Die virtuelle Tutorin: Hochschule Coburg testet KI-Lerncoach

(Natalie Schalk)

KI gehört längst zum Alltag – bietet aber noch viele unbekannte Möglichkeiten. Hochschulen können zum Beispiel nicht jedem Studierenden eine individuelle 1:1-Betreuung durch echte, menschliche Lernbegleitung anbieten: In einem Forschungsprojekt an der Hochschule Coburg werden deshalb KI-gestützte Avatare in einer virtuellen Realität als persönliche Tutoren getestet. TV Oberfranken begleitet die Nutzerstudie in der Sendung „4you“ und spricht mit den Forschenden.

Alle sehen Tische, Stühle, Rechner im „Labor für virtuelle Umgebungen und soziale Kognition“. Greta Schlimm sieht mehr. Sie ist in einer anderen Realität als die anderen im Raum. Die Studentin schlendert durch das Labor an der Fakultät Elektrotechnik und Informatik der Hochschule Coburg und erlebt dabei eine virtuelle Realität. Auf dem Kopf trägt sie eine große VR-Brille, in der Hand hält sie eine Fernbedienung. Sie spricht mit jemandem.

Schlimm hat sich freiwillig als Versuchsperson gemeldet. In der virtuellen Umgebung begegnet sie einer animierten Tutorin, die aussieht wie eine junge Frau und dank Künstlicher Intelligenz versteht, was Schlimm sagt. Sie antwortet. Von außen wirkt es, als würde die Studentin mit einer Unsichtbaren über Lernstoff aus der Biologie plaudern. Auch die Forschenden können nur beim Blick auf einen Bildschirm nachvollziehen, was Schlimm sieht.

Vom klassischen Lehrbuch zum virtuellen Lehrraum

Unter Leitung von Prof. Dr. Stephan Streuber untersucht das Forschungsteam an der Hochschule Coburg, wie virtuelle Tutoren Studierende beim Lernen unterstützen können. Dr. Maria Alejandra Quiros Ramirez betreut die Umsetzung des Projekts federführend. In der aktuellen Studie testen Studierende verschiedene Lernszenarien – vom klassischen Lehrbuch bis zur animierten und KI-gestützten Tutorin, die individuell auf die einzelnen Studierenden reagiert.

Virtuelle Tutoren, sogenannte eVTs (embodied Virtual Tutors), funktionieren ähnlich wie persönliche Lernbegleiter: Studierende können Fragen stellen, sich Inhalte erklären lassen oder beim Üben unterstützt werden. Nur eben nicht von Menschen, sondern von KI-gestützten virtuellen Avataren, die in ihren Reaktionen sogar den Lernfortschritt berücksichtigen. Die eVTs können personalisiert und mit Expertenwissen trainiert werden, was sie für das Lernen besonders interessant macht.

„Frühere Forschungsergebnisse zeigen, dass Studierende ihre Lernergebnisse erheblich verbessern, wenn sie individuelle Betreuung erhalten“, erklärt Quiros Ramirez. Eine 1:1-Betreuung für alle kann mit menschlichen Tutorinnen und Tutoren nicht umgesetzt werden. Deshalb untersucht die Hochschule Coburg das Potenzial, die Akzeptanz und die Wirksamkeit von animierten KI-Tutoren in virtueller Realität für das individualisierte Lernen.

KI-gestütztes Lernen in virtuellen Welten

Für die virtuelle Tutorin werden die jüngsten Fortschritte bei Technologien der Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) sowie der Künstlichen Intelligenz genutzt. Eine wichtige Rolle spielen beispielsweise sogenannte Large Language Models (LLMs) – Programme, die wie ChatGPT Sprache verstehen und darauf reagieren können. Mithilfe von Nutzerstudien wird die Benutzerfreundlichkeit des Prototypen untersucht und verbessert.

„KI-gestütztes Lernen ist gerade ein heißes Thema“, berichtet Streuber. An der Hochschule Coburg laufen dazu mehrere Forschungs- und Studierendenprojekte sowie Abschlussarbeiten, unter anderem in den Masterstudiengängen Data Science und Visual Computing, die sich intensiv mit Technologien wie LLMs, KI sowie VR und AR beschäftigen.

Während Streuber und Quiros Ramirez den Forschungsstand erklären, unterhält sich Greta Schlimm in der Mitte des Raumes über die drei Mendelschen Regeln. Sie lächelt, nickt und spricht mit der virtuellen Tutorin, die nur sie durch die VR-Brille sieht. Schlimm weiß einiges über Genetik – entscheidend fürs Experiment ist, dass das mit ihrem Studium nichts zu tun hat. Sie studiert BWL. Ihr gefällt aber, wie die virtuelle Tutorin sie durch den Biologie-Stoff führt. „Es ist verrückt, weil man weiß, dass es nicht echt ist“, sagt sie, „aber es fühlt sich irgendwie an, als wäre man in einem Gespräch.“ So lässt sich leicht lernen.

Das Forschungsprojekt auf TVO

Die Forschenden haben ihre Arbeit auch im Fernsehen vorgestellt: TV Oberfranken hat das Projekt in der Sendung „4you“ begleitet und gibt Einblicke in die Forschung an der Hochschule Coburg. Der Beitrag wurde unterstützt von der Rainer Markgraf Stiftung. Hier geht’s direkt zur Sendung (ab Minute 6:15).

KI in Forschung und Studium an der Hochschule Coburg

Allgemein geht es in der KI-Forschung der Hochschule Coburg darum, die Chancen und Risiken der Technologien zu verstehen und optimal und verantwortungsbewusst einzusetzen. Das Coburg University Research Center for Responsible Artificial Intelligence (CRAI) verpflichtet sich als Forschungsinstitut der Hochschule Coburg einer interdisziplinären und angewandten KI-Forschung, die ethische Aspekte berücksichtigt („verantwortungsvolle KI”).

Im Studium werden die Technologien beispielsweise in Studiengängen wie Informatik, Wirtschaftsinformatik 2.0, Visual Computing und Data Science vertieft. Einige Studiengänge starten auch im Sommersemester, bei anderen können im Rahmen eines Orientierungssemesters ebenfalls Module belegt werden. Wer zum 15. März mit dem Sommersemester ein reguläres Studium oder ein Orientierungssemester an der Hochschule Coburg beginnen will, kann sich jetzt anmelden und einschreiben. Weitere Informationen hier.