Abteilung Lehren und Lernen mit intelligenten Systemen (LLiS)

Forschung

Unsere Forschung beschäftigt sich mit Themen rund um die Entwicklung intelligenter Lern- und Trainingssysteme.

Forschungsschwerpunkte

Lernen strengt an, das wissen wir nur zu gut aus eigener Erfahrung. Welche Faktoren besonders anstrengend sind und wie sich diese Anstrengung in Lernsituationen kontinuierlich erfassen lässt, damit beschäftigt sich unsere Forschung im Feld der kognitiven Beanspruchung. Neben Leistungsmaßen, Verhaltensparametern und physiologischen Indikatoren nutzen wir dazu auch Ansätze der kognitiven Modellierung, insbesondere die kognitive Architektur ACT-R.

12:50

Redundante Informationen in Lernmaterial beanspruchen die kognitiven Ressourcen Lernender in unnötiger Weise. Daher ist eine kontinuierlich abnehmende instruktionale Unterstützung mit zunehmender Expertise förderlich. Ein Blick in die gegenwärtige pädagogische Literatur zeigt allerdings, dass strukturierte und formalisierte Metriken bislang fehlen. Um diese zu entwickeln nutzen wir verschiedene Aufgabensettings, beispielsweise die Konstruktion von LEGO Robotern.

In unserem digitalen Zeitalter sind Informationen überall präsent. Oft lenken sie uns von unserer eigentlichen Tätigkeit ab und führen zu Unterbrechungen. Dies wirkt sich auch im Lernkontext negativ aus, darum untersuchen wir neben unterbrechenden Charakteristika von Lernmaterialien insbesondere, wie sich Aufmerksamkeitskontrolle gezielt trainieren lässt. Ebenfalls beschäftigen wir uns damit, welche Wiederaufnahmestrategien nach einer Unterbrechung förderlich sind und wie sich diese vermitteln lassen.

04:22

Die im Video vorgestellte Forschung entstand am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Tübingen aus einer Zusammenarbeit des Software Workshops und der Rationality Enhancement Group mit freundlicher Unterstützung durch das CyberValley.

Die Mitgliedsstaaten der UN verabschiedeten 2015 die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung, die unter anderem den Schutz und die Wiederherstellung unseres Ökosystems festschreibt. Digitale Medien können in diesem Kontext helfen, das Bewusstsein für umweltgerechtes Handeln zu stärken und nachhaltige Verhaltensänderungen herbeizuführen.

Technische Geräte lassen sich dann am wirksamsten zur Unterstützung von Lernprozessen einsetzen, wenn sie berücksichtigen, dass unterschiedliche Personen auf unterschiedliche Weise damit umgehen. Wir untersuchen daher, auf welche Weise Faktoren wie Alter, Geschlecht, Technikaffinität oder kognitive Einschränkungen hier Einfluss nehmen und binden diese Erkenntnisse in die Technikgestaltung ein.

Künstliche Intelligenz begleitet unseren Alltag, ist Bestandteil technischer Innovationen und zunehmend stärker Teil der Bildungswelt. Intelligenten Systemen wird häufig die Kompetenz objektiver Entscheidungen zugeschrieben, zahlreiche Beispiele belegen allerdings, dass diese Systeme unsere bewussten und unbewussten Vorurteile übernehmen. Das Ziel besteht daher darin, Reflexionsprozesse anzustoßen und für die gesellschaftlichen Implikationen vorurteilsbehafteter intelligenter Systeme zu sensibilisieren.

Aktuelle geförderte Projekte

Projektfokus

Im Projekt "BeeLife" entwickeln wir eine intelligente App für den Schulkontext, welche die große Bedeutung von Wildbienen für unser Ökosystem vor Augen führt.

Laufzeit

12/2020 - 11/2022

Kooperation

Prof. Dr. Günter Daniel Rey (Technische Universität Chemnitz)

Förderung

Das Projekt wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert.

Projektfokus

Das Projekt MIkado liefert einen systematischen Einblick in kognitive und affektive Facetten individueller Lernprozesse. Das zentrale Ziel besteht in der systematischen Analyse der Wechselwirkungen zwischen kognitiven und affektiven Prozessen in Abhängigkeit der gewählten Indikatorisierung. In Abgrenzung und Erweiterung zur bislang vorherrschenden Dominanz artifizieller Laborkontexte bildet die Erforschung kognitiv-affektiver Zusammenhänge im Feld den Fokus der Betrachtung.

Laufzeit

10/2020 - 09/2022

Kooperation

Prof. Dr. Kristina Kögler (Universität Stuttgart)

Förderung

Das Projekt wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg und dem Forschungsrat der Universität Stuttgart gefördert.

Projektfokus

Der SRF IRIS möchte eine Plattform schaffen, um die kritische Reflexion über intelligente Systeme und ihre Auswirkungen auf die Gesellschaft anzuregen, zu entwickeln und zu bewirken. Das Ziel besteht darin, in Forschung, Lehre und dem Dialog mit der Gesellschaft den Austausch zu sensiblen Themen wie Wissenschaftsskepsis, Maschinenethik und dem Schutz der Privatsphäre aufzugreifen und in die universitäre Forschungslandschaft zu integrieren.

Laufzeit

11/2020 - 12/2025

Kooperation

Prof. Dr. André Bächtiger, Prof. Dr. Reinhold Bauer, Prof. Dr. Sibylle Baumbach, Dr. Gabriella Lapesa, Prof. Dr. Steffen Staab (Direktorium des SRF IRIS, alle Universität Stuttgart)

Förderung

Das Projekt wird gefördert durch die Exzellenzpauschale der Deutschen Forschungsgemeinschaft und den Forschungsrat der Universität Stuttgart.

Projektfokus

Das Projekt ist angebunden an den SimTech Ausschuss "Platform for Reflection" und zielt auf die kritische Reflexion der gesellschaftlichen Auswirkungen der Simulationswissenschaft. Dazu gehören u. a. ethische und soziale Belange mit simulationswissenschaftlichem Bezug, wie z. B. Datenethik, Fragen des Schutzes der Privatsphäre oder der Doppelnutzung von Forschungserkenntnissen, die Funktion verschiedener Medien (einschließlich Literatur und Kunst) bei der kritischen Reflexion potenzieller Risiken und Auswirkungen der Simulationswissenschaft sowie die empirisch fundierte Folgenabschätzung von Forschungsansätzen innerhalb des EXC 2075. 

Laufzeit

07/2021 - 06/2023

Kooperation

Prof. Dr. Frank Allgöwer, Prof. Dr. Sibylle Baumbach, Prof. Dr. Syn Schmitt (alle Universität Stuttgart)

Förderung

Das Projekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters "Data-Integrated Simulation Science" (EXC 2075).

Projektfokus

Der Fokus des Projekts liegt auf der Konzeption, Durchführung und Auswertung der Jugendstudie Baden-Württemberg 2022 in Zusammenarbeit mit dem Landesschülerbeirat.

Laufzeit

08/2021 - 07/2022

Kooperation

Prof. Dr. André Bächtiger, Prof. Dr. Christine Sälzer, Prof. Dr. Susanne Vogl (alle Universität Stuttgart)

Förderung

Das Projekt wird vom Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg gefördert.

Projektfokus

Die Universität Stuttgart strebt im Projekt digit@L an, mit digital angereicherten Lehr-Lern-Formaten und adaptiven Systemen Studierende angesichts heterogener Voraussetzungen in ihrem individuellen Lernprozess zu unterstützen. Im Fokus stehen einerseits Studierende im wichtigen ersten Studienjahr und die zielgruppenspezifische Ausdifferenzierung von Grundlagenveranstaltungen in digitalen Settings. Andererseits erweitert die Universität Stuttgart gezielt das Kompetenzprofil von Studierenden und Lehrenden. Um diese Ziele zu erreichen, verzahnt sie didaktische und (medien-)technische Infrastruktur für Studierende und Lehrende enger miteinander.  Zusammengenommen trägt dies zu einer digitalen Innovationskultur bei.

Laufzeit

08/2021 - 07/2024

Kooperation (Teilprojekt SKILLS)

Prof. Dr.-Ing. Steffen Becker, Zentrum für Lehre und Weiterbildung (zlw)

Förderung

Das Projekt wird durch die Stiftung Innovation in der Hochschullehre gefördert.

Projektfokus

Das Ziel des Projekts liegt darin, Ingenieurwissenschaftler*innen und Studierenden der Universität Stuttgart Kompetenzen in AI-Methoden und Software Engineering fundiert und zielgruppenorientiert zu vermitteln. Neben der reinen Wissensvermittlung existiert im Dreieck von AI, Software Engineering und Ingenieuranwendungen erheblicher Forschungsbedarf, u.a. zur zielgruppengerechten Gestaltung didaktischer Angebote im Bereich des AI Software Engineering. Dieser Fragestellung widmen wir uns im Teilprojekt "Perspektiven zur didaktischen Vermittlung domänenspezifischer AI-Kompetenzen im Kontext des Software Engineering".

Laufzeit

08/2021 - 12/2023

Kooperation

Prof. Dr.-Ing. Steffen Becker, Prof. Dr.-Ing. Felix Fritzen, Prof. Dr. Steffen Staab, Prof. Dr. Stefan Wagner (alle Universität Stuttgart)

Förderung

Das Projekt wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert.

Projektfokus

Das Ziel des Projekts UFO besteht darin, berufliche Teilhabe bei sozio-emotionalen Unterstützungsbedarfen zu sichern und dazu gezielt Kompetenzen in der Wahrnehmung und Interpretation emotionaler Befindlichkeiten aufzubauen. Im Konsortium wird ein neuartiges Trainingssystem entwickelt, das Hirnsignale erfasst und abgeleitete emotionale Zustände in spürbare Sinneswahrnehmungen umwandelt. Diese werden durch eine taktile Ausgabe „erfühlbar“ gemacht und ermöglichen es, Befindlichkeiten des Gegenübers zu verstehen. Eine virtuelle Umgebung bietet einen sicheren Trainingsraum, der die Bedürfnisse der Zielgruppe passgenau unterstützen kann. Der Ansatz trägt zur gesellschaftlichen Sensibilisierung bei und fördert Empathie und gegenseitiges Verständnis. 

Laufzeit

09/2021 - 08/2024

Kooperation

Universität Stuttgart (Berufspädagogik mit Schwerpunkt Technikdidaktik, Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement), Fraunhofer IAO, auticon GmbH, NIRx Medizintechnik GmbH, Sensovo GmbH

Die Abteilung LLiS hat die Koordination des Projektverbunds inne.

Förderung

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Förderschwerpunkts "Interaktive Systeme in virtuellen und realen Räumen - Innovative Technologien für die digitale Gesellschaft" gefördert.

Abgeschlossene geförderte Projekte

Projektfokus

Das Ziel des Internationalen Graduiertenkollegs 2198 "Soft Tissue Robotics" bestand darin, Simulationstechniken und Sensoren weiterzuentwickeln, um eine zielgerichtete Entwicklung neuer Regelungs- und Steuerungstechniken von Robotern, die mit weichen Materialien interagieren, zu ermöglichen.

Laufzeit (Einbindung als beteiligte Wissenschaftlerin)

09/2020 - 08/2021

Kooperation

Prof. Dr. Oliver Röhrle (Sprecher des GRK 2198, Universität Stuttgart), Auckland Bioengineering Institute (University of Auckland, Neuseeland)

Förderung

Das Internationale Graduiertenkolleg 2198 "Soft Tissue Robotics" wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.

Projektfokus

Das Ziel des Projekts CogniAffect bestand darin, die Interaktion kognitiver und affektiver Signale auf neuronaler Ebene zu untersuchen mit dem Fokus, diese Erkenntnisse für die Entwicklung adaptiver Mensch-Maschine-Systeme zu nutzen.

Laufzeit

03/2020 - 12/2020

Kooperation

NeuroLab des Fraunhofer IAO Stuttgart

Förderung

Das Projekt wurde im Rahmen des KI-Fortschrittszentrums "Lernende Systeme und Kognitive Robotik" der Fraunhofer Institute IPA und IAO gefördert.

Projektfokus

Das Ziel des Projekts ACTrain bestand in der Entwicklung und Evaluation eines Prototypen für eine KI-gestützte Trainingssoftware zur Stärkung der Aufmerksamkeitskontrolle auf Basis metakognitiven Feedbacks.

Laufzeit

07/2019 - 03/2021

Kooperation

Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Standort Tübingen

Förderung

Das Projekt wurde durch den Cyber Valley Research Funds gefördert.

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