E-Lehre mit KI und VR: Verbesserung des Physiklernens durch offene Aufgabenformate

Dr. Tilmann Steinmetz

Offene Aufgabenformate gelten für das Lernen im Physikunterricht als sehr lernwirksam, werden jedoch aufgrund des intensiven Betreuungsaufwands selten genutzt. Das Forschungsprojekt „E-Lehre mit KI und VR“ zielt darauf ab, diese Herausforderung mittels KI-Sprachassistenzsystemen zu überwinden. Durch die Entwicklung eines KI-gestützten Tutoringsystems, das personalisiertes Feedback und individuelle Lernunterstützung bietet, soll der Physikunterricht effektiver gestaltet werden. Dieses System agiert als interaktiver Lernbegleiter, der Schülerinnen und Schüler durch offene Aufgabenformate führt, welche beispielsweise Selbsterklärungen, virtuelles Experimentieren sowie Recherche- und Rechenaufgaben umfassen können. Das Projekt baut auf dem etablierten Unterrichtskonzept des sogenannten EPo-Projekts auf (www.einfache-elehre.de), einem empirisch erprobten Unterrichtskonzept zur Elektrizitätslehre.
Ein zweiter Schwerpunkt des Projekts ist die Anwendung von VR-Technologien zur Visualisierung der Konzepte der Elektrizitätslehre in alltagsnahen Kontexten. Ziel ist es, abstrakte Lehrinhalte durch VR-Umgebungen greifbarer zu machen, etwa durch die Visualisierung alltäglicher Stromkreise oder die Simulation von Gefahrensituationen im Umgang mit Elektrizität. Diese VR-Lernumgebung soll als Ergänzung zu obiger Unterrichtseinheit dienen, indem sie den Lernenden ermöglicht, die erlernten Konzepte praxisnah zu erproben. Die Effektivität offener Aufgabenformate und die anschließende Anwendung in der VR-Umgebung werden im realen Unterrichtskontext empirisch evaluiert, um den Beitrag zur Verbesserung des Wissenserwerbs zu messen.