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IoT in education by designing smart learning environments

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Die vorliegende Keynote entstand für den ersten IoT Hackathon mit Schwerpunkt auf Bildung, der von der bpb im November 2016 in Berlin durchgeführt wurde. Mehr Infos gibt es hier: https://www.bpb.de/lernen/digitale-bildung/werkstatt/237771/das-internet-der-dinge-in-der-bildung

Publicado en: Educación
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IoT in education by designing smart learning environments

  1. 1. IOT IN EDUCATION BY DESIGNING A SMART LEARNING ENVIRONMENT 20 16 Sirkka Freigang SPEAKER@ bpb: Bundeszentrale für politische Bildung Hackathon: Selbstbestimmt leben in der vernetzten Gesellschaft 26. und 27. November 2016, Berlin
  2. 2. Stationen #1 meine Person #2 IoT und Bildung #3 Smart Learning Environments #4 Soziotechnische Perspektive #5 Heraus- forderungen
  3. 3. Stationen #1 meine Person #2 IoT und Bildung #3 Smart Learning Environments #4 Soziotechnische Perspektive #5 Heraus- forderungen
  4. 4. Meine Person1. FORSCHUNG #BMBF Studie #IoT & SmartHome #Weiterbildungspreis 2009-2013 + INDUSTRIE #VW #Bosch Software Innovations 2015-heute STIPENDIUM #Landesstipendium #TU Dresden #Dissertation 2014-2017 + = Dipl. Pädagogin
  5. 5. Meine Person1. Mein Blog
  6. 6. Stationen #1 meine Person #2 IoT und Bildung #3 Smart Learning Environments #4 Soziotechnische Perspektive #5 Heraus- forderungen
  7. 7. IoT und Bildung2. 2009 BMBF Initiative zur Früherkennung von Qualifikationserfordernissen im Bereich „Internet der Dinge“ 1. Logistik 2. Industrie 3. SmartHome 2012 Horizon Report 2014 10.5. 2012 Vortrag von Gabi Reinmann: Tablets, Apps und das Internet der Dinge – Der weite Weg von der technischen Invention zur didaktischen Innovation E-Learning-Tag Rheinland-Pfalz, Universität Trier The International association of smart learning environments (IASLE) 2016 IoT Hackathon der bpb: wie kann IoT für (politische) Bildung genutzt werden? Meilensteine
  8. 8. IoT und Bildung2. Potenziale “IoT market in education and health will increase from € 22 060 in 2014 to € 66 925 in 2020 (€ Million) in the European Union context.” Sarıtaş, M. T. (2015) 2014 2020
  9. 9. IoT und Bildung2. 126 Fachdatenbanken in der Disziplin Pädagogik (FIS) FACHPORTALpaedagogik.de: 0 Ergebnisse für „Internet of things“ 27 Ergebnisse für „Internet der Dinge“ Deutscher Bildungsserver: 0 Ergebnisse für „Internet of things“ 16 Ergebnisse für „Internet der Dinge“ 76 Fachdatenbanken in der Disziplin Informatik Google Scholar Interdisziplinär ACM Digital Library: 1.299 Ergebnisse für „Internet of things“ 28 Ergebnisse für „Internet of things“ + education + learning Meta-Suche: 137.000 Ergebnisse für „Internet of things“ 18.300 Ergebnisse für „Internet of things“ + education + learning Aktuelle Recherche im Datenbank-Infosystem der SLUB (1214 Datenbanken)
  10. 10. IoT und Bildung2. Aktuelle Recherche im Datenbank-Infosystem der SLUB (1214 Datenbanken) #PROBLEM 1 In der Literatur geht es überwiegend um die Frage, wie IoT Kompetenzen aufgebaut werden können und nicht darum, wie IoT in Bildungsprozessen genutzt werden könnte
  11. 11. IoT und Bildung2. Aktuelle Recherche im Datenbank-Infosystem der SLUB (1214 Datenbanken) #PROBLEM 2 Es gibt kaum empirische Befunde im Bereich „IoT in Education“ A Comprehensive Study of Parameters in Physical Environment that Impact Students’ Focus during Lecture using Internet of Things. Uzelac, A., Gligoric, N., Krco, S. (2015)
  12. 12. IoT und Bildung2. Pervasive computing ambient computing ubiquitous computing cognitive computing wearable computing mobile computing IOT Terminologie
  13. 13. IoT und Bildung2. durchdringend umgebend allgegenwärtig adaptiv tragbar mobil IOT Terminologie
  14. 14. IoT und Bildung2. Pervasive learning ambient learning ubiquitous learning cognitive learning wearable learning mobile learning IOT Terminologie
  15. 15. IoT und Bildung2. Pervasive learning ambient learning ubiquitous learning cognitive learning wearable learning mobile learning IOT Terminologie
  16. 16. IoT und Bildung2. Pervasive learning ambient learning ubiquitous learning wearable learning mobile learning IOT Terminologie adaptive learning
  17. 17. IoT und Bildung2. Pervasive learning ambient learning ubiquitous learning adaptive learning mobile learning IOT Terminologie
  18. 18. IoT und Bildung2. Pervasive learning ambient learning ubiquitous learning adaptive learning SMART learning mobile learning IOT Terminologie
  19. 19. Stationen #1 meine Person #2 IoT und Bildung #3 Smart Learning Environments #4 Soziotechnische Perspektive #5 Heraus- forderungen
  20. 20. Smart Learning Environments3. #1 „Smart learning environments“ sind physikalische Umgebungen, die mit digitalen und kontextsensitiven Komponenten angereichert sind, um ein schnelleres und besseres Lernen zu ermöglichen. Koper, R (2014) University Chair at Institute Board, Open University of the Netherlands #2 “Smart learning environments” can be regarded as technology-supported learning environments that make adaptations and provide appropriate support (e.g., guidance, feedback, hints or tools) in the right places and at the right time based on individual learners’ needs, which might be determined via analyzing their learning behaviors, performance and the online and realworld contexts in which they are situated. Hwang, GJ (2008) Graduate Institute of Digital Learning and Education, University of Science and Technology, Taiwan Definition
  21. 21. Verweist auf Lernstrategien und Lernwerkzeuge (tools) Unterstützt formales und informelles Lernens Bietet angepasste Lern- inhalte für die individuellen Lernbedürfnisse Erfasst und berücksichtigt den realen (Lern-)Kontext Interagiert mit den Nutzern über mehrere Kanäle (z.B. über Smartphones, Google Glass oder andere Ubiquitous Computing- Geräte) Berücksichtigt persönliche Faktoren sowie äußere Einflüsse der Umgebung (z.B. pers. Lernbedürfnisse, Vorlieben, Zeitpläne und Situationen der realen Umgebung) Smart Learning Environments3. Merkmale I Bietet personalisiertes Feedback oder Hilfestellung Hwang, GJ (2014)
  22. 22. Smart Learning Environments3. Merkmale II Gros, B (2016) #1 location aware #10 high engagement #9 natural interaction #8 whole record #3 socially aware #7 ubiquitous #2 context aware #4 interoperable #6 adaptable #5 seamless connection
  23. 23. Smart Learning Environments3. formales und informelles Lernen orchestrieren Begoña Gros (2016) Universidad de Barcelona, Spain Ziele Unterstützung pädagogischer Aspekte wie: • Kollaboration & Austausch • Reflektion (z.B. durch Learning Analytics) • Personalisierung • Intrinsische Motivation • Bildungsinnovationen • Selbstgesteuertes Lernen im Zuge des Lebenslangen Lernens
  24. 24. Smart Learning Environments3. #1 Durch ubiquitäre Lernformate entstehen MISCHFORMEN des Lernens, die zwischen formalen und informellen Lernsettings, zwischen selbstorganisiertem und sozialem Lernen, zwischen verschiedenen Lernzeiten und Lernorten sowie zwischen analogen und digitalen Lernformaten zu verorten sind. Specht, M., Ebner, M., & Löcker, C. (2013) #2 Solche Lernszenarien ermöglichen unter Verwendung modernster, mobiler, drahtloser Informationstechnologien ein HYBRIDES Zusammenwirken zwischen physikalischer und digitaler Lernumgebung. #3 Das System erkennt die Bedürfnisse des Lernenden und nimmt eine begleitende und beratende Rolle ein. Gros, B. (2016) Ergebnis
  25. 25. Smart Learning Environments3. Zusammenfassung SLEs gehen adaptiv auf unterschiedlichste Nutzerbedürfnisse ein. Nicht nur die Inhalte werden an den Bedürfnissen ausgerichtet, sondern auch die Methode der Darbietung. Je nachdem, an welchem Ort man sich befindet, ob allein oder im Team sowie in Abhängigkeit der individuellen Interessen und Vorlieben. SLEs unterstützen nicht rein auf fachlicher Ebene, sondern ist auf Lernen im Austausch mit anderen fokussiert. Sie bieten Raum für Kreativität und Experimente, dadurch können Fachinhalte alleine oder mit Kolleg/inn/en intrinsisch motiviert, sinnerfüllt und mit Spaß angeeignet werden.
  26. 26. Stationen #1 meine Person #2 IoT und Bildung #3 Smart Learning Environments #4 Soziotechnische Perspektive #5 Heraus- forderungen
  27. 27. Soziotechnische Perspektive4. Herausforderungen im Kontext lll & beruflicher Aus- und Weiterbildung #2 IoT ist ein interdisziplinäres Thema, das jedoch überwiegend technologie- getrieben beschrieben und erforscht wird #1 Bezüge zu pädagogischen & sozialwissenschaftlichen Erkenntnissen sind kaum erkennbar und müssen näher beleuchtet werden #3 Es fehlt ein ganzheitlicher Ansatz einer menschen- zentrierten und ziel- gerichteten Entwicklung von SLE #Arbeits- und Organisationspsychologischer Ansatz, der das Arbeitssystem als soziotechnisches System betrachtet “The most important thing that socio- technical design can contribute is its value system” Mumford, E. (2006)
  28. 28. Soziotechnische Perspektive4. Didaktische Herausforderungen REDEMANUSKRIPT: Reinmann, G. (2012). Tablets, Apps und das Internet der Dinge – Der weite Weg von der technischen Invention zur didaktischen Innovation:  Wie kann IoT konkrete Verbesserungen innerhalb didaktischer Szenarien eröffnen?  Denkrichtung ändern: Nicht erst technische Inventionen identifizieren und beschreiben und dann nach didaktischen Anwendungen suchen, sondern umgekehrt: Erst Probleme und Anforderungen beim Lehren und Lernen identifizieren und beschreiben und diese dann mit technischen Inventionen abgleichen 1. Didaktische Innovationen in Einklang mit technischen Möglichkeiten zu bringen 2. Konsequente Orientierung am praktischen (didaktischen) Handeln
  29. 29. Soziotechnische Perspektive4. Herausforderungen an den Prozess der Gestaltung ARTIKEL: Noennig, R. et al. (2016). Von Smart Objects zum Smart System. Ein Design-Prozess für das kluge Internet der Dinge. In Productivity Management, Gito Verlag 3/2016  Ausgangspunkt zur Gestaltung von „klugen Systemen“ müssen die arbeitsweltlichen Funktionszusammenhänge sein, um wertvolle und sinnstiftende Vernetzungen zu erzeugen  Dies erfordert eine detaillierte Beschreibung der Nutzer_innen und der Nutzungen (Use Cases) sowie ihrer Umweltbedingungen (Settings)  Semantische Kopplung durch Identifizierung ähnlicher Eigenschaften (Mustererkennung) kann einfache „Wenn- dann“ Beziehungen zu komplexen Systemzusammenhänge erzeugen Laboratory of Knowledge Architecture, TU Dresden, Germany
  30. 30. Soziotechnische Perspektive4. Ein erweitertes SLE Modell mit 6 Gestaltungsbereichen Lern-/ Unternehmens- kultur Lern-/ Arbeitsmethoden MENSCH Bedürfnisse RAUM IT- Infrastruktur Workplace Architektur Digitale-/ Physikalische Ausstattung Freigang, S. (2016)
  31. 31. Soziotechnische Perspektive4. Ein erweitertes SLE Modell mit 6 Gestaltungsbereichen MotivationBedürfnisse Sinn Engagement & EmployabilityPersönliche Kompetenzentwicklung: Methoden Kommunikation Medien Selbstorganisation Fachinhalte Umfeld-, Kontext- und Tätigkeitsanalysen Bedarfserhebung Profiling Persönliche Lernumgebung Professionelle Lernbegleitung
  32. 32. Soziotechnische Perspektive4. Ein erweitertes SLE Modell mit 6 Gestaltungsbereichen Details: wissenskreateurin*
  33. 33. Soziotechnische Perspektive4. Anforderungen zur Gestaltung von SLE MENSCHENZENTRIERT GESTALTEN BEDÜRFNISSE ERHEBEN PERSÖNLICHE LERNUMGEBUNG ETABLIEREN PHYSIKALISCHE UND DIGITALE LERNUMGEBUNG ZU HYBRIDEN LERNWELTEN VERSCHMELZEN 5 LERNRESSOURCEN BÜNDELN BIG DATA ANALYTICS EINFÜHREN EMPFEHLUNGSSYSTEM AUFBAUEN 4 SELBSTVERANTWORTUNG STÄRKEN VERTRAUENSKULTUR ETABLIEREN LERNBEGLEITUNG PROFESSIONALISIEREN 3 DIDAKTISCHE VIELFALT ANBIETEN TOOLBOXEN ENTWICKELN 21 AUF FLEXIBILITÄT & MULTIFUNKTIONALITÄT ACHTEN KLAPPEN+STAPELN+ROLLEN 6
  34. 34. Stationen #1 meine Person #2 IoT und Bildung #3 Smart Learning Environments #4 Soziotechnische Perspektive #5 Heraus- forderungen
  35. 35. Herausforderungen5. 1. Datenschutz & Datensicherheit
  36. 36. Herausforderungen5. 2. Zielgerichtet soziale und didaktische Innovationen kreieren • Arbeitsweltliche Funktionszusammenhänge explizieren • Lernkontexte identifizieren & beschreiben • Konkrete Lernprozesse & Lerntätigkeiten (Use cases) identifizieren, die sinnvoll mit IoT Anwendungen angereichert werden könnten • Lernprozesse & -gegenstände digitalisieren & vernetzen • Data Analytics anwenden Bedürfnisse der Lernenden erkennen & Empathie entwickeln
  37. 37. Herausforderungen5. 3. Brücken bauen . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . .. . .. .. .. .. ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( .. .... ( (
  38. 38. Herausforderungen5. 3. Brücken bauen . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . .. . .. .. .. .. (( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( .. .... ( ( #1 Dialog unterschiedlicher Fachdisziplinen #2 Dialog zwischen Gestaltern und Nutzern #3 Ganzheitliche Betrachtung von Mensch & Technik #4 Verknüpfung digitaler und analoger Lernwelten
  39. 39. Herausforderungen5. 4. Kreatives Problemlösen . . ( HACKING IOT IN EDUCATION #1 Dialog unterschiedlicher Fachdisziplinen #2 Dialog zwischen Gestaltern und Nutzern #3 Ganzheitliche Betrachtung von Mensch & Technik #4 Verknüpfung digitaler und analoger Lernwelten
  40. 40. DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT @EduOrakel sirkka.freigang@web.de https://sirkkafreigang.wordpress.com
  41. 41. Literatur • Freigang, S. (2016). IoT in Education by Designing Smart Learning Environments. [Weblog] die wissenskreateurin**. Abgerufen am 17.11.2016. • Gros, B. (2016). The design of smart educational environments. Smart Learning Environments, 3(1). • Hwang, G.-J., Tsai, CC., Yang, SJH. (2008). Criteria, strategies and research issues of context-aware ubiquitous learning. Educ. Technol. Society 11(2), 81–91. • Hwang, G.-J. (2014). Definition, framework and research issues of smart learning environments - a context-aware ubiquitous learning perspective. Smart Learning Environments, 1(1). • Koper, R. (2014). Conditions for effective smart learning environments. Smart Learning Environments, 1(1), 1–17. • Mumford, E. (2006). The story of socio-technical design: Reflections on its successes, failures and potential. Information Systems Journal, 16(4), 317–342. • Noennig, R; Schmiedgen, P; Gäbler, U; Hai Do, M. (2016). Von Smart Objects zum Smart System. Ein Design-Prozess für das kluge Internet der Dinge. In: Productivity Management, Gito Verlag 3/2016. • Sarıtaş, M. T. (2015). The Emergent Technological and Theoretical Paradigms in Education: The Interrelations of Cloud Computing (CC), Connectivism and Internet of Things (IoT). Acta Polytechnica Hungarica, 12(6). • Specht, M., Ebner, M., & Löcker, C. (2013). Mobiles und ubiquitäres Lernen. Technologien und didaktische Aspekte. • Uzelac, A., Gligoric, N., Krco, S. (2015). A Comprehensive Study of Parameters in Physical Environment that Impact Students’ Focus during Lecture using Internet of Things. In: Computers in Human Behavior, Vol. 53, pp. 427-434.

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