Archiv für das Jahr: 2024

Die digitale Revolution hat seit einiger Zeit auch das Bildungswesen erreicht. Bisher spielte Big Data hierbei eine untergeordnete Rolle. Das ändert sich nun schlagartig im Kontext von KI-gestütztem individuellen Lernen.

Doch was verbirgt sich hinter dem Begriff, welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, und welche Chancen und Risiken bringt diese Technologie für den Bildungsbereich mit sich? Dieser Blog beleuchtet diese Fragen und gibt Lehrerinnen und Lehrern sowie Interessierten am digitalen Wandel eine fundierte Orientierung.

Was bedeutet Big Data im Bildungsbereich?

Im Kontext von Unterricht bezeichnet Big Data die Analyse und Nutzung großer Datenmengen, um Lehr- und Lernprozesse zu verbessern. Hierbei spielen generative KI-Modelle eine Schlüsselrolle, da sie aus Big Data lernen und diese Daten nutzen können, um neue Inhalte bereitzustellen und individuelle Lernprozesse zu fördern. Dadurch wird es erstmalig im Bildungssystem möglich sein, für jede Schülerin und jeden Schüler individuell angepasste Lerninhalte für jedes Fach, in jeder Sprache, in jedem beliebigen Medium, online oder offline zur Verfügung zu stellen. Jede Schülerin und jeder Schüler werden dafür nur ihre Daten zur Verfügung stellen müssen, d.h. ihren Lernstand, ihr bisheriges Wissen, ihre Daten aus Lernplattformen, Tests und Hausaufgaben, ihr Klickverhalten auf digitalen Lernmedien, den Interaktionen in Lernmanagementsystemen und vieles mehr.

KI-Systeme können durch diese Datenmengen Muster erkennen und individuell angepasste Lerninhalte oder Hilfestellungen anbieten. Der Schlüssel liegt in der Auswertung, die eine kontinuierliche Verbesserung von Lernmethoden und -strategien ermöglicht. Big Data und Machine Learning beschreiben dabei die Verarbeitung und Analyse dieser Datenmengen.

Voraussetzungen für den Einsatz von Big Data

Damit Big Data im Bildungswesen effektiv eingesetzt werden kann, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein. Das Bildungswesen bzw. die Schule benötigen eine leistungsfähige digitale Infrastruktur, dazu gehören schnelle Internetverbindungen, moderne Endgeräte und Cloud-basierte Lösungen für die Datenverarbeitung. Lehrerinnen und Lehrer sowie Bildungspersonal müssen geschult werden, um die Möglichkeiten von Big Data zu verstehen und sinnvoll anzuwenden. Dies reicht von der Interpretation der Daten bis zur Integration der Ergebnisse in den Unterricht.

Ein wesentlicher Aspekt in diesem Zusammenhang ist die Akzeptanz bei allen Beteiligten – von den Lehrkräften bis hin zu den Eltern. Dafür sind eine transparente Kommunikation und die Einhaltung ethischer und gesetzlicher Standards entscheidend. Die Speicherung und Verarbeitung der Daten muss DSGVO-konform sein. Dazu gehören klare Richtlinien für den Datenschutz, Anonymisierungstechniken und sichere Datenübertragungswege. Je nach dem Grad der Anonymisierung schwindet die Möglichkeit individuelles Lernen zu erkennen und zu fördern.
Notwendig wird an dieser Stelle ein Datenschutz- und Sicherheits-Konzept, was vor unberechtigten Zugriffen auf Schul- bzw. Schülerinnen- und Schülerdaten schützt. Eine mögliche Lösung wäre bspw. das Datenschutzkonzept „Solid“ von Tim Berners-Lee. Die Design-Idee von Solid liegt darin, Informationen so zu nutzen und zu teilen, dass die Privatsphäre der Schülerinnen und Schüler gewahrt wird. Die Lernenden speichern bei der Anwendung von Solid ihre persönlichen Daten in sogenannten „Pods“ (personal online data stores = persönliche Online-Datenspeicher) bei einem Hoster bzw. Internet-Anbieter ihrer Wahl. Anwendungen wie bspw. Lernplattformen oder Notenprogramme, die von Solid authentifiziert werden, dürften Daten der Lernenden über eine API (Programmier-Schnittstelle) anfordern, wenn diese die Berechtigungen für die Anwendungen erteilen. Mit solch einer Datenschutzlösung wären auch alle Diskussionen um den Datenschutz in Lernplattformen überfällig. Leider findet man in Deutschland keinen einzigen Schulversuch, der sich um solch eine Lösung bemüht. 

Der größte Vorteil von Big Data im individuellen Lernen stellt sicherlich die Möglichkeit einer individuellen Förderung der Schülerinnen und Schüler im Lernprozess dar. Durch die Analyse der Daten können Stärken und Schwächen einzelner Schülerinnen und Schüler frühzeitig erkannt werden. KI kann dann darauf basierend eine maßgeschneiderte Lernumgebung anbieten. Individuelles Lernen fördert die Motivation, da Lerninhalte an die Interessen und das Niveau der Lernenden angepasst werden kann. Durch die frühzeitige Erkennung von Problemen, wie z. B. sinkender Teilnahme oder Leistung, können gezielte Interventionen frühzeitig eingeleitet werden.

Lehrerinnen und Lehrer erhalten datenbasierte Einblicke in den Lernfortschritt ihrer Klassen, wodurch sie ihre Unterrichtsplanung besser an die Bedürfnisse der Schüler anpassen können.

Trotz der vielen Vorteile gibt es auch kritische Aspekte, die nicht außer Acht gelassen werden sollten. Die Erhebung großer personenbezogener Datenmengen birgt das Risiko von Datenmissbrauch. Unzureichender Schutz seitens des Bildungsträgers oder auch der Schülerin oder des Schülers könnte sensible Informationen in falsche Hände geraten lassen.

Die ständige Analyse des Lernverhaltens könnte bei Schülerinnen und Schülern das Gefühl erzeugen, überwacht zu werden, was das Lernklima und somit auch den Lernprozess beeinträchtigen könnte.

Die vermehrte Nutzung von KI in Form von Rechenleistung und Big Data in Form von Speicherplatz führt bereits heute zu einem globalen ansteigenden Energieverbrauch. Obwohl viele Wissenschaftler KI als möglichen Gamechanger bzw. als Klimaretter für den Klimawandel sehen, zeigen die aktuellen Nachrichten derzeit einen gegenläufigen Trend. Big Data und KI könnten – entgegen aller Hoffnungen – zum Klimakiller mutieren.

Eine Anfrage bei der KI-Maschine (ChatGPT oder Gemini) verbraucht ca. 0,003 Kilowattstunden Energie – und damit rund zehn Mal so viel wie eine Google-Suche. Der Energieverbrauch von Rechenzentren für KI-Anwendungen und andere Digitalisierungsprojekte wird in Europa einer Studie zufolge bis zum Jahr 2030 drastisch steigen. Der Strombedarf soll sich laut der Unternehmensberatung McKinsey voraussichtlich auf mehr als 150 Terawattstunden bis 2030 fast verdreifachen. Die Alphabet-Tochter Google plant aus diesen Gründen heraus den Kauf von kleinen modularen Atom-Reaktoren. Das erste Mini-Atomkraftwerk soll 2030 in Betrieb genommen werden, weitere sollen bis 2035 folgen, insgesamt gehe es um sechs bis sieben Kraftwerke. Weitere Tech-Giganten wie Amazon und Microsoft setzen wie Alphabet auf Kernenergie, um den wachsenden Energiebedarf ihrer KI-Rechenzentren zu decken. Die Kosten für diesen enormen Aufwand werden über kurz oder lang sicherlich an die Nutzer weitergegeben – für den Bildungsbereich bedeutet das dauerhafte Kosten für jede Schule bzw. für jede Schülerin und jeden Schüler und jede Lehrerin und jeden Lehrer.

Fazit

Big Data stellt zweifellos ein Fundament und eine Notwendigkeit für KI-gestütztes individuelles Lernen dar. Es bietet enorme Potenziale, die Bildung individueller, gerechter und effektiver zu gestalten. Die Integration von Big Data in die Lernprozesse bietet spannende Möglichkeiten, die weit über das klassische Bildungssystem hinausgehen. Neben der Förderung des gehirngerechten Lernens fördert Big Data auch das globale Lernen. Lernplattformen können durch Big Data globale Inhalte bereitstellen, sodass Schülerinnen und Schüler von weltweit führenden Expertinnen und Experten profitieren könnten.

Der digitale Wandel ist keine Frage des Ob, sondern des Wie. Big Data und KI ermöglichen eine kontinuierliche Anpassung von Lerninhalten, die Menschen in allen Lebensphasen unterstützen und somit auch das lebenslange Lernen begleiten könnte. Lehrerinnen und Lehrer stehen vor der Aufgabe, sich aktiv in diesen Wandel einzubringen und ihre Rolle als Vermittler von Wissen neu zu definieren – nicht als Ersatz für Technologie, sondern als deren wichtigste Ergänzung.

Mit einem verantwortungsvollen Umgang könnten Big Data und KI und die Bildung revolutionieren und transformieren zugunsten einer individuelleren und inklusiveren Lernkultur.

Fortbildungsreihe my eWorld

Nehmen Sie gerne teil am kostenlosen Workshop aus der my eWorld-Fortbildungsreihe:

„Big Data – Notwendigkeit oder Fundament für KI-gestütztes individuelles Lernen?“

Datum: 21. Januar 2025, 13:30 Uhr bis ca. 15:00 Uhr

als Online-Konferenz

Anmeldungen bitte an: dsteppuhn@smartschool.education

Augmented- und Virtual Reality (AR/VR) sind digitale Schlüsseltechnologien, die aber noch keinen Massen-Durchbruch geschafft haben – es fehlt bei beiden Technologien seit vielen Jahren der Tür-Öffner, der Gamechanger bzw. die Killer-Applikation.

Lange Zeit war Google-Earth-VR der Geheimtipp. Man stelle sich ein Szenario vor, indem man über Google-Earth nicht nur Makro-Objekte wie Städte, Länder oder Landschaften virtuell besuchen kann, sondern auch Mikro-Objekte wie Shops, Kinos, Restaurants, usw. und dort auch buchen, einkaufen, oder anschauen kann. Das wäre eine weitere gewaltige Einnahmequelle für Google bzw. Alphabet. Hier könnte seitens Alphabets ein gewaltiges E-Commerce-Szenario entstehen, welches problemlos in Konkurrenz mit Amazon treten könnte. Doch das Szenario ist (noch) nicht gekommen, aus welchem Grund auch immer.

Noch schlechter ergeht es derzeit AR, obwohl die Hard- und Software sich dafür viel schneller und günstiger anschaffen lässt – meist reicht schon ein Smartphone. Pokémon Go war 2016 eine echte AR-Killer-Applikation, doch danach gab es keinen wirklichen Kassenschlager mehr. Die Entwicklung der derzeit technisch führenden AR-Brille Hololens 2 von Microsoft wurde im Oktober 2024 eingestellt. Anstelle eines Nachfolgers will Microsoft zukünftig mit Meta kooperieren.

Der VR-Markt hat in den letzten Jahren Fortschritte gemacht und zeigt ein kontinuierliches, aber schwaches Wachstum. Führende Anbieter sind derzeit Meta, Sony, Pico und Apple. Die Modelle von Meta, Sony und Pico unterscheiden sich zum Teil nur in wenigen Kriterien. Ausreißer ist hier Apple, deren VR-Brille derzeit bei ca. 4.000 Euro liegt und sich dadurch für Schulen nicht eignet.

Laut einer aktuellen Bitcom-Studie sind VR-Brillen in 16 % der deutschen Schulen zu finden. Betrachtet man den Lernprozess aus neurodidaktischer Sicht, dann ist dieser Wert viel zu gering. Jede Schülerin, jeder Schüler lernt anders. Eine gehirngerechte Lernumgebung berücksichtigt individuelle Lernstile und bietet differenzierte Lernmöglichkeiten, um den unterschiedlichen Bedürfnissen gerecht zu werden. Gehirngerechtes Lernen findet zu einem großen Anteil über unsere Sinne statt.

Sinne sind die Türen zur Welt!

VR bietet, eingebettet in Lernarrangements, ein konkurrenzloses immersives Lernen an. VR-Szenarien unterstützten gleichzeitig die visuelle (Sehen), auditive (Hören), haptische (Fühlen), taktile (Empfinden) und vestibuläre (Gleichgewicht) Wahrnehmung. Einige sehr wenige VR-Szenarien ermöglichen bereits die olfaktorische Wahrnehmung (Riechen), die Thermozeption (Temperatur), die Nozizeption (Schmerz) und die Propriozeption (Körperempfindung). Diese immersive Erfahrung hilft, komplexe Konzepte durch direkte Interaktion und Visualisierung besser zu verstehen. Kein anderes Medium ist in der Lage, den Lernprozess über so viele Sinne zu fördern!

Der Einsatz von VR in Schulen scheint auf den ersten Blick kostspielig, da hochwertige Hardware und Software sowie deren Wartung teuer sind. Auf den zweiten Blick relativieren sich die Anschaffungskosten, da nicht jede/r Schüler:in eine eigene Brille benötigt. Hier reicht ein Verhältnis von 4:1 (Personen:Brille) aus. Eine gute VR-Brille (bspw. die Meta Quest 3S) liegt derzeit bei ca. 350,00 Euro, eine gute VR-Applikation erhält man bereits ab 30,00 Euro (bspw. Eleven Table Tennis) – sodass man in der Summe bei ca. 100,00 Euro/Schüler:in liegt. Etwas aufwendiger ist die Wartung der Brillen. Setzt man schulseitig bspw. auf ein E-Scouts-Konzept (eine schulinterne Arbeitsgemeinschaft mit Schüler:innen und Lehrer:innen), dann kann auch dieses Hindernis leicht gelöst werden.

Lehrkräfte und Schüler:innen benötigen jedoch Zeit und Schulung, um die Technik effektiv kennen und nutzen zu lernen, was oft nicht gegeben ist. Gesundheits- und Sicherheitsbedenken wie Motion Sickness und die eingeschränkte Wahrnehmung der realen Umgebung stellen zusätzliche Herausforderungen dar.

Es mangelt jedoch massiv an speziell für den Bildungsbereich entwickelten Inhalten, was die sinnvolle Integration in den Unterricht erschwert. Die VR-Medien-Industrie setzt sowohl bei der Software als auch bei der Lizensierung auf den privaten Endkunden und nicht auf das Bildungssystem. Es gibt kaum Content, der sich problemlos in Lernszenarien integrieren oder anpassen lässt.

Hier könnte ChatGPT in Zukunft ein Gamechanger werden. Die Fähigkeiten des generativen KI-Tools ChatGPT sind hinlänglich bekannt, aber dass ChatGPT auch programmieren kann wissen noch nicht so viele Anwender:innen. ChatGPT beherrscht derzeit – Stand 11/2024 – über 15 Programmiersprachen, dazu gehören bspw. Python, HTML, CSS, Java, Javascript, C, C++, C#, SQL, PHP, Swift, Ruby …

ChatGPT könnte bei der VR-Entwicklung unterstützen, vor allem durch die Bereitstellung von Code, Anleitungen und Erklärungen für VR-Frameworks wie Unity mit C# und Unreal Engine mit C++. Es kann auch bei der Web-Entwicklung für VR mit WebXR und JavaScript sowie bei grundlegenden 3D-Interaktionen helfen. Die Erstellung und Integration von 3D-Modellen oder VR-spezifischen Interaktionen können ebenfalls durch ChatGPT unterstützt werden, jedoch sind praktische Tests auf realer Hardware notwendig. Obwohl ChatGPT – Stand heute – keine vollständigen VR-Anwendungen erstellen kann, kann es hilfreiche Tipps zur Strukturierung und zum Debugging geben. Die finale Umsetzung und Feinabstimmung erfordern jedoch oft praktische Erfahrungen und Anpassungen durch erfahrene Entwickler.

Die VR-Anwendungen Metaverse und Microsoft Teams Mesh könnten im Bildungsbereich tiefgreifende Veränderungen bewirken, indem sie immersive und interaktive Lernerfahrungen ermöglichen. Hier einige potenzielle Auswirkungen:

• Virtuelle Klassenzimmer und Lernumgebungen:
  Im Metaverse könnten Schüler:innen gemeinsam an 3D-Umgebungen teilnehmen, die reale oder historische Orte simulieren, wie etwa das alte Rom oder das Sonnensystem. Teams Mesh könnte solche Umgebungen auch in hybride Lernszenarien bringen und die Zusammenarbeit verbessern, indem Schüler:innen in Form von Avataren miteinander interagieren
• Personalisierte und interaktive Lernerlebnisse:
  Individuelles Lernen könnte durch immersives Lernen im Metaverse gefördert werden, sodass Schüler:innen komplexe Konzepte durch direkte Interaktion und Simulation besser verstehen. In Teams Mesh könnten Schüler:innen und Lehrer:innen gemeinsam an Projekten arbeiten und sie direkt in 3D erkunden und anpassen, was Lernen anschaulicher und nachhaltiger macht
• Förderung der sozialen und emotionalen Entwicklung:
  Durch Avatare und virtuelle Interaktionen könnten Schüler:innen ihre sozialen Fähigkeiten und emotionale Intelligenz verbessern, indem sie in sicheren, virtuellen Szenarien Konfliktlösung und Teamarbeit üben
• Zugänglichkeit und Chancengleichheit:
  Virtuelle Klassenzimmer im Metaverse oder in Teams Mesh könnten den Zugang zu hochwertigen Bildungsinhalten unabhängig von Ort und Ausstattung verbessern, sodass auch Schüler:innen in abgelegenen Gebieten Zugang zu erstklassigen Bildungsressourcen erhalten
• Lehrerausbildung und -fortbildung:
  Lehrkräfte könnten selbst im Metaverse geschult werden, um den Einsatz immersiver Technologien zu erlernen und fortlaufend weiterzubilden. Teams Mesh könnte hierbei eine Plattform bieten, die Lehrkräften den Austausch bewährter VR- und AR-gestützter Unterrichtsmethoden ermöglicht.

Fazit:

Durch die Nutzung von AR und insbesondere VR im Bildungsbereich können Lehrkräfte den Unterricht dynamischer und effektiver gestalten und den Schüler:innen ein tiefgreifendes und nachhaltiges Lernerlebnis bieten. Vielleicht kann ChatGPT die bis jetzt fehlenden AR/VR-Lernumgebungen in naher Zukunft durch einfache Texteingaben in die notwendige Programmierung überführen und die Content-Lücke im AR/VR-Bereich füllen.

 

Fortbildungsreihe my eWorld

Nehmen Sie gerne teil am kostenlosen Workshop aus der my eWorld-Fortbildungsreihe:

„Wird KI Content-Creator für Augmented- und Virtual Reality und
löst die Content-Misere im Bildungsbereich? “

Datum:

28. November 2024, 13:30 Uhr bis ca. 15:00 Uhr

als Online-Konferenz und auch in Präsenz im Erich-Gutenberg-Berufskolleg Köln, Modemannstr. 25

Dort können neben den Meta-Brillen Quest 2 und der Sony VR-Brille auch die VR-Komponenten Icaros und Icaros Cloud ausprobiert werden. Weitere VR-Brillen (Windows MXR, Pico, Oculus Rift und Valve) stehen zur Ansicht zur Verfügung.

        

Anmeldungen bitte an: dsteppuhn@smartschool.education

Die kommende Welle der Künstlichen Intelligenz (KI) – das bedeutet generative KI in jedem digitalen Endgerät (IoT/IoA) mit einem individuellen digitalen Assistenten – wird nicht nur unsere Gesellschaft disruptiv verändern, sondern auch unser Bildungssystem auf den Kopf stellen. Die Welle ist nicht nur schnell, sie wird auch immer komplexer und unsichtbarer. Die Schlüsseltechnologien der Digitalisierung folgen derzeit dem „Gesetz des sich beschleunigten Nutzen“ (Law of Accelerating Returns) nach Ray Kurzweil, das besagt, dass verschiedene Technologien – insbesondere die Künstliche Intelligenz und die Biotechnologie – sich gegenseitig mit unvorhersehbaren Auswirkungen beeinflussen.

„In wenigen Jahren wird KI in der Lage sein, über dieselbe Welt wie wir zu sprechen, über sie nachzudenken und in ihr zu handeln“,
Mustafa Suleyman

Digitalisierung ist eine Querschnittstechnologie und die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts – und sie wird es wahrscheinlich auch in Zukunft bleiben. Der mögliche Technologie-Nachfolger der Digitalisierung, die Nanotechnologie, wird sicherlich noch ein paar Jahrzehnte benötigen, bis es zur Ablösung durch Quantencomputer kommen wird. Die Grundlagen der Nanotechnologie zeigen aber in beeindruckender Weise bereits den möglichen kommenden Paradigmenwechsel auf – denn hier werden anstelle von Transistoren Atome zum Rechnen eingesetzt – und das wird fast alles in der Digitalisierung verändern!

Zu den derzeit in der Gesellschaft und Unternehmen verbreiteten digitalen Schlüsseltechnologien gehören Augmented-/Virtual Reality, Robotik, Big Data und insbesondere KI. In vielen Schulen Deutschlands finden diese Technologien aber noch keinen Einsatz, hier sind wir erst bei den Basistechnologien der mobilen Endgeräte (1:1-learning-Medien) und den Lernplattformen angelangt. Doch der große KI-Türöffner ChatGPT beschäftigt bereits viele Bildungsbeteiligte und eröffnet Schulen neue Möglichkeiten im Bereich des individuellen, selbstorganisierten Lernens.

Was bedeutet das für unser Lernen?

Learning …

Erstmals wird es im Bildungssystem inhaltlich, methodisch und technisch möglich sein, für jede Schülerin und jeden Schüler individuelle Lerninhalte für jedes Fach, in jedem beliebigen Medium, online oder offline zur Verfügung zu stellen. Jede Schülerin und jeder Schüler werden dafür nur ihre Daten, d.h. ihren Lernstand und ihr bisheriges Wissen, zur Verfügung stellen müssen. Durch entsprechende, individuelle Lernstandserhebungen wird die KI diese Daten auswerten und daraus entsprechende, individuelle Lernarrangements anbieten können. Lassen sich die Lernenden darauf ein, dann wird die KI die Lernfortschritte erkennen und daraus wieder neue, individuelle Lernarrangements gestalten und somit den Lernprozess immer wieder optimal begleiten und darüber individuelles gehirngerechtes Lernen fördern. Lernen müssen die Schülerinnen und Schüler aber weiterhin alleine – denn

„Das Lernen selbst kann man nicht durch KI ersetzen!“.

Dieses Szenario werden wir aber nicht in den Schulen erleben, da uns hier der Datenschutz und auch die Politik einen Strick durch diese Rechnung machen wird. Konsequenterweise werden die KI-Tools – wie auch schon im Social Media Umfeld – von den großen Big Data Playern und vielleicht auch von privaten Fortbildungsunternehmen wie bspw. der deutschen KI-Plattform Fobizz angeboten und eingesetzt werden. Verläuft das Interesse ähnlich vehement wie bei Social Media, dann könnte das zur Folge haben, dass unsere Schülerinnen und Schüler immer mehr Interesse daran haben werden, außerhalb vom System Schule zu lernen bzw. das System Schule gegen ein anderes System zu ersetzen. Denn hier haben sie die Möglichkeit, ihre Lerninhalte selbst auszusuchen und mit ihrem digitalen Endgerät ein „Learning anything, anywhere, anytime with anybody“ zu realisieren.

Mobile Endgeräte wie Smartphones, Tablets oder Laptops spielen hierbei eine zentrale Rolle. Kinder lernen in der Schule mit Stift und Papier zu schreiben. Im Laufe der Schulzeit nimmt dann das Tippen auf Tastaturen und Touchpads an Bedeutung zu. Solange man beide Techniken sicher beherrscht, dürfte dies keinen Nachteil darstellen. Studien bestätigen jedoch eine höhere Hirnaktivität beim Handschreiben gegenüber dem digitalen Schreiben, solange das Handschreiben kein „sinnloses Abschreiben von Text“ darstellt. Aus diesem Grund sollten mobile digitale Endgeräte in der Schule stiftfähig sein und das Handschreiben auch auf den Endgeräten geübt und genutzt werden.

Der Einsatz mobiler Endgeräte in Schulen basiert auf verschiedenen Konzepten mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Es gibt derzeit 2 grundlegende, aber verschiedene Konzepte: zum einen der Einsatz schuleigener Endgeräte (choose your own device – CYOD oder rent your own device – RYOD) und zum anderen der Einsatz schulfremder Endgeräte (BYOD – bring your own device).

 1. BYOD (Bring Your Own Device) in Schulen

Vorteile:

• Vertrautheit der Schülerinnen und Schüler mit ihren Geräten: sie kennen ihre eigenen Geräte gut, was die Nutzung im Unterricht erleichtert und ihr individuelles Lernen fördert.
• Förderung der Eigenverantwortung: Schülerinnen und Schüler lernen, Verantwortung für die Pflege und Nutzung ihrer eigenen Geräte zu übernehmen.
• Kosteneinsparungen für Schulen: Schulen müssen keine Geräte bereitstellen, da Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Geräte mitbringen.

Nachteile:

• Ungleichheit: Nicht alle Schülerinnen und Schüler können sich gleichwertige Geräte leisten, was zu sozialer Ungleichheit und möglichen Diskriminierungen führen kann.

• Sicherheitsrisiken: Unterschiedliche Geräte erschweren die Umsetzung von einheitlichen Sicherheitsrichtlinien und -maßnahmen.
• Kompatibilitätsprobleme: Verschiedene Betriebssysteme und Softwareversionen können zu technischen und organisatorischen Herausforderungen für die Lehrkräfte im Unterricht führen.

 2. CYOD (Choose Your Own Device) in Schulen

Vorteile:

• Gleichheit und Kontrolle: Schulen bieten eine Auswahl an Geräten an, wodurch alle Schüler ein vergleichbares Gerät haben und die Chancengleichheit gewahrt bleibt. Die Auswahl beschränkt sich jedoch in den meisten Schulen meist nur auf ein Gerät, und das ist ein Apple-Tablet ohne externe Tastatur.
• Einheitliche Sicherheitsstandards: Da die Schule die Geräte auswählt, können sie sicherstellen, dass alle Geräte den Sicherheitsanforderungen entsprechen und sich durch ein Mobile Management System verwalten lassen.
• Bessere Unterstützung: Lehrerinnen und Lehrer können bei Anwendungsproblemen besser unterstützen.

Nachteile:

• Eingeschränkte Nutzung: Schüler könnten sich in ihrer Auswahl eingeschränkt fühlen, was möglicherweise zu geringerer Motivation führt. Da es sich um schuleigene Geräte handelt, verbleiben die Geräte zumeist nach dem Unterricht in der Schule, was zur Folge hat, dass die Schülerinnen und Schüler ihren Lernprozess zu Hause nicht weiterführen können.
• Verwaltungsaufwand: Die Pflege und die Bereitstellung technischer Unterstützung für die Geräte erfordert zusätzlichen Verwaltungsaufwand, der in der Regel durch die Schule nicht geleistet werden kann und durch einen externen Dienstleister übernommen werden muss, was zusätzliche Kosten verursacht. Des Weiteren sind in der Regel alle Geräte gemanaged, d.h. man kann keine eigenen Installationen von Anwendungen durchführen, was den individuellen Lernprozess behindert.
• Kosten für die Schule oder Eltern: Die Bereitstellung einer Auswahl an Geräten verursacht Kosten, die entweder vom Schulträger oder der Schule getragen werden müssen.

Das Konzept rent your own device (RYOD – die Anschaffung der Geräte durch ein Finanzierungskonzept über die Eltern) wird kaum noch verfolgt, da die Politik und somit auch die Schulträger in der Corona-Pandemie gezwungen waren, die Schulen mit Endgeräten auszustatten um einen Distanzunterricht für alle Schülerinnen und Schüler zu ermöglichen. Kommt es trotzdem zur Realisierung durch die Elternschaft, dann dauert die Einigung auf ein entsprechendes Endgerät (Apple oder Windows) meist sehr lange und auch die Umsetzung der Finanzierung nimmt viel Zeit in Anspruch, sodass nach einer Einigung und dem Anschaffungsprozess das ausgewählte Gerät bereits veraltet ist.

…anything

Generative KI wird erstmalig das didaktische/neurodidaktische Konzept selbst-organisierenden Lernens (SOL) in voller Gänze umsetzen können.

KI wird für jede Schülerin und jeden Schüler individuell erstelltes Lernmaterial – egal ob Textaufgaben, Lernlandkarten, Lernschaubilder, Lernvideos, AR- oder VR-Content – erstellen und auf entsprechenden Plattformen zur Verfügung stellen können.
Texte, Zusammenfassungen, Übungsaufgaben, Klausuren und weitere text-basierte Medien in unterschiedlichen Sprachkomplexitäten, Sprachstilen und Sprachniveaus in der gewünschten Muttersprache werden durch Transformer-Technologien (ChatGPT & Co.) zur Verfügung stehen und immer wieder auf den entsprechenden Bedarf in Sekundenschnelle angepasst werden.
Bilder, Mindmaps, Lernlandkarten, grafische Übersichten, Diagramme, Schaubilder und weitere bild-basierte Medien werden durch Diffusions-Modelle (DALL-E, Midjourney & Co.) zur Verfügung stehen und immer wieder auf den entsprechenden Bedarf in Sekundenschnelle angepasst werden.
Lernvideos und weitere multimediale Medien werden durch Transformer und Diffusions-Modelle (SORA & Co.) zur Verfügung stehen und immer wieder auf den entsprechenden Bedarf in Sekundenschnelle angepasst werden.
Da Transformer-Modelle auch programmieren können, werden zeitnah in der Zukunft auch AR- und VR-Lernumgebungen durch Transformer-Modelle (ChatGPT & Co) in Sekundenschnelle zur Verfügung stehen und damit (hoffentlich sehr bald!) die Content-Not in Schulen bei diesen immersiven Medien beenden.

Lerninhalte selbst aussuchen bedeutet für unsere Schülerinnen und Schüler in der Regel eine höhere Motivation, da sie nur das Lernen müssen und wollen, was sie auch interessiert und sie für ihr Leben augenscheinlich benötigen. Uninteressante Lerninhalte aus der Sicht unserer Schülerinnen und Schüler werden heute bereits abgelehnt, ignoriert und auch mit dem Ergebnis schlechter Noten hingenommen. Ganz massiv wird dieses Schicksal sehr bald den Fremdsprachen-Unterricht ereilen, denn mit Echtzeit-Übersetzern werden unsere Schülerinnen und Schüler, den dafür nötigen Lernaufwand nicht mehr vollziehen wollen. Ob selbst ausgewählte Lerninhalte für ihr Leben reichen werden, sei an dieser Stelle dahingestellt – hier gibt es bereits heute keinen Konsens zwischen allen Beteiligten und diese Schere wird sich mit der Weiter-Entwicklung und -Verbreitung von KI weiter öffnen. Das System Schule wird auf diese Herausforderung weder schnell noch inhaltlich reagieren können – denn es würde sich damit selbst hinterfragen und als obsolet darstellen.

…anytime

Die Möglichkeit, sich den Zeitpunkt des Lernens selbst auszusuchen, stellt für die Schülerinnen und Schüler einen weiteren motivierenden Punkt dar. Die Lernphasen könnten somit zeitlich individuell an den Bio-Rhythmus und die innere Lerndisposition der Schülerinnen und Schüler angepasst werden. Auch in diesem Punkt wird sich das Bildungssystem schwertun, da hier massive organisatorische Vorgaben zu lösen wären wie bspw. die Auflösung des Stunden-Rhythmus, die Anpassung von Stundenplänen, die Arbeitszeiten der Lehrerinnen und Lehrer und vieles mehr.

…anywhere

Ähnlich verhält es sich mit dem Aspekt des Lernortes. Die deutsche Schulpflicht bzw. die Schulanwesenheitspflicht verhindert prinzipiell einen anderen Lernort als die Schule. Durch die Corona-Pandemie gibt es zwar erste zarte Schritte, auch den Distanzunterricht als Lernort zuzulassen, doch bisher in sehr geringem Maße und mit viel Widerspruch seitens aller Beteiligten. Es gibt in Deutschland bisher nur sehr wenige Schulen, die es geschafft haben, das Konzept Lernort zu erweitern und außerhalb von Schule zu etablieren.

Lernplattformen spielen hierbei eine zentrale Rolle. Sie ermöglichen im modernen Unterricht eine individuelle Anpassung des Lernprozesses an die Bedürfnisse der Schülerinnen und Schüler, indem sie personalisierte Lerninhalte und Aufgaben online bzw. in der Cloud bereitstellen. Dies fördert die neuroplastische Anpassung des Gehirns, da das Lernen effektiver wird, wenn es auf die individuellen Bedürfnisse abgestimmt ist. Darüber hinaus bieten Lernplattformen multimediale Inhalte wie Videos, interaktive Grafiken, Audioaufnahmen und Texte, die mehrere Sinne ansprechen. Diese multisensorischen Reize aktivieren verschiedene Gehirnregionen und verbessern dadurch das Gedächtnis und die Lernleistung. Die Plattformen bieten den Schülerinnen und Schülern auch die Flexibilität, in ihrem eigenen Tempo zu lernen und ihre Lernzeiten selbst zu gestalten, was das selbstorganisierte Lernen unterstützt und die Konsolidierung des Wissens im Langzeitgedächtnis fördert.

Ein weiterer Vorteil von Lernplattformen ist das unmittelbare Feedback, das sie auf Aufgaben und Tests geben können. Dieses Feedback spricht das Belohnungssystem im Gehirn an und steigert so die Motivation und das Engagement der Lernenden. Zudem ermöglichen viele Lernplattformen kooperatives Lernen durch Foren, Chats und Gruppenarbeiten, was die Entwicklung von sozialen und kognitiven Fähigkeiten durch die Interaktion mit anderen fördert. Lernplattformen können leicht mit digitalen Schlüsseltechnologien wie Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und besonders Künstlicher Intelligenz (KI) kombiniert werden, und dadurch immersive und interaktive Lernmöglichkeiten erweitern und das Gehirn auf vielfältige Weise stimulieren. Durch die Analyse von Nutzerdaten könnten Lernplattformen den Lernfortschritt überwachen und den Lernprozess kontinuierlich anpassen, was eine effektive und nachhaltige Wissensvermittlung sicherstellt.

Fast alle Lernplattformen haben aber für Schulen das gleiche Handicap – es sind nur leere Hüllen,

Arbeitskonstrukte ohne Inhalte. Die Inhalte müssen von den Schulen, den Lehrerinnen und Lehrern, den Schülerinnen und Schülern kommen, erst dann besitzt eine Plattform Leben, und man kann darüber streiten, welche denn nun besser ist als die andere. Da der Inhalt also nicht vom Hersteller oder Betreiber kommt, müssen andere Kriterien für die Auswahl einer Lernplattform verwendet werden.

Dazu zählen:

• Finanzierbarkeit,
• Verfügbarkeit,
• Stabilität,
• Benutzerfreundlichkeit,
• Datensicherheit und
• Funktionalität.

Hier hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass professionelle Plattformen von Microsoft, Google oder Amazon den regionalen Anbietern (eigens programmierte Lernplattform, gehostet von kommunalen Rechenzentren) in Bezug auf den genannten Kriterienkatalog weit überlegen sind.

…anybody

Der Paradigmenwechsel des Lehrer-Berufs weg vom Wissensvermittler hin zum Lernassistenten ist seit einigen Jahren in vollem Gange und wird die Einzigartigkeit der Lehrerrolle auflösen und das Lernen auf viele Schultern – Lehrer-Teams, Mitschülerinnen und Mitschüler, Familie und auch digitale Medien – verteilen. KI in Form von digitalen Tutoren und der zukünftigen Verkörperung von KI in humanoiden Robotern wird einen Lernassistenten ermöglichen, der sehr individuell den Lernprozess der Schülerinnen und Schüler begleiten und unterstützen kann. Ihnen – den humanoiden Robotern – wird vielleicht die Empathie guter Lehrerinnen und Lehrer fehlen, aber eine Entkopplung von der emotionalen Bindung zu Lehrkräften kann auch von Vorteil sein, wenn eine emotionale Bindung gar nicht oder nur gestört vorhanden ist (Antipathien, kulturelle oder soziale Spannungen).

„Learning anything, anytime, anywhere with anybody“

…Fazit

Der Computer der Zukunft wird für die nächsten Jahre weiterhin ein mobiles, digitales mit KI-bestücktes Endgerät sein (wahrscheinlich eher ein Smartphone als ein Tablet, da ein Smartphone heute bereits das zentrale digitale Element unseres Lebens ist), welches in Kooperation mit einer KI-gestützten Lernplattform den Lernprozess begleiten wird. Aktuelle Nachrichten aus der Hirnforschung zeigen die zukünftige Entwicklung in der Kommunikation mit mobilen digitalen Endgeräten und den dazugehörigen Lernplattformen auf. So soll es Forschern im August 2023 gelungen sein, den Pink-Floyd-Song “Another Brick in the Wall” aus den neuronalen Signalen im Gehirn zu rekonstruieren. Noch erstaunlicher war die Meldung im Januar 2024, in der Forscher mitteilten, dass es einer KI erstmalig gelungen war, Gedanken von Menschen mit einer Genauigkeit von 80 % zu identifizieren und in Text zu übersetzen. Das lässt vermuten, dass Schülerinnen und Schüler zukünftige KI-Lernplattformen und digitale Endgeräte mit ihren Gedanken steuern werden können. Vorstellbar ist an dieser Stelle auch, dass beide Komponenten – Endgerät und Plattform – von einem Anbieter kommen werden (hier drängen sich erneut Apple und Microsoft auf). Trotzdem bleibt zu vermuten, dass der Einzug von KI in deutschen Schulen ähnlich langsam und verhalten sein wird – vergleichbar mit dem damaligen Einzug des Internets. Und auch der Widerstand gegen KI im Unterricht wird ähnliche Formen annehmen.

Fortbildungsreihe my eWorld

Nehmen Sie gerne teil am kostenlosen Online-Workshop „mediales und personelles 1:1-learning – Kombination von Computer, Lernplattform & KI?“ aus der my eWorld-Fortbildungsreihe – https://zukunft-der-schulen.de/my-eworld/

Datum: 30. Oktober 2024, 13:30 Uhr bis ca. 15:00 Uhr

Anmeldungen bitte an dsteppuhn@smartschool.education

Die kommende Welle der Künstlichen Intelligenz (KI) – das bedeutet generative KI in jedem digitalen Endgerät (IoT/IoA – Internet of Things/Internet of Anything) und „Anywhere in the Cloud“ – wird nicht nur unsere Gesellschaft disruptiv verändern, sondern auch unser Bildungssystem auf den Kopf stellen. Die Welle ist nicht nur schnell, sie wird auch immer komplexer und unsichtbarer. Die Schlüsseltechnologien der Digitalisierung folgen derzeit dem „Gesetz des sich beschleunigten Nutzen“ (Law of Accelerating Returns) nach Ray Kurzweil, das besagt, dass verschiedene Technologien sich gegenseitig mit unvorhersehbaren Auswirkungen beeinflussen.

„In wenigen Jahren wird KI in der Lage sein, über dieselbe Welt wie wir zu sprechen, über sie nachzudenken und in ihr zu handeln“,
Mustafa Suleyman

Was bedeutet das für unsere Daten?

Bis vor kurzem haben wir Daten und Inhalte erstellt und dem Internet (besser gesagt den Global-Playern) meist kostenlos zur Verfügung gestellt und gegenseitig konsumiert. Seit kurzem ist es aber auch möglich, Inhalte wie Texte, Bilder oder Videos über KI-Tools generieren zu lassen und darüber auch mediale Identitäten zu erstellen.
Das wird dazu führen, dass wir bald nicht mehr wissen, was noch echt und was unecht ist – unabhängig davon, ob es sich um private oder öffentliche Daten handelt. Trolle, Fakes und Desinformation sind heute bereits ein fester Bestandteil des Internets – KI wird diesen Anteil mit großer Geschwindigkeit und entsprechender Auswirkung vergrößern. Das wird dazu führen, dass Hass, Cybermobbing, Misstrauen in die Politik und populistische Bewegungen weiterwachsen werden.

 

„Genießen Sie das Echte, ​solange es noch erkennbar ist!“​,
Barbora Centik​

 

Schadsoftware wie bspw. Viren, Würmer, Trojaner oder Ransomware sind autonome Softwaresysteme, die sich ohne Fremdsteuerung vervielfältigen und bis zum heutigen Tage schwere wirtschaftliche und politische Schäden verursacht haben. Eine Liste aller verursachten Schäden seit der Existenz von Schadsoftware wäre sehr, sehr lang und viele Schäden wurden bis heute aus Imagegründen gar nicht der Öffentlichkeit mitgeteilt. Schutzsoftware wie Firewalls, Intrusion Detection und Virenscanner liefern sich seit vielen Jahren einen Kampf mit Schadsoftware und sind meist nur zweiter Sieger. Was passiert, wenn in Zukunft KI-gestützte Cyberattacken stattfinden werden?

Bislang waren Schulen und Bildungssysteme kein lohnenswertes Ziel professioneller Hacker. Es gab nur wenige Cyberattacken die meist nur darauf aus waren, Daten zu verschlüsseln und gegen Bezahlung wieder frei zu geben. Doch was wird passieren, wenn man Transformer-Modelle wie ChatGPT dafür nutzen kann, autonome Schadsoftware zu erstellen? Programmieren kann ChatGPT schon heute. Was wird passieren, wenn jede Schülerin, jeder Schüler und auch jede Lehrerin und jeder Lehrer sich ein autonomes Schadprogramme erstellen kann?

Werden die kommunalen Rechenzentren – auf denen die meisten Schul-Lernplattformen zur Verfügung gestellt werden – technisch und fachmännisch in der Lage sein, KI-Cyberattacken abzuwehren? Schon zu Corona-Zeiten hatten manche Rechenzentren Probleme die Verfügbarkeit und Stabilität zu gewährleisten – und hier war keine Schadsoftware der Verursacher, sondern die Übeltäter waren Schülerinnen und Schüler mit mehr Zugriffen auf die Lernplattform aufgrund von Distanzunterricht.

Oder müssen wir an dieser Stelle unsere Bedenken gegen professionelle Rechenzentren der Big Player Microsoft, Amazon oder Google & Co zurückstellen und die Lernplattformen dieser Anbieter einsetzen? Diese Unternehmen zeigen seit Jahren das sie technisch und fachmännisch in der Lage sind ihre Anwendungen und Daten zu schützen. Dies geschieht natürlich mit einem weitaus höheren technischen und menschlichen Aufwand als in kommunalen Rechenzentren.

Und mit Technik und Woman-/Manpower alleine wird man KI-Cyberattacken in und auf Schulen auf Dauer nicht aufhalten können.

Notwendig wird an dieser Stelle ein Datenschutz- und Sicherheits-Konzept was vor unberechtigten Zugriffen auf Schuldaten schützt. Eine mögliche Lösung wäre bspw. das Datenschutzkonzept Solid von Tim Berners-Lee.² Die Design-Idee von Solid liegt darin, Informationen so zu nutzen und zu teilen, dass die Privatsphäre der Schülerinnen und Schüler. Die Lernenden speichern bei der Anwendung von Solid ihre persönlichen Daten in sogenannten „Pods“ (personal online data stores = persönliche Online-Datenspeicher) bei einem Hoster ihrer Wahl. Anwendungen wie bspw. Lernplattformen oder Notenprogramme, die von Solid authentifiziert werden, dürften Daten der Lernenden über eine API³ anfordern, wenn diese die Berechtigungen für die Anwendungen erteilen. Mit solch einer Datenschutzlösung wären auch alle Diskussionen um den Datenschutz in Lernplattformen überfällig. Leider findet man in Deutschland keinen einzigen Schulversuch, der sich um solch eine Lösung bemüht.

Eine zweite und wichtigere Säule gegen KI-Cyberattacken ist das Vorhandensein einer digitalen Humankompetenz bei allen Beteiligten. Zentrales Element muss die Förderung von Selbstlernen und Selbstorganisation hin zu einer digitalen Humankompetenz sein! Schüler müssen die Fähigkeit zu selbstbestimmtem Handeln und Entscheiden im realen und digitalen Raum besitzen. Ein „in der digitalen Welt sein“ benötigt eine eigene Weltanschauung mit demokratischen Werten und ein eigenes, gesundes Selbstverhältnis und -verständnis. – Wir müssen in der Lage sein kritisch zu denken. Dies kann jedoch nur durch die umfassende Förderung des individuellen Lernens jeden Schülers erreicht werden, wobei hier den digitalen Schlüsseltechnologien AR/VR, Robotik, Big Data und insbesondere KI im Unterricht ein wesentlicher Anteil zukommt.

Die Ereignisse der letzten Jahre (Pandemie, Klima-Katastrophen, Krieg in der Ukraine und in Israel) haben aber auch aufgezeigt, wie wichtig die Perspektive von und zum Menschen und das dazugehörige Menschenbild sind. Zum einen die durch den Corona-Virus verursachte (und notwendige) Isolierung der Menschen und das dadurch verlorengegangene Soziale. Zum anderen die soziale Zusammengehörigkeit und Unterstützung vieler Menschen durch viele (fremde) Menschen bspw. in der Hochwasser-Katastrophe und dem Krieg in Europa. All die Ereignisse und die Bedeutung der Digitalisierung in unserer heutigen und morgigen Welt führen zu einer Notwendigkeit einer digitalen Humankompetenz!

„Es wird an den Schulen und Universitäten über die Welt unterrichtet, wie sie war, nicht wie sie sein wird!“,
Vishal Sikka

 

Die Veränderung des menschlichen Lebens durch die Digitalität in der Gesellschaft (Arbeit 4.0) und den Unternehmen (Industrie 4.0), durch das Internet der Dinge in Form wachsender Umgebungsintelligenz und die Gefahr der Veränderung des Menschen durch einen durch Digitalisierung angepassten Menschen (Mensch 4.0/5.0) erfolgen jedoch viel schneller als die Digitalisierung von Schule (Bildung 4.0). Im Bereich der Digitalisierung sind die deutschen Schulen zurzeit stark von den führenden Technologieanbietern aus Amerika oder China abhängig/beeinflusst, da aus dem europäischen Raum keine vollwertigen, konkurrenzfähigen Produkte, Medien oder Konzepte zur Verfügung stehen.

„Die Visionen für unsere Zukunft kommen nicht von Staaten oder Politikern, sondern von Technologie-Unternehmen. Microsoft, Google, Facebook und andere sagen uns, wie unsere Zukunft aussieht!“
, Gerd Leonhard

 

Das darf nicht für Schule gelten! Die Visionen für die Schule von morgen – die SmartSchool – dürfen nicht von Unternehmen kommen. Die Visionen für die Schule von morgen müssen von uns (Lehrer und Lehrerinnen) kommen! Und sie müssen jetzt kommen und zeitnah umgesetzt werden. Ansonsten kommt der Moment, wo unsere Befürchtung und Angst, dass Deutschlands Schulen bei der Digitalisierung im internationalen Vergleich drastisch hinterherhinken, Wirklichkeit werden und wir nicht mehr die Chance haben, das zu korrigieren.

 

Fortbildungsreihe my eWorld

Nehmen Sie gerne teil am kostenlosen Online-Workshop „Datensicherheit & KI – Freunde oder Feinde?“ aus der my eWorld-Fortbildungsreihe – https://zukunft-der-schulen.de/my-eworld/

Datum: 25. September 2024, 13:30 Uhr bis ca. 15:00 Uhr

Anmeldungen bitte an dsteppuhn@smartschool.education