Lab

Johannes Huwer's Lab


About the lab

The Huwer Lab is concerned with research in the area of school curricular research and the professionalization of teachers. Within these areas, we focus on the contextual foci of "Digitalization in the Natural Sciences" (with a special focus on chemistry education) and "Sustainability Education/Education for Sustainable Development / Sustainable Development Goals", both being closely connected.

In the area of school curricular research, we are particularly interested in Augmented Reality, multitouch learning books, multitouch experiment instructions, gamification, modern measurement sensors, use of Machine Learning (ML) & Artificial Intelligence (AI) in the area of digitalization. In the area of ESD, we are interested in the Sustainable Development Goals

Featured research (81)

Im Rahmen der Initiative lernen:digital entstehen deutschlandweit neue Fortbildungsangebote für Lehrkräfte. In diesem Artikel wird ein Ansatz zur ko‐konstruktiven Entwicklung von Fortbildungen basierend auf Konzepten der partizipativen Aktionsforschung vorgestellt. Zur Entwicklung des Aufbaus und der Inhalte der Fortbildung werden Erkenntnisse aus der fachdidaktischen Literatur, Lernziele aus den Bildungsplänen und die Expertise von Forschenden, Lehrpersonen und Fachleiterinnen und Fachleitern an staatlichen Seminaren für Aus‐ und Weiterbildung zusammengeführt, um eine Fortbildung zu entwickeln, die die Bedürfnisse aller Beteiligten berücksichtigt.
Künstliche Intelligenz (KI) ist nicht mehr nur ein Zukunftsthema, sondern bereits in vielen Bereichen der Lebens- und Arbeitswelt präsent und wird zukünftig als eine der Schlüsseltechnologien dieses Jahrhunderts noch an Bedeutung zunehmen. So ist KI bereits in vielen Bereichen des Alltags wie selbstverständ- lich integriert, sei es durch Sprachassistenten wie Siri oder Alexa, Gesichtser- kennung zum Entsperren des Smartphones, teilautonom fahrende Fahrzeuge oder als Unterstützung bei Textverarbeitung und Internetrecherche. Darüber hinaus findet KI auch vermehrt Einsatz in den Fachwissenschaften, insbesonde- re im Bereich der Naturwissenschaften und der Medizin. Eine besonders rasche Verbreitung ist derzeit für generative KI-Systeme zu verzeichnen, welche die Fähigkeit besitzen, auf Basis von Trainingsmodellen Inhalte wie Texte, Bilder, Sprache, Musik oder auch Videos selbstständig zu erzeugen. Der textgenerie- rende KI-Chatbot ChatGPT erreichte laut dem Unternehmen OpenAI innerhalb von nur fünf Tagen die Schwelle von einer Million Nutzerinnen und Nutzern, mittlerweile verwenden bis zu 1&& Millionen Menschen wöchentlich diese An- wendung. Die Auswirkungen der Technologie sind dabei derart einschneidend, dass KI mittlerweile als neue Basistechnologie aufgefasst werden kann, welche zu grundlegenden und tiefgreifenden gesellschaftlichen Veränderungen führt. KI-bezogene Kompetenzen werden damit zu Schlüsselkompetenzen, deren Entwicklung und Förderung im Besonderen in der Verantwortung der schu- lischen Bildung liegt, will Schule ihren Bildungsauftrag heute und zukünftig erfüllen. Dies bedingt allerdings entsprechend professionalisierte Lehrkräfte, welche über die notwendigen technologischen, didaktischen und pädagogi- schen Kompetenzen verfügen. Folgerichtig sind solche KI-bezogenen Kompe- tenzen in die Lehrkräftebildung in allen Phasen strukturell und nachhaltig zu integrieren. Diese Forderung findet sich auch in der Ergänzung zur Strategie der Kultusministerkonferenz „Bildung in der digitalen Welt“ (KMK, 2&21, S. 2(): „Dementsprechend sollte die Lehrerbildung angepasst werden, […] um […] zukunftsweisende Kompetenzen in den Handlungsfeldern Künstliche Intelli- genz, Big Data, [und] automatisierte Entscheidungssysteme […] integrieren zu können“. Aufgrund der vielfältigen Ein!ussbereiche ist der Kompetenzerwerb im Kontext von KI dabei eine Querschnittsaufgabe über die Unterrichtsfächer hinweg, was zur Folge hat, dass alle Lehrkräfte unabhängig vom Unterrichts- fach sowohl über allgemeine und fachspezifische KI-bezogene Kompetenzenals auch über didaktische und pädagogische Kompetenzen verfügen müssen, um diese neue Technologie in den jeweiligen Fachunterricht zu integrieren. Insbesondere vor dem Hintergrund, dass KI-basierte Anwendungen bereits Ein- zug in die Schule gehalten haben. So gaben bspw. bereits ein halbes Jahr nach Veröffentlichung () % der in einer repräsentativen Umfrage im Auftrag von Bit- kom e. V. befragten (&+ Schülerinnen und Schülern in Deutschland an, ChatGPT zu nutzen (Bitkom Research, 2&2)). Aufgrund der hohen Dynamik, sowohl was die technologische Weiterentwicklung als auch die Verbreitung betrifft, ist das Bildungssystem gefordert, unmittelbar zu reagieren und sich an die neuen Ge- gebenheiten anzupassen. Hierbei ist sowohl Handlungsschnelligkeit gefordert als auch Kooperation, wie die Ständige Wissenschaftliche Kommission in ihrem Impulspapier „Large Language Models und ihre Potenziale” richtig feststellt: „Hier besteht schneller Handlungsbedarf der Bildungsforschung, insbesondere der Fachdidaktiken, Lehrkräfte in enger Kooperation mit den Landesinstituten für Lehrkräftebildung zu schulen und in einer realistisch-re!ektierten Haltung zu stärken” (SWK, 2&2), S. 1+).
Künstliche Intelligenz (KI) ist nicht mehr nur ein Zukunftsthema, sondern bereits in vielen Bereichen der Lebens- und Arbeitswelt sowie in Forschung und Lehre in den Naturwissenschaften präsent und wird zukünftig als eine Schlüsseltechnologie noch an Bedeutung zunehmen. Daher benötigen Lehrkräfte Kompetenzen zum Unterrichten mit und über KI. Experten und Expertinnen haben ausgehend vom etablierten DiKoLAN (PLUS) KI-spezifische Kompetenzen für Naturwissenschaftslehrkräfte abgeleitet. Sie bilden den Orientierungsrahmen „Digitale Kompetenzen für das Lehramt der Naturwissenschaften für den Unterricht mit und über Künstliche Intelligenz“ DiKoLANKIKI und werden mit diversen Praxisbeispielen veranschaulicht.
This study examines the development of pre-experiences with digital media at school and in university, creating and entertainment-oriented media use and attitudes towards digital media in the classroom among students in the first three years of study, particularly those enrolled in science courses, in times of the COVID-19 pandemic. Using a questionnaire adapted from Vogelsang et al. scales were calculated and PERMANOVAs, Kruskal-Wallis tests and post-hoc Dunn tests done shedding light on the influence of graduation year and semester of study as well as the difference between the current cohort and a pre-pandemic one. Results revealed significant shifts in digital experiences, particularly among students who were still attending school during the pandemic. Compared to colleagues without school experience during the pandemic, they showed a more frequent use of digital media for communication and collaboration. Moreover, a discernible trend of increasing digital experiences with academic progression at the university level was observed. A semester-by-semester comparison between a pre-pandemic cohort and the current study also showed an increase in the use of digital media at university. However, attitudes towards digital media in teaching exhibited a slight decrease between pre-pandemic and current cohorts. These findings underscore the imperative of integrating digital tools in educational settings to bolster digital literacy and foster effective digital learning experiences, thereby equipping students with the necessary skills to navigate an increasingly digitalized world.

Lab head

Johannes Huwer
Department
  • Department of Chemistry

Members (20)

Lars-Jochen Thoms
  • University of Konstanz
Erik Kremser
  • Technical University of Darmstadt
Sabrina Syskowski
  • University of Konstanz
Christof Probst
  • University of Education Weingarten
Manuel Krug
  • University of Konstanz
Anna Henne
  • University of Konstanz
Catherine Barth
  • University of Konstanz
Charlotte Sophia Diepolder
  • University of Education Weingarten

Alumni (2)

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