KI4TUK

In vielen MINT-Studiengängen haben Studierende gerade in den Anfangssemestern häufig Schwierigkeiten mit mathematischen Vorlesungsinhalten. Das Fehlen wichtiger Kompetenzen bedingt eine hohe Abbruchquote oder langen Studienzeiten, worauf wiederum der Arbeitskräftemangel insbesondere im Ingenieurwesen zurückzuführen ist.

Um diesen Problemen entgegenzuwirken, entwickelt das vom BMBF geförderte Projekt KI4TUK Fördermaßnahmen, die auf den aktuellen Wissensstand der Studierenden zugeschnitten sind und deren konzeptuelles Lernen unterstützten.

Gezielte Empfehlungen für vertiefendes Lernen basierend auf individuellen Stärken und Schwächen der Studierenden werden anhand von KI-Algorithmen und Educational Data Mining mittels fachdidaktischer Methoden gegeben. KI4TUK sammelt die Daten hierfür über Placement Tests und Rapid Assessment Tests, welche auf einer webbasierten Plattform bereitgestellt sind.

Hierbei werden ethische Grundsätze sowie Datenschutz und Persönlichkeitsrechte berücksichtigt und auf Transparenz geachtet.

Des Weiteren wird KI4TUK in die bereits bestehende Universitätsumgebung und den laufenden Lehrbetrieb eingebunden, um den Lernfortschritt der Studierenden vorlesungs- und laborpraktikumsbegleitend zu verfolgen und Bereiche aufzuzeigen, in denen vertieft und wiederholt werden muss.

An der RPTU erfolgt der Zugang zu KI4TUK über das Benutzerkonto des Regionalen Hochschulrechenzentrums Kaiserslautern-Landau (RHRZ). 

Studierende können die bereitgestellte Technologie nutzen, um ihren aktuellen Lernstand zu überprüfen und kontinuierlich direktes Feedback in Echtzeit zu erhalten.

Die Leistungsdaten werden auf einem virtuellen Server des RHRZs gespeichert, um den Datenschutz und die Datensicherheit zu gewährleisten.

Durch ein Konzept wie das von KI4TUK kann die Situation von MINT-Studierenden in Anfangssemestern deutschlandweit verbessert werden, wenn durch die Implementierung von KI-Technologie personalisiertes und individualisiertes Lernen ermöglicht wird.

Im Projekt ist von Anfang an die enge Verzahnung von Ethik, Informatik, Physik, Mathematik und didaktischen Überlegungen gegeben. Auf diese Weise wird die Technik nicht einfach nach ihrer Funktionalität und Richtigkeit bewertet, wie umgekehrt, die Ethik auch nicht abstrakt und realitätsfern über die Technik urteilt. Vielmehr erfolgt die Zusammenarbeit auf der Basis einer stetigen Wissenschaftskommunikation, in einem intensiven interdisziplinären wissenschaftlichen Austausch, um schließlich Schritt für Schritt erfolgreich das Kernziel zu erreichen: Die Entwicklung eines individualisierten und studienbegleitenden KI-ePortfolios für die Studieneingangsphase in MINT-Studiengängen, das technischen und ethischen Ansprüchen gewachsen ist.

Ethisch relevante Fragestellungen gehen dabei über das rein Technische bzw. die erhobenen Daten hinaus, betreffen sie doch auch konkrete pädagogische/didaktische Konzepte und Methoden und weiten den Blick auf den Menschen und seine Relationen im Lehr-/Lernumfeld der Universität. Die Ethik betrachtet (je nach zugrundeliegendem Menschenbild) den Menschen als ein Wesen mit Fähigkeiten, die er entwickeln und auch gesellschaftlich einbringen kann. Dafür benötigt es aber ein Umfeld, in dem das reflektiert Gewollte auch ermöglicht werden kann. So ist neben einer technisch guten Umsetzung z. B. auch die Frage entscheidend, was gute Lehre und gutes Lernen überhaupt ausmacht, um die gewonnenen Ergebnisse auf der Basis einer verantworteten Ethik-Mensch-Technik-Interaktion in das System implementieren zu können.

Um angemessen eine ethische Begleitung der einzelnen Ziele von RATsApp leisten zu können, wurde der innovative Ansatz einer Technoethik für neue digitale Systeme (TEDS), der von Karen Joisten entwickelt wurde, zugrunde gelegt.[1] In diesem werden die unterschiedlichen ethischen Ansprüche, die gegenüber einer digitalen Technologie erhoben werden können, in verschiedenen ethischen Zugängen verortet und unter dem Dach von TEDS integriert.

Die gewonnenen Tatsachen/Fakten und andererseits die erworbenen Einsichten/Erfahrungen werden festgehalten, um auf deren Basis in einer ethischen Handreichung schließlich dokumentiert zu werden.

[1] Siehe dazu: Karen Joisten: Tecnoethics to preserve democracy. Digital Future Society (2020).https://digitalfuturesociety.com/qanda/karen-joisten-tecnoetica-para-salvaguardar-la-democracia/. Siehe auch: Karen Joisten, Nicole Thiemer, Tobias Renner, Anke Janssen, Alexander Scheffler. Focusing on the Ethical Challenges of Data Breaches and Applications. In: IEEE International Conference on Assured Autonomy (ICAA), 2022, pp. 74-82, doi: 10.1109/ICAA52185.2022.00018

Seit 01.12.2021: KI4TUK (Individualisiertes und studienbegleitendes KI-ePortfolio für die Studieneingangsphase in MINT-Studiengängen)

Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt für die ethischen Fragen: Anke Janssen M. A.

Das Team hinter KI4TUK und beteiligte Fachgebiete der RPTU - Campus Kaiserslautern:

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Norbert Wehn
norbert.wehn(at)rptu.de
0631/205-4436
Fachgebiet Entwurf Mikroelektronischer Systeme (EMS)

Antragsbeteiligte:

Prof. Dr. Karen Joisten
karen.joisten(at)rptu.de
0631/205-3118
 Fachgebiet Philosophie

Prof. Dr. Paul Lukowicz
paul.lukowicz(at)dfki.uni-kl.de
0631/205 75-4010
DFKI Leiter des Forschungsbereichs Eingebettete Intelligenz

Prof. Dr. Stefan Ruzika
ruzika(at)mathematik.uni-kl.de
0631/205-4423
Fachbereich Mathematik

Dr. Stefan Küchemann
s.kuechemann(at)physik.uni-muenchen.de

Prof. Dr. Jochen Kuhn
jochen.kuhn(at)physik.uni-muenchen.de