CeBIT 2017: Das intelligente Schulbuch fördert Schüler durch neuartige Sensortechnik

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Digitale Techniken haben längst Einzug in den Alltag gehalten, auch in Schulen. Wie sie im Unterricht sinnvoll zum Einsatz kommen, daran arbeiten Forscher aus Kaiserslautern. Im Projekt „HyperMind“ entwickeln sie ein intelligentes Schulbuch für Tablet und Rechner. Sie nutzen dabei eine Technik, die Blickrichtungen der Leser erkennt und danach analysieren soll. So wird etwa schnell klar, ob die Schüler Lerninhalte verstanden haben. Die Technik hilft dabei, sie individuell zu fördern. Auf der Computermesse CeBIT in Hannover stellen die Forscher ihr Projekt vom 20. bis 24. März am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 6, Stand C17) vor.

Bundesbildungsministerin Johanna Wanka möchte die deutschen Schulen fit für die Digitalisierung machen. Im Rahmen der Bildungsoffensive für die digitale Wissensgesellschaft geht es um neue Ideen und Konzepte, die den Schulunterricht von morgen smarter machen, beispielsweise digitale Tafeln oder Datenbrillen, die Lernstoff spielerisch vermitteln sollen. Am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und der Technischen Universität (TU) Kaiserslautern entwickeln Forscherinnen und Forscher um Informatik-Professor Dr. Andreas Dengel und Physik-Professor Dr. Jochen Kuhn solche Techniken. Ein Beispiel ist das intelligente Schulbuch. „Das Besondere hierbei ist, dass das Buch die Stärken und Schwächen der Schülerinnen und Schüler mithilfe integrierter Sensoren frühzeitig erkennt“, sagt Professor Kuhn, der daran forscht, moderne Medien wie Tablets und Datenbrillen im Physikunterricht zu nutzen. „Es gibt auf dem Markt bereits Lerntechniken, die den Wissensstand von Schülern abfragen.“ Aber hier spiele nur der Lernerfolg eine Rolle, es könne nicht getestet werden, ob jemand zum Beispiel länger als der Durchschnitt brauche, um eine Rechenaufgabe zu lösen, weil er Probleme mit mathematischen Formeln habe.

Die Technik, die hinter dem intelligenten Schulbuch steckt, ist relativ einfach und daher auch zum Lernen im Unterricht oder zu Hause geeignet: Auf Tablets oder Bildschirmen wird der Inhalt des Buchs angezeigt. Unter dem Display ist ein Eye-Tracker angebracht. „Dieses System kann die Blickbewegungen der Leser erfassen“, so HyperMind-Projektleiter Dengel, der den Lehrstuhl für Wissensbasierte Systeme an der TU innehat und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) am Standort Kaiserslautern leitet. „Es sieht auf diese Weise, an welcher Stelle er beispielsweise länger verweilt oder was er wiederholt liest.“

In einem nächsten Schritt möchten die Forscher diese Daten genauer analysieren, um daraus beispielsweise Rückschlüsse auf das Lernverhalten und den Lernfortschritt zu ziehen. „Die Technik kann künftig helfen, frühzeitig zu erkennen, ob ein Schüler bei einem Thema zum Beispiel Unterstützung braucht, weil er es noch nicht richtig verstanden hat“, erklärt Dengel weiter. Auf der anderen Seite ermöglicht die Technik, zu sehen, wo bei einem Schüler besondere Interessen liegen. „Blickt er zum Beispiel öfter in der Folge auf ein bestimmtes Wort, könnte das System ihm weitere Informationen dazu liefern, etwa über den Internetbrowser“, ergänzt Kuhn.

Das intelligente Schulbuch hilft dabei, Stärken und Schwächen zu identifizieren und Schüler individuell zu fördern. Auf der CeBIT werden die Forscher ihr Projekt vorstellen. Sie arbeiten bereits mit einem Schulbuchverlag zusammen. Das System eignet sich nicht nur für den Physikunterricht, sondern für alle Unterrichtsfächer.

Die TU Kaiserslautern und das DFKI arbeiten schon lange daran, neueste Techniken für Studium und Lehre, aber auch für den Unterricht in Schulen nutzbar zu machen. HyperMind ist Teilprojekt des Vorhabens „U.EDU: Unified Education – Medienbildung entlang der Lehrerbildungskette“, das im Rahmen der gemeinsamen „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ von Bund und Ländern aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. An der TU liegt die Gesamtprojektleitung hierzu bei Professor Dr. Norbert Wehn, Vizepräsident für Studium und Lehre.