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Aktuelle Projekte

Projekte verbinden informatikdidaktische Forschung mit praxisnahen Innovationen – von digitalen Lern- und Übungsumgebungen bis hin zu AR/VR-basierten Lehr-Lern-Szenarien und KI-gestütztem Feedback. In verschiedenen Lehrveranstaltungen haben Studierende die Möglichkeit Projekte zu planen und aktiv mitzugestalten.

VRUPI - KI-gestützte VR-Unterrichtspraktika (2025 - 2027)

Das Projekt „KI-gestützte VR-Unterrichtspraktika (VRUPI)“ im Lehramt Informatik nutzt Virtuelle Realität (VR), um zukünftigen Lehrkräften eine immersive Lehr-Lern-Erfahrung zu bieten. In der VR-Umgebung schlüpfen Lehramtsstudierende der Informatik in die Rolle von Lehrkräften und begegnen einer Vielzahl von Unterrichtssituationen, von Routineaufgaben bis hin zu komplexen pädagogischen Herausforderungen und Erprobung von informatikdidaktischen Lehrstrategien. Das durch KI generierte Feedback der virtuellen Schüler*innen soll dabei realistisch gestaltet sein, um eine authentische Lernumgebung zu schaffen. Ein weiterer Aspekt des Projekts stellt das Debriefing dar, welches eine nachträgliche Reflexion und Analyse der simulierten Lehrerfahrungen unter der Betreuung einer erfahrenen Person sowie KI gestützt ermöglicht, um die pädagogischen und fachdidaktischen Kompetenzen zu fördern.

Lehrerin mit VR Brille in Klassenraum

Förderung: Freiraum 2025

Zeitraum: 2025 - 2027

Evaluation, Entwicklung und Durchführung dieses Projektes finden ebenfalls in universitären Lehrveranstaltungen statt.

Abgeschlossene Projekte

Diese Übersicht bietet Einblicke in zentrale Fragestellungen, Projektverläufe und erzielte Ergebnisse der vergangenen Jahre – einschließlich entwickelter Konzepte, Materialien, Publikationen und Prototypen. Viele Resultate bleiben über die Projektlaufzeit hinaus relevant und werden hier als Referenz und Ausgangspunkt für neue Forschungsvorhaben und Kooperationen zugänglich gemacht.

Graphische Oberfläche des Programms Lecture Linker

Es wurde eine Plattform (LectureLinker) entwickelt, auf der Lehrende ihre eigenen Chatbots für Studierende erstellen können. Dazu laden Lehrende ihre Vorlesungsaufzeichnungen als Video hoch und erhalten einen individuellen Link, den sie an ihre Studierenden weiterleiten können. Über diesen Link schalten die Studierenden den Chatbot zur Vorlesung frei. Zusätzlich zu bekannten Chatbot-Funktionen nutzt dieser die Vorlesungsaufzeichnungen als Informationsquelle und verlinkt auf relevante Stellen. Die Studierenden können diese Links nutzen, um relevante Informationen zu verifizieren oder mehr zu erfahren. Der Chatbot nutzt generative künstliche Intelligenz, die vollständig und datenschutzkonform auf einem Server der Universität Siegen läuft.

Oberfläche des Projekts KULI

Das Projekt KI-Unterstütztes Lernen in der Informatik (KULI) zielt darauf ab, den Übungsbetrieb und die Studienbedingungen in Lehrveranstaltungen der Einführungsphase der Informatik mit Hilfe einer neuartigen webbasierten Übungsplattform zu verbessern.

Durch den Einsatz von Large Language Models wie GPT-4, die in der Lage sind, semantische Kontexte zu verstehen und darauf zu reagieren, soll ein individuelles Feedback ermöglicht werden, das weit über die bloße Bestätigung der Übereinstimmung mit einer Musterlösung hinausgeht. Insbesondere bei der asynchronen Bearbeitung von Übungsaufgaben in Veranstaltungen der Studieneingangsphase ist die Verfügbarkeit eines unmittelbaren Feedbacks notwendig, um Frustrationserlebnisse zu vermeiden.

Bild zur Oberfläche der Anwendung TECY

Die vergangenen Jahre haben gezeigt, dass Hochschullehre sowohl rein digital als auch hybrid mit Präsenzanteilen möglich ist. In den Übungen und Laboren der MINT-Fächer hat sich jedoch auch gezeigt, dass Teamwork sowie das Verständnis der Interaktion mit technischen Prozessen verloren gehen. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung eines gemischt physikalisch/virtuellen (hybriden) Labors für cyberphysikalische Systeme. Durch die Entwicklung eines neuen Lehrkonzepts analog zu interaktiven Computerspielen, bei denen sich die Spieler mit Avataren in einem virtuellen Raum befinden und Aufgaben lösen, sollen echte Sensoren und Aktoren im Laborraum angesteuert werden. Die Lernumgebung soll aus der Ferne, aber auch physisch vor Ort zu jeder Zeit nutzbar sein, damit auch hybride Lehreinheiten unterstützt werden. Das Projekt TECY (Telepräsenz und Kollaboration Studierender in einem gemischt physikalisch/virtuellen Labor für cyberphysikalische Systeme) wird in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Roman Obermaisser und Veit Wiese umgesetzt.

Details zur Implementation und Evaluierung wurden veröffentlicht [1] [2] [3] [4]

Im Rahmen des Projekts LAARA (Lernen, Informieren und kompetent Agieren mit Augmented Reality im Arbeitsprozess) wird ein interdisziplinäres Forschungsnetzwerk zwischen ingenieurs- und berufspädagogischer sowie fachdidaktischer Forschung etabliert.

Der zunehmende Einsatz von augmented reality Technologien wird Qualifizierungs- und Weiterbildungsformen sowie den Erwerb beruflicher Kompetenz beeinflussen. Für lebenslanges Lernen im Arbeitsprozess ergeben sich hierdurch neue Perspektiven. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Parameter zu eruieren, die einen Einfluss auf das Lernen, Informieren und Agieren am Arbeitsplatz im Kontext eines semi-virtuellen Raums haben.

Bei dem Projekt PACER ist die Erarbeitung eines Lehrformates mit spielerischem Charakter geplant. Dazu wird dem Spielprinzip von Escape Rooms folgend ein Point-and-Click Adventure Game entwickelt, in dem zu lösende Rätsel eine spielerische Auseinandersetzung mit Themen bezüglich grundlegender Inhalte der Informatik erfordern. Als Zielgruppe sind zunächst Lehramtsstudierende anvisiert deren digitale Mündigkeit gefördert werden soll. Ziel des Projektes ist es, die im Zuge der Digitalisierung notwendigen Kompetenzen aus dem Bereich informatischer Grundbildung niederschwellig, orts- und zeitunabhängig sowie spielerisch zu fördern. Zielgruppe sind zunächst Studierende im Lehramt, die zunehmend selbst informatische Kompetenzen fördern sollen und damit auch besitzen müssen.

Im Rahmen einer interdisziplinären Zusammenarbeit verschiedener Fachdidaktiken werden die Möglichkeiten von AR- und VR-Technologien erprobt, sodass die verschiedenen Didaktiken die für ihre Fächer potentiellen Anwendungsmöglichkeiten kennenlernen. Diese werden dann gemeinsam mit Mitteln der Informatik weitergedacht und umgesetzt.

Konkret wird beginnend mit dem Sommersemester 2022 die Didaktik der Informatik Workshops zu der Anwendung von AR und VR in schulischen Kontexten anbieten. Das im Rahmen der Workshops erstellte Material wird zudem in einem Moodle-Kurs zur Verfügung gestellt und bei Erfüllung noch zu bestimmender Qualitätsmerkmale als Open Educational Resource veröffentlicht.

Das Projekt ko.ve.di (kompetent, vernetzt und digital) strebt die Implementierung des Megatrends "Konnektivität" in der überbetrieblichen Lehrlingsunterweisung an. Die Umsetzung erfolgt exemplarisch in den Ausbildungsberufen Anlagenmechaniker/-in für SHK-Technik, Informationselektroniker/-in, Kfz-Mechatroniker/-in und Tischler/-in. Dabei wird den Auszubildenden ein umfassendes Verständnis für die Vernetzung digitaler Prozesse vermittelt. Die Didaktik der Informatik der Universität Siegen begleitet das Projekt wissenschaftlich als Partner für Technik- und IT-Didaktik.

Im Projekt Communities of Practice NRW für eine Innovative Lehrerbildung (COMeIN) arbeiten Vertreter*innen aus allen Phasen der Lehrerbildung  zusammen, um sich disziplin- und standortübergreifend mit Fragen zur innovativen Lehrerbildung auseinanderzusetzen. Die Didaktik der Informatik ist Partner in der "CoP Informatische Grundbildung."

Um Produkte entlang der schulischen Bedarfe und einen Prototyp für die Zusammenarbeit von Wissenschaft und Praxis zu entwickeln, haben sich alle zwölf lehrerbildenden Hochschulen des Landes Nordrhein-Westfalen zusammengeschlossen und kooperieren dabei eng mit den beiden Ministerien für Schule und Weiterbildung und für Kultur und Wissenschaft, den fünf Bezirksregierungen und der Qualitäts- und Unterstützung-Agentur – Landesinstitut für Schule (QUA-LIS).

Mehr zu COMeIN unter: https://www.uni-due.de/comein/

Im Rahmen von SQLesson wird eine web-basierte Lernunterstützung entwickelt, welche Lehrer*innen Verwaltungs- und Auswertungstools zum Thema SQL im Informatikunterricht zur Verfügung stellt.

Kernfunktionen sind, dass verschiedene Datenbankinstanzen Schüler*innen und Kursen zugewiesen werden können. Der aktuelle Lernstand (Kurs/Schüler*in) wird automatisch analysiert und Empfehlungen für Interventionen generiert. Aufgaben können aus einem Pool geladen und Kursen sowie Schüler*innen zugewiesen werden. Die Ergebnisse der Schüler*innen können automatisch und manuell gesichert werden.

Das ERASMUS+: KA107 Teilprojekt "Republic of Moldova" ist eine Forschungs- und Lehrkooperation in den Fächern Informatik und Elektrotechnik. Didaktisches Fortbildungsangebot für Hochschullehrende (Erasmus+)