KI steigert nachweislich das Lernen und Engagement in Wissenschaftsmuseen

Ein Forscherteam am Human-Computer Interaction Institute (HCII) der Carnegie Mellon University hat einen neuen Weg aufgezeigt, wie sich Lernen und Engagement für Museumsausstellungen effektiv steigern lassen. Das Team setzte auf künstliche Intelligenz (KI), um neue interaktive und praktische Exponate zu entwickeln, darunter einen intelligenten, virtuellen Assistenten, der mit Besuchern interagiert. 

Es wurde festgestellt, dass die neue intelligente Ausstellung im Vergleich zur herkömmlichen Ausstellung das Lernen und die Zeit, die Einzelpersonen auf der Ausstellung verbringen, steigert. 

Die Ergebnisse des Teams wurden im veröffentlicht Zeitschrift für Lernwissenschaften. 

Spielen in Lernen verwandeln

Nesra Yannier ist HCII-Fakultätsmitglied und Leiterin des Forschungsprojekts.

„Mit künstlicher Intelligenz und Computer Vision wurde das Spiel zum Lernen“, sagte Yannier. 

Das Team bestand außerdem aus Ken Koedinger und Scott Hudson von der CMU, Kevin Crowley von der University of Pittsburgh und Youngwook Do vom Georgia Institute of Technology. 

Eine der beliebtesten Ausstellungen in Museen sind Erdbebenausstellungen, bei denen Kinder Türme bauen und versuchen, diese vor dem Umstürzen zu schützen, wenn der Tisch wackelt. Rund um die Ausstellung sind häufig Schilder angebracht, um Kinder für Naturwissenschaften zu begeistern, es gibt jedoch keine eindeutigen Belege dafür, wie effektiv sie sind. 

KI-gestützte Erdbebentabelle

Yannier leitete das Forscherteam, um einen KI-gestützten Erdbebentisch zu bauen, der über eine Kamera, einen Touchscreen und ein großes Display verfügte. Es gab auch NoRilla, einen intelligenten Agenten in Form eines virtuellen Gorillas. NoRilla ersetzt die traditionellen Schilder und interagiert mit den Teilnehmern, indem es sie durch verschiedene Herausforderungen führt und Fragen zu den Erdbebenausstellungen stellt, beispielsweise warum die Türme eingestürzt sind oder nicht. 

Das Team testete die intelligenten Erdbebenexponate im Carnegie Science Center in Pittsburgh. Kinder, die an einem Sommercamp im Zentrum teilnahmen, interagierten entweder mit den intelligenten oder traditionellen Exponaten und führten Vor- und Nachtests sowie Umfragen durch. Das Team beobachtete auch Besucher bei der Interaktion mit der Ausstellung.

Die Umfragen ergaben, dass die Kinder durch die intelligente Ausstellung deutlich mehr lernten und genauso viel Spaß hatten wie mit der herkömmlichen Ausstellung. Die KI-Ausstellung half den Kindern auch dabei, die wissenschaftlichen Konzepte besser zu verstehen und ihre Fähigkeiten im Bau- und Ingenieurwesen zu verbessern. 

Die Ergebnisse der Studie zeigten auch, dass die Menschen etwa sechs Minuten bei der intelligenten Ausstellung verbrachten, verglichen mit 90 Sekunden bei der herkömmlichen Ausstellung. 

Koedinger ist Professor für HCII.

„Was mich besonders beeindruckt, ist, wie das System Kinder zu echten wissenschaftlichen Experimenten und zum Nachdenken anregt“, sagte Koedinger. „Die Kinder verstehen es nicht nur, sie haben auch mehr Spaß als sonst an den Ausstellungen, auch wenn mehr Nachdenken gefragt ist.“ 

„Unsere Ausstellung automatisierte die Anleitung und Unterstützung, die praktische körperliche Experimente zu einer wertvollen Lernerfahrung machen“, fügte Yannier hinzu. „In Museen verfügen die Eltern möglicherweise nicht über das entsprechende Wissen, um ihren Kindern zu helfen, und das Personal ist möglicherweise nicht immer verfügbar. Mithilfe von KI und Computer Vision können wir dieses Erlebnis mehr Kindern mit unterschiedlichem Hintergrund und in größerem Umfang bieten.“

Yannier sagt, dass diese neue Technologie den Schülern auch im Klassenzimmer und zu Hause helfen könnte, nicht nur in einem Museum.