Forschungsschwerpunkt: Künstliche Intelligenz

Hochschule

Pädagogische Hochschule Steiermark

Sprache

Projektleitung gesamt

Burgsteiner, Harald Michael; HS-Prof. Mag. Dipl.-Ing. Dr. Ing. / 6800 Institut für digitale Medienbildung

Projektleitung intern

Teufel, Martin; IL MA BEd Ing. Prof.

Interne Projektmitarbeiter/innen

Geier, Gerald; Mag. BSc. Prof. / 6800 Institut für digitale Medienbildung
Pflanzl, Barbara; HS-Prof. Mag. Dr. Dipl.-Päd. / 6400 Institut für Bildungswissenschaften

Externe Projektmitarbeiter/innen

Ebner, Martin; / Technische Universität Graz
Slany, Wolfgang; / Technische Universität Graz
Steinbauer, Gerald; / Technische Universität Graz

Kooperationspartner

Technische Universität Graz

Laufzeit

2023 – 2027

Beschreibung

Die digitale Transformation verändert die Wirtschaft, die Gesellschaft und den privaten Bereich massiv und nachhaltig. Die Informatik spielt dabei eine zentrale Rolle, von der digitalen Grundbildung über die universitäre Forschung bis zur angewandten Entwicklung von Werkzeugen und Prozessen. Informatik ist eine transdisziplinäre Wissenschaft, die viele Lebensbereiche berührt und die Gesellschaft in wichtigen Themen wie z.B. dem Klimaschutz technologisch unterstützt. Für die gesellschaftliche und ökonomische Teilhabe junger Menschen ist fundiertes Wissen über Informatik entscheidend. Dabei ist der formelle Informatikunterricht in Schulen von wesentlicher Bedeutung. Die gemeinsame Vision der beteiligten Forscher:innen ist es, einen modernen zeitgemäßen Informatikunterricht, inklusive und im Besonderen auch im neuen Pflichtfach der “Digitalen Grundbildung”, zu ermöglichen.
Um einen modernen, zeitgemäßen und kompetenzorientierten Informatikunterricht, einschließlich digitaler Grundbildung, zu ermöglichen, sind motivierte und hervorragend ausgebildete Lehrer:innen der zentrale Schlüssel. Dafür ist ein Empowerment der Lehrer:innen notwendig, welches ihnen das nötige methodische, didaktische, fachliche, organisatorische und technologische Rüstzeug zur Verfügung stellt. Auch wenn in den letzten Jahren in diesen Bereichen viele Initiativen entstanden sind, wurden viele Konzepte und Methoden ohne fundierten methodischen Unterbau entwickelt und deren Wirkung kaum wissenschaftlich evaluiert.
Die Grundlagen für das angesprochene Empowerment berühren viele Disziplinen, von der Psychologie über die Didaktik bis zur Informatik. Um signifikante Ergebnisse zu erzielen, konzentriert sich das vorliegende Doktoratsprogramm auf drei essentielle Forschungsthemen: (1) Künstliche Intelligenz als Unterrichtsthema und wie es altersgerecht (“vertikal”) unterrichtet werden kann, (2) die Verbesserung der Qualität und Verfügbarkeit des Unterrichts durch auf künstlicher Intelligenz basierende multimodale Tutorsysteme und (3) innovativer Unterricht mit fundierten Konzepten zum Distance Learning und modernen OER Lehr- und Lernunterlagen. Der zentrale Wert des Programms liegt in der Kombination der informatischen Expertise der TU Graz mit der Sicherstellung der Praxistauglichkeit und schulischen Erprobung durch die PH Steiermark.
Die Forschungsdesigns werden entsprechend dem Unterrichtssetting gewählt und kombinieren pädagogische und informatische Vorgehensweisen auf neue und effiziente Weise. So kommen qualitative und quantitative Methoden der empirischen Bildungsforschung ebenso zur Anwendung wie Prototyping oder agile Softwareentwicklung. Dabei kann die Entwicklung von eigenen Forschungsdesigns und -methoden notwendig sein. Die geplante Dauer des Doktoratsprogramms erlaubt es, diverse Fragestellungen zum Kompetenz- und Wissenserwerb longitudinal begleitend zu erforschen und die Ergebnisse direkt in die Lehrerfortbildung zu transportieren, um das bestehende Personal zeitnah weiterzubilden. Während des Doktoratsprogramms werden Chancen, Schwachstellen und Herausforderungen systematisch analysiert, methodisch abgesicherte Konzepte entwickelt, wissenschaftlich fundiert evaluiert und als Open-Access publiziert. Damit können eine signifikante Steigerung der informatischen Bildung in Österreich erreicht und Wissens- sowie Wissenschaftsgrundlagen für die Bildungspolitik und Bildungspraxis in Österreich geschaffen werden.

Beschreibung (engl.)

The digital transformation is massively and sustainably changing the economy, society and the private sector. Computer science plays a central role in this, from basic digital education and university research to the applied development of tools and processes. Computer science is a transdisciplinary science that touches many areas of life and provides technological support to society in important topics such as climate protection. Sound knowledge of computer science is crucial for young people’s social and economic participation. Formal computer science teaching in schools is essential in this regard. The common vision of the researchers involved is to enable modern, up-to-date computer science teaching, including and in particular also in the new compulsory subject of „digital basic education“.
In order to enable modern, up-to-date and competence-oriented computer science teaching, including digital basic education, motivated and excellently trained teachers are the central key. This requires the empowerment of teachers, which provides them with the necessary methodological, didactic, professional, organisational and technological tools. Even though many initiatives have emerged in these areas in recent years, many concepts and methods have been developed without a sound methodological foundation and their impact has hardly been scientifically evaluated.
The foundations for empowerment touch on many disciplines, from psychology to didactics to computer science. In order to achieve significant results, this doctoral programme focuses on three essential research topics: (1) artificial intelligence as a teaching topic and how it can be taught in an age-appropriate („vertical“) way, (2) improving the quality and availability of teaching through artificial intelligence-based multimodal tutoring systems, and (3) innovative teaching with sound concepts on distance learning and modern OER teaching and learning materials. The central value of the programme lies in the combination of the informatics expertise of Graz University of Technology with the assurance of practical suitability and school-based testing by the PH Steiermark.
The research designs are chosen according to the teaching setting and combine pedagogical and informatics approaches in new and efficient ways. Thus, qualitative and quantitative methods of empirical educational research are applied as well as prototyping or agile software development. The development of own research designs and methods may be necessary. The planned duration of the doctoral programme makes it possible to research diverse questions on competence and knowledge acquisition longitudinally and to transport the results directly into teacher training in order to further train existing staff in a timely manner. During the doctoral programme, opportunities, weaknesses and challenges are systematically analysed, methodologically sound concepts developed, scientifically evaluated and published as open access. In this way, a significant increase in informatics education in Austria can be achieved and knowledge and scientific foundations for educational policy and educational practice in Austria can be created.

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Bericht

Quelle