Aktuelles
1. Platz für den besten Vortrag bei der DiCE-Konferenz 2025!
Wir gratulieren herzlich zur Erstplatzierung und freuen uns sehr für unser Team-Mitglied!
Neue Veröffentlichung zu KI-bezogenen Kompetenzen für Lehrkräfte
30. Oktober 2024: Die fortschreitende technologische Weiterentwicklung eröffnet Lehrkräften neuartige didaktische und pädagogische Handlungsräume, gleichzeitig stehen sie jedoch aber auch vor der Herausforderung, KI-bezogene Kompetenzen bei ihren Schüler*innen gezielt im jeweiligen Fachunterricht zu entwickeln und zu fördern.
Dazu müssen sie allerdings über die notwendigen technologischen, didaktischen und pädagogischen KI-bezogenen Kompetenzen verfügen.
Gefördert durch die Deutsche Telekom Stiftung hat die interuniversitäre Arbeitsgemeinschaft „AG Digitale Basiskompetenzen“ diese Kompetenzen für Lehrkräfte der Naturwissenschaften im Orientierungsrahmen DiKoLAN KI konkretisiert.
In der zugehörigen Publikation werden zudem Best-Practice-Beispiele vorgestellt, wie basierend auf DiKoLAN KI solche Kompetenzen strukturell in die Lehrkräftebildung integriert werden können.
Handlungsempfehlung der Bildungsministerkonferenz
Die Bildungsministerkonferenz (Bildungs-MK) hat am 10.10.2024 in Berlin eine wegweisende Handlungsempfehlung für die Bildungsverwaltung zum Umgang mit Künstlicher Intelligenz (KI) in schulischen Bildungsprozessen beschlossen. Diese Empfehlung zielt darauf ab, den Schulen einen konstruktiv-kritischen Umgang mit KI zu ermöglichen und die Potenziale dieser Technologien für das Lernen und Lehren bestmöglich zu nutzen. Mehr erfahren...
Zum Download:
Beschluss der Bildungsministerkonferenz vom 10.10.2024 | Handlungsempfehlung für die Bildungsverwaltung zum Umgang mit Künstlicher Intelligenz in schulischen Bildungsprozesse | PDF zum Download (2,8 MB)
„KI in der Bildung: Mein Lehrer, der KI-Tutor“ vom 05.09.2024
Ein interessanter Artikel in „Zeit Online“ zum Thema KI in der Bildung, in dem das Forschungsgebiet „Digitale Bildung mit Schwerpunkt KI“ auch ihre neue Studie darstellen durfte. Im Allgemeinen braucht es aus unserer Sicht mehr, bessere und praxisrelevantere Forschungserkenntnisse zum Einsatz von KI in der schulischen aber auch in der universitären Bildung. Wir Bildungsforschende sind gefordert, Praxisakteure bei der evidenzbasierten Entscheidungsfindung zur Integration von KI-Systemen durch die zeitnahe Gewinnung von Forschungserkenntnissen zu unterstützen und damit den Praxis-Transfer dieser Technologie zu befördern. Mehr erfahren...
Bei Interesse an genannter Studie:
Zur Crew-Page von Prof. Dr. Sebastian Becker-Genschow...
Zur Crew-Page von Cilia Rücker...
„Vom Feind zum Helfer“: Fobizz stellt Studienergebnisse zu KI-Fortbildung vor
In einer empirischen Begleitstudie hat Fobizz gemeinsam mit der AG Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstliche Intelligenz der Universität zu Köln untersucht, wie sich eine vierwöchige Weiterbildung unter anderem auf die Kompetenzen, Einstellungen, Meinungen und Motivation von Lehrkräften bezüglich KI auswirkt. Der Zeitraum der Studie erstreckte sich von Januar bis Februar 2024. Mehr erfahren...
Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstlicher Intelligenz
Für eine Kultur der Digitalität im Klassenzimmer
Die fortschreitende digitale Transformation unserer Gesellschaft hat bereits Veränderungsprozesse in unserer Lebens- und Arbeitswelt ausgelöst, deren Dynamik in naher Zukunft noch zunehmen wird. Dies wirkt sich im Besonderen auch auf Bildungsprozesse aus, wodurch sich die Lehr- und Lernkultur, insbesondere an den Schulen, tiefgreifend verändert. Neben neuen Anforderungen entstehen dadurch aber auch völlig neuartige Handlungsspielräume und didaktische Gestaltungsmöglichkeiten für Lehrkräfte. Traditionelle Lehr- und Lernformen werden zwar weiterhin Bestandteil der schulischen Bildung sein, „daneben verlangen die Herausforderungen des digitalen Wandels allerdings auch nach einer spezifisch digitalen Bildung“ (Bildungsoffensive für die digitale Wissensgesellschaft, 2016, S. 10). Digitale Bildung ist in diesem Zusammenhang sowohl als eigenständiger Lehr-Lerninhalt als auch als unterrichtliches Instrument zu verstehen. Digitale Lernwerkzeuge eröffnen dabei eine Vielzahl pädagogischer und didaktischer Möglichkeiten zur Initiierung und Ausgestaltung von Lehr-Lernprozessen.
Medien-Auftritte
WDR Lokalzeit aus Köln vom 22.09.2023
Sendung zum Thema „Künstliche Intelligenz und ihre Herausforderung für die Schule“, inkl. Studiogespräch mit Prof. Dr. Sebastian Becker-Genschow als Experte zu KI in der Bildung
Video des Studiogesprächs – mehr erfahren...
Video-Datei zum Download auf SCIEBO (im MP4-Format, 45 MB)
Video des gesamten Beitrags – mehr erfahren...
Adaptive Lehr-Lern-Settings
KI-Methoden und -Kompetenzen in der Bildung
Algorithmen bestimmen unseren Alltag. Geht es um Künstliche Intelligenz (KI) in deutschen Schulen, bewegt sich die Diskussion zuweilen aber nicht weit weg von Grundsatzfragen rund um Datenschutz und Risiken der Technologie.
Auf dem Panel zu adaptiven Lehr-Lern-Settings (s. Video unterhalb) denken Ralph Müller-Eiselt, Bertelsmann Stiftung, Prof. Dr. Sebastian Becker-Genschow, Forschungsgebietsleiter „Digitale Bildung“ am Institut für Physikdidaktik der Universität zu Köln, Nina Briskorn, Gründerin und Geschäftsführerin der TechUcation@school und Dr. Simone Gobien, Senior Projektmanagerin der Joachim Herz Stiftung, ausgehend von den Potenzialen und Risiken den schulpraktischen Einsatz von adaptiven Lernsettings und KI weiter und diskutieren praxiserprobte Beispiele. Flyer mit O-Tönen zum Download (PDF 3,9 MB)
Panel-Talk: Forum Bildung Digitalisierung #KonfBD22
Vortrag für Lehrkräfte: Künstliche Intelligenz in Schule und Bildung
Mit dem Vortrag „Niemals krank, rund um die Uhr erreichbar, verfügt über das gesamte Weltwissen – Ist ein KI-Chatbot die bessere Lehrkraft?“ soll insbesondere Lehrkräften ein Einblick in die technologischen Grundlagen von KI sowie in Potenziale und Risiken von KI-Anwendungen für Schule und Bildung gegeben werden.
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Forschungskonzept
Vor dem Hintergrund des fortschreitenden digitalen Wandels unserer Gesellschaft – insbesondere im Bildungsbereich – fokussiert die Forschungsagenda auf die digitale Transformation von Lehr- und Lernprozessen. Aus unserer Perspektive obliegt es der fachdidaktischen Forschung, durch die Gewinnung empirisch gesicherten Wissens über Erfolgsfaktoren und Nutzen digital gestützter Lehr-Lernszenarien Lehrkräfte von der Wirksamkeit des unterrichtlichen Einsatzes digitaler Medien evidenzbasiert zu überzeugen und auf diese Weise zu einer Implementation digitaler Lernwerkzeuge in den regulären Schulunterricht beizutragen.
Forschungsschwerpunkte
Geprägt durch die seitens Prof. Dr. Sebastian Becker-Genschow erworbenen wissenschaftlichen Kompetenzen setzt das Forschungsgebiet Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstlicher Intelligenz in den folgenden Bereichen Schwerpunkte:
Entwicklung und Lernwirksamkeit technologieunterstützter Lehr-Lernszenarien
Aufgrund der Expertise in der technologischen Unterstützung von Lehr-Lernprozessen mittels Applikationen für Tablets und Smartphones, aber auch Augmented und Virtual Reality, werden basierend auf jenen Technologien Lehr-Lernszenarien entwickelt und deren Lernwirksamkeit in experimentellen Studien untersucht. Die Erforschung der Wirksamkeit soll vor allem in realitätsnahen Unterrichtsszenarien erfolgen. Ein solches Forschungsdesign gewährleistet ein hohes Maß an ökologischer Validität, da dies eine notwendige Bedingung für den Transfer der Erkenntnisse in die Schulpraxis darstellt. Flankiert wird der unterrichtsnahe Forschungsansatz durch Laborstudien, in denen die Nutzung digitaler Lernwerkzeuge unter kontrollierten Bedingungen untersucht wird.
Lernprozessanalyse mittels Eyetracking
Über den empirischen Nachweis der Lernwirksamkeit hinaus werden zudem auch die zugrunde liegenden Wirkmechanismen beim technologieunterstützten Lernen aufgeklärt und dazu insbesondere die prozessbasierte Forschungsmethodik Eyetracking eingesetzt. Diese nicht-invasive Untersuchungsmethode ermöglicht die Analyse der Erfassung und Verarbeitung visueller Informationen und kann dadurch wertvolle Erkenntnisse zum Lernprozess liefern. Im Fokus soll hierbei die Untersuchung der kognitiven Verarbeitungsprozesse bei der Darbietung digital visualisierter, multipler externer Repräsentationen (MER) stehen. Für das Lernen in den Naturwissenschaften können MER eine substanzielle Bedeutung beigemessen werden, welche sich sowohl für die Naturwissenschaft im Gesamten als auch die Einzeldisziplinen belegen lässt. Obwohl etablierte Theorien existieren, auf welchen die lernförderliche Wirkung MER fundiert werden kann, existieren bisher äußerst wenige Erkenntnisse dazu, wie Informationen aus digital visualisierten MER selektiert und integriert werden. Zur Aufklärung solcher Verarbeitungsprozesse visueller Informationen bietet sich ein stationärer Eyetracker an, der unter einem Computerbildschirm montiert wird und den Blickfokus eines*r Proband*in mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung erfassen kann.
Darüber hinaus ermöglicht ein mobiler Eyetracker, der in einem Brillengestell verbaut ist, den Umgang mit digital visualisierten MER auch während Lernaktivitäten wie dem Experimentieren zu untersuchen – und dies sowohl für den individuellen als auch den kollaborativen Experimentierprozess.
Adaptive Lernsysteme
Im Kontrast zu produktbasierten Daten können prozessbasierte Daten genutzt werden, um die Lernumgebung lerner*innenspezifisch in Echtzeit während des Lernprozesses anzupassen. So kann z.B. durch die Analyse des Blickverhaltens eine Hilfestellung angeboten werden, noch bevor eine Aufgabe falsch gelöst wird. Der Lernprozess ist durch Aufzeichnung der Blickdaten nahezu unbeeinflusst und die Hilfestellung wird automatisiert von einem (anonymen) Lernsystem bereit gestellt. Denn eine direkte Beobachtung durch die Lehrkraft führt meist dazu, dass die Schüler*innen sich beobachtet fühlen und deshalb ihr Verhalten ändern. Z.B. da Schüler*innen sich oft nicht trauen, Fehler zu machen, wenn die Lehrkraft sie beobachtet, da sie wissen, dass sie durch die Lehrkraft auch beurteilt werden.
Ein automatisiertes System kann daher den Lernprozess im Hintergrund überwachen und bei Bedarf Hilfestellungen anbieten. Zur Echtzeit-Analyse der Eyetracking-Daten kann auch maschinelles Lernen eingesetzt werden, sodass das Lernsystem basierend auf künstlicher Intelligenz autonom die Lernumgebung lernerspezifisch anpassen kann.
Transformationsprozesse
Transfer & Gründungen
Ein weiterer Schwerpunkt der Professur bildet die Einbindung von den Themen Gründung aus der Wissenschaft, Gründungskultur und Technologietransfer in Forschung und Lehre. Im Rahmen der Tätigkeit als Transferbotschafter des Exzellenz Start-up Centers GATEWAY (ESC) werden Forschungsaspekte identifiziert, welche sich für Transferaktivitäten im Bereich Educational Technology (EdTech) eignen. Durch eine enge Zusammenarbeit mit den Start-up Coaches des ESC werden Gründungsvorhaben in diesem Bereich frühzeitig und nachhaltig unterstützt. Ziel ist es, auf diese Weise dem Mangel an EdTech Start-ups entgegenzuwirken und damit die dringend notwendige digitale Transformation des Bildungssystems mitzugestalten.
Team
Prof. Dr. Sebastian Becker-Genschow
Universität zu Köln
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Department Didaktiken der Mathematik und der Naturwissenschaften
c/o Institut für Physikdidaktik
– DIGITALE BILDUNG –
E-Mail: sebastian.becker-genschow(at)uni-koeln(dot)de
Julia Lademann
Universität zu Köln
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Department Didaktiken der Mathematik und der Naturwissenschaften
c/o Institut für Physikdidaktik
– DIGITALE BILDUNG –
E-Mail: julia.lademann(at)uni-koeln(dot)de
Julia Lademann ist wissenschaftliche Mitarbeiterin und Doktorandin im Forschungsgebiet Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstlicher Intelligenz der Universität zu Köln. Sie studierte Mathematik mit Nebenfach Informatik an den Universitäten Münster, München und Köln. Mit ihrer wissenschaftlichen Arbeit zum Thema Ehrhart polynomials of reflexive marked poset polytopes schloss sie ihr Studium im Jahr 2022 mit dem Master of Science in Köln ab. Während des Studiums war sie mehrere Semester als Tutorin im Fach Informatik tätig sowie an einem Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts FKIE beteiligt. Anschließend arbeitete sie als freie Mitarbeiterin in der Redaktion des Ernst Klett Verlages für die interaktive Mathematik-Lernplattform Studyly.
Sonstiges: Korrektur und Betreuung wissenschaftlicher Arbeiten; Studium der Skandinavistik an der Universität zu Köln; Übersetzungen aus den skandinavischen Sprachen ins Deutsche.
Cilia Rücker
Universität zu Köln
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Department Didaktiken der Mathematik und der Naturwissenschaften
c/o Institut für Physikdidaktik
– DIGITALE BILDUNG –
E-Mail: cilia.ruecker(at)uni-koeln(dot)de
Cilia Rücker ist wissenschaftliche Mitarbeiterin und Doktorandin im Forschungsgebiet Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstliche Intelligenz der Universität zu Köln. Sie studierte Mathematik, Philosophie und Biologie auf Lehramt für das Gymnasium und die Gesamtschule an der Bergischen Universität Wuppertal. Während Ihres Studiums war sie als studentische Hilfskraft in den Fachbereichen Philosophie (Logik) und Mathematik (Geometrie und Mathematisches Zentrum) tätig. Sowohl ihren Bachelor als auch ihren Master schloss sie mit Abschlussarbeiten zu Fragestellungen im Bereich der Ethik der Künstlichen Intelligenz ab. Konkret befasste sie sich mit den Auswirkungen ethischer Einstellungen der Öffentlichkeit auf das Fahrverhalten autonomer Fahrzeuge sowie Kontrasten zwischen normativen Perspektiven auf Gruppen-Fairness und einer empirisch erhobenen öffentlichen Perspektive. Nun erforscht sie die Unterstützung von Lehr-Lernprozessen im naturwissenschaftlichen Unterricht durch den Einsatz (generativer) KI-basierter Technologie.
Maximilian Krischer
Universität zu Köln
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Department Didaktiken der Mathematik und der Naturwissenschaften
c/o Institut für Physikdidaktik
– DIGITALE BILDUNG –
E-Mail: maximilian.krischer(at)uni-koeln(dot)de
Maximilian Krischer ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Forschungsgebiet Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstliche Intelligenz der Universität zu Köln. Er studierte Sport an der Sporthochschule Köln und Physik auf Lehramt für das Gymnasium und die Gesamtschule an der Universität zu Köln. Während seines Studiums war er als studentische Hilfskraft im Institut für Physikdidaktik tätig. Seit 2025 ist er im Rahmen des Forschungsprojekts UTOPIA zuständig für Interdisziplinäres Forschendes Lernen zur Stadt der Zukunft für mehr Nachhaltigkeit.
Dr. Alexander Gößling
Dr. Alexander Gößling studierte an der TU Berlin Diplom-Physik und promovierte an der Universität zu Köln im Jahr 2007. Danach arbeitete er bis 2009 als Postdoc und Laboringenieur an der FH Münster. Nach einem Seiteneinstieg ins Lehramt unterrichtet er seit 2011 als Lehrer für Physik und Mathematik an der Marienschule Bielefeld, seit 2018 koordiniert er dort als Studiendirektor den Naturwissenschaftsbereich. Nach Teilabordnungen von 2016 bis 2019 und 2021 bis 2022 an die TU Kaiserlautern in die Arbeitsgruppe Didaktik der Physik (Prof. Kuhn), ist er seit 2022 an die Universität zu Köln im Forschungsgebiet Digitale Bildung mit Schwerpunkt Künstlicher Intelligenz (Prof. Becker-Genschow) teilabgeordnet. Seine Forschungsschwerpunkte sind das Lernen mit digitalen Medien und dessen Untersuchung mittel Eyetracking. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Tablet-PC-gestützten Videoanalyse.
Gateway Exzellenz Start-up Center
Die Kompetenz, die Welt zum Besseren zu verändern, erfordert mehr als den sicheren Zugriff auf Fachwissen. In Zusammenarbeit mit GATEWAY erfahren unsere Studierenden, wie man aus Schul-AGs Teams formt, wie Schüler*innen ihre Ideen in einem Pitch zu Entscheidungsträger*innen bringen und wie NGOs mit ihren Aktivitäten für nachhaltige Veränderungen sorgen.
Uni-Magazin SCHULE
Interview in Ausgabe 1/2022 zum Thema „KI in der Schule: Durchdachter Lernen“
PDF zum Download (0,5 MB)
Kurz-Beitrag in Ausgabe 3/2022 zum Thema „KI-basiertes Lernen über Bionik“
PDF zum Download (2 MB, Seite 8)
Weitere Ausgaben unter:
https://zfl.uni-koeln.de/publikationen/beilage-koelner-universitaetsmagazin
