Künstliche Intelligenz verbessert Ausbildung

Investitionen in die Lernfabriken 4.0

Die Digitalisierung geht in allen Bereichen des täglichen Lebens rasant voran. Auch in der Ausbildung und den Ausbildungsbetrieben werden die Digitalisierung und die digitale Transformation immer wichtiger. Schüler der Staatlichen Feintechnikschule in VS-Schwenningen und der Gewerblichen Schulen Donaueschingen haben deshalb jetzt die Möglichkeit, sich mit künstlicher Intelligenz auseinander zu setzen.

Grundlage dafür sind an beiden Schulen die bereits eingerichteten Lernfabriken 4.0, die nun mit künstlicher Intelligenz – in verschiedener Art und Weise – erweitert werden. Stefan Löffler, Leiter des Amtes für Schule, Hochbau und Gebäudemanagement: „Der Schwarzwald-Baar-Kreis als Schulträger sieht selbstverständlich, wie sich diese Investition in die Zukunft unserer Schüler auszahlt. Durch die Lernfabriken können sie Erlerntes besser behalten, wenn sie die Theorie direkt mit der Praxis verknüpfen können und in einer realitätsnahen Umgebung Herausforderungen selbstorganisiert lösen.“

An der Staatlichen Feintechnikschule mit Technischem Gymnasium in VS-Schwenningen wird die Industrie 4.0 Lernfabrik um eine Qualitätssicherung mittels künstlicher Intelligenz (KI), einer industriellen Kamera sowie um eine Absicherung des Roboters mit Feldvisualisierung durch Augmented Reality (AR) ergänzt. Zusätzlich wird das „Industrie 4.0 Grundlagenlabor“ ebenfalls mit diesen Komponenten ausgestattet.

Der Laboraufbau beinhaltet neun Kamerasysteme mit künstlicher Intelligenz und eine durch ein Tablet oder Handy programmierbare laserbasierte Sicherheitszelle, dem „unsichtbaren Lichtvorhang“.

Dadurch können die Schüler die Anwendung der künstlichen Intelligenz und der Augmeted Reality direkt im Labor in Kleingruppen erlernen. „Die Laboraufbauten werden mit den zugehörigen Lernmaterialien, weiterführenden Dokumenten und exemplarischen Unterrichtslösungen geliefert“, erklärt Schulleiter Thomas Ettwein.
Das Lernkonzept KI behandelt unter anderem, wie Klassen definiert und Werkstücke in definierte Klassen anhand spezifischer Merkmale eingeteilt werden. Das Resultat der Qualitätskontrolle mit KI wird auf einem Computer ausgegeben. Der Landkreis investierte als Schulträger für diese Umsetzung rund 40.000 Euro, hinzu kommt eine Förderung durch das Land in gleicher Höhe.
An den Gewerblichen Schulen Donaueschingen wurde ebenfalls in die Künstliche Intelligenz investiert. Die Lernfabrik 4.0 wurde mit einer digitalen Plattform und einer virtuellen Lernfabrik erweitert, um in der Realität unsichtbare Zusammenhänge sichtbar zu machen.

Lernfabrik 4.0: Ziel des X-Reality Projektes ist es, eine umfassende digitale Plattform zu schaffen, die mit Hilfe von Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) das Lernen sinnvoll unterstützt.

Keine Angst vor künstlicher Intelligenz

Künstliche Intelligenz ist seit einiger Zeit in aller Munde. Vor allem, seit KI dank einiger frei zugänglicher Programme und Apps für jeden nutzbar ist. Die EU arbeitet seit 2021 an neuen Vorschriften, mit denen die Anwendung künstlicher Intelligenz geregelt werden soll. In den Lernfabriken 4.0 hat die künstliche Intelligenz jedoch ausschließlich Aufgaben, die den Unterricht unterstützen. Auch die Projekte AR und VR sind klar definiert. „Ziel dieses X-Reality Projektes ist es, eine umfassende digitale Plattform zu schaffen, die mit Hilfe von Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) das Lernen sinnvoll unterstützt. Damit werden Wirkungszusammenhänge erfahrbar gemacht, die teilweise aufgrund der Konstruktion von Anlagen nicht einsehbar sind“, führt Reiner Jäger, Schulleiter der Gewerblichen Schulen aus. „Damit schaffen wir es, die Lernfabrik nach Hause zu den Schülern ins Wohnzimmer zu bringen, uns von Lernorten unabhängig und unsere Lernfabrik zu jeder Zeit an jedem Ort spielerisch erfahrbar zu machen.“

Künstliche Intelligenz ist seit einiger Zeit in aller Munde. Vor allem, seit KI dank einiger frei zugänglicher Programme und Apps für jeden nutzbar ist.

Schüler und Lehrer betreten einen virtuellen Raum

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines virtuellen Klassenzimmers. Dadurch ist es möglich, dass sich eine Gruppe von Schülern online über eine VR-Brille mit ihrer Lehrkraft in einem virtuellen Raum trifft und Problemstellungen sowie Lerninhalte an virtuellen Modellen besprechen und diskutieren können. Die Teilnehmer sind im virtuellen Klassenzimmer über Avatare vertreten. Dies ist ein Meilenstein für den digitalen Unterricht in Präsenz oder online. Investiert wurden rund 130.000 Euro, der Schwarzwald-Baar-Kreis finanzierte 45.000 Euro, durch die Landesförderung kamen 40.000 Euro hinzu, der Rest über Drittmittel).

Die erste Lernfabrik wurde am 2. Dezember 2016 eingeweiht. 2017 und 2018 investierte der Schwarzwald-Baar-Kreis rund 120.000 Euro in Labormöbel und Lehrsysteme für die Lernfabrik. Zunächst war für die Staatliche Feintechnikschule mit Technischem Gymnasium (FTS mit TG) keine Landesförderung möglich, da sich Land und Kreis die Trägerschaft teilen. Die FTS mit TG entwickelte daher 2016 mit Partnern aus der Industrie eigenständig eine Lernfabrik 4.0.
In der Industrie 4.0 Lernfabrik werden mittels spanender Fertigung individuelle Pfeifen, Taschenlampen, Schlüsselanhänger und Flaschenöffner mit einer individualisierten Gravur in Losgröße 1 hergestellt. Die Gewerblichen Schulen Donaueschingen beteiligten sich am zweiten Förderaufruf des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg (jetzt Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg) über die Förderung von Lernfabriken 4.0 an beruflichen Schulen im Rahmen der Landesstrategie digital@bw im Jahr 2018.

Die Lernfabrik 4.0 im Bereich Kunststofftechnik wurde am 5. Oktober 2021 eingeweiht. Durch die Anpassung und Optimierung des Konzepts mit der Firma SBS-FEINTECHNIK GmbH & Co. KG aus Schonach konnte die Lernfabrik 4.0 mit rund 500.000 Euro umgesetzt werden.