Digitales Leitprogramm Säuren und Basen
- Projektleitung: Matias Reinoso
- Institution: Kantonsschule Rychenberg, Winterthur
- Kontakt: matias.reinoso@krw.ch
Ziel des hier vorgestellten Projekts ist, die bewährte Methode des Leitprogramms ins neue Zeitalter der digitalen Medien zu überführen, damit diese erfolgreiche didaktische Konzeption auch in der modernen Lernumgebung ihr Potential entfalten und weiterhin zeitgemäss genutzt werden kann. Zudem soll mit den neuen Möglichkeiten der digitalen Medien bislang noch ungenutztes Potential der Leitprogramm-Methode zum Wohle eines vielseitigen, effizienten und motivierten Lernens erschlossen werden.
Produkt
Hier kann eine Anleitung heruntergeladen werden, welche beschreibt, wie man den Moodle-Kurs "Leitprogramm Säuren und Basen" installiert. Und hier finden Sie die Essenz eines Impulsworkshops zum Thema vom Mai 2024 (inkl. Link zur Videoaufzeichnung).
Beschreibung
Intelligente tutorielle Systeme erstellen mit KI
- Projektleitung: Roy Franke, Christian Flury, Christian Hirt und Christian Roduner
- Institution: EB Zürich
- Kontakt: roy.franke@eb-zuerich.ch
Mit der Einführung von KI in intelligenten tutoriellen Systemen (ITS) wird erstmals die automatisierte, dynamische Schaffung individueller Lernpfade, die keiner vorherigen umfassenden Planung bedürfen, möglich. Dieser Ansatz verspricht, mit geringem Aufwand ein neues Mass an Individualisierung und Effizienz in den Lernprozess zu tragen.
Beschreibung
In vielen Berufen befinden sich Schulabgänger aus Gymnasien, sowie aus der Sek A oder B in den gleichen Klassen. Die Lernenden auf einem geeigneten intellektuellen Niveau anzusprechen ist nicht einfach. Unterforderung und Überforderung sind die Folge. KI-basierende intelligente tutorielle System (ITS) können einen Beitrag zur Lösung dieses Problems liefern. Es handelt sich um computerbasierte Systeme, die individuelle Anleitung und personalisiertes Feedback für Lernende bieten.
Bisher war die Entwicklung eines ITS eine grosse Herausforderung, weil das Bereitstellen verschiedener Lernpfade und Schwierigkeitsgrade sowie die zeitnahe und detaillierte Analyse des Verhaltens eines Lernenden im Verlauf des Lernprozesses enorm aufwändig war. Hauptgrund dafür war die «statische» Planung, die sämtliche Möglichkeiten voraussehen musste.
Nebst profunder Grundlagenarbeit zur Umsetzung bzw. Erstellung eines KI-basierenden ITS wird ein erster, praktisch einsetzbarer Prototyp erstellt, der die Funktionsfähigkeit demonstriert. Es wird aufgezeigt, wie eine breitere Anwendbarkeit erreicht werden könnte.
Bei erfolgreichem Abschluss soll in einem Folgeprojekt die Generalisierung der gewonnenen Konzepte erarbeitet und umgesetzt werden, mit dem Ziel, ITSs für Lernsequenzen in zahlreichen Fächern bzw. Berufen einsetzen zu können. Die notwendigen Anpassungen eines solchen Systems an die spezifischen Bedürfnisse einer Lehrperson sollen so einfach sein, dass sie von dieser selbst vorgenommen werden können.
Die Kombination des Konzepts eines ITS mit Mitteln der KI bietet die Chance, dem Ideal von individualisiertem Unterricht bzw. Lernen im Sinne der Binnendifferenzierung ein grosses Stück näher zu kommen. Die Heterogenität der Lernenden wird zur Chance statt wie so oft zum Hindernis. Wenn jede/r der Lernenden einem eigenen Lernpfad folgt, werden der gezielte Austausch über das Gelernte und die gemachten Erfahrungen ungemein wichtig. Eine Lehrperson kann mit der gewonnenen Zeit ihren Fokus genau auf diesen Punkt richten und somit ihren Aufwand in «Quality Time» für die Lernenden umsetzen.
Der dynamische Charakter von Large Language Models (LLMs) bietet die Chance, den in herkömmlichen ITSs stark limitierenden Aspekt des Vorhersehens aller möglichen Verästelungen des Systems zu überwinden. Neu soll sich der Lernpfad jedes/er Lernenden aufgrund seiner/ihrer Lernfortschritte laufend automatisch anpassen. Möglich wird dies aufgrund von unverzüglichem Feedback zu den Leistungen jedes/er Lernenden, was wiederum das Verständnis verbessert und den Lernprozess beschleunigt.
Es besteht die Aussicht, mit Hilfe von KI die Erstellung von ITSs enorm zu vereinfachen und sie damit zum ersten Mal in breiterem Umfang einsetzbar zu machen. Damit wird ein Beitrag zur vieldiskutierten Individualisierung des Unterrichts bzw. des Lernens geleistet.
Didaktisch-methodisches Konzept
Der Lernprozess läuft für Lernende folgendermassen ab:
1. Einstufung und Profilerstellung: Zu Beginn werden Wissensstand und Lernstil jede/er Lernen-den bewertet, um ein individuelles Lernerprofil zu erstellen.
2. Personalisierter Lernpfad: Basierend auf dem Profil erstellt das ITS einen personalisierten Lern-pfad mit spezifischen Inhalten und Übungen.
3. Interaktives Lernen: Der Lernende arbeitet durch die bereitgestellten Materialien, Übungen und Aktivitäten, oft mit multimedialer Unterstützung.
4. Kontinuierliches Feedback: Das System gibt sofortiges Feedback zu Antworten und Aktivitäten, ermöglicht die Reflexion und fördert das selbstgesteuerte Lernen.
5. Anpassung und Fortschritt: Der Lernpfad passt sich kontinuierlich an den Fortschritt und die Bedürfnisse des Lernenden an, wobei neue Herausforderungen und Inhalte integriert werden.
6. Bewertung und Reflexion: Regelmässige Bewertungen messen den Fortschritt und helfen den Lernenden, ihren Lernerfolg zu reflektieren.
• Adaptive Lernpfade personalisieren den Lernprozess basierend auf dem individuellen Fortschritt und den Bedürfnissen des Lernenden; so wird Unter- und Überforderung vermieden .
• Interaktives Lernen: Einsatz von interaktiven Elementen wie Quizzes, Simulationen und Spielen fördert das Engagement und das Verständnis.
• Problemorientiertes Lernen: Die Konfrontation der Lernenden mit realen oder hypothetischen Problemen fördert das kritische Denken und die Problemlösungsfähigkeiten.
• Feedback und Reflexion: Bereitstellung von sofortigem, personalisiertem Feedback und Reflexionsmöglichkeiten über das eigene Lernen.
Wirkung
Ein dynamisches ITS verspricht eine langfristige Nutzbarkeit aufgrund seiner designbedingten Anpassungsfähigkeiten. Allerdings lässt die schnelle technische Entwicklung mutmassen, dass ein solches System ohne kontinuierliche Updates schnell veralten könnte. Eine Beurteilung dieser Sachlage wird ebenfalls ein Projektresultat sei und bildet wiederum einen der Inputs für das Folgeprojekt.
Grundsätzlich ist ein ITS in jedem Schultyp und in jedem Fach/ Beruf einsetzbar. Wie ein Pfad für das Übertragen des Systems in jede der beiden Dimensionen aussehen könnte und wie aufwändig dies ist, wird eines der Ergebnisse des Projekts sein und als Basis für das angestrebte Folgeprojekt dienen.
SAMR-Modell
Im SAMR-Modell kann das Projekt in den Bereich "Redefinition" eingeteilt werden, da es eine neue Art von Aufgabenformat ermöglicht, welches vorher so nicht denkbar war.
Plan Your Learning
- Projektleitung: Marcia Mauchle, Zamfina Rexhaj, Julia Weber und Martin Rüegg
- Institution: Bildungszentrum Limmattal
- Kontakt: martin.rueegg@bzlt.ch
Mehr Übersicht, Struktur und Orientierung über den Lernstand und den Lernprozess erhalten, darum geht es im vorliegenden Innovationsfondsprojekt.
Beschreibung
In unserem Learning Management System (LMS) erarbeiten die Lernenden die Lerninhalte in sogenannten “Missions”. Jede Mission deckt ein Kapitel ab, im Allgemeinbildenden Unterricht etwa “Altersvorsorge”, “Mitbestimmung im Staat” oder “Wohnen und Zusammenleben”. Jede Mission besteht wiederum aus verschiedenen Pfadpunkten, die einzeln oder in Partnerarbeit bearbeitet werden. Die Pfadpunkte beinhalten in der Regel einen Auftrag: Ein Mindmap, eine Zusammenfassung, eine Skizze, einen Text in einer bestimmten Textsorte, eine Übung (Lückentext, Zuordnungsauftrag), eine Präsentation oder einen Link auf ein Arbeitsblatt oder eine Webseite (z.B. LearningApps).
Die Lernenden bearbeiten diese Pfadpunkte selbständig und eigenverantwortlich.
Für uns Lehrpersonen ist es nicht ganz einfach, die Übersicht darüber zu behalten, welche*r Lernende wo steht. Wir müssen diese Informationen zeitraubend zusammensuchen im LMS, um sie mit den Lernenden zu besprechen. Auch ist es aufwändig festzustellen, wie gut die Aufträge gelöst werden konnten. So ist es schwierig, einzelne Lernende gezielt zu coachen und Fehlkonzepte zu entdecken. Es ist aber auch immer wieder so, dass gute Arbeiten zu wenig gewürdigt werden.
Eine zusätzliche Herausforderung stellen KI-Sprachmodelle dar, die Lernenden erlauben, Texte zu verfassen. Damit unsere offenen und projektartigen Kompetenznachweise glaubwürdig durchführbar sind, braucht es bspw. mehr mündliche Überprüfungen.
Bei einer Lehrpersonenfortbildungsveranstaltung haben wir eine Methode und ein Tool (IKARIS) kennengelernt, welches selbstverantwortetes Lernen begleitet/unterstützt und mündliche Überprüfungen der erworbenen Kompetenzen ermöglicht. Das Instrument möchten wir für unsere Schule adaptieren und weiterentwickeln. Wir nennen das Projekt “Plan your Learning”. Beibehalten wollen wir, dass die Lernenden die Missions selbständig bearbeiten. Wir wollen ihnen aber dabei helfen, dies zu organisieren und den Überblick zu behalten.
Dazu wollen wir ein Tool zur Verfügung stellen, welches ausgewählte Aufträge eines Semesters abbildet.
Die Innovation ist, …
… dass wir weiterhin einen offenen, projektartigen Unterricht praktizieren können und die Lernenden KI-Anwendungen verwenden dürfen. … dass wir auf geschlossene, schriftliche Prüfungen weitgehend verzichten können und trotzdem den Kompetenzerwerb nachverfolgen und beurteilen können.
… dass die Lernenden und die Lehrenden mehr Übersicht, Struktur und Orientierung über den Lernstand und den Lernprozess erhalten. … dass die Verantwortung für das selbstgesteuerte Lernen auf genuine Art und Weise auf die Lernenden übergeht und diese ihr Lernen planen können und
… dass die Lehrperson eine wirksame Lernbegleitung bieten kann.
Die Innovation von IKARIS hat uns überzeugt: Im Lauf eines Semesters bearbeiten die Lernenden die Pfadpunkte mehrerer Missions. Wenn sie einen Auftrag abgeschlossen haben, wird dieser von der LP “abgenommen”: Sie lässt einen Inhalt präsentieren, korrigiert einen Text, lässt sich eine Berechnung zeigen oder eine grafische Darstellung erklären. Anschliessend markiert die Lehrperson den Auftrag als abgeschlossen, sofern der Inhalt den Anforderungen entspricht.
Am Ende des Semesters ergeben die bearbeiteten Pfadpunkte schliesslich zusammen zwei Noten für den allgemeinbildenden Unterricht. So werten wir die Arbeit der Lernenden auf und geben strukturiertes Feedback. Durch die Übersicht kann die LP ausserdem schnell reagieren, wenn ein*e Lernende Hilfe braucht. Nachfolgende Abbildung zeigt eine IKARIS aus dem Physik Unterricht. Wir möchten das System auf den ABU-Unterricht und den Unterricht an unserer BFS adaptieren.
Aufbauend auf dieser Vorarbeit möchten wir mit ”Plan Your Learning” an unserer Schule einen weiteren Schritt im selbstverantwortlichen Lernen im digitalen Zeitalter machen. Wir erarbeiten schrittweise Aufträge zu unseren Lerninhalten, gewichten diese und entwickeln Bewertungskriterien, die für unsere Schule sinnvoll sind. Dabei haben wir die Handlungskompetenzorientierung im Blick: Lernziele wie die Anwendung von Wissen auf einen Sachverhalt müssen angemessen abgebildet sein.
Didaktisch-methodisches Konzept
Plan Your Learning wird im Unterrichtsalltag als Organisationstool und Hilfsmittel eingesetzt. Die Lernenden werden in ihrer Selbstorganisation und in ihrer Selbsteinschätzung gefördert. Sie erhalten ein Scaffold in Form einer Übersicht über ein Semester. Sie entscheiden innerhalb dieser Struktur, wann sie welchen Auftrag bearbeiten. Sie entscheiden, wann Sie einen Auftrag so erledigt haben, dass sie ihn der Lehrperson zeigen können.
Den theoretischen Input zu den Lerninhalten bietet die Lehrperson in Form von Workshops gemäss dem Konzept unserer Schule. Ausserdem besteht die Möglichkeit, in Plan Your Learning Ressourcen und Informationen zu verknüpfen. Dies ermöglicht eine individuelle Repetition und Ergänzung der Workshop-Inhalte.
In Plan Your Learning ist eine grosse Methodenvielfalt möglich. Als Aufträge werden unterschiedliche Produkte gefordert (Plakate, Lösungen von Beispielaufgaben, Zusammenfassungen, Vorträge, Diskussionen, Vergleiche, grafische Darstellungen, Lernfilme, Mind Maps, Begriffsdefinitionen...). So können verschiedene K-Stufen abgedeckt und unterschiedliche Lerntypen berücksichtigt werden. In Einzelgesprächen schaut die LP mit den Lernenden, wo sie stehen, welche Arbeiten noch offen sind, und wo es allenfalls Schwierigkeiten gibt.
Bei der Kontrolle und Abnahme der einzelnen Punkte entstehen unterschiedliche Lerngelegenheiten. Das Feedback der Lehrperson kann schriftlich oder mündlich sein. Es können auch Punkte für die Überarbeitung eines Auftrags vergeben werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Lernenden einander etwas erklären, oder vor der Klasse präsentieren.
Wirkung
Die Lernenden werden in Ihrer Selbst- und Methodenkompetenz gefördert.
Das Übersichtstool ist nicht abhängig von bestimmten Lehrmitteln oder Lerninhalten. Die einzelnen Punkte können jederzeit angepasst werden. Somit wäre der Einsatz auch in anderen Schulen denkbar. Vorgeschlagene Lernprodukte und Punkteverteilungen könnten je nach Schule /Fach übernommen werden.
Im SAMR-Modell kann das Projekt im Bereich "Augmentation" eingeteilt werden, da es das bisherige LMS sinnvoll erweitert und den (Selbst-)Lernprozess unterstützt.