allen marktgängigen mobilen Endgeräten verbinden lassen, was den Einsatz und die Bedienung des digitalen Werkzeugs vereinfachen soll.  

Insbesondere Lehrkräfte und Schulleitungen erhalten dadurch vielfältige Unterstützungs- und Entlastungsmöglichkeiten, so Professor Jürgen Becker, Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT. „Der Einsatz des intelligenten digitalen Stifts zusammen mit geeigneten Computerprogrammen erlaubt, das Erlernen von Handschrift automatisiert zu begleiten.“ Dadurch sollen nicht nur für Fachkräfte, sondern auch für Eltern mehr Möglichkeiten eröffnet werden, kreative Schreibaufgaben umzusetzen und Heranwachsende in ihren Lernprozessen bestmöglich zu unterstützen.  

Um solche Projekte überhaupt erst ermöglichen zu können, forscht die Arbeitsgruppe von Becker zu Algorithmen, die sich dazu eignen, eine Schriftspur zu rekonstruieren und die Handschrift zu interpretieren. Mit der Software der KI befassen sich vorwiegend die französischen Partner, die Forschungseinrichtung L’IRISA (Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires) und das Unternehmen Learn&Go, welches die mobile App ‚Kaligo‘ für das Üben von Handschrift entwickelt hat.

Mit der Integration von geeigneten KI-Konzepten in Produktionssysteme und -technologien beschäftigen sich vor allem die deutschen Partner, neben dem KIT zählt dazu auch der Schreibgerätehersteller STABILO International in Heroldsberg. Um den Erfolg des innovativen Produktes zu überprüfen, ist zum Abschluss des Projekts ein Praxistest mit einer Demonstrationsanlage geplant. Teamleiterin Dr. Tanja Harbaum weist auf das große Potenzial des intelligenten digitalen Stifts gerade für Schulen hin: „In diesem Verbundprojekt bündeln hochrangige internationale Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft ihre Kompetenzen, um nicht nur die aktuelle Forschung voranzubringen, sondern auch ein innovatives Produkt bereitzustellen, das vielen Kindern zugutekommen kann“. 

Auch wenn KI-gestützte Bildungstechnologien vielfältige Einsatzszenarien für Schul-, Aus- und Weiterbildung bieten, stellt sich an dieser Stelle jedoch die Frage, inwiefern sie geeignet sind, um individuellen Bedürfnissen und Bedarfen von Lernenden gerecht zu werden. Bei all den Vorzügen, die zuvor benannt wurden, sollten auch Einwände hinsichtlich des Einsatzes von KI-gestützten Lernsystemen, gerade in Bildungskontexten, nicht außer Acht gelassen werden. So legt der Abschlussbericht der Trendstudie ‚KI@Bildung: Lehren und Lernen in der Schule mit Werkzeugen Künstlicher Intelligenz‘ der Deutschen Telekom Stiftung aus dem letzten Jahr Bedenken aus der empirischen Bildungsforschung und der Lerntheorie nahe. Kritik wird vor allem an der unzureichenden Untersuchung und Evaluation der behaupteten Lerneffekte und Anwendungspotenziale sowie den pädagogisch-didaktischen Überlegungen und Konzepten von intelligenten Lernsystemen geübt. Zudem gilt es, datenschutzrechtliche und ethische Gesichtspunkte noch stärker bei der Entwicklung und Anwendung derartiger Bildungstechnologielösungen zu bedenken. 

Abschließend stellt sich also die Frage, inwiefern solche KI-gestützten Werkzeuge und Tools zur Erleichterung und Optimierung von Lernprozessen und schließlich in diesem Zusammenhang zum Abbau von Bildungsbenachteiligungen beitragen können. Gerade im Hinblick auf die zunehmende algorithmische Durchdringung nahezu aller Lebensbereiche braucht es zukünftig nicht nur im Bereich Bildung eine stärkere Auseinandersetzung mit den Mechanismen und Funktionsweisen von Künstlicher Intelligenz, um diese nicht nur kritisch reflektieren zu können, sondern auch den gemeinschaftlichen Diskurs über Chancen und Risiken dieser Technologien voranzutreiben. 

Lisa Melzer

 

Hier geht’s zur Pressemitteilung

Zum Abschlussbericht der erwähnten Studie ‚KI@Bildung‘

 


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Herausgeber*in

Kathrin Demmler | Prof. Dr. Bernd Schorb
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