Adaptive Lern- und Lehrsysteme zur lernerindividuellen Förderung

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1 Innovative Bildungstechnologien in Schulen Adaptive Lern- und Lehrsysteme zur lernerindividuellen Förderung Prof. Dr. Andreas Breiter Universität Bremen Institut für Informationsmanagement Bremen Prof. Dr. Christoph Igel Universität des Saarlandes Shanghai Jiao Tong University Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz

2 Bildung und Technologien im Fokus

3 Ausstattungszahlen im internationalen Vergleich OECD.&(2011).&PISA&2009&Results:&Students&On&Line.&Digital&Technologies&and&Performance&(Volume&VI).& Paris:&OrganisaFon&for&Economic&CooperaFon&and&Development.&

4 Ausstattungszahlen im internationalen Vergleich OECD.&(2011).&PISA&2009&Results:&Students&On&Line.&Digital&Technologies&and&Performance&(Volume&VI).& Paris:&OrganisaFon&for&Economic&CooperaFon&and&Development.&

5 Bildung und Technologien im Fokus "Obwohl Deutschland eine der stärksten Wirtschaftsnationen ist, sind wir, wenn es um digitale Medien in der Schule geht, Letzter im OECD-Vergleich", sagte Hannes Schwaderer, D21-Präsident und Deutschlandchef beim Chiphersteller Intel. "In Ländern wie Ungarn, Dänemark oder die Niederlande klappt das besser." Die OECD hat insgesamt 31 Mitgliedsländer in Europa, Nordamerika, Asien und Australien. (Die Welt, Deutsche Schulen bei PC-Nutzung Schlusslicht, ) Die frühzeitige Medienerziehung und eine umfangreiche Geräteausstattung im Unterricht sind entscheidend, damit alle Schülerinnen und Schüler die Chancen der digitalen Gesellschaft nutzen können. Dabei gehören separate Computerräume jedoch zunehmend der Vergangenheit an. Heute ist ein eigener mobiler Computer für jede Schülerin und jeden Schüler der Schlüssel zu den Wissensquellen im World Wide Web (Deutscher Bundestag, Enquete-Kommission Internet und digitale Gesellschaft, ) Im Vergleich der OECD-Staaten hinkt Deutschland bei der Ausstattung seiner Schulen sowie hinsichtlich der zeitllichen und räumlichen Nutzung von Computern im Unterricht... noch immer deutlich hinterher und liegt... weiterhin unter dem OECD-Durchschnitt. Gleichzeitig besteht auch eine Diskrepanz zwischen der Möglichkeit zur tatsächlichen Nutzung von neuen Medien im Unterricht. Der Anteil von Lehrpersonal mit tendenziell ablehender Haltung gegenüber dem IT-Einsatz im Klassenzimmer ist in Deutschland dreimal so groß wie im europäischen Durchschnitt. (Deutscher Bundestag, Enquete-Kommission Internet und digitale Gesellschaft, )

6 Mediennutzung durch Lehrkräfte

7 Mediennutzung in Grundschulen *Tulodziecki,-G.,-&-Six,-U.-(2000).-Medienerziehung+in+der+Grundschule.+Grundlagen,+empirische+Befunde+und+Empfehlungen+zur+Situa:on+in+Schule+und+ Lehrerbildung.-Opladen:-Leske-+-Budrich.- **-Breiter,-A.,-Aufenanger,-S.,-Averbeck,-I.,-Welling,-S.,-&-Wedjelek,-M.-(2013).-MedienintegraOon-in-Grundschulen.-Berlin:-Vista.-

8 Technologie verändert Bildung - und vice versa! EduTech 1.0 Computer-Based EduTech 1.1 Web-Based EduTech 1.2 Learning Management EduTech 2.0 Collaborative Learning Bildungspolitik Hoch-/Schule Information Web Transaction Web Social Web Pervasive Web Technologie Nutzungsverhalten

9 Technologie verändert Bildung - und vice versa! EduTech 1.0 Computer-Based EduTech 1.1 Web-Based EduTech 1.2 Learning Management EduTech 2.0 Collaborative Learning Bildungspolitik Hoch-/Schule Information Web Transaction Web Social Web Pervasive Web Technologie Nutzungsverhalten

10 Technologie verändert Bildung - und vice versa! EduTech 1.0 Computer-Based EduTech 1.1 Web-Based EduTech 1.2 Learning Management EduTech 2.0 Collaborative Learning Bildungspolitik Hoch-/Schule Information Web Transaction Web Social Web Pervasive Web Technologie Nutzungsverhalten

11 Von der Lehrenden-zentrierten, instruktionalen Bildung EduTech 1.0 Computer-Based EduTech 1.1 Web-Based EduTech 1.2 Learning Management EduTech 2.0 Collaborative Learning EduTech 1.1 EduTech 1.2 EduTech 2.0 Main Components Courseware, LMS LCMS, Discussion Group Wiki, Social Networking Ownership Top-down, one-way Top-down, collaborative Bottom-up, learner-driven Development Time Long Rapid None Content Size 60 Minutes 15 Minutes 1 Minute Access Time Prior to Work Between Work During Work Delivery At one time In many pieces When you need it Content Access LMS Search, RSS feed Driver Instructor Learner Worker Content Creator Instructor Software Manager User Training s Role Gourmet Chef Short-order cook Food critic (Downes, 2005; Karrer, 2006)

12 Mobile Learning ::: Learning Content Management

13 Mobile Learning ::: Learning Content Management

14 ... zur Lernenden-orientierten, konstruktivistischen Bildung EduTech 1.0 Computer-Based EduTech 1.1 Web-Based EduTech 1.2 Learning Management EduTech 2.0 Collaborative Learning EduTech 1.1 EduTech 1.2 EduTech 2.0 Main Components Courseware, LMS LCMS, Discussion Group Wiki, Social Networking Ownership Top-down, one-way Top-down, collaborative Bottom-up, learner-driven Development Time Long Rapid None Content Size 60 Minutes 15 Minutes 1 Minute Access Time Prior to Work Between Work During Work Delivery At one time In many pieces When you need it Content Access LMS Search, RSS feed Driver Instructor Learner Worker Content Creator Instructor Software Manager User Training s Role Gourmet Chef Short-order cook Food critic (Downes, 2005; Karrer, 2006)

15 Mobile Learning ::: Flipped Classroom & Social Learning

16 Mobile Learning ::: Flipped Classroom & Social Learning

17 Emerging e-learning Technologies Personal e-learning Social e-learning Kognitivismus Instructional Design Content Management Systeme Learning Management Systeme e-tests/e-examinations Collaborative Lernsysteme... Konstruktivismus Konnektivismus Public/Privat Social Networks Serious Games Development Collaboration Services Recommendation Systems... Mobile e-learning Intelligent e-learning Konnektivismus Situiertes Lernen Learning Applications ebooks, epapers, Vodcasts Education Cloud & Services Professional Shop Systeme... Kognitivismus Konstruktivismus Situiertes Lernen Intelligent Tutorial Systems Intelligent Adaptive Systems Multimodal Learning Systems Personal Learning Environments...

18 Emerging e-learning Technologies Personal e-learning Social e-learning Kognitivismus Instructional Design Content Management Systeme Learning Management Systeme e-tests/e-examinations Collaborative Lernsysteme... Konstruktivismus e-learning Content unimodal - statisch - eindimensional - rezeptiv - instruktional Konnektivismus Public/Privat Social Networks Serious Games Development Collaboration Services Recommendation Systems... Mobile e-learning multimodal - dynamisch - mehrdimensional - konstruktiv - moderiert Intelligent e-learning Konnektivismus Situiertes Lernen Learning Applications ebooks, epapers, Vodcasts Education Cloud & Services Professional Shop Systeme... Kognitivismus Konstruktivismus Situiertes Lernen Intelligent Tutorial Systems Intelligent Adaptive Systems Multimodal Learning Systems Personal Learning Environments...

19 Multimodal Learning Environment

20 Multimodal Learning Environment

21 Multimodal Learning Environment

22 Multimodal Learning Environment

23 Intelligent Education Technologies

24 Intelligent Education Technologies ITS - Interdisziplinär Artificial Intelligence Learning Psychology Education Domain Knowledge (Web) Technology ITS - Technologies User Modelling Presentation Planning Adaptive User Interfaces Problem Solving Systems Deduction Systems Knowledge Representation Error Diagnosis Agent-Based Feedback ITS - Features Intelligent Features: Adaptive Sequencing Interactive Problem Solving Error Diagnosis Learner Model Personalization of: Content Presentation Dynamically Generated Suggestions

25 Medienintegration im Schulsystems ::: Komplexe Gefüge

26 Medienintegration im Schulsystems ::: Komplexe Gefüge Unterrichtseinsatz, Medienbildung Medienkompetenz,

27 Medienintegration im Schulsystems ::: Komplexe Gefüge Schulinterne(Curricula( Lern%/Lehr%( material( Unterrichtseinsatz, Medienbildung Medienkompetenz, Medienpädagogische(( Kompetenz( Infrastruktur(und(Support(

28 Medienintegration im Schulsystems ::: Komplexe Gefüge Schulentwicklungsprozess2 Schulinterne(Curricula( Lern%/Lehr%( material( Unterrichtseinsatz, Medienbildung Medienkompetenz, Medienpädagogische(( Kompetenz( Infrastruktur(und(Support(

29 Medienintegration im Schulsystems ::: Komplexe Gefüge Kommune' Infrastruktur* Schulverwaltung* Schulentwicklungsprozess2 Schulinterne(Curricula( Lern%/Lehr%( material( Unterrichtseinsatz, Medienbildung Medienkompetenz, Medienpädagogische(( Kompetenz( Infrastruktur(und(Support(

30 Medienintegration im Schulsystems ::: Komplexe Gefüge Bildungspoli+k- Schulgesetz+ Rahmensetzung+ Kommune' Curricula( Lehrerbildung( Infrastruktur* Schulverwaltung* Schulentwicklungsprozess2 Schulinterne(Curricula( Lern%/Lehr%( material( Unterrichtseinsatz, Medienbildung Medienkompetenz, Medienpädagogische(( Kompetenz( Infrastruktur(und(Support(

31 Zentrale Herausforderungen der Medienintegration

32 Zentrale Herausforderungen der Medienintegration

33 Zugangsmöglichkeiten für Lehrkräfte 0%# 20%# 40%# 60%# 80%# 100%# Rechner#im#Klassen8/ Fachraum#(n=1326)# 32# 41# 27# Computerraum# (n=1364)# 11# 88# 1# Laptop8Klassensätze# (n=1318)# 2# 17# 81# Mobile# PräsentaIonseinheit en#(n=1351)# 7# 75# 18# jederzeit#zugang#im#unterricht# Zugang#nur#nach#Anmeldung#/#Absprache# in#unserer#schule#nicht#vorhanden#

34 Zentrale Herausforderungen der Medienintegration

35 Zentrale Herausforderungen der Medienintegration

36 Komplexitäten von IT-Management

37 Empfehlungen und Ausblick Institutionelle Strategien und klare Entscheidungen hinsichtlich der Position von Bildungsinstitutionen zu Bildungstechnologien und Mediennutzung sind erforderlich Sowohl thematische Pilotprojekte als auch institutionelle Strukturentwicklung sind zu empfehlen einhergehend mit der Festlegung klarer Verantwortlichkeiten sowie der Möglichkeit der Partizipation auf allen Ebenen und von allen Zielgruppen Ressourcen sind strategie- und zweckgebunden zu allokieren, ggf. ist zu definieren, welche Aufgaben nicht mehr zu verfolgen sind, sowie Sharing-, Outsourcing Modelle und Cloud Services genutzt werden sollten Bildungsinstitutionen sollten sich vom lokalen Hort des Wissens hin zum globalen Wissensbroker verändern, ergänzend zu eigenen Angeboten auch Angebote Dritter nach Qualitätsprüfung einbinden und die Frage der Zertifizierung und der Anerkennung von Zertifikaten in den Fokus nehmen Globale Bildungscloud mit lokalen Bodenstationen wird die Zukunft sein - zugleich werden Bildungsszenarien mit Fokus auf Individualisierung und Mobillität bestehende starre Strukturen des Content- und Learning Management sukzessive ablösen Lerninhalte sind auf Cloud-Technologien auszurichten, im Einzelfall ist die Frage der Transformation bestehender Inhalte in die Cloud und deren Verfügbarkeit auf und in multiplen Devices zu klären, rechtliche Aspekte müssen die Realität abbilden Kooperationsnetzwerke mit Forschungsinstitutionen und Wirtschaftspartnern sind einzugehen, nur kollaborativ sind die bereits bestehenden und zukünftigen Aufgaben zu bewältigen

38 Innovative Bildungstechnologien in Schulen Adaptive Lern- und Lehrsysteme zur lernerindividuellen Förderung Prof. Dr. Andreas Breiter Universität Bremen Institut für Informationsmanagement Bremen Prof. Dr. Christoph Igel Universität des Saarlandes Shanghai Jiao Tong University Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz

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