Projektstart: ‚Artificial Intelligence for Chemistry Lab Learning‘

Anwendungen für Augmented Reality im Chemieunterricht werden immer stärker in den experimentellen Chemieunterricht eingebunden, bspw. um Phänomene mit Teilchenvisualisierungen zu augmentieren. Dabei besteht Forschungsbedarf bei der Rückbindung von AR-Anwendungen an grundlegende lernpsychologische Mechanismen sowie die entsprechende fachdidaktische Einordnung zum Zwecke des Transfers in Unterrichts- und Materialentwicklung.

Im Projekt ‚Artificial Intelligence for Chemistry Lab Learning‘ (ArtifICheL2), koordiniert durch Dr. Marvin Rost am AECC Chemie, wird ein responsives KI-Sprachassistenzsystem als AR-Anwendung für die Planung, Durchführung und Protokollierung von Experimenten eingesetzt und beforscht. Die Pilotierung in Form einer Fallstudie erfolgt derzeit in Kooperation mit der Firma LabTwin, die das sprachgesteuerte Unterstützungssystem und entsprechende Hardware zur Verfügung stellt. In der Lehrveranstaltung „Chemisches Grundpraktikum I – einführende Laborübungen“ (ao. Univ.-Prof. Dr. Klaus Richter, Fakultät für Chemie der Universität Wien) wurde die Anwendung der responsiven KI an ausgewählten Experimenten unter Realbedingungen getestet und der Einfluss auf die kognitive Belastung bei der Bearbeitung erhoben. Auf diese Weise sollen Evidenzen dazu gewonnen werden, unter welchen Bedingungen ein solches Sprachassistenzsystem förderlich oder sogar hinderlich beim Experimentieren im Lehrlabor sein kann. Außerdem testet eine Studierende des Unterrichtsfachs Chemie das System mit Blick auf den Einsatz beim Unterrichten von Chemie in der Schule. 

Die ersten qualitativen Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine klare Trennung zwischen prozeduralen und fachinhaltlichen Zielen bei der Augmentierung von Experimentiervorschriften mit dem System die kognitive Belastung senkt. Damit ist das Projekt anschlussfähig an bereits bestehende Theorien und schafft Anknüpfungspunkte bei digitalen Aspekten der Unterrichtsqualität, bspw. im Sinne der Instruktionsklarheit im experimentellen Chemieunterricht.