Personalisierte Übungsaufgaben und Lehrvideos zur Unterstützung und automatisierte Evaluierung des Lernerfolgs der Studierenden im Physik(-Lehramts)studium
Die mathematische Grundausbildung ist essenziell im Physikstudium und wird über Übungsaufgaben trainiert. Allerdings bedingt dies meist lange Korrekturzeiten, was als Feedback zum Lernerfolg inadäquat ist und zu den teils hohen Abbruchquoten in der Physik und MINT Fächern beiträgt. Wir adressieren dies mit digitalen Aufgaben im STACK-Format (System for Teaching and Assessment using a Computer algebra Kernel) und Lehrvideosequenzen. Mit STACK können komplexe Aufgaben mit randomisierten Zahlen, Parametern und Variablen erstellt und Zwischenschritte abgefragt werden. Rechenfehler werden automatisch erkannt und Probleme sind für Lehrende direkt einsehbar. Dies ermöglichen eine zeitnahe Adressierung der Lernlücken in den Lehrveranstaltungen und zielgerichteten Aufarbeitungen, wodurch Studierende besser Anschluss halten können. Zudem wird ein reines Abschreiben und die fehlende Auseinandersetzung mit den Lerninhalten unterbunden da Studierende individuelle Aufgabe durch die Randomisierung erhalten. Die Aufgaben werden zudem als Trainingskurse für das Selbststudium zur Verfügung gestellt und Studierende können das gleiche Rechenschema in immer neuen Fassungen üben. Der weitreichende Pool von Aufgaben verringert den Vorbereitungsaufwand für Dozierende und schafft zeitliche Freiräume für die Lehrveranstaltungen. Zusammenfassend führt dies zu einer höheren Stringenz innerhalb der Lehrveranstaltungen und Studierende können zielgerichteter an Aufgaben herangeführt werden.
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Lehr- und Lernassistenzsystem für Studienerfolg
Mit dem übergeordneten Ziel der Erhöhung des Studienerfolgs soll aus Sicht der Verbundhochschulen der sich stetig verändernden Bildungslandschaft mit zwei maßgeblichen Shifts begegnet werden: Empowerment von Studierenden durch KI-unterstützte persönliche Ansprache, individuelle Reflexionsanlässe, regelmäßiges qualitatives Feedback zur Kompetenzentwicklung und zum Lernprozess sowie fortlaufende Motivation; Weiterentwicklung der Coaching-Rolle von Lehrenden hin zu einem akademischen Mentoring, das durch die Tool-Unterstützung eine wesentlich stärkere Interaktion mit Studierenden und individuelle Begleitung studentischen Lernens auch in Selbstlernphasen umfasst. Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Integration eines KI-gestützten Lehr- und Lernassistenzsystems (lernKI). Es reflektiert die Notwendigkeit, Lehre in einer zunehmend KI-geprägten Welt zu transformieren, und berücksichtigt die sich verändernden Lerngewohnheiten der Studierenden. Die Ergänzung des Lehr-Lernprozesses um eine proaktive, digitale Coachingfunktion bedeutet einen strukturellen Wandel: Die Beziehung der Lehrenden und Studierenden wird ergänzt um eine beidseitig unterstützende, technisch simulierte Entität ("Third Educator"), die ein komplementäres Lehr-Lern-Szenario schafft. Damit gehen nachhaltige strukturelle und personenbezogene Haltungsänderungen einher, die einen tiefgreifenden Wandel bedeuten, dessen Initiierung und Begleitung essenzieller Bestandteil des Vorhabens ist.
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