InnoLernKI

Ausgangslage

Auf dem Ausbildungsmarkt ist der Fachkräftemangel bereits spürbar. Zusätzlich wandeln sich Arbeitsprozesse durch die Digitalisierung und ökologische Themen wie erneuerbare Energien gewinnen an Bedeutung. Gleichzeitig bringen junge Menschen unterschiedlichste Voraussetzungen mit, wenn sie in die Ausbildung starten. Traditionelle und herkömmliche Lehr- und Lernmethoden geraten dadurch heutzutage immer häufiger an ihre Grenzen. Das wiederum stellt das Ausbildungspersonal vor große Herausforderungen. Für eine zukunftsorientierte überbetriebliche Ausbildung (ÜBA) sind daher innovative Ansätze gefragt.

Das Projekt „InnoLernKI“ verfolgt einen solchen Ansatz: Auszubildende sollen fortan an einer interaktiven Schulungswand durch künstliche Intelligenz gestützt individuell und handlungsorientiert zu nachhaltigen Themen lernen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Kooperation zwischen den Gewerken Elektrotechnik und Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik.

Ziele

Das Projekt „InnoLernKI“ strebt an, die überbetriebliche Ausbildung in den Bereichen Elektrotechnik und Sanitär‐, Heizungs‐ und Klimatechnik zukunftsorientiert auszurichten und personalisiertes Lernen zu ermöglichen. Dies erfolgt unter Einsatz von KI.

Das Projektteam entwickelt ein KI-System, das die Auszubildenden beim praktischen Arbeiten an einer Schulungswand sowie beim theoretischen Lernen im Lernmanagementsystem begleitet. Dafür wird eine mit verschiedensten Sensoren ausgestattete Schulungswand gebaut und ein bestehender Moodle-Kurs erweitert. Die KI analysiert die Lernentwicklung der Auszubildenden und unterstützt sie mit dazu passenden Lernempfehlungen und Lernpfaden. Personalisiertes Lernen (z. B. nach Lerntempo, Sprache der Auszubildenden) wird so ermöglicht. Zudem werden in der Schulungswand integriert: Eine Sprach- und Gestensteuerung sowie ein Echtzeitübersetzungstool, welche den Abbau sprachlicher Barrieren fördern.

Mit dem adaptiven Lernsystem verfolgt das Projekt insgesamt das Ziel, den Fachkräftemangel in den beiden Gewerken abzumildern und die ÜBA attraktiver zu gestalten.

Projektschritte und -umsetzung

Im Projekt „InnoLernKI“ soll das Lernen personalisiert und modernisiert werden. Dazu wird das Projektteam…

• … eine interaktive Schulungswand zum Thema „Digitale Gebäudetechnik“ konzipieren, anschaffen und installieren. Der Aufbau der Wand und die didaktischen Elemente werden dabei in enger Zusammenarbeit mit dem Ausbildungspersonal erarbeitet.
• … als Grundlage für die Konzeption der Schulungswand die Rahmenlehrpläne der Bereiche Elektrotechnik und Sanitär‐, Heizungs‐ und Klimatechnik sowie die Standardberufsbildpositionen heranziehen.
• … ein KI-gestütztes Lernsystem mit Echtzeitübersetzungstool für die Schulungswand entwickeln. Dazu wird die Schulungswand u. a. mit diversen Sensoren ausgestattet. Die KI analysiert die Sensordaten und kann so den Lernstand der Nutzenden ermitteln.
• … analog dazu eine adaptive KI für den Moodle-Kurs entwickeln, um die Lernstände und das Feedback der Nutzenden zu erfassen und daran angepasste, individuelle Lernvorschläge zu machen.
• … die beiden KI-Systeme, die Schulungswand und den Moodle-Kurs zu einem Gesamtsystem kombinieren. Dadurch erhalten die Auszubildenden maßgeschneiderte Empfehlungen und Lernpfade für ihr theoretisches (Moodle) als auch praktisches (Schulungswand) Arbeiten.
• … gewerkeübergreifende Lernszenarien schaffen, die es den Auszubildenden ermöglichen, handlungsorientiert und kooperativ zu lernen (z. B. „Wärmepumpe anschließen“).
• … für die Lernszenarien qualitativ hochwertiges und aktuelles Lernmaterial mit neuen Technologien verknüpfen und gewerkeübergreifend gestalten.
• … die Schulungswand, die didaktischen Konzepte und die KI-Systeme in mehreren Phasen erproben.

Innovation

Im Projekt „InnoLernKI“ wird mit Hilfe der KI-Technologie gewerkeübergreifendes und personalisiertes Lernen ermöglicht. Als Kernelement dient dazu eine Schulungswand, an der Auszubildende praxisnah und handlungsorientiert zu zukunftsrelevanten Themen (z. B. Photovoltaik, Smart Home) lernen. Durch Aufgabenstellungen, die nur durch einen gewerkeübergreifenden Zugang bewältigt werden können, wird dabei die Kooperation zwischen den Gewerken Elektrotechnik und Sanitär‐, Heizungs‐ und Klimatechnik gestärkt. Die KI dokumentiert und analysiert die Lernprozesse der Auszubildenden, reagiert darauf mit passenden Übungsaufgaben und unterstützt sie bei Lernschwierigkeiten mit gezielten Lernempfehlungen.

Mehrwert

Auszubildende starten heute mit ganz unterschiedlichen Voraussetzungen in die Ausbildung. Die Möglichkeit, ganz individuell nach diesen Voraussetzungen lernen zu können, erhöht ihre Chancen die Ausbildung erfolgreich abzuschließen. Die Auszubildenden erhalten KI-gestützt das für sie passenden Lernmaterial, sodass sich ihre handwerklichen Fähigkeiten ideal ausbilden können. Durch das Echtzeitübersetzungstool und die Sprach- und Gestensteuerung sinken für junge Menschen mit sprachlichen Einschränkungen zudem die Hürden in Ausbildung. So können sie gleichberechtigt in den Ausbildungsbetrieb integriert werden. Schließlich gewinnt die ÜBA an Qualität, da durch die intensive Mitarbeit an der Schulungswand ein Kompetenzzuwachs beim Ausbildungspersonal zu erwarten ist. All diese Aspekte können dazu beitragen, die überbetriebliche Ausbildung in den adressierten Gewerken attraktiver zu machen und den Fachkräftemangel abzumildern.

Herausforderung

Die Konzeption und der Aufbau der Schulungswand ist mit technischen und didaktischen Herausforderungen verbunden. Daher wird diese in einem kollaborativen Prozess entwickelt, bei dem das Projektteam sowohl das Ausbildungspersonal als auch die Hersteller intensiv miteinbezieht. So sollen die Fachkenntnisse der Ausbildenden mit den technischen Komponenten des Herstellers aufeinander abgestimmt werden. Zu einem späteren Zeitpunkt ist zudem vorgesehen, dass Auszubildende bereits entwickelte „Lernpakete“ testen. So sollen auch deren Rückmeldungen in den Entwicklungsprozess einfließen. Durch das iterative Vorgehen soll sichergestellt werden, dass zum Projektende ein passgenaues Lernprodukt für die ÜBA der beiden adressierten Gewerke bereitsteht.