MINT-Projekt AR4STE(A)M – Dana Kube im Interview

Interview mit der wissenschaftlichen Mitarbeiterin Dana Kube vom DIPF über das MINT-Bildungsprojekt AR4STE(A)M. Hierbei wird Augmented Reality (AR) eingesetzt, um mittels Gamification den Schüler:innen mehr Spaß an Mathematik, den Naturwissenschaften, Informatik und Technik zu vermitteln (Siehe PDF). AR4STE(a)M ist ein Akronym für die englische Beschreibung von „Innovatives Lernen durch AR-Technologie und spielbasierte Elemente in den MINT-Fächern. 

Guten Tag Frau Kube, Sie möchten mit ihrem Projekt AR4STE(A)M Schüler:innen spielerisch mithilfe von Augmented Reality für die MINT-Fächer begeistern. Wie läuft dies konkret ab?

Dana Kube: Hallo Herr Kindt! Gemeinsam mit Schulen in 6 EU-Ländern testen wir im AR4STEAM Projekt Augmented Reality (AR) in der Schule, mit Apps die spielerisch MINT-Lerninhalte darstellen und näherbringen können. Die meisten Schüler*innen kennen AR-Technologie bereits von Handy und –Computerspielen, die meisten Lehrkräfte von Produktseiten im E-Commerce. In der Schule und beim Lernen aber wurde AR-Technologie bisher wenig eingesetzt.

Das Projektteam hat letztes Jahr mit 50 Lehrkräften aus Deutschland, Italien, Belgien, Zypern, der Türkei und den Niederlanden gesprochen. Wir haben sie befragt, welche Vorkenntnisse sie in Bezug auf AR-Technologie haben, welche Lern-Apps sie kennen und was sie konkret brauchen, um diese insbesondere im MINT-Unterricht einsetzen zu können. Basierend auf dieser vergleichenden Studie haben wir ein „Online Teacher Training Programme“ zusammengestellt, wo pädagogische Basis und Techniken von Spiel-basiertem Lernen (Gamification genannt) sowie die Möglichkeiten von AR besprochen und ausführlich erklärt werden. Das ist ganz niedrigschwellig. Diejenigen, die sich für die Spiel-Strategien interessieren finden dort mehrere pädagogische Ansätze diese einzusetzen und zu evaluieren, diejenigen die selbst Programmieren und Konzipieren wollen auch ein paar Beispiele von Entwickler*innen.

Dieses Jahr sind wir in 5 Ländern in den Partnerschulen als Projektteam vor Ort und testen ausgewählte Apps. Zusammen mit Lehrkräften und Schüler*innen der 7.-9. Klassen treffen wir uns regelmäßig über mehrere Wochen nachmittags in einer AG in der Schule und entwickeln gemeinsam MINT-Lerninhalte für Unterrichtseinheiten, die mit AR Technologie vermittelt werden. Das DIPF und StudyCore haben gemeinsam mit der Adornoschule in Frankfurt einen Mathe-, Physik- und Biologie-Parcours im Park neben der Schule entworfen. Hier gehen Schüler*innen mit ihren Handys oder Tablets Spazieren und finden Gegenstände anhand ihres GPS-Standorts, wie zum Beispiel einen Baum. Sie scannen den Baum und es öffnet sich in der App eine Aufgabe dazu. Das kann eine mathematische Frage sein zu einem zu berechnenden Abstand oder Volumen, dass mit einem GeoGebra-Modell dargestellt wird, oder eine Frage zur Photosynthese, die mit GIF und Quizfrage versehen ist. Im Moment sind wir in den finalen Zügen der Fertigstellung dieses MINT-Parcours und wollen diesen im Anschluss mit zwei weiteren Schulen in Frankfurt testen. Unsere Partnerorganisationen testen ihre Apps parallel in den Schulen der jeweiligen EU-Länder.

Wir haben eine Sammlung an empfehlenswerten AR-Apps zusammengestellt, die sie auf unserer Homepage finden. Dort finden Sie auch den Link zum Online Teacher Training Programme (Englischer Kurs) und weitere Informationen zum Fortschritt der „Innovative STEAM Labs“, unserer Teststrecke 5 der ausgewählten Apps in allen Partnerländern.

Wie wird die AR-App von den Schüler:innen und Lehrer:innen bislang angenommen?

Dana Kube: Das ist keine einfache Frage, ich kann nur für uns sprechen: Da ich leider Pandemie-bedingt nur mit einer Schule in engem Kontakt stehe und beobachten kann, wie unsere Pilot-Gruppe damit umgeht. Das sind die sowieso schon sehr motivierten und aufgeschlossenen Schüler*innen. Über diese kann ich sagen, dass die Mädchen wie Jungen alle gleichermaßen sehr positiv darauf reagieren und es genießen sich selbst im Erstellen und Programmieren von einem AR-Lern-Parcours im Park neben der Schule auszuprobieren. Das ist besonders interessant für sie, da unsere App, „AR Mindpalace“, ein Universitäts-internes Produkt ist und sich noch in der Entwicklungsphase befindet, die sie mit unserem Projekt mitgestalten.

Geben Sie uns einen tieferen Einblick in die Funktionalitäten der kostenlosen Applikation.

Dana Kube: „Mindpalace“ basiert auf der psychologischen „loci“ (lat. Orte) Methode, bei dem kognitive Lernprozesse mit einem physischen Ort verbunden werden und damit lokalen Eindrücken zum Lerninhalt. Über GPS wird die Landkarte der App genutzt, um „Lern-Orte“ zu finden und an diesen Fragen und Aufgaben zu lösen. Die App in der Beta-Version ist momentan bei StudyCore gehostet und wird in der Form kostenlos für alle zugänglich sein über eine Web-App per Browser (Mehr Infos dazu unter httpss://mindpalace.studycore.de/ Dort wird es bald ein Demo-Video geben). Momentan gibt es eine Lernroute mit AR-Objekten in Frankfurt im Grüneburgpark. Diese Lernroute kann jeder ab 30. September 2021 über die genannte Webseite nutzen. Auf dieser Version der App werden anfallende Daten auf StudyCore-Servern gespeichert. Auch hier ist wie oben beschrieben eine on-premise-Installation möglich.

Mit wie vielen Schulen arbeiten Sie aktuell zusammen und welche Prognosen würden Sie hinsichtlich zukünftiger Userzahlen bzw. App-Downloads abgeben?

Dana Kube: Wir arbeiten und entwickeln bisher mit einer Schule zusammen und haben Kontakt mit 2 weiteren Schulen für weitere Tests. Sobald unser Parcours fertig entwickelt ist und die App online abgerufen wird, kann ich Ihnen mehr zu den Downloadzahlen sagen. Es ist zum jetzigen Zeitpunkt schwer einzuschätzen, wie sich der Einsatz von AR und unserer App entwickeln wird, da die Technologie bisher kaum bekannt ist und schulisch genutzt wird. Ich als Forscherin würde mir natürlich sehr wünschen, dass sie häufiger in der Schule zum Einsatz kommt, um begleitend die Wirksamkeit(en) besser untersuchen zu können und belastbare Daten zu haben, für was und wie gut sich die Technik pädagogisch eignet.  

Wie lief die Erstellung der Studycore App „Mindpalace“ ab?

Dana Kube: StudyCore ist ein Spinn-Off der Goethe-Uni Frankfurt und entstand aus studentischen eLearning Projekten. Hierbei entwickelten Informatik-Student*innen und Doktorand*innen gemeinsam die beiden Apps AR Mindpalace und die StudyCore Lern-App. Letzte existiert schon etwas länger, AR-Mindpalace befindet sich noch in der Entwicklungsphase und soll zukünftig in die Lern-App als Add-On integriert werden. Im Moment sind beide auf der StudyCore Plattform zu finden. StudyCore gibt Lehrenden EdTech Software an die Hand, mit der sie individuelle Lernpfade gestalten können. Die Plattform passt sich an den Wissensstand sowie an das Lerntempo der Lernenden an und fördert sie durch passgenaues Feedback. Sie vereinen Learning Analytics und didaktische Konzepte miteinander, um individuelles Lernen skalierbar zu machen. Durch Learning Analytics können Dozierende mit StudyCore den Lernstand der Lernenden messen und durch das Feedback-System auf Schwächen und Stärken individuell eingehen. Lernende können gleichzeitig im persönlichen Dashboard die eigenen Leistungen reflektieren. Mehr Infos dazu unter httpss://studycore.de/demo

Der Datenschutz bei digitalen Schulprojekten ist aktuell ein heikles Thema. Wie wird das Hosting seitens StudyCore umgesetzt?

Dana Kube: Student*innen und Forscher*innen arbeiten bei der Entwicklung inhaltlich und örtlich eng zusammen in Frankfurt: Der Prototyp der Mindpalace App befindet sich momentan auf deutschen Servern, die von StudyCore gehostet werden. StudyCore überlässt es den testenden und kooperierenden Bildungseinrichtungen selbst, ob sie ihre Server nutzen möchten, oder ob Sie eine On-Premise Installation auf eigenen Servern vorziehen. StudyCore installiert in diesem Fall nach Absprache mit der Systemadministration der Einrichtung die App auf den lokalen Servern. So bleiben die Daten bei der Uni bzw. Schule und nicht bei StudyCore. Das Entwickler*innen-Team legt Wert darauf, dass sich der Mehrwert der Lern-App nicht auf datenschutzrechtlichen Grauzonen aufbaut, sondern sich aus echten Innovationen ergibt. Wie in der Forschung wird die DSGVO in allen Schritten mitgedacht und eingehalten. Den Entwicklungs-Team geht es darum, Lehrenden die Tools von morgen sicher und einfach zugänglich an die Hand zu geben, damit diese dann entscheiden, wie sie diese zum besseren Lehren und Lernen einsetzen können. .

Das seit Dezember 2019 bestehende Bildungsprojekt wird aus EU-Fördermitteln finanziert. Welche Voraussetzungen mussten dafür gegeben sein?

Dana Kube: Wir haben uns mit einem Kooperationsteam aus Forschung, Lehrernetzwerken, NGOs und Schulen aus 6 Ländern um eine ERASMUS+ Projektförderung im Bereich der MINT-Bildung beworben. Wir wollen das Ziel der Förderlinie Schüler*innen der Sekundarstufe für die Wahl eines MINT-Studiums und späteren Beruf zu motivieren, dadurch erreichen, dass wir innovative Bildungs-Technologie in den Unterricht bringen. Wir wollen Lehrkräfte wie Schüler*innen in unseren Ländern gleichermaßen ermutigen diese im MINT-Unterricht einzusetzen und den Spaß am Lernen insbesondere von abstrakten MINT-Themen zu erhöhen.

An AR4STE(A)M sind verschiedene EU-Länder wie Italien und Zypern beteiligt.
Würden Sie uns hier einen tieferen Einblick vor allem hinsichtlich der Kommunikation untereinander geben?

Dana Kube: Zum einen kommt es uns zu Gute, dass wir rein digital zusammenarbeiten und ein CMS nutzen, über das wir effizient und transparent für alle Organisationen unsere Projektprozesse managen. Das war sehr hilfreich in den letzten 1,5 Jahren. Wir haben regelmäßige Team Calls und Online Seminare zusammen, damit wir uns austauschen und gegenseitig unterstützen können bei der Umsetzung der Schulzusammenarbeit vor Ort, technischen oder inhaltlichen Fragen. Mir persönlich kommt zu Gute, dass nicht nur alle Partner*innen gutes Englisch sprechen, sondern ich zur Not auch auf Italienisch oder Französisch antworten kann. Das lockert die Zusammenarbeit einfach ein bisschen auf, wenn man sich nicht in persona treffen kann.

Was sind die langfristigen Ziele des DIPF-Projektes AR4STE(A)M und anhand welcher Methoden lassen sich diese messen?

Dana Kube: In erster Linie geht es wirklich um den Austausch von Praxis und Theorie in der digitalen Bildung und der Förderung des Einsatzes neuer Bildungstechnologien in der Schule. Als DIPF ist uns sehr daran gelegen die Forschung in den Bereich voranzubringen. Messen können wir nur den direkten Einfluss auf die Test-User*innen unserer App und Menschen, den wir auf Veranstaltungen und Workshops unsere Apps und Erfahrungen nähergebracht haben. Wie die Technologie angenommen wurde, wie die persönlichen Einschätzungen und das Feedback zur App-Entwicklung und Testung ist. Die Lernkurve war unserer Erfahrung nach sehr steil bei allen Teilnehmer*innen, für belastbare Aussagen zu Lerneffekten, Lernverhalten etc. bräuchte es aber eine Studie mit  Forschungsdesign und am besten einer größeren Zahl an Teilnehmer*innen über einen längeren Testraum.

Am 30.09. findet im Rahmen Ihres Online-Workshops eine Zwischenpräsentation statt an der jeder teilnehmen darf. Erzählen Sie uns wie die Veranstaltung ablaufen wird?

Dana Kube: Wir werden uns in einer Online-Konferenz für 2 Stunden mit allen treffen, die an AR im Unterricht und unseren Erfahrungswerten Interesse haben. Das Team und die Schüler*innen werden von der Projektarbeit berichten, Videos zeigen und Fragen beantworten, bevor wir uns dann in Gruppen in Workshops aufteilen, die die pädagogischen Fragen zu AR Apps, die technische Entwicklung von AR-Lern-Apps und die wissenschaftliche Evaluierung zum Schwerpunkt haben werden. Wir freuen uns auf zahlreiche Teilnahmer*innen! 

Können aus Ihrer Sicht europäische Schulprojekte dieser Art die Digitalisierung im Schulwesen in Deutschland und bei unseren EU-Partnern vorantreiben
und als Leuchtturmprojekte dienen?

Dana Kube: Ich bin durchaus der Ansicht, dass solche Projekte sinnig sind und die Aufmerksamkeit für digital Themen und internationale Best Practice Beispiele steigern können. Auf der EU-Ebene klappt das schon ganz gut, auch wenn man an der Skalierung und Sichtbarkeit vieler großartiger Ideen und Projekte arbeiten muss, da sie neben dem laufenden Alltag an Schulen entstehen und nicht hauptberuflich von unseren engagierten Lehrkräften vorangebracht werden können.

Ich weiß nicht, ob Leuchtturmprojekt das richtige Wort ist. In vielen außer-europäischen Ländern ist die Digitalisierung schon weiter vorangeschritten als in der EU, zumindest wenn es um den Einsatz von modernen Technologien in den Schulen geht. Ich persönlich sehe unsere Vorbildfunktion in der EU eher darin, Schulprojekte zu schaffen, die Datenschutz-konform sind und unsere Schüler*innen zu mündigen Bürger*innen ausbilden, während wir sie für die Wichtigkeit des Schutzes ihrer Persönlichkeitsrechte und Daten sensibilisieren. Da sehe ich die EU-Länder tatsächlich in einer Leuchtturmfunktion, die allerdings noch sehr viel mehr in eigene IKT-Lösungen und -Infrastruktur investieren muss, damit ausreichend sichere und einfach einsetzbare Software- und Hardware-Lösungen zur Verfügung stehen und es nicht an den einzelnen Schulen liegt all diese wichtigen ethischen und rechtlichen Maßgaben zu erfüllen und zu sondieren, um digitale Bildung und Bildungsadministration zu ermöglichen. Technische Entwicklungen finden ja bereits auch schon in EU-Förderprojekten statt und machen auch Sinn, wenn Verstätigung und Transfer sichergestellt sind.

Letzte Frage Frau Kube. Wie sehen Sie als Bildungswissenschaftlerin mit dem Schwerpunkt Educational Technologies den Einsatz von digitalen Spielen im Unterricht, also der Gamification im Schulwesen? Und welche Videospiele mit Lernfunktionen haben Sie bis jetzt am meisten überzeugt?

Dana Kube: Bedenken gibt es immer dann, wenn digitale Technik und Inhalte nicht pädagogisch aufbereitet werden und der Nutzen fürs Lernen dem des Ablenkens durch neue Technik weicht oder der Medienkonsum überhandnimmt und keine pädagogische Handhabe möglich ist. Das heißt also zum Beispiel, dass AR nicht zum Spielen eingesetzt werden sollte, wenn kein wesentlicher Lerneffekt stattfindet, um unterrichtsbezogene Fähigkeiten oder die eigene Kreativität und Vorstellungskraft der Schüler*innen zu fördern. Wirklich kritisch kann die Technologie aber bisher nicht bewertet werden, weil AR so wenig verbreitet ist und wenige Studien diese Lerntechnik untersucht haben. Es ist noch so besonders, dass ich es eher positiv und als Einstieg zu mehr technischen Mitteln im Schulunterricht und den reflektierten Umgang mit Lerntechnik bewerte. Eine Lieblings-App oder Technik habe ich nicht, ich interessiere mich aber insbesondere für kollaborative und kooperative Online-Gruppenarbeiten und denke, dass diese auch in Zukunft ein wichtiges Lernszenario sein werden – in der Schule wie im Job.

An dieser Stelle herzlichen Dank an Dana Kube für die tolle Zusammenarbeit und viel Erfolg bei der weiteren Umsetzung von AR4STE(A)M, einem Projekt der EduTec-Group beim DIPF.. Das Interview auf Seiten von SCHULEDIGITAL.news wurde von Matthias Kindt geführt. .Siehe auch DIPF-Blogbeitrag.

Dana Kube hat Politik- und Rechtswissenschaften in München sowie internationale Migrationsforschung im schwedischen Malmö studiert. Bevor sie an das DIPF kam, hat die Wissenschaftlerin für die EU und die GIZ gearbeitet und dabei viel Erfahrung im internationalen Projektmanagement gesammelt – von Nordafrika bis zum Westbalkan. Als Koordinatorin von AR4STE(A)M kommt ihr auch zu Hilfe, dass sie sieben verschiedene Sprachen versteht. Seit 2020 ist Dana Kube Promovendin im IT-Bereich CSCL (Computer-supported Collaborative Learning).        

E-Mail: Kube@dipf.de