CATALPA – Center of Advanced Technology for Assisted Learning and Predictive Analytics

Als zentrale wissenschaftliche Einrichtung der FernUniversität in Hagen verbindet CATALPA theoretisches Wissen mit praktischer Anwendung. So entstehen skalierbare Erkenntnisse und KI-gestützte Prototypen für Innovationen in der Hochschulbildung – u.a. zu Feedback, Selbstregulation, Assessments, Lehr-Lern- Konzepten und Gruppenprozessen.

Über 60 Wissenschaftler*innen arbeiten bei CATALPA interdisziplinär zusammen. Dabei betrachten sie praxisrelevante Fragestellungen aus dem Blickwinkel der Psychologie, Computerlinguistik und Bildungswissenschaft sowie der Informatik und Organisationssoziologie. Die gemeinsamen Wurzeln der CATALPA-Forschenden liegen in der Vision, allen Studierenden die individuell bestmögliche Unterstützung zu bieten.

Die über 70.000 Studierenden der FernUniversität in Hagen sind so divers in Alter, Herkunft und Bildungshintergrund wie an kaum einer anderen deutschen Hochschule. Wo, wenn nicht hier, ließe sich besser erforschen, wie digitale Systeme das Lehren und Lernen verbessern können?

Im Sinne eines Reallabors entstehen bei CATALPA Erkenntnisse aus der Praxis, die direkt wieder zurück in die Praxis fließen – sei es durch Interventionen, die Stereotypisierung abbauen oder durch technologische Weiterentwicklungen in digitalen Lernumgebungen. Die Auswirkungen und Potenziale von Bildungstechnologien werden in einem geschützten Rahmen realitätsnah erforscht und Prototypen durch die enge Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Lernen und Innovation (ZLI) und dem Zentrum für Digi-talisierung und IT (ZDI) der FernUniversität in der Praxis erprobt.

KISS-Pro

Sprache spielt eine zentrale Rolle für das Lernen in der Schule – sowohl als kommunikative Voraussetzung, als auch als Lernmedium und Lernziel. Gleichzeitig stellt sie aber auch eine zentrale Heterogenitätsdimension dar. Lehrkräften fehlt allerdings häufig die Zeit, um Schüler:innen mit ganz unterschiedlichen sprachlichen Lernbedürfnissen individuell in ihrem sprachlichen Kompetenzerwerb zu unterstützen. Der Einsatz neuer digitaler Technologien, wie zum Beispiel KI-basierter Systeme, bietet im Kontext von Teilhabe und Chancengerechtigkeit die Möglichkeit, der sprachlichen Heterogenität der Lernenden konstruktiv zu begegnen.

Anwendungen der natürlichen Sprachverarbeitung (Natural Language Processing, NLP) wie zum Beispiel ChatGPT oder DeepL entwickeln sich gegenwärtig extrem dynamisch und haben zuletzt große Fortschritte in der sprachlich korrekten Übersetzung von Texten und in der KI-gestützten maschinellen Textproduktion gemacht. Der Einsatz solcher Systeme hat daher das Potenzial, Lehrkräfte etwa bei der Konzipierung individueller sprachlicher Lerngelegenheiten für Schüler:innen zu unterstützen.

Um Lehrkräfte auf eine kompetente Nutzung KI-basierter Systeme in der Schule bzw. im Fachunterricht vorzubereiten, sind entsprechende Professionalisierungskonzepte notwendig. Im Verbundprojekt werden daher zielgruppenspezifische Informations- und Qualifikationsangebote entwickelt, die neben der Vermittlung von Wissen bzgl. Chancen und Potenzialen von KI-basierten Systemen auch Befürchtungen und Vorbehalte sowie konkrete, sachliche Grenzen und Probleme der Nutzung von KI im schulischen Kontext adressieren.

Das Verbundprojekt beleuchtet dabei konkret die Möglichkeiten individuellen Feedbacks für Schüler:innen durch NLP sowie die Einsatzmöglichkeiten intelligenter tutorieller Systeme und sozialer Roboter. Dabei steht auch die Reflexion ethischer, rechtlicher und sozialer Implikationen des Einsatzes KI-gestützter Systeme im Schulkontext im Mittelpunkt.

Anbindung an die Praxis , Transfer und Implementierung

Der Transfer der erarbeiteten Professionalisierungangebote für die Nutzung KI-basierter Systeme im sprachlichen Unterricht in die Lehrkräftebildung und damit auch die schulische Praxis ist ein zentrales Ziel des Projektverbundes. Die Konzepte werden dabei in enger Abstimmung mit den kooperierenden Landesinstituten in Berlin-Brandenburg, Hamburg, Niedersachsen sowie Schleswig-Holstein entwickelt. Zusätzlich soll eine Einbettung der entwickelten Konzepte in die universitäre Lehramtsausbildung erfolgen. In diesem Zusammenhang wird im Jahr 2025 eine Transfertagung zum Thema KI für die Hochschullehre in Lehramtsstudiengängen an der Universität Potsdam stattfinden.

Um eine Umsetzung der modular aufgebauten Professionalisierungsangebote über die beteiligten Bundesländer hinaus zu ermöglichen, werden die erarbeiteten Konzepte in Form von Open Educational Resources (OER) zur Verfügung gestellt. Der nachhaltige Transfer in die Praxis wird außerdem durch die Zukunft Digitale Bildung gGmbH, das Forum Bildung Digitalisierung sowie den KI-Campus als Transferpartner unterstützt.

Metavorhaben: Sprachliche Bildung in der Einwanderungsgesellschaft

Das Projekt verfolgt folgende Forschungsfragen:

Welche Transferstrategien verfolgen die Einzelprojekte der Förderlinie „Sprachliche Bildung in der Einwanderungsgesellschaft: Individuelle Potenziale entwickeln und Übergänge gestalten“?
Wie lassen sich die Einzelprojekte systematisch in einem gemeinsamen Forschungsstand zur sprachlichen Bildung verorten?
Inwieweit wird das Phänomen der Mehrsprachigkeit in Forschungen berücksichtigt?
Wie gelingt der Transfer von Forschungsbefunden in die pädagogische Praxis?
Welche Rolle spielt die Bewertung von Evidenz, Relevanz und Nützlichkeit durch Akteurinnen und Akteure der Praxis für einen erfolgreichen Wissenstransfer bei der Implementation empirisch bewährter Konzepte?

Ziel des Metavorhabens „Sprachliche Bildung in der Einwanderungsgesellschaft“ ist es, die Forschungsfragen, -strategien und -befunde der geförderten Einzelprojekte sowie deren Beiträge zur Weiterentwicklung pädagogischer Praxis in einen größeren wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Zusammenhang zu stellen. Dafür begleitet das Metavorhaben die Einzelprojekte und bearbeitet auch eigenständige Forschungsfragen. Zum einen wird der Forschungsstand zur sprachlichen Bildung in der Einwanderungsgesellschaft durch Forschungssynthesen und Expertisen systematisiert an die geförderten Einzelprojekte kommuniziert und in den wissenschaftlichen Diskurs eingebracht. Zum anderen werden Konzepte und Befunde der Transfer- und Implementationsforschung genutzt, um zu untersuchen, unter welchen personalen, organisationalen und institutionellen Bedingungen es den geförderten Projekten gelingt, Forschungswissen und innovative Konzepte in die Anwendung zu bringen und so das Transfer- bzw. Implementationsversprechen der sprachbezogenen Bildungsforschung einzulösen.

Zusätzlich trägt das Metavorhaben durch eigene Transfer- und Kommunikationsaktivitäten sowie durch die Unterstützung der geförderten Projekte zum Wissens- und Technologietransfer bei.

iLearn

Das Projekt iLearn beschäftigte sich mit den Wirksamkeitspotenzialen einer computerbasierten Lernverlaufsdiagnostik für die Förderung der Leseentwicklung von Kindern mit Leseschwäche. Die Lernverlaufsdiagnostik ist ein Werkzeug, das es Lehrkräften ermöglicht, den Lernverlauf ihrer Schüler*innen in regelmäßigen Zeitabständen abzuschätzen. Es konnte bereits wiederholt gezeigt werden, dass durch den Einsatz von Lernverlaufsdiagnostik in Klassenverbänden die individualisierte Förderung zunimmt und das Erlernen des Lesens begünstigt wird. Im Projekt iLearn wurden spezifisch Kinder mit Leseschwäche begleitet. Zusätzlich nahm iLearn auch die kognitiven Fähigkeiten dieser Kinder in den Fokus und untersuchte, ob die Lernverlaufsdiagnostik auch bei Kindern mit früher Mehrsprachigkeit zu einer genaueren Einschätzung der Leseleistung und zu einer besseren Förderung führte.

SchuMaS

In der Bund-Länder Initiative „Schule macht stark“, kurz SchuMaS, erarbeiten Wissenschaftler*innen aus 13 Institutionen in Zusammenarbeit mit insgesamt 200 Schulen Maßnahmen, um die Lernbedingungen und Leistungen von sozial benachteiligten Schüler*innen zu verbessern. Die Gemeinsamkeit der ausgewählten 200 Schulen besteht in der sozial herausfordernden Lage, in der sich die Schulen befinden, und den erschwerten Bedingungen für Unterrichten und Lernen, die damit einhergehen. Diese Bedingungen sind: Erhöhter Sprachförderbedarf, große Personalfluktuation, armutsgefährdete Elternhäuser. Auch die aktuelle Pandemiesituation bleibt dabei nicht ungeachtet.

Der tatsächliche Erfolg der Schüler*innen steht bei „SchuMaS“ im Vordergrund. Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, die Bildungschancen von sozial benachteiligten Schüler*innen zu verbessern und auf diese Weise soziale Ungleichheiten abzubauen.

Besondere Aufmerksamkeit richtet sich auf die Verbesserung von mathematischen Basiskompetenzen, die Lernmotivation und auch die sozialen Kompetenzen der Schüler*innen.

Bezogen auf die besonderen Anforderungsbereiche der Schulen stehen vier thematische Handlungsfelder im Vordergrund, für die in enger wissenschaftlicher und praktischer Zusammenarbeit individuelle Maßnahmen erarbeitet werden sollen. Diese sind:

den Unterricht weiterzuentwickeln – mit einem besonderen Fokus auf Mathematik und Deutsch,
das an den Schulen tätige pädagogische Personal noch gezielter zu qualifizieren und dabei die spezifischen Bedingungen von Schulen in sozial herausfordernder Lage in den Blick zu nehmen,
die Schulen als Organisation, die Schulkultur und das Führungshandeln weiterzuentwickeln und
das Lernen außerhalb des Unterrichts und die Unterstützung im sozialen Umfeld zu fördern.

In vier Regionalzentren des interdisziplinären Forschungsverbundes werden die 200 teilnehmenden Schulen in enger Kooperation mit den Landesinstituten, Agenturen zur Qualitätsentwicklung sowie den Schulaufsichtsbehörden bei der Meisterung ihrer Anforderungen beraten und unterstützt. Die wissenschaftliche Begleitung und Evaluation erfolgt durch weitere Arbeitsgruppen des Projektverbundes, aus dessen Ergebnissen nach fünf Jahren eine Handlungsempfehlung entstehen soll, die zur Handreichung an weitere Schulen in herausfordernden Lagen verwendet werden kann.

IDS | Leibniz-Institut für Deutsche Sprache

Das IDS | Leibniz-Institut für Deutsche Sprache ist das international führende wissenschaftliche Zentrum für die Erforschung und Dokumentation der deutschen Sprache. Die Forschung und theoretische Modellbildungen zur Vielfalt sprachlicher Erscheinungsformen, ihrer Struktur und ihrem Gebrauch erfolgt auf Basis empirischer Methoden. Referenzwerke (u. a. (vergleichende) Grammatiken, Wörterbücher) und hochdifferenzierte Sprachressourcen (v. a. Korpora, Informationssysteme) dokumentieren unsere Forschung. Das IDS ist führend im Angebot nachhaltiger Forschungsinfrastrukturen, die für die gesamte Fachgemeinschaft von zentraler Bedeutung und Nutzen sind. Mit unseren Forschungsergebnissen und Dokumentationsleistungen unterstützt und berät das IDS auf wissenschaftlicher Grundlage Politik und Gesellschaft zu Fragen von Standardisierung, Sprachpolitik und sprachlicher Bildung und beteiligt sich aktiv an öffentlichen Debatten zu sprachbezogenen Themen. Dabei vermitteln wir ein wissenschaftlich fundiertes Bild der Sprache, das die Vielfalt und Varianz sprachlicher Erscheinungsformen betont, und sind uns dabei unserer sprachkulturellen Verantwortung bewusst. Wir kooperieren mit wissenschaftlichen Institutionen in der Region, im Land, in Deutschland, im gesamten deutschsprachigen und internationalen Raum und vernetzen uns auf allen diesen Ebenen. Für die internationale germanistische Linguistik fungieren wir als zentraler Knotenpunkt, auf internationaler Ebene pflegen wir Kooperationen im linguistischen und geisteswissenschaftlichen Bereich. Als Teil der Leibniz-Gemeinschaft wirken wir am Erreichen übergreifender Ziele der Gemeinschaft mit und kooperieren mit anderen Mitgliedseinrichtungen und sehen uns im Sinne der Science Diplomacy dem internationalen wissenschaftlichen Austausch auf der Grundlage des Leibniz-Gedankens verpflichtet.

Wichtige Arbeiten und Angebote:

Die Aufgaben des Rats für deutsche Rechtschreibung unterstützen wir wissenschaftlich und organisatorisch. In diesem Kontext wird das öffentlich verbindliche „Amtliche Regelwerk“ erarbeitet.
Im Bereich der Alphabetisierungsdekade erstellen wir Materialien wie den Rechtschreibwortschatz.
Als federführendes Mitglied des ständigen Gremiums für Schulgrammatische Terminologie erstellen wir das Verzeichnis grundlegender grammatischer Fachausdrücke für die Schule.
Die Korpora geschriebener Gegenwartssprache des IDS bilden mit 46,9 Milliarden Wörtern (Stand 18.01.2020) die weltweit größte linguistisch motivierte Sammlung elektronischer Korpora mit geschriebenen deutschsprachigen Texten aus der Gegenwart und der neueren Vergangenheit. Die mündlichen Korpora im Archiv für Gesprochenes Deutsch repräsentieren Daten des gesprochenen Deutsch in Interaktionen und Daten der inländischen und ausländischen Varietäten des Deutschen. Mit dem Forschungs- und Lehrkorpus Gesprochenes Deutsch (FOLK) wird ein großes Gesprächskorpus des Deutschen aufgebaut.
Sprachliche Informationsysteme dokumentieren Wortschätze, Aussprache und Grammatik des Gegenwartsdeutschen.
Als Kooperationsbeteiligte von Hochschulen, des Goethe-Instituts, lokalen Mitwirkenden aus Wirtschaft, Berufsförderung und der Agentur für Arbeit evaluieren wir Ausbildungsmaßnahmen für Geflüchtete und den Verlauf des Erwerbsprozesses kommunikativer Kompetenzen. Siehe u. a.: „Perspektive Beruf” oder setzen Transferprojekte u. a. zu Fragen der sprachlichen Verständlichkeit um.
Als Teil der Leibniz-Gemeinschaft möchte das IDS mit dem zentralen Projekt Forum Deutsche Sprache neue und nachhaltige Wege des Austausches mit der Gesellschaft beschreiten. Das Forum soll Sprache, seine Erforschung und sprachliche Bildung als zentralen Gegenstandsbereich und als wichtige Zielsetzung ins Zentrum stellen. Das geplante Museum soll als Dokumentationszentrum der deutschen Sprache eine dauerhafte Überschneidung des innerwissenschaftlichen und des öffentlichkeitsbezogenen Diskurses ermöglichen.

ReCo

Im Projekt „Automatic Response Coding“, kurz ReCo, dreht sich alles um Textantworten in Tests. Lautet eine eingegebene Antwort im PISA-Test etwa, „Dem Autor geht es darum, dass die Bäume erhalten bleiben.“, so kann die Software ReCo unter anderem automatisch einschätzen, ob diese Antwort richtig ist. Aber auch andere Informationen, etwa ob damit Wissen über den Text hinausgehend hinzufügt wurde, können automatisch extrahiert werden.

Die Software ReCo wurde anfänglich an der Technischen Universität München (TUM) und im ZIB entwickelt. In Kooperation mit beiden Institutionen wird ReCo nun am DIPF im Zentrum für technologiebasiertes Assessment (TBA-Zentrum) weiterentwickelt. Das Projekt fasst die allgemeine ReCo-Entwicklung sowie Forschungsstudien rund um den Einsatz der Software zusammen. Dabei zeichnet die TBA-Gruppe einerseits für die konzeptuelle und technische Fortentwicklung verantwortlich, andererseits agiert sie als Projektleitung etwa im Projekt ReCo-Multi und unterstützt externe Forschungsgruppen in der Anwendung der Software.

GeLiNu

Geringe Literalität („funktionaler Analphabetismus“) und Numeralität, also Schwierigkeiten im Umgang mit Mathematik, im Erwachsenenalter ziehen oft erhebliche Einschränkungen im Leben der Betroffenen nach sich.

Um den Herausforderungen geringer Literalität/Numeralität zu begegnen, sind gezielte bildungspolitische und pädagogische Maßnahmen nötig. Hierfür ist ein umfassendes Verständnis der Ursachen geringer Literalität/Numeralität unabdingbar. Leider liegt auf Basis der existierenden Forschung ein solch umfassendes Verständnis insbesondere der Verursachungsfaktoren geringer Literalität/Numeralität noch nicht vor. Hauptgrund hierfür ist das weitgehende Fehlen längsschnittlicher Daten. Für Deutschland wie auch im internationalen Kontext fußt die bisherige Forschung fast ausschließlich auf Studien, die auf Grundlage einmaliger Datenerhebungen das Phänomen zu analysieren versuchen. Sie erlauben kaum Aufschluss darüber, wie geringe Literalität/Numeralität entstehen – und unter welchen Bedingungen sie sich über die Zeit verändern lassen.

Das Kooperationsprojekt wollte Risiko- und Schutzfaktoren für die Entwicklung und Veränderung geringer Literalität und Numeralität bei deutschen Erwachsenen identifizieren. Mithilfe der Daten aus dem Nationalen Bildungspanel (NEPS) sollten zwei übergeordnete Leitfragen zu geringer Literalität/Numeralität unter deutschen Erwachsenen beantwortet werden:

Veränderbarkeit: Wie stabil ist geringe Literalität/Numeralität und wie veränderbar ist sie? Wie vielen Personen gelingt es im Zeitverlauf Kompetenzen hinzuzugewinnen, so dass sie den Definitionsbereich geringer Literalität/Numeralität verlassen? Wie viele Personen rutschen über die Zeit in diesen Bereich ab?
Verursachungskomplexe: Welche individuellen (z. B. kognitive und nicht-kognitive Grundfertigkeiten), strukturellen und kontextuellen Faktoren (z. B. Erwerbstätigkeit, Familiengründung) beeinflussen die Wahrscheinlichkeit solcher Kompetenzzuwächse und -verluste?

COLD

Nur wer gut Deutsch kann, hat die Möglichkeit an der Schule, am Alltag und Berufsleben teilzuhaben. Bei dem Erlernen der Sprache spielen die Lehrenden eine wichtige Rolle, die Deutsch als Zweitsprache unterrichten. Über welche Fähigkeiten und welches Wissen sie verfügen, wie sie ihren Unterricht gestalten und ob es Unterschiede zwischen Lehrkräften an Schulen und in der Erwachsenenbildung gibt – das untersucht das Projekt COLD (Competencies of school teachers and adult educators in teaching German as a second language in linguistically diverse classrooms). Das Verbundprojekt wurde gemeinsam vom DIE und dem MI initiiert und wird vom DIE geleitet.

Von April 2019 bis September 2022 erfassen Forschende die professionellen Kompetenzen von Lehrkräften in Schule und Erwachsenenbildung beim Unterrichten von Deutsch als Zweitsprache in sprachlich heterogenen Lerngruppen. Das Projekt adressiert somit die besonderen Anforderungen an Lehre und Didaktik, die bildungsbereichsübergreifend durch neu zugewanderte Kinder, Jugendliche und Erwachsene entstanden sind. Die Untersuchungen finden im realen Unterrichtskontext mit Lehrkräften in Vorbereitungsklassen und Integrationskursen statt.

Das interdisziplinäre Projektteam umfasst Expert*innen der Erwachsenenbildung/Weiterbildung, der Fachdidaktik Deutsch/Deutsch als Zweitsprache, der empirischen Bildungsforschung, der Linguistik, der Computerlinguistik und der Psychologie. Ein besonderes Gewicht liegt mit der überwiegenden Besetzung der Projektstellen mit Promovierenden auf der Nachwuchsförderung.

NEPS

Das Nationale Bildungspanel (National Educational Panel Study, NEPS) ist eine Studie des LIfBi und steht für ein interdisziplinär zusammengesetztes multilokales Exzellenznetzwerk aus Forschungsinstituten, Forschungsgruppen und Forschungspersönlichkeiten. Die Längsschnittstudie untersucht Bildungsprozesse und Kompetenzentwicklung von früher Kindheit an bis ins hohe Erwachsenenalter, um mehr über Bildungserwerb und seine Folgen für individuelle Lebensverläufe zu erfahren und um zentrale Bildungsprozesse und -verläufe über die gesamte Lebensspanne zu beschreiben und zu analysieren. Die von NEPS erhobenen Daten werden der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft unentgeltlich zur Analyse von Bildungsprozessen zur Verfügung gestellt. Die Konzeption von NEPS ermöglicht mittel- und langfristig einen Beitrag zur Beantwortung u.a. folgender Fragestellungen:

Wie entfalten sich Kompetenzen im Lebenslauf?
Wie beeinflussen Kompetenzen Entscheidungsprozesse an verschiedenen kritischen Übergängen der Bildungskarriere (und umgekehrt)?
Wie und in welchem Umfang werden Kompetenzen von Lerngelegenheiten in der Familie, in der Gleichaltrigengruppe und in den Lernumwelten Kindergarten, Schule, Hochschule und Berufsausbildung sowie Weiterbildung beeinflusst?
Welche Kompetenzen sind für das Erreichen von Bildungsabschlüssen, welche für lebenslanges Lernen und welche für ein erfolgreiches individuelles und gesellschaftliches Leben maßgeblich?