Aus- und Weiterbildung im Kontext des Internets der Dinge Neue Möglichkeiten

Transkript

1 Aus- und Weiterbildung im Kontext des Internets der Dinge Neue Möglichkeiten Dr.-Ing. Martin Wolpers Context und Attention in Personalized Learning Environments (CAPLE) Fraunhofer Institut für Angewandete Informationstechnik FIT

2 Wer wir sind Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT FIT erforscht und entwickelt nutzerorientierte Informations- und Kooperationssysteme in ihrem Wechselspiel mit Handlungspraxis, Organisation und Prozess Ca. 110 Wissenschaftler aus Informatik, Psychologie, Ingenieurwesen und Sozial- und Wirtschaftswissenschaften Leitung: Prof. Dr. Matthias Jarke

3 Was wir in CAPLE so machen Lerndiagnostik und Reflektionsunterstützung Unterstützung selbstregulierten Lernens Integration neuer Lernansätze in bestehende Systeme Maßgeschneiderte Lernumgebungen Personalisierte Technologien zur Weiterbildung im Betrieb Mobile betriebliche Weiterbildungssysteme Steigerung der Effektivität und Effizienz betrieblichen Lernens Beratung und Betreuung bei der Optimierung von Lernsystemen und - prozessen in der beruflichen Praxis Fehleranalyse und Korrekturmaßnahmen

4 Worüber ich heute reden will/kann/darf/möchte/muß/ Das Internet der Dinge oder Digitalisierung und deren mögliche Auswirkungen auf Aus- und Weiterbildung

5 Entwicklungen der Digitalisierung Handschrift Buchdruck ereader Instrument Schallplatte CD Spotify Film DVD Netflix Theater Fernsehen YouTube Brief SMS Facebook/WhatsApp Ding Identifikation Kommunikation Intelligenz

6 (Problematische) Aspekte der Digitalisierung Produkte vollständig digitalisiert in andere Form nutzbar gemacht (CD) oder vollständig virtualisiert (streaming) Existierende Dienstleistungen um digitale Dienste ergänzt, damit erweitert oder im Extremfall substituiert Daten über und aus Diensten oder Prozessen digitalisiert und zur Optimierung der Dienstleistung analysiert. Bücher, Musik, Fotos, Video Taxi MyTaxi/Uber, Hotel AirBnB Learning Analytics, Energieeffizient, Logistikoptimierung

7 Beispiele zum Lernen im Kontext der Digitalisierung Lernmaterialien im Kontext MACE Augmented Roundtable ARTHUR mit Kollaboration am Arbeitsplatz LogiAssist CoSpaces Smarte Produktionsumgebungen Spielerisch Lernen LegoTechnik: Roberta Raspberry Pi: PacMan Science Center 2 Go

8 Lernmaterialien im Kontext Beispiel: Kombination aus mobilem Dienst und Augmented Reality auf dem Smartphone

9 ARTHUR - Augmented Round Table for Architecture and Urban Planning Ziel: Unterstützung des iterativen Design- und Review Prozesses Geplante Gebäude werden auf Tisch eingeblendet Visualisierung durch Datenbrillen Betrachtung und Bearbeitung von allen Seiten Integration mit Fussgängersimulation Video:

10 CoSpaces Collaborative Work Environments in Design and Engineering Erweitertes Sichtfeld Schnellerer Überblick Verbindung des Monteurs mit räumlich entfernten Kollegen Bei Abnahme und Wartung vor Ort

11 Smarte Produktionsumgebungen Kontext- und Prozesserkennung Location Situation Reporting Help Beispiel: SmartGlasses in einem Labor Objekterkennung Inventur Prozess Reporting

12 Das Remote Maintenance Kit Headset SmartPhone Stativ SmartGlass Fingerkamera Tablet GoPro Kamera WLan Router Lokalisierungsmittel

13 Und man kann damit spielen Roboter aus LegoTechnik Studenten bauen PacMan auf LED und Raspberry Pi Basis

14 Das Sience Center To Go Exploratives Lernen von physikalischen Effekten an Modellen Wissen begreifbar machen Tangible Interaction mit AR Der Wissenspark zum Mitnehmen 5 Experimente im Koffer Eröffnungsexponat Girlsday 2011 im Bundeskanzleramt:

15 Entwicklungen der Digitalisierung Internet der Dinge Handschrift Buchdruck ereader Instrument Schallplatte CD - Musikstreaming Film CD Netflix Theater Fernsehen Youtube Brief SMS Facebook Ding Identifikation Kommunikation Intelligenz

16 Internet der Dinge: Objekte werden intelligent und vernetzt

17 Heute intelligente Dinge

18 Beispiele der Aus- und Weiterbildung Internet der Dinge Am Rechner lernen Mit dem Rechner lernen Spielerisch Lernen NaturalEurope und IPCity Lernen mit AR AReef Lernen am Arbeitsplatz LogiAssist Lernen mit Wearables fmooc

19 Spielerisches Lernen Natural Europe Natural History & Environmental Cultural Heritage in European Digital Libraries for Education Ziele: Verknüpfung der digitalen Sammlungen europäischer Naturkundemuseen in einer Verbund (federated repository) Zur Verfügung stellen von Tools, die es Lehrenden erlauben, Lernpfade durch die digitalen Sammlungen von Naturkundemuseen zu erstellen Entwicklung neuer graphischer Interfaces um die Navigation auf Lernpfaden zu unterstützen Verbindung der Natural-Europe-Sammlungen mit Europeana

20 Augmented Reality in der Stadt Mobiles Augmented Reality Spiel Time Warp Spielerischer Umgang mit Stadtgeschichte, hier: Köln Spielen mit Heinzelmännchen an verschiedenen Stationen am Rhein-Ufer 1 Monat Benutzertests Großes Presse-Echo ARD W wie Wissen, 3sat neues DRadio Wissen, ComputerClub 2 Focus, Playboy, versch. Zeitungen Sehr aufwändiger Prototyp Beyond State of the Art Video:

21 AREEF Unterwasser Augmented Reality Komplettsystem als Attraktion für Schwimmbäder Unterhaltung und Lernen Zielgruppe Kinder Entwicklung mit Hinblick auf ein vermarktbares Produkt Gefördert durch KIAT (Korea) FIT ist erste Europäische Organisation die ein KIAT Projekt leitet Vorgänger-Prototyp war erstes Unterwasser AR System in 2008/2009

22 Situatives Lernen am Arbeitsplatz LogiAssist Aus- und Fortbildung für Fahrer in der Logistikbranche Arbeitsplatz LKW

23 fmooc Projekt Tragbare fitness tracker im MOOC integriert Lernen gesund alt zu werden > embodied learning Lernen in der Gruppe > community of practice Motivation und Mitmachen steigern > gamification Further reading: Buchem et al.(2015): Designing for User Engagement in Wearable-technology Enhanced Learning for Healthy Ageing. ilrn 2015.

24 Industrie 4.0 Was ist das eigentlich?

25 Vernetzung der Systeme und Daten Aus: Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems, Eva Geisberger / Manfred Broy (Hrsg.), acatech Studie, März 2012

26 Digitalisierung in der Industrie Veränderte Produktionsumgebungen beeinflussen die Arbeitskraftentwicklung Virtual Engineering Industrie 4.0 Demographischer Wandel Wissensbasierte Arbeitsplätze in der Produktion Fachkräftemangel Herausforderungen für die Schulung

27 Beispiele für die Notwendigkeit neuer Schulungsansätze Reduktion der Einführungszeit neuer Technologien Tätigkeiten verlagern sich von der Produktion in die Überwachung/Maintenance/Rekonfig uration der Produktionslinie Betrieb der Fertigungslinien als Projekte (Abbildung hoher Flexibilität) Reduktion des Einführungsaufwand für neue Mitarbeiter

28 Kompetenzen und Skills Eigene Fähigkeiten und Defizite erkennen und selbstständig verbessern Kreativität Problemlösungskompetenz Die nebenstehenden Kompetenzen werden von verschiedenen Forschern für Industrie 4.0 nahe Arbeitsumgebungen als notwendig erachtet. Sie werden in der betrieblichen Aus- und Weiterbildung oftmals nicht geschult. Kooperation / Teamfähigkeit Kommunikation / Wissensaustausch

29 Vieles ist noch ungeklärt Lernen und Lehren im Industrie 4.0 / Internet der Dinge Kontext Kollaboratives Lernen Selbst-reflektives Lernen Informelles Lernen On-the-fly On-the-workplace Serious gaming Mentoring Konzepte Adaptive und personalisierte Assistenzsysteme Die Theorien zu den nebenstehenden Lernmethoden existieren bereits seit langer Zeit. Zur Zeit ist unbekannt, wie sich passende Kombinationen der Lehr-/Lernmethoden mithilfe neuer Technologien in Industrie 4.0 Szenarien umsetzen lassen. Es fehlt an Erfahrung in Industrie 4.0-nahen Aus- und Weiterbildungsszenarien.

30 Erste Beispiele für das Lernen in Industrie 4.0 Kontext Responsive Open Learning Environments ROLE Lernen an der Maschine

31 Neue Lernumgebungen Responsive Open Learning Environments bieten Adaptivität und Personalisierung Individualisierung der Komponenten, Tools und Funktionalitäten einer Lernumgebung Anpassung von oder Ersatz für existierende web-basierte Tools generisches Framework basiert auf einem Open-Source-Ansatz ROLE unterscheidet zwischen der Infrastruktur den Ressourcen, Services und Tools der Nutzerperspektive

32 Lernen an der Maschine Kooperation mit RWTH Aachen, ITA Studenten erleben Wissen Anwendung für die Lehre im Maschinenbau Lernen am Objekt Kombination aus Maschine und digitalem Lehrmaterial

33 Lehren und Lernen - Ausblick und Erwartungen Neue Möglichkeiten der Kommunikation Gemeinschaftliches Lernen Analyse vernetzter Daten erlaubt Assistenzsystemen bessere Personalisierung Individuelle Anpassung der Lehrmaterialien, - präsentationen, Pädagogik Bessere Umsetzung pädagogischer Konzepte effizientere und effektivere Lehr-/Lernmodelle Steigerung der Motivation Spaß am Lernen und Lehren Förderung des Durchhaltevermögens Vollendung der Lernaktivitäten

34 Vielen Dank! Dr.-Ing. Martin Wolpers