UbiKus – Eine ubiquitäre Lernumgebung in der Grundschule

• › Begrüßung des Kindes - Erkennung durch RFID [JPEG | 13 KB ] [link 02]
• › Aufgabenwahl – Spielerisch werden die Aufgaben präsentiert [JPEG | 50 KB ] [link 03]
• › Aufgabenbearbeitung - Hilfestellungen werden angeboten [JPEG | 88 KB ] [link 04]
• › Diagnose des Lehrers - Protokoll einer Aufgabe [JPEG | 98 KB ] [link 05]
• › Diagnose des Lehrers - Auswertung von Aufgaben [JPEG | 118 KB ] [link 06]
• › Diagnose des Lehrers - Entwicklung eines Schülers [JPEG | 79 KB ] [link 07]

Inhaltliche Beschreibung

Ausgagssituation
Vergleicht man die Unterrichtsmethoden der Grundschulen in Deutschland so fällt auf, dass aktuell 15% der Schulen das offene Unterrichtsprinzip praktizieren. Die Problematik hierbei ist deutlich zu erkennen: Dem Lehrer fehlt es an Zeit, sich individuell um jeden Schüler zu kümmern. Somit ist das in der Theorie angestrebte Ziel, dass der Lehrer jeden Schüler konstant und individuell beobachtet und betreut, aufgrund des ungleichmäßigen Verhältnisses von verfügbarer Zeit und Anzahl der Schüler in der Praxis nur schwer umsetzbar. Eine individuelle und konstante Beobachtung ist jedoch Grundvoraussetzung dafür, dass der Lehrer alle relevanten Informationen über das Lern- und Arbeitsverhalten der einzelnen Schüler erhält. Diese wiederum werden als Basis benötigt, damit der Lehrer eine Diagnose über den Stand des einzelnen Schülers stellen kann. Die richtige Diagnose ist Voraussetzung dafür, dass der Schüler auf ihn zugeschnittene Aufgaben und eine individuelle Betreuung und Förderung erhält.
Ziel ist es somit, ein Produkt zu entwickeln, das den Lehrer bei seinen Aufgaben unterstützt sowohl bei der Beobachtung als auch bei der Betreuung der Schüler. Für den Schüler selbst ist es wichtig, dass ein Lehrmittel entsteht, welches ihn unterstützt und motiviert, selbständig zu arbeiten. Das System soll ihm eine qualitativ hochwertige Begleitung im Unterricht bieten.


Ziel und Umsetzung
Umgesetzt wird dies, indem dem Schüler Freiheit bei der Aufgabenwahl, der Reihenfolge der zu bearbeitenden Aufgaben und der benötigten Bearbeitungszeit eingeräumt wird. Darüber hinaus stehen ihm Hilfestellungen zur Verfügung, die bei Bedarf aufgerufen werden können.
Die Anwendung präsentiert diese Inhalte zielgruppengerecht und berücksichtigt damit den pädagogischen Aspekt und den Einsatzort "Unterricht in der Grundschule".
Die Ansprache wird in enger Zusammenarbeit mit Experten aus dem Grundschulbereich erarbeitet. Spricht das System den Schüler an, so dient dies einzig dazu, den Schüler dabei zu unterstützen, erfolgreich an das Ziel zu kommen, welches er sich selbst gesetzt hat. Für die Motivation der Schüler ist es sehr wichtig, dass sie vom System persönlich angesprochen und für ihre geleistete Arbeit gelobt werden.

Auf Seiten des Lehrers gibt es ein Content-Management-System (CMS), welches den Lehrer bei seinen alltäglichen Arbeiten unterstützt. Die Inhalte sind wiederum mit Experten erarbeitet worden. Grob wird es in drei Bereiche gegliedert:
– Schülerprofile (Klassenliste mit persönlichen Daten über den jeweiligen Schüler)
– Unterrichtsplanung (mit Aufgabenerstellung für den Unterricht und den "UbiKus")
– "UbiKus-Diagnose" (Protokollierung der bearbeiteten Aufgaben der Schüler und Diagnoseergebnisse).

Was die "Ubidesk-Diagnose" im weitesten Sinne ermöglicht, sind grob umschrieben Funktionen wie eine automatisierte Zeitmessung, Zählungen verschiedener Inhaltsaufrufe und die Aufnahme von Kontrollzeichen bei der Selbstkontrolle. Sie liefern die wesentlichen Beobachtungsergebnisse. Diese Ergebnisse sind hauptsächlich aus der Literatur für sonderpädagogische Förderung abgeleitet und in Zusammenarbeit mit der Grundschullehrerin der Kooperationsschule weiter entwickelt worden, so dass ein erstes und neues Diagnose-Konzept speziell für den "UbiKus" entstanden ist.

Die "UbiKus"-Beobachtungen beziehen sich auf die Verhaltensweisen eines Schülers, die sich ausschließlich im offenen Unterricht am "UbiKus" ergeben. Der Kreislauf von der Aufgabenbereitstellung des Lehrers, der Aufgabenbearbeitung des Schülers, bis hin zu den Beobachtungsergebnissen des "UbiKus" ist ein rotierendes Verfahren. Denn das Ergebnis beeinflusst im weitesten Sinne die Aufgabenerstellung und somit -bereitstellung des Lehrers.

Der Lehrer stellt Aufgaben für einen bestimmten Zeitraum bereit. Dies kann vom aktuellen Werkstattthema abhängen oder beispielsweise von einem bevorstehenden Test, für den am "UbiKus" vorbereitend geübt werden soll. Daraus ergibt sich, dass sowohl die Aufgabenanzahl als auch die Aufgabentypen – die letztendlich das Schulfach beschreiben – flexibel variierbar sein sollen.

Der Schüler erhält diesen Aufgabenpool auf sich persönlich abgestimmt. Denn bei der Bereitstellung der Aufgaben unterscheidet der Lehrer drei Schwierigkeitsgrade pro Schulfach: leicht, mittel und schwer. Wie schwierig 'schwer' tatsächlich ist, liegt im Ermessen des Lehrers bei der Aufgabenerstellung. Zur "UbiKus"-Erstnutzung muss der Lehrer seine Schulklasse pro Schulfach selbst einschätzen, während im Verlauf mehrerer "UbiKus"-Zyklen (Zyklus beschreibt die Phase, in der ein Aufgabenpool über einen bestimmten Zeitraum bestehen bleibt) die Einschätzung dann vom "UbiKus" übernommen wird und der Lehrer diese nur zu kontrollieren braucht. Der Algorithmus zur Überprüfung des vordefinierten Schwierigkeitsgrades, der im Systemhintergrund abläuft, wird jedoch immer erst bei Abschluss eines "UbiKus"-Zyklus ausgelöst. Denn fest steht: Kontinuität ist entscheidend! Einzelergebnisse sind zwar zu berücksichtigen, sind aber keine Entscheidungsträger. Für jeden Schwierigkeitsgrad ist der Algorithmus identisch. Er setzt sich aus den Ergebnissen Arbeitstempo, Instruktionsverständnis, Aufgabenverständnis, Leistung und der Interpretation der Selbsteinschätzung (alles Inhalte des pädagogischen Konzepts der "UbiKus"-Entwicklung) zusammen.

Hochschule / Fachbereich

Fachhochschule Darmstadt
Media – Media System Design

URL der Hochschule

» http://www.fh-darmstadt.de [link 08]

Betreuer des Projekts

Professor Claudia Söller-Eckert

Kommentar des Betreuers

"Ubikus" entstand im Jahres-Projekt "Mediale Systeme" des Studiengangs Media System Design. Innerhalb des Projektes wurde eine ubiquitäre Lernumgebung für Grundschüler konzipiert und realisiert. Das Projekt enstand in enger Kooperation mit einer Grundschule, die auf der Pädagogik des selbst bestimmten Lernens basiert.

"Ubikus"– ein intelligenter Schreibtisch – bietet dem Kind individuelle, seinem Lernfortschritt entsprechende Aufgaben an, ohne sein bisheriges Lernumfeld zu verändern oder auf gewohnte Arbeitsmittel, wie Papier und Stift, zu verzichten. "Ubikus" diagnostiziert das Lernverhalten des Kindes präzise und visualisiert es in differenzierter und vielfältiger Weise für den Lehrer. Gleichzeitig bietet es dem Lehrer zahlreiche administrative Hilfestellungen in der Aufgabenerstellung und Dokumentation des Lernfortschritts.

Die Projektarbeit der Gruppe zeichnet sich durch eine gründliche Recherche der Technologie Ubiquitous Computing, deren Einsatzfelder und verschiedener gesellschaftlicher Trends sowie einer konsequenten Konzeption, Gestaltung und Realisierung des ubiquitären Lernumgebung "Ubikus" aus. Die Kooperation mit der Grundschule war äußerst intensiv und begleitet von einer umfangreichen Userresearch und sensiblen Usabilitytests.

"Ubikus" ist kein spektakuläres mediales Produkt, sondern zurückhaltend im Sinne eines wirklichen 'smart objects' und völlig in das gewohnte Handlungsszenario von Schüler und Lehrer integriert. Die Qualität offenbart sich erst im zweiten Blick mit der Möglichkeit des selbstbestimmten Lernens für den Schüler und der Möglichkeit der Diagnose für den Lehrer. Bei hochindividualisierten Lernmethoden besteht die Gefahr, nicht jedem Kind die gleiche Aufmerksamkeit widmen zu können und einzelne Kinder aus den Augen zu verlieren. Die Studierenden entwickelten mit "Ubikus" keine klassische eLearning-Anwendung, sondern ein komplexes Mediensystem folgerichtig aus der sorgfältigen Beobachtung der Lern- und Handlungsprozesse von Schüler und Lehrer in der Klasse.

Design wird hier als objektiv dienende Disziplin verstanden, nicht als subjektiv künstlerische. Dennoch weisen die Interfaces für Schüler, Lehrer und Administrator eine durch Usablityprozesse optimierte Funktion und äußerst sensible Gestaltung auf. Sämtliche technische Funktionen, wie Stifterkennung, Schrifterkennung, Diagnose, Visualisierung, Datenbank wurden komplett funktionsfähig als Prototyp realisiert. Parallel zur Entwicklung des Mediensystems mussten die Studierenden die Vermarktungschancen des Produktes prüfen und in einem Businessplan dokumentieren sowie das gesamte Projekt in einem professionellen Projektmanagement kontrollieren.

"Ubikus" ist eine Projektarbeit, die weit über dem üblichen Projektstandard anderer Gruppen oder anderer Jahrgänge liegt. Das interdisziplinäre Projekt verbindet die Fachrichtungen Design, Technology und Economy in optimaler und zeitgemäßer Weise und reagiert auf die veränderten Anforderungen einer sich wandelnden kulturellen, technologischen und ökonomischen Umwelt.

Seminar / Kurzbeschreibung

"Ubikus" entstand im Jahres-Projekt "Mediale Systeme" des Studiengangs Media System Design, welches im SS 05 und WS 05/06 unter folgendem Rahmenthema gestellt wurde:

UbiComp – Ubiquitous Computing
"The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it" (Mark Weiser)
Ubiquitous Computing bezeichnet die Allgegenwärtigkeit von Computern und Mikrosystemen innerhalb unserer gesamten Umwelt.
Häuser, Autos, Handys, Kleider oder Sportartikel - um nur wenige Beispiele zu nennen - verwandeln sich vom Alltagsgegenstand in intelligente und komplexe Mediensysteme. Kabellos vernetzt und ausgestattet mit Sensoren, Mikroprozessoren und Steuerungseinheiten ermöglichen diese Mediensysteme Kommunikations- und Informationsprozesse, die weit mehr Dimensionen umfassen als der klassische PC mit den gewohnten Ein-/Ausgabeschnittstellen Monitor, Tastatur und Maus. Die Prozessoren und Interfaces verschmelzen mit den Geräten und Oberflächen und sind in der Regel unsichtbar. Die »smart objects« erweitern mit ihren neuen Funktionen die Wahrnehmungs- und Kommunikationsfähigkeiten des Menschen und können viel besser an seine Bedürfnisse angepasst werden als dies mit herkömmlichen PCs möglich ist.

Aufgabe im Jahresprojekt war es, im weiten Feld des Ubiquitous Computing eine Anwendung mit sämtlichen Komponenten zu konzipieren und als Prototypen zu entwickeln, bzw. zu simulieren. Das 'smart object' war auch im Hinblick auf seine Wirtschaftlichkeit und auf seine Vermarktungschancen zu überprüfen. Dabei sollten ethische, gesellschaftliche und rechtliche Fragestellungen nicht außer Acht gelassen werden.

Folgende Einsatzfelder für Ubiquitous Computing waren vorgesehen:
Mobile Computing
Spatial-Aware Ubiquitous Computing
Wearable Computing
Body Area Networks
Intelligent House
Augmented Reality
Ubiquitous Computing in Education

Zuordnung Forschungsbereich

Am Fachbereich Media der FH Darmstadt entwickeln Lehrende aus unterschiedlichsten Berufen der Medienwelt, der Technologie, des Design oder des Films einen Studienbereich mit zwei Studiengängen, der die klassische Trennung in Disziplinen überwindet.
In Media System Design untersuchen Studierenden und Dozierende die Möglichkeiten neue Arbeitsformen und Handlungsabläufe durch digitale Mediensysteme zu unterstützen. Der Studiengang bildet Studierende aus, die später in den unterschiedlichsten Branchen Mediensysteme entwickeln und organisieren werden. Sie haben einen starken konzeptionellen und gestalterischen Hintergrund, der die Konzeption und Bewertung der Systemoberflächen ermöglicht, einen starken technischen Hintergrund, der sie zur Teamarbeit mit Entwicklern befähigt und einen ökonomischen Hintergrund, der die Wirtschaftlichkeit der Systeme und Produktionsprozesse überprüft und sichert.
Der Studiengang Media System Design legt großen Wert darauf, Medienfachleute hervorzubringen, die ihre wissenschaftliche und soziale Kompetenz in einem umfassenden Projektstudium erwerben. Im Projekt durchdringen sich ständig inhaltliche, medienästhetische, technische und wirtschaftliche Aufgaben.