Artificial Intelligence for Chemistry Lab Learning (ArtifICheL2)

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 bereits ausgewertete Pilotierung in Form einer Fallstudie ergab theoriekonforme Zusammenhänge zwischen dem Einsatz des Systems und der kognitiven Belastung der Teilnehmenden: Einerseits erleichterte die Sprachassistenz das experimentelle Arbeiten, weil das störende Wechseln zwischen dem Lesen der schriftlichen Versuchsvorschrift und den laborpraktischen Handgriffen durch Sprachanweisungen ersetzt wurde und dadurch der Arbeitsfluss aufrechterhalten werden konnte. Andererseits sind Zusammenhänge der kognitiven Belastung mit weiteren Einflussgrößen (bspw. prozedurales vs. fachinhaltliches Vorwissen, Instruktionsklarheit, Öffnungsgrade) im realen Klassenraum noch untersuchungsbedürftig.

In einer Beobachtungsstudie wird das System in einer kooperierenden Schule zum Einsatz kommen, um die Zusammenhänge der Einflussgrößen besser zu verstehen und mit den individuellen Perspektiven von Lehrpersonen sowie Schüler:innen triangulieren zu können.

Das Projekt erfolgt in Kooperation mit der Firma LabTwin, die das sprachgesteuerte Unterstützungssystem und entsprechende Hardware zur Verfügung stellt sowie der Joachim Herz Stiftung, die die Finanzierung sichert.