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Wachtberg bei Bonn. Künstliche Intelligenz (KI) soll Bundeswehrangehörigen demnächst beim Lernen optimal unterstützen und zugleich die Qualität des Unterrichts steigern. In einer Studie haben Fraunhofer-Forscher dazu jetzt ermittelt, welche KI-Funktionalitäten nützlich sind und wie sie sich technisch in ein bestehendes System integrieren lassen. Die Bundeswehr selbst möchte künftig eine virtuelle Lernumgebung für ihr Personal schaffen. Um sich in diversen Fachbereichen wie Mathematik, Englisch oder Soziale Kompetenzen weiterzubilden und effizient auf Prüfungen vorzubereiten, nutzten und nutzen Soldaten bislang Lernmanagementsysteme wie „Moodle“, entwickelt von dem Australier Martin Dougiamas (erste Version veröffentlicht im August 2002).
Um herauszufinden, ob und welcher Mehrwert sich mittels KI schaffen lässt, begleitete Projektleiterin Daniela Altun gemeinsam mit wissenschaftlichen Mitarbeitern des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie (FKIE) exemplarisch einen Bundeswehr-Lehrgang.
An dem Verbundprojekt waren auch Forscher des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) sowie des Fraunhofer-Instituts für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS) beteiligt.
Untersucht wurde im Rahmen der Studie ein Mix aus KI-Funktionalitäten
Das Team führte zunächst eine Anforderungsanalyse durch und befragte verschiedene Stakeholder – Lehrgangsteilnehmer, Lehrer, Planer und Vorgesetzte – nach gewünschten KI-Tools. Das Feedback wurde anschließend in Form von User-Storys (Anwenderberichte) aufbereitet. Im letzten Schritt untersuchte die Forschergruppe, welche der genannten Features sich realisieren ließen und wie Nutzer davon profitieren könnten.
Getestet wurde schließlich ein Mix aus KI-Funktionalitäten: Ein eigens entwickelter Chatbot (KI-basiertes Dialogsystem) etwa, der wie ChatGPT (Chatbot des US-Softwareunternehmens OpenAI) funktioniert, dank des geschlossenen Netzes allerdings auch für sensible Daten geeignet ist. Der Chatbot soll zudem – sofern vom Leiter des Lehrgangs hinterlegt – auch qualitätsgeprüfte Antworten liefern und bei Bedarf auch Quellen anzeigen.
Individuellen Lernfortschritt kennen und Unterrichtsteilnehmer gezielt fördern
Die Fraunhofer-Forscher integrierten bei ihrer Studienarbeit außerdem testweise eine App zur Kompetenzbewertung (KoApp), die sich mit dem Lernmanagementsystem synchronisiert.
Da bei dem im Rahmen der Studie begleiteten Lehrgang keine Noten vergeben wurden, war die Ausbildung rein kompetenzorientiert. Bisher fehlte allerdings dafür zumeist ein geeigneter Bewertungsrahmen. Die KoApp sollte hier Abhilfe schaffen; sie hielt die Kompetenzen der Unterrichtsteilnehmer in Diagrammform fest. Die Leitung konnte so den individuellen Lernfortschritt einsehen und die Teilnehmer gezielt fördern.
Dank eines Dashboards (grafische Benutzeroberfläche, die wichtige Kennzahlen und Daten visualisiert) erhielten die Unterrichtenden im Laufe der Begleitung durch Fraunhofer außerdem eine Übersichtsstatistik über den Wissensstand des jeweiligen Kurses. Ein persönlicher KI-Lernpfad bot den Teilnehmern der Studie zudem die Möglichkeit, Lerninhalte in einer anderen Reihenfolge abzuarbeiten als von der Lehrgangsleitung zunächst festgelegt. Auch ein Lern-Empfehlungssystem mit integrierter Lern-Fortschrittsanzeige wurde erprobt.
Der Chatbot wurde vor allem bei der Arbeit mit langen Vorschriften genutzt
Projektleiterin Altun über das KI-gestützte Bundeswehr-Lernmanagementsystem: „Da sich die KI dem individuellen Lernfortschritt anpasst, sind die Nutzerinnen und Nutzer des Tools weder über- noch unterfordert. Das soll nicht nur die Qualität der Lehre steigern, sondern auch den Spaß am Lernen.“
Die Testergebnisse zeigen insgesamt, dass vor allem der Chatbot bei den Usern sehr gut ankam. Genutzt wurde er vor allem zum Nachschlagen und Filtern langer Vorschriften. Lob gab es von vielen Teilnehmern auch für die intuitive Nutzbarkeit des Dialogsystems.
Kommunizieren mit Middleware bei unterschiedlichen Datenstandards
Neben den diversen KI-Features kam im Projekt auch eine „Common Learning Middleware“ (CLM) zum Einsatz, die Fraunhofer-Forscher bereits zuvor entwickelt hatten. Diese spezielle Software ermöglicht die Kommunikation zwischen KI-Funktionalitäten, die auf unterschiedlichen Datenstandards basieren, sowie ihre Integration in das Lernmanagementsystem.
(Anm.: Die in IT-Bereichen eingesetzten Hard- und Softwaresysteme stammen häufig von verschiedenen Herstellern und sind oft nicht miteinander kompatibel. Middleware hilft dabei, dass unterschiedliche Systeme nahtlos zusammenarbeiten und problemlos miteinander kommunizieren können. CLM ist eine open-source Middleware von Fraunhofer, mit der Bildungstechnologien und Dienste leicht vernetzt werden können.)
„Künstliche Intelligenz bleibt immer ein optionales Angebot“
In einer möglichen Folgestudie möchte das Fraunhofer-Team nun weitere Nutzer und Ausbildungseinrichtungen berücksichtigen. Daniela Altun freut sich auf eine Fortsetzung des Projekts, sie erklärt: „Langfristig möchten wir mithilfe des Tools lebenslanges Lernen fördern. Die Künstliche Intelligenz bleibt dabei immer ein optionales Angebot und soll die Lernenden nicht ersetzen, sondern perfekt unterstützen.“
Zu unserem Symbolbild: Eine virtuelle Umgebung soll künftig lernende Bundeswehrangehörige und die Lehrgangsleitung unterstützen.
(Foto: Philipp Plum/Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS)
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