IoT in education by designing smart learning environments

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IoT in Education by Designing Smart Learning Environments

IOT IN EDUCATION BY DESIGNING A SMART LEARNING ENVIRONMENT2016Sirkka Freigang

SPEAKER@bpb: Bundeszentrale fr politische BildungHackathon: Selbstbestimmt leben in der vernetzten Gesellschaft26. und 27. November 2016, Berlin

Stationen #1 meine Person#2 IoT und Bildung#3 Smart Learning Environments#4 Soziotechnische Perspektive#5 Heraus-forderungen

Stationen #1 meine Person#2 IoT und Bildung#3 Smart Learning Environments#4 Soziotechnische Perspektive#5 Heraus-forderungen

Meine Person

1.

FORSCHUNG

#BMBF Studie#IoT & SmartHome#Weiterbildungspreis

2009-2013+

INDUSTRIE

#VW#Bosch Software Innovations

2015-heuteSTIPENDIUM

#Landesstipendium#TU Dresden#Dissertation

2014-2017+=

Dipl. Pdagogin

Meine Person

1.

Mein Blog

Stationen #1 meine Person#2 IoT und Bildung#3 Smart Learning Environments#4 Soziotechnische Perspektive#5 Heraus-forderungen

IoT und Bildung

2.

2009BMBF Initiative zur Frherkennung von Qualifikationserfordernissen im Bereich Internet der Dinge LogistikIndustrieSmartHome

2012Horizon Report

2014

10.5.2012Vortrag von Gabi Reinmann:Tablets, Apps und das Internet der Dinge Der weite Weg von der technischen Invention zur didaktischen InnovationE-Learning-Tag Rheinland-Pfalz, Universitt TrierThe International association of smart learning environments (IASLE)

2016IoT Hackathon der bpb: wie kann IoT fr (politische) Bildung genutzt werden? Meilensteine

IoT und Bildung

2.Potenziale

IoT market in education and health will increase from 22 060 in 2014 to 66 925 in 2020 ( Million) in the European Union context.

Sarta, M. T. (2015)20142020

IoT und Bildung

2.126 Fachdatenbanken in der Disziplin Pdagogik(FIS) FACHPORTALpaedagogik.de:0 Ergebnisse fr Internet of things27 Ergebnisse fr Internet der Dinge

Deutscher Bildungsserver:0 Ergebnisse fr Internet of things16 Ergebnisse fr Internet der Dinge 76 Fachdatenbanken in der Disziplin InformatikGoogle ScholarInterdisziplinrACM Digital Library:1.299 Ergebnisse fr Internet of things28 Ergebnisse fr Internet of things + education + learning Meta-Suche:137.000 Ergebnisse fr Internet of things18.300 Ergebnisse fr Internet of things + education + learning Aktuelle Recherche im Datenbank-Infosystem der SLUB (1214 Datenbanken)

IoT und Bildung

2.Aktuelle Recherche im Datenbank-Infosystem der SLUB (1214 Datenbanken)#PROBLEM 1

In der Literatur geht es berwiegend um die Frage, wie IoT Kompetenzen aufgebaut werden knnen und nicht darum, wie IoT in Bildungsprozessen genutzt werden knnte

IoT und Bildung

2.Aktuelle Recherche im Datenbank-Infosystem der SLUB (1214 Datenbanken)#PROBLEM 2

Es gibt kaum empirische Befunde im Bereich IoT in Education

A Comprehensive Study of Parameters in Physical Environment that Impact Students Focus during Lecture using Internet of Things.

Uzelac, A., Gligoric, N., Krco, S. (2015)

IoT und Bildung

2.Pervasive computingambient computingubiquitous computingcognitive computingwearable computingmobile computingIOT Terminologie

IoT und Bildung

2.durchdringendumgebendallgegenwrtigadaptivtragbarmobilIOT Terminologie

IoT und Bildung

2.Pervasive learningambient learningubiquitous learningcognitive learningwearable learningmobile learningIOT Terminologie

IoT und Bildung

2.Pervasive learningambient learningubiquitous learningcognitive learningwearable learningmobile learning

IOT Terminologie

IoT und Bildung

2.Pervasive learningambient learningubiquitous learningwearable learningmobile learning

IOT Terminologieadaptive learning

IoT und Bildung

2.Pervasive learningambient learningubiquitous learningadaptive learningmobile learningIOT Terminologie

IoT und Bildung

2.Pervasive learningambient learningubiquitous learningadaptive learningSMART learningmobile learning

IOT Terminologie

Stationen #1 meine Person#2 IoT und Bildung#3 Smart Learning Environments#4 Soziotechnische Perspektive#5 Heraus-forderungen

Smart Learning Environments

3.#1

Smart learning environments sind physikalische Umgebungen, die mit digitalen und kontextsensitiven Komponenten angereichert sind, um ein schnelleres und besseres Lernen zu ermglichen.

Koper, R (2014) University Chair at Institute Board, Open University of the Netherlands#2

Smart learning environments can be regarded as technology-supported learning environments that make adaptations and provide appropriate support (e.g., guidance, feedback, hints or tools) in the right places and at the right time based on individual learners needs, which might be determined via analyzing their learning behaviors, performance and the online and realworld contexts in which they are situated.

Hwang, GJ (2008)Graduate Institute of Digital Learning and Education, University of Science and Technology, Taiwan

Definition

Verweist auf Lernstrategien und Lernwerkzeuge (tools)Untersttzt formales und informelles LernensBietet angepasste Lern-inhalte fr die individuellen LernbedrfnisseErfasst und bercksichtigt den realen (Lern-)KontextInteragiert mit den Nutzern ber mehrere Kanle (z.B. ber Smartphones, Google Glass oder andere Ubiquitous Computing-Gerte)Bercksichtigt persnliche Faktoren sowie uere Einflsse der Umgebung (z.B. pers. Lernbedrfnisse, Vorlieben, Zeitplne und Situationen der realen Umgebung)Smart Learning Environments

3.

Merkmale IBietet personalisiertes Feedback oder HilfestellungHwang, GJ (2014)

Smart Learning Environments

3.Merkmale IIGros, B (2016)

#1location aware#10highengagement#9naturalinteraction#8wholerecord#3sociallyaware#7ubiquitous#2context aware#4interoperable#6adaptable#5seamlessconnection

Smart Learning Environments

3.

formales und informelles Lernen orchestrieren

Begoa Gros (2016)Universidad de Barcelona, Spain

Ziele

Untersttzung pdagogischer Aspekte wie:

Kollaboration & AustauschReflektion (z.B. durch Learning Analytics)PersonalisierungIntrinsische MotivationBildungsinnovationenSelbstgesteuertes Lernen im Zuge des Lebenslangen Lernens

Smart Learning Environments

3.#1

Durch ubiquitre Lernformate entstehen MISCHFORMEN des Lernens, die zwischen formalen und informellen Lernsettings, zwischen selbstorganisiertem und sozialem Lernen, zwischen verschiedenen Lernzeiten und Lernorten sowie zwischen analogen und digitalen Lernformaten zu verorten sind.

Specht, M., Ebner, M., & Lcker, C. (2013) #2

Solche Lernszenarien ermglichen unter Verwendung modernster, mobiler, drahtloser Informationstechnologien ein HYBRIDES Zusammenwirken zwischen physikalischer und digitaler Lernumgebung.

#3

Das System erkennt die Bedrfnisse des Lernenden und nimmt eine begleitende und beratende Rolle ein.

Gros, B. (2016)

Ergebnis

Smart Learning Environments

3.

ZusammenfassungSLEs gehen adaptiv auf unterschiedlichste Nutzerbedrfnisse ein. Nicht nur die Inhalte werden an den Bedrfnissen ausgerichtet, sondern auch die Methode der Darbietung. Je nachdem, an welchem Ort man sich befindet, ob allein oder im Team sowie in Abhngigkeit der individuellen Interessen und Vorlieben.

SLEs untersttzen nicht rein auf fachlicher Ebene, sondern ist auf Lernen im Austausch mit anderen fokussiert. Sie bieten Raum fr Kreativitt und Experimente, dadurch knnen Fachinhalte alleine oder mit Kolleg/inn/en intrinsisch motiviert, sinnerfllt und mit Spa angeeignet werden.

Stationen #1 meine Person#2 IoT und Bildung#3 Smart Learning Environments#4 Soziotechnische Perspektive#5 Heraus-forderungen

Soziotechnische Perspektive

4.Herausforderungen im Kontext lll & beruflicher Aus- und Weiterbildung

#2IoT ist ein interdisziplinres Thema, das jedoch berwiegend technologie-getrieben beschrieben und erforscht wird#1Bezge zu pdagogischen & sozialwissenschaftlichen Erkenntnissen sind kaum erkennbar und mssen nher beleuchtet werden#3Es fehlt ein ganzheitlicher Ansatz einer menschen-zentrierten und ziel-gerichteten Entwicklung von SLE#Arbeits- und Organisationspsychologischer Ansatz, der das Arbeitssystem als soziotechnisches System betrachtetThe most important thing that socio-technical design can contribute is its value system Mumford, E. (2006)

Soziotechnische Perspektive

4.Didaktische HerausforderungenREDEMANUSKRIPT:

Reinmann, G. (2012). Tablets, Apps und das Internet der Dinge Der weite Weg von der technischen Invention zur didaktischen Innovation:

Wie kann IoT konkrete Verbesserungen innerhalb didaktischer Szenarien erffnen?

Denkrichtung ndern: Nicht erst technische Inventionen identifizieren und beschreiben und dann nach didaktischen Anwendungen suchen, sondern umgekehrt: Erst Probleme und Anforderungen beim Lehren und Lernen identifizieren und beschreiben und diese dann mit technischen Inventionen abgleichen

1. Didaktische Innovationen in Einklang mit technischen Mglichkeiten zu bringen2. Konsequente Orientierung am praktischen (didaktischen) Handeln

Soziotechnische Perspektive

4.Herausforderungen an den Prozess der GestaltungARTIKEL:

Noennig, R. et al. (2016). Von Smart Objects zum Smart System. Ein Design-Prozess fr das kluge Internet der Dinge. In Productivity Management, Gito Verlag 3/2016

Ausgangspunkt zur Gestaltung von klugen Systemen mssen die arbeitsweltlichen Funktionszusammenhnge sein, um wertvolle und sinnstiftende Vernetzungen zu erzeugen

Dies erfordert eine detaillierte Beschreibung der Nutzer_innen und der Nutzungen (Use Cases) sowie ihrer Umweltbedingungen (Settings)

Semantische Kopplung durch Identifizierung hnlicher Eigenschaften (Mustererkennung) kann einfache Wenn-dann Beziehungen zu komplexen Systemzusammenhnge erzeugen

Laboratory of Knowledge Architecture, TU Dresden, Germany

Soziotechnische Perspektive

4.Ein erweitertes SLE Modell mit 6 GestaltungsbereichenLern-/ Unternehmens-kulturLern-/ Arbeitsmethoden

MENSCHBedrfnisseRAUMIT-InfrastrukturWorkplace ArchitekturDigitale-/ Physikalische AusstattungFreigang, S. (2016)

Soziotechnische Perspektive

4.Ein erweitertes SLE Modell mit 6 Gestaltungsbereichen

MotivationBedrfnisseSinnEngagement & EmployabilityPersnliche Kompetenzentwicklung:MethodenKommunikationMedienSelbstorganisationFachinhalte

Umfeld-, Kontext- und TtigkeitsanalysenBedarfserhebungProfiling

Persnliche LernumgebungProfessionelle Lernbegleitung

Soziotechnische Perspektive

4.Ein erweitertes SLE Modell mit 6 Gestaltungsbereichen

Details: wissenskreateurin*

Soziotechnische Perspektive

4.Anforderungen zur Gestaltung von SLEMENSCHENZENTRIERT GESTALTEN

BEDRFNISSE ERHEBEN

PERSNLICHE LERNUMGEBUNG ETABLIERENPHYSIKALISCHE UND DIGITALE LERNUMGEBUNG ZU HYBRIDEN LERNWELTEN VERSCHMELZEN

5LERNRESSOURCEN BNDELN

BIG DATA ANALYTICS EINFHREN

EMPFEHLUNGSSYSTEM AUFBAUEN

4SELBSTVERANTWORTUNG STRKEN

VERTRAUENSKULTUR ETABLIEREN

LERNBEGLEITUNG PROFESSIONALISIEREN3DIDAKTISCHE VIELFALT ANBIETEN

TOOLBOXEN ENTWICKELN

21AUF FLEXIBILITT & MULTIFUNKTIONALITT ACHTEN

KLAPPEN+STAPELN+ROLLEN

6

Stationen #1 meine Person#2 IoT und Bildung#3 Smart Learning Environments#4 Soziotechnische Perspektive#5 Heraus-forderungen

Herausforderungen

5.1. Datenschutz & Datensicherheit

Herausforderungen

5.2. Zielgerichtet soziale und didaktische Innovationen kreieren

Arbeitsweltliche Funktionszusammenhnge explizierenLernkontexte identifizieren & beschreibenKonkrete Lernprozesse & Lernttigkeiten (Use cases) identifizieren, die sinnvoll mit IoT Anwendungen angereichert werden knntenLernprozesse & -gegenstnde digitalisieren & vernetzenData Analytics anwenden

Bedrfnisse der Lernenden erkennen & Empathie entwickeln

IoT in Education wird dann sinnvoll, wenn wir die technischen Mglichkeiten mit Bedrfnissen abgleichen und mit konkreten Lernprozessen verweben, so dass die Brche zwischen informellen und formalen Lernsettings berwunden und physikalische und digitale Lernumgebungen miteinander verschmelzen.

36

Herausforderungen

5.3. Brcken bauen

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Herausforderungen

5.3. Brcken bauen

. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .(((((((((((((((((. .. .. .((#1Dialog unterschiedlicher Fachdisziplinen

#2Dialog zwischen Gestaltern und Nutzern

#3Ganzheitliche Betrachtung von Mensch & Technik

#4Verknpfung digitaler und analoger Lernwelten

Herausforderungen

5.4. Kreatives Problemlsen. .(

HACKING IOT IN EDUCATION#1Dialog unterschiedlicher Fachdisziplinen

#2Dialog zwischen Gestaltern und Nutzern

#3Ganzheitliche Betrachtung von Mensch & Technik

#4Verknpfung digitaler und analoger Lernwelten

DANKE FR DIE AUFMERKSAMKEIT

@EduOrakelsirkka.freigang@web.dehttps://sirkkafreigang.wordpress.com

Literatur

Freigang, S. (2016). IoT in Education by Designing Smart Learning Environments. [Weblog] die wissenskreateurin**. Abgerufen am 17.11.2016.Gros, B. (2016). The design of smart educational environments. Smart Learning Environments, 3(1). Hwang, G.-J., Tsai, CC., Yang, SJH. (2008). Criteria, strategies and research issues of context-aware ubiquitous learning. Educ. Technol. Society 11(2), 8191.Hwang, G.-J. (2014). Definition, framework and research issues of smart learning environments - a context-aware ubiquitous learning perspective. Smart Learning Environments, 1(1).Koper, R. (2014). Conditions for effective smart learning environments. Smart Learning Environments, 1(1), 117.Mumford, E. (2006). The story of socio-technical design: Reflections on its successes, failures and potential. Information Systems Journal, 16(4), 317342.Noennig, R; Schmiedgen, P; Gbler, U; Hai Do, M. (2016). Von Smart Objects zum Smart System. Ein Design-Prozess fr das kluge Internet der Dinge. In: Productivity Management, Gito Verlag 3/2016.Sarta, M. T. (2015). The Emergent Technological and Theoretical Paradigms in Education: The Interrelations of Cloud Computing (CC), Connectivism and Internet of Things (IoT). Acta Polytechnica Hungarica, 12(6).Specht, M., Ebner, M., & Lcker, C. (2013). Mobiles und ubiquitres Lernen. Technologien und didaktische Aspekte.Uzelac, A., Gligoric, N., Krco, S. (2015). A Comprehensive Study of Parameters in Physical Environment that Impact Students Focus during Lecture using Internet of Things. In: Computers in Human Behavior, Vol. 53, pp. 427-434.