Digitale Techniken haben längst Einzug in den Alltag gehalten, auch beim Lernen in der Schule, der Ausbildung, der Universität oder in der Weiterbildung. Traditionelle Lehrbücher dagegen sind träge Medien. Sie schränken Lernmöglichkeiten ein und basieren auf Annahmen entweder des besten oder des durchschnittlichen Lernenden. Es fehlt ein adaptives System, das ein interaktives Lehrbuch zu einem intelligenten Buch macht und die Ansprüche des individuellen Lernens, der individuellen Kompetenzen und Bedürfnisse der Lernenden erfüllt.

Das antizipierende Lehrbuch aus dem Projekt HyperMind des Immersive Quantified Learning Lab (iQL) trägt als dynamisch-adaptives, persönliches Lehrbuch dazu bei, individuelles Lernen zu ermöglichen. Die statische Struktur des klassischen Buches wird aufgelöst, die Buchinhalte werden portioniert und die resultierenden Wissensbausteine assoziativ verlinkt.

Während des Lesens wird anhand von Sensordaten – beispielsweise mithilfe der Eyetracking-Technologie oder elektro-dermaler Armbänder – analysiert, welche Lernfortschritte die Lesenden machen und wie ihr kognitiver Zustand ist. So lässt sich zum Beispiel durch die Messung der Gesichtstemperatur mittels Infrarotkameras die Belastung des Lernenden feststellen. Gibt es beim Lesen Schwierigkeiten, werden individuelle Lernhilfen oder weiterführende Informationen angeboten. Die Kombination der Datenquellen mit intelligenten Algorithmen wie Deep Learning-Verfahren ermöglicht völlig neue Einblicke in individuelle und gruppendynamische Lernprozesse. Aus diesen lassen sich Handlungsempfehlungen für Lehrende ableiten.

In einem nächsten Schritt analysieren die Forscher diese Daten genauer, um daraus beispielsweise Rückschlüsse auf das Lernverhalten und den Lernfortschritt zu ziehen. „Die Technik kann künftig helfen, frühzeitig zu erkennen, ob jemand bei einem Thema zum Beispiel Unterstützung braucht, weil er es noch nicht richtig verstanden hat“, erklärt Professor Andreas Dengel, Leiter des DFKI-Forschungsbereichs Smarte Daten und Wissensdienste.

Die Technik ermöglicht es auch, besondere Interessen des Lernenden zu erkennen. „Blickt er zum Beispiel öfter in der Folge auf ein bestimmtes Wort, könnte das System ihm weitere Informationen dazu liefern, etwa über den Internetbrowser“, ergänzt Professor Jochen Kuhn, Leiter der Arbeitsgruppe Didaktik der Physik an der Technischen Universität Kaiserslautern.

Die TU Kaiserslautern und das DFKI arbeiten schon lange daran, neueste Techniken für Ausbildung, Studium und Weiterbildung, aber auch für den Unterricht in Schulen nutzbar zu machen. HyperMind ist Teilprojekt des Vorhabens „U.EDU: Unified Education – Medienbildung entlang der Lehrerbildungskette“, das im Rahmen der gemeinsamen „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ von Bund und Ländern aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. An der TU liegt die Gesamtprojektleitung hierzu bei Professor Dr. Norbert Wehn, Vizepräsident für Studium und Lehre.