Prof. Dr. Jochen Kuhn, Dr. Stefan Küchemann, Dr. Niklas Stausberg
Didaktik der Physik, LMU München
Workshop zu: "Adaptives Feedback mit Großen Sprachmodellen in der Hochschullehre in MINT-Fächern"
Abstract:
Große Sprachmodelle (LLMs) bieten aufgrund ihrer Fähigkeit, kohärente und kontextuell relevante Texte zu generieren, vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Bildung. Studien zu Lehr-Lern-Prozessen mit LLMs zeigen jedoch, dass die bloße Bereitstellung dieser Fähigkeiten, etwa in Form von Tools wie ChatGPT, oft nicht ausreicht, um einen Lernzuwachs zu erzielen. Im Gegenteil: Sie können sogar das Erlernen zentraler Kompetenzen im Hochschulkontext, wie beispielsweise das selbstregulierte Problemlösen, behindern. Ein lernwirksamer Einsatz ist daher nur durch eine kontrollierte und zielgerichtete Nutzung möglich. Eine Möglichkeit eines solchen Einsatzes von LLMs ist adaptives Feedback in Lernaufgaben; die kontextbasierte und individualisierte Rückmeldung zum Lernstand, mit der Lernprozesse gefördert werden können. Dabei ergeben sich für Lehrende besondere Herausforderungen: Sie müssen nicht nur geeignete Einsatzszenarien und die dazu passenden Fähigkeiten der LLMs identifizieren, sondern auch deren Anwendung gezielt steuern. Voraussetzung dafür ist ein fundiertes und vernetztes fachliches und didaktisches Wissen.
In diesem Workshop, der sich an Teilnehmende mit geringen bis mittleren Vorerfahrungen im Umgang mit LLMs richtet, untersuchen wir anhand des Beispiels von adaptivem Feedback, wie Sprachmodelle zielgerichtet und lernwirksam eingesetzt werden können. Dazu diskutieren und testen wir zunächst die Funktionsweisen und Grenzen der Modelle im Kontext der MINT-Fächer, leiten daraus potenzielle Einsatzszenarien ab und ordnen die Anforderungen an Lehrende für einen erfolgreichen Einsatz ein. In einem zweiten Praxisteil entwickeln die Teilnehmenden ein konkretes Einsatzszenario für die Einbindung von KI-gestütztem Feedback in ihrer Lehre. Anschließend gestalten sie mithilfe des Feedback-Tools LEAP (Beispiel siehe → hier) das zuvor geplante Lernszenario aus und lassen zielgerichtete, adaptive Rückmeldungen für Studierende generieren.
Mit diesem Workshop erwerben die Teilnehmenden ein vertieftes Verständnis für die didaktisch sinnvolle Nutzung von LLMs sowie die Fähigkeit, praxisorientierte Szenarien für den Einsatz von KI-gestütztem Feedback in ihrer Lehre zu entwickeln und umzusetzen.
Zusätzlich wird das Team von Prof. Kuhn für die Pausen des FDAK 3-4 Demos mit XR bereitstellen (u.a. zu Kirchhoffschen Gesetzen, Walk the Graph usw.), so dass wir zusätzlich Extended Reality (XR: VR, AR), als weiteres Forschungsgebiet des Lehrstuhls kennenlernen und ausprobieren können.
Prof. Dr. Jochen Kuhn absolvierte ein Lehramtsstudium mit den Fächern Physik und Mathematik an der Universität Koblenz-Landau (und das anschließende Referendariat. Danach war er bis 2008 Lehrer und ab 2005 zudem teilabgeordnet an die Universität Koblenz-Landau, Abteilung Didaktik der Physik. Ab 2008 war er als Akademischer (Ober-)Rat hauptamtlich dort tätig und erhielt 2011 Rufe an mehrere Hochschulen in Deutschland und der Schweiz. Ab 2012 übernahm er als Universitätsprofessor (W3) die Leitung der Arbeitsgruppe Didaktik der Physik and der TU Kaiserslautern und wechselte 2022 an die Ludwig-Maximilians-Universität München (https://www.physik.lmu.de/didaktik/de/). Hier leitet er seither den Lehrstuhl für Didaktik der Physik (W3) in der Fakultät für Physik. Er promovierte 2002 in Physik und habilitierte 2009 in Didaktik der Physik, beides an der Universität Koblenz-Landau (heute: RPTU Kaiserslautern-Landau).
Dr. Stefan Küchemann studierte Physik an der Universität Göttingen. Im Anschluss promovierte er in Göttingen zum Thema thermodynamische und kinetische Eigenschaften von metallischen Gläsern während ultraschnellen Aufheizens (2014). Nach der Promotion wechselte er als Research Scholar an das Institute of Materials Science and Engineering der University of Illinois at Urbana-Champaign, danach arbeitete er als Postdoc in der Arbeitsgruppe Didaktik der Physik der TU Kaiserslautern, -2022 übernahm er als akademischer Rat die Nachwuchsgruppenleitung für KI in der physikalischen Bildung am Lehrstuhl Didaktik der Physik der LMU München,
Dr. Niklas Stausberg studierte zunächst Geochemie an der Universität Freiburg im Breisgau und der Universität Utrecht, bevor er an der Universität Aarhus und University of California, Davis, im Schnittstellenbereich Materialwissenschaften und Geowissenschaften 2017 promovierte. Anschließend war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in Aarhus tätig, bevor er als Physik- und Chemielehrer ins schulische Umfeld – zunächst in Dänemark, anschließend in Nordrhein-Westfalen – wechselte. Während dieser Zeit erwarb er das zweite Staatsexamen für Gymnasium und Gesamtschule. Seit Herbst 2023 ist er als Postdoc in der Physikdidaktik der LMU München tätig.
