IoT – Technologie im Bereich der “Smart Education”
Das IoT ist das Netzwerk von physischen Geräten, die eingebaute Sensoren verwenden und dadurch Informationen übertragen. Die Frage ist nun, was das IoT dazu beitragen kann, damit die Bildung „smart“ wird?
Wir könnten die Vorschläge von G. Schwartz, Manager der Industriellen Produkte von Ernst&Young Österreich, von der Industrie 4.0 in das Bildungssystem übertragen: „Das IoT erfordert eine integrierte Sicht auf Prozesse, Daten und Geräte“ [1]. In diesem Sinne könnte die Verwendung des IoT in der Ausbildung nicht nur Auswirkungen auf das Lern-/Ausbildungsangebot, sondern auf den gesamten schulischen Prozess von der Administration bis hin zur Gebäudeverwaltung haben.
Da sich dieses Projekt auf ErwachsenenbildnerInnen fokussiert, werden die folgenden Vorschläge vor allem für diese Gruppe gemacht und lassen alle anderen Aspekte und Vorteile des IoT aus.
Heutzutage gibt es bereits Räumlichkeiten, die durch digitale und kontextspezifische Bauteile erweitert wurden, die zu einem schnelleren und besseren Lernen in der Schule oder im Weiterbildungsinstitut beitragen sollen. Diese Entwicklungen werden als Smarte Lernumgebungen (SLEs) bezeichnet. SLEs ermöglichen es, dass zwischen formalen und informalen Lernumgebungen hin und her geswitcht werden kann. Zudem ermöglichen sie unabhängiges Lernen, das Lernen in Gruppen, unterschiedliche Lernzeiten und -orte sowie analoge und digitale Lernformate. Sie ebnen daher den Weg für Synergien zwischen der physischen und der digitalen Welt. Viele Schulen oder Weiterbildungsinstitute haben bereits Lernmanagementsysteme oder virtuelle Lernumgebungen auf diese Weise eingerichtet.
Sehen wir uns die vorher genannten Geräte an: Laptops, Schlüssel, Uhren, etc. Diese Geräte können mit dem Internet verbunden werden. Sie können daher direkt – via Bluetooth/Wifi –mit den Geräten von anderen Lernenden oder mit einer smarten Lernumgebung verbunden werden.
Dies bietet die Möglichkeit mit Lernenden über das IoT zu kommunizieren. Ihre schulische Leistung oder ihr Lernfortschritt könnte damit besser gemessen werden. Individuelles oder automatisiertes Feedback bis hin zum Mentoring für Lernende könnte damit unterstützt werden. Für die Lernenden könnte das auch bedeuten, dass sie zielgerichtetere Lernwege erhalten und Zugang zu spezifischen Lerninhalten bekommen könnten. Lehrkräfte könnten so neue Inhalte erschließen, die via Autorentools angeboten werden oder bereits bestehende Inhalte anpassen. Smarte Lernumgebungen können sich selbst an die Bedürfnisse von Lernenden anpassen, indem sie Informationen aus deren Umgebung via IoT sammeln, verarbeiten und Lernempfehlungen vorschlagen.
Während heutzutage die meisten Online-Lernplattformen bereits individuelle oder kooperative Schulungsinhalte anbieten, können Algorithmen zur Datenanalyse sowie zur Ergebnisauswertung verwendet werden und passende nächste Schritte vorschlagen. Der nächste Entwicklungsschritt im Rahmen der Smart Education könnte sein, dass das IoT automatisch Lerninhalte vorschlägt und/oder das Verhalten des Lernens im Arbeitsleben überwacht. Dies geschieht, indem es mit anderen smarten Geräten am Arbeitsplatz (oder zuhause) kommuniziert, welche wiederum mit der smarten Lernumgebung im Trainingsinstitut kommunizieren.
ErwachsenenbildnerInnen könnten vom IoT auch in anderer Art und Weise profitieren: indem Daten über die Leistung der Lernenden in der Stunde und während Prüfungen gesammelt werden, wird es dem System ermöglicht, weiteres Lernen zu personalisieren und auf die Interessen und Fähigkeiten der jeweiligen Lernenden einzugehen. Diese Systeme wäre in der Lage, quasi als intelligente Tutoren zu arbeiten, die Ablenkungen und Desinteresse von Lernenden sofort feststellen. In diesem Fall könnten den Lernenden dann ein ansprechenderer Inhalt zur Verfügung gestellt werden.
[1] (in INDUSTRIE MAGAZIN May2020)
https://5.imimg.com/data5/XL/VK/FX/SELLER-89210578/smart-classes-solution-500×500.jpg
Die folgenden Beispiele sollen eine Hilfe darstellen, weiterführende Ideen für den Nutzen von Bildungs- und Lernprozessen zu initiieren:
- Heizsysteme ermöglichen die Analyse der Anzahl an Lernenden in einem Raum/Bewegungsmelder können feststellen, ob sich Lernende mehr als in anderen Stunden bewegen. Daher könnte das System die Raumtemperatur automatisch anpassen, was wiederum für die Konzentration der Lernenden förderlich ist.
- Das System der smarten Bildung des jeweiligen Instituts wäre mit einem Zugangskontrollsystem zu verbinden, das direkt mit den Geräten von Lernenden wie z.B. Laptops kommuniziert, sobald sie das Institut betreten. Die damit gesammelten Daten könnten analysiert werden um zu sehen, welche Inhalte die Lernenden schon erlernt haben; oder das System könnte dem einzelnen Lernenden vorschlagen, welche Inhalte er/sie nicht mehr wiederholen muss. Dies solltevor allem in Situationen eingesetzt werden, in denen Lernende nicht jeden Tag in das Institut kommen oder in Situationen, wo die Ausbildung wöchentlich/blockweise oder monatsweise stattfindet, was sehr oft in der Erwachsenenbildung der Fall ist.
- Das System der smarten Bildung könnte Daten, die auf den Lernfortschritt von Lernenden basieren, analysieren und spezielle Follow-Up Aktivitäten vorschlagen.
- etc.
https://pixabay.com/de/illustrations/smart-home-haus-technik-multimedia-2005993/
Das IoT hat das Potential, die Erwachsenenbildung zu verändern, indem es die Art und Weise, wie Daten gesammelt und mit den NutzerInnen verbunden werden, grundlegend verändert und Prozesse automatisiert. Das IoT ist das Netzwerk von physischen Geräten, die eingebaute Sensoren verwenden und dadurch Informationen über Ausbildungsaktivitäten in Echtzeit übertragen.
Sollte das IoT mit Technologien wie z. B. der NutzerInnenmobilität und Datenanalytik verbunden werden, ist ein Paradigmenwechsel in der Ausbildungsbranche abzusehen. Das IoT ermöglicht Institutionen:
- Neue Lernwege zu kreieren, indem personalisierte und dynamische Lernerfahrungen wie z.B. digitale Textbücher oder spielbasiertes Lernen geschaffen werden.
- Die Art und Weise zu ändern, mit der TrainerInnen Stunden und Prüfungsleistungen mit smarten audiovisuellen Ausstattungen, digitalen Videos für die Aufzeichnung von Stunden und Online-Prüfungen gestalten.
- Den Betrieb für AdministratorInnen zu vereinfachen, indem Sie die kritische Infrastruktur proaktiv überwachen und (kosten-)effizientere Prozesse für Heizung-, Lüftungs- und Klimasysteme schaffen sowie das Management der Beleuchtung und der Lernumgebung übernehmen.
- Eine sicherere Umgebung für erwachsene Lernende und ErwachsenenbildnerInnen mit digitalen Überwachungskameras und smarten Türschlössern schaffen.
Beispiele für smarte Lernumgebungen – Smart Boards
In einigen Institutionen haben Smart Boards herkömmliche Tafeln bereits ersetzt. Eingebaute IoT-Sensoren können die Boards mit dem Internet verbinden und sämtliche digitale Geräte ans Netz anschließen.
https://cdn.pixabay.com/photo/2014/04/03/10/29/interactive-board-310637__340.png
Ein Smart Board ist ein interaktives Board mit einem großen interaktiven Display, das einem Whiteboard ähnelt. Es kann entweder als einfacher Touchsreen verwendet werden um Aufgaben vorzuzeigen und zu machen oder als Touchpad um Computer oder Projektoren zu steuern. Es kann in vielen verschiedenen Situationen auf allen Bildungsebenen eingesetzt werden.
Normalerweise ist ein Smart Board mit einem Computer verbunden. Eine Maus eignet sich gut als Input um Eingaben zu machen und Befehle zu geben. Der Videoausgang des Computers ist mit einem digitalen Projektor verbunden, um Bilder auf die interaktive Oberfläche des Whiteboards zu projizieren. In weiterer Folge kalibriert der/die BenutzerIn das Whiteboard-Bild, indem er/sie die Position des projizierten Bildes auf dem Smart Board anpasst, z. B. kann er/sie den Zeiger verwenden. Danach kann der Zeiger oder ein anderes Gerät zum Aktivieren von Programmen, Tasten und Menüs vom Board aus verwendet werden. Dies geschieht genauso wie es mit einer herkömmlichen Maus auf einem Computer der Fall wäre. Sollte man einen Text schreiben wollen, kann der/die Benutzer/In eine Tastatur am Bildschirm aufrufen, oder, falls es die Software unterstützt, etwas mit der Hand schreiben. In diesem Fall wäre die Computertastatur überflüssig. Ein
Smart Board kann somit sowohl eine Maus als auch eine Tastatur nachbilden. BenutzerInnen können somit eine Präsentation oder auch gleich einen kompletten Unterricht ausschließlich über das Whiteboard gestalten.
Zusätzlich dazu kann das White Board mit einer Software ausgestattet sein, die durch spezielle Tools Interaktionsmöglichkeiten maximiert. Diese beinhalten die Fähigkeiten, virtuelle Flipcharts zu gestalten oder die Optionen etwas herzuvorheben, aber auch virtuelle Lineale, Winkelmesser und Kompasse.
Lehrkräfte können White Boards für folgende Unterrichtsaktivitäten verwenden:
- Software (z. B. Internet-Browser), die auf einem verbundenen Computer heruntergeladen werden. Das White Board kann auch mit digitalen Geräten der Lernenden verbunden werden, um die Desktopansicht für alle zugänglich zu machen;
- Erfassen und Speichern von Notizen an der Tafel;
- Kontrolle des Computers über das White Board durch Klicken und Ziehen; Markup-Sprache oder andere Funktionen von Computerprogrammen
- Verwenden eines Umfragesystems zur Durchführung eines Quiz direkt im Unterricht, Veröffentlichung einer Umfrage und Sammeln von Feedback am Smart-Board;
- Durchführung einer formalen Bewertung
- etc.
In ähnlicher Weise könnten eine Art „interaktive Videowand” verwendet werden, an der alle – oder einige – Lernende beteiligt sind und Präsentationen oder interaktive Arbeiten zu gestalten.
https://www.youtube.com/watch?v=5OXGZYHfcxE
Beispiel: Smart Table oder dynamischer Bildschirm
(Kaffee-)Tische zuhause die mit IoT-Sensoren ausgestattet sind, eine Touchscreen-Oberfläche oder einen interaktiven Bildschirm wie Smart Boards besitzen, können für Audio- und/oder Videopräsentationen oder -stunden verwendet werden; sie können wie Computer verwendet werden, z. B. mit cloudbasierter Software, die Daten speichert und sich mit Smarten Geräten wie Computer verbindet.
Wenn sie mit Bewegungssensoren ausgestattet sind, sind sie in der Lage für Aktivitäten wie das Dirigieren von Musikgruppen oder für den Zusammenbau von mechanischen Teilen verwendet zu werden. Lernende könnten grundlegende, sich wiederholende Tätigkeiten üben oder deren Reaktionsgeschwindigkeit und Konzentrationsvermögen trainieren. Smarte Geräte wie Smartphones würdenmit ihnen direkt kommunizieren und Daten über das Internet oder über andere Systeme teilen.
Es ist vorstellbar, dass diese Bestandteile in Ergänzung zu anderen digitalen Lerngeräten wie Computer oder Tablets zur Anwendung kommen.
Beispiel: Smart Table oder dynamischer Bildschirm
(Kaffee-)Tische zuhause die mit IoT-Sensoren ausgestattet sind, eine Touchscreen-Oberfläche oder einen interaktiven Bildschirm wie Smart Boards besitzen, können für Audio- und/oder Videopräsentationen oder -stunden verwendet werden; sie können wie Computer verwendet werden, z. B. mit cloudbasierter Software, die Daten speichert und sich mit Smarten Geräten wie Computer verbindet.
Wenn sie mit Bewegungssensoren ausgestattet sind, sind sie in der Lage für Aktivitäten wie das Dirigieren von Musikgruppen oder für den Zusammenbau von mechanischen Teilen verwendet zu werden. Lernende könnten grundlegende, sich wiederholende Tätigkeiten üben oder deren Reaktionsgeschwindigkeit und Konzentrationsvermögen trainieren. Smarte Geräte wie Smartphones würdenmit ihnen direkt kommunizieren und Daten über das Internet oder über andere Systeme teilen.
Es ist vorstellbar, dass diese Bestandteile in Ergänzung zu anderen digitalen Lerngeräten wie Computer oder Tablets zur Anwendung kommen.
https://www.wien.info/en/locations/house-of-music
Beispiel: Smarte Erfassungssysteme
Bildungseinrichtungen empfinden die Aufzeichnung der Anwesenheit sowie das Datenmanagement häufig als herausfordernd. Die manuelle Anwesenheit und das Erstellen von Aufzeichnungen ist für das Verwaltungspersonal sehr zeitintensiv. Lehrpersonen verbringen ihre wertvolle Zeit häufig mit Tätigkeiten, die nicht der Lehre zuzuordnen sind. Smarte Erfassungssysteme können diese Verwaltungstätigkeiten auf effiziente Weise unterstützen.
Die Verwendung von Technologien mit verbundenen Geräten kann auf einfache Weise in kürzester Zeit die Anwesenheit von TeilnehmerInnen feststellen sowie deren Leistungsdaten erheben. Digitale Aufzeichnungen stellen nicht nur die tägliche Anwesenheit fest, sondern können auch individuelle Berichte für jede/n TeilnehmerIn erstellen.
Neben der Erfassung von TeilnehmerInnen, können diese Systeme auch helfen, die Arbeitsstunden von Lehrpersonen (oder andere Beschäftigte im Institut) zu erfassen. Dies geschieht mithilfe von biometrischen Zugangsdaten. Die Berechnung von Arbeitsstunden und -tagen für die Beschäftigten – inklusive ErwachsenenbildnerInnen – fällt weg.