ZOKi - machine & human learning in schools

Da in Zukunft das Auswendiglernen von Faktenwissen weniger wichtig sein wird und Fähigkeiten wie Interdisziplinarität, Kreativität und die Fähigkeit Zusammenhänge zu erkennen und die richtigen Fragen zu stellen entscheidend auf dem Arbeitsmarkt sein werden, gekoppelt an den Wunsch nach individueller Behandlung, reicht es nicht nur die entsprechenden Tools an die Hand zu geben. Für eine Schule der Zukunft müssen sich zudem die Rolle von Lehrenden, die Pflichten der Schüler, das Schulsystem und sogar das Bildungssystem mit anpassen. Die Zukunft stellt diese Entwicklungen bereits offen, nun geht es darum, darauf hinzuarbeiten.

Szenario

In der Zukunft

Im Jahr 2033 haben sich Lernmethoden und -werkzeuge weiterentwickelt, um den individuellen Bedürfnissen und Lernstilen der Schülerinnen und Schüler gerecht zu werden.

Kinder lernen in einer interaktiven Lernumgebung, die personalisiert und anpassungsfähig ist. Hardware-Tools, die die Nutzer analysieren, erfassen Daten wie Konzentration, Aufmerksamkeit und Stimmung. Dieses Tool kann beispielsweise in Form eines tragbaren Geräts oder einer speziellen Brille existieren.

Basierend auf den gesammelten Daten passt die Künstliche Intelligenz der Lernumgebung die Inhalte an die individuellen Bedürfnisse jedes Schülers an. Die KI erkennt, wenn ein Schüler abgelenkt ist oder Schwierigkeiten hat, und passt das Lerntempo und die Art der Präsentation der Inhalte entsprechend an. Es übersetzt die Lerninhalte in verschiedene Formate, um den unterschiedlichen Lernstilen gerecht zu werden. Zum Beispiel könnte es Text in Audio umwandeln, visuelle Darstellungen hinzufügen oder interaktive Elemente einfügen.

Die Schülerinnen und Schüler haben Zugang zu einer breiten Palette von Lerninhalten, die über verschiedene Wissensbereiche verteilt sind. Neben den traditionellen Fächern wie Mathematik, Sprachen und Naturwissenschaften werden auch Inhalte vermittelt, die sich auf kritisches Denken, Problemlösung, Kreativität, digitale Kompetenzen und soziale Fähigkeiten konzentrieren. Die Schüler lernen, wie sie Informationen effektiv recherchieren, kritisch hinterfragen und präsentieren können. Sie entwickeln auch Fähigkeiten im Bereich der Technologie, um die Herausforderungen der digitalen Welt zu bewältigen.

In diesem Szenario ist es wichtig zu beachten, dass die KI die Rolle eines Unterstützers einnimmt und nicht den menschlichen Lehrer ersetzt. Lehrer spielen immer noch eine entscheidende Rolle, indem sie Schülerinnen und Schüler bei ihrer persönlichen Entwicklung begleiten, Feedback geben, Fragen beantworten und den Lernfortschritt überwachen.

Die Relevanz des Lernens hat sich ebenfalls verändert. Neben dem Erwerb von Wissen liegt ein stärkerer Fokus auf der Entwicklung von Fähigkeiten wie kritischem Denken, Problemlösung, Zusammenarbeit und interkultureller Kommunikation. Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie sie sich an eine sich ständig verändernde Welt anpassen können, indem sie Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und lebenslanges Lernen entwickeln.

Insgesamt ermöglicht dieses Zukunftsszenario eine personalisierte und adaptierbare Lernerfahrung, in der Kinder durch die Unterstützung von Hardware-Tools und KI effektiv lernen können. Gleichzeitig bleibt die Rolle des Lehrers von großer Bedeutung, um den Lernprozess zu begleiten und eine ganzheitliche Entwicklung zu fördern.

Wir haben zwei innovative Tools entwickelt, die uns dabei unterstützen, unsere Bildungsziele zu erreichen und den Unterricht auf ein neues Niveau zu heben.

Endergebnis

Hardware

Das erste Tool, unserer Produktfamilie, ist die Zoki-Box, welche als sprachgesteuerte KI fungiert. Sie hilft bei Faktenwissen und gibt nützliche Hints bei Gruppenarbeiten. Dadurch haben Lehrerinnen und Schülerinnen ihre Hände während der Bedienung frei und können sich dabei auf die Schüler oder ihre Gruppenpartner konzentrieren.

Die Zoki Box ist eine wichtige Akteurin während des Unterrichts. Die Aufgaben der Zoki Box liegen darin Hinweise und Tipps im Unterricht zu geben, Faktenfragen zu beantworten und den Schülern Inhalte aus der Zoki-App vorzuspielen. Der Lehrer kann zum Beispiel ein Listening Comprehension damit generieren und abspielen lassen oder sich Informationen und Antworten für den Unterricht geben lassen. In der Anwendung sieht es folgerndermaßen aus, die Lehrerinnen haben die Motherbox, die etwas größer ist und als zentraler Rechner funktioniert. Von ihr aus werden die einzelnen Childboxen, an die Inseln bzw. Tische an denen die Schüler sitzen, ausgeschwärmt. Die Motherbox steuert dann die einzelnen Module an.

Unser zweites Tool ist eine AR-Brille, damit soll die individualität der Schüler:innen beachtet werden. Die Brille wandelt Inhalte in andere Formate um, wegen der Unterschiedlichen Lerntypen und Vorlieben der Schülerinnen. Außerdem stellt sie AR-Funktionen zur Verfügung, damit die Schüler visuelle und interaktive Erfahrungen mit den Themen erfahren können. Zum Beispiel 3D Modelle der Anatomie des Menschen. Aus der Sicht der Schüler:innen dient die Brille als kognitver übersetzer um die verschieden Sinne anzusprechen. Inhalte in AR/VR zu erleben und die Schüler können damit zusammen remote in Gruppen arbeiten unabhängig von ihrem Ort. Der Lehrer kann damit Lernprofile der einzelnen Schüler einsehen und Empfehlungen und Hilfe leisten. Dazu hat er die Möglichkeit auf eine große Datenbank mit einer vielzahl von Lerninhalten,Kursen, Simulationen oder E-Books zurückzugreifen. Außerdem kann er sich remote zu seinen Schülern bei Bedarf zuschalten.

Brille und Lehrer

Blickrichtungsanalyse + Datenvisualisierung: Lehrer erkennt, welche Schüler aufmerksam sind oder Schwierigkeiten haben. Echtzeitinformationen zu den bearbeiteten Aufgaben der Schüler, um individuelle Unterstützung zu bieten.

Feedback und Empfehlungen: Die Brille kann dem Lehrer automatisierte Rückmeldungen und Vorschläge zur Unterrichtsgestaltung geben, basierend auf den erfassten Daten und dem Lernfortschritt der Schüler.

Interaktion mit der KI: Der Lehrer kann über die Brille mit der KI-Lernumgebung interagieren, um beispielsweise genaue Anpassungen für einzelne Schüler vorzunehmen oder zusätzliche Ressourcen anzufordern oder auch Gruppen einteilen, die der Lehrer durch Empfehlung der KI bekommt.

Zugriff auf Lehrmaterialien: Die Brille kann dem Lehrer einen schnellen Zugriff auf eine breite Palette von Lernressourcen, Lehrmaterialien und pädagogischen Tools bieten. Dadurch kann der Lehrer den Unterricht effizient vorbereiten und qualitativ hochwertige Inhalte nutzen.

Brille und Schüler

Personalisierte Inhalte + Übersetzung und Anpassung von Inhalten: Die Brille kann basierend auf den analysierten Daten personalisierte Lerninhalte anzeigen, die den individuellen Bedürfnissen und Lernstilen jedes Schülers entsprechen, außerdem kann die Brille Texte in Audio umwandeln, visuelle Elemente hinzufügen oder interaktive Funktionen einbinden, um den Lernprozess zu verbessern und verschiedene Sinneskanäle anzusprechen.

AR-Funktion: Die Brille kann AR-Funktionen bereitstellen, um den Schülern visuelle und interaktive Erfahrungen zu bieten. Zum Beispiel könnten sie komplexe 3D-Modelle sehen oder in virtuellen Umgebungen experimentieren.

Fragen stellen und Unterstützung erhalten: Der Schüler kann über die Brille Fragen stellen und direktes Feedback von der KI-Lernumgebung erhalten, um Verständnis zu überprüfen oder zusätzliche Erklärungen zu erhalten.

Gamification des Lernens: Die Brille kann Lerninhalte in spielerische Erfahrungen umwandeln. Durch interaktive Spiele und Herausforderungen können die Schüler motiviert werden.

Gruppenarbeiten interaktiv: Schüler können mit der Brille in Echtzeit miteinander interagieren und in Gruppenarbeiten zusammenarbeiten, Ideen austauschen und gemeinsam an Projekten arbeiten. (unabhängig von geografischen Lage)

Endergebnis

Software

Die App oder Lehrplattform - Schnittstelle zwischen Lehrer, Schüler, Tools

Integration von Hardware-Tools: Die App/Lehrplattform kann mit den Hardware-Tools, wie der Brille oder den Lautsprechern, kommunizieren und die Daten von diesen Geräten empfangen.

Personalisierte Lernprofile: Die Plattform kann individuelle Lernprofile für jeden Schüler erstellen, die Informationen über ihre Lernpräferenzen, Stärken, Schwächen und den Lernfortschritt enthalten. Die Plattform kann diese Daten nutzen, um personalisierte Inhalte und Empfehlungen bereitzustellen, die den Bedürfnissen jedes Schülers entsprechen.

Zugriff auf umfangreiche Lernressourcen: Die Plattform kann eine Vielzahl von Lerninhalten und Materialien aus verschiedenen Quellen bereitstellen. Dies kann traditionelle Lehrbücher, interaktive Multimedia-Inhalte, Online-Kurse, Simulationen, E-Books und vieles mehr umfassen. Lehrer und Schüler können auf diese Ressourcen zugreifen und sie für den Unterricht nutzen.

Lernfortschrittsverfolgung und Bewertung: Die Plattform kann den Lernfortschritt der Schüler überwachen und aufzeichnen. Lehrer können den Fortschritt ihrer Schüler einsehen und Feedback geben. Die Plattform kann auch automatische Bewertungen durchführen, basierend auf den erzielten Ergebnissen oder abgeschlossenen Aufgaben.

Kommunikation und Zusammenarbeit: Die Plattform kann Tools für die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen Lehrern und Schülern bereitstellen. Lehrer können Aufgaben verteilen, Fragen beantworten, Diskussionen moderieren und Feedback geben. Schüler können miteinander interagieren, gemeinsam an Projekten arbeiten und ihre Ergebnisse präsentieren.

Welche Daten werden gesammelt?

-Lernaktivitäten der Schüler, wie das Ansehen von Videos, das Beantworten von Quizfragen oder das Abschließen von Übungen.

-Daten aus den Hardware-Tools, wie Konzentration, Aufmerksamkeit oder Stimmung der Schüler.

-Ergebnisse von Aufgaben, Tests oder Bewertungen.

-Feedback und Interaktionen zwischen Lehrern und Schülern.

Auf welche Inhalte kann man zurückgreifen in der App?

-Lehrpläne und Unterrichtsmaterialien für verschiedene Fächer und Grade.

-Interaktive Lernmodule, die den Schülern ermöglichen, Wissen aktiv zu erkunden und anzuwenden.

-Virtuelle Experimente, Simulationen oder AR/VR-Inhalte für z.B. naturwissenschaftliche Fächer oder Geschichte.

-Aktuelle Nachrichten und Artikel zu relevanten Themen.

-Kollaborative Werkzeuge und Plattformen für Gruppenarbeiten oder Projektmanagement.