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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 13: Digitale Medien II

DD 13.2: Vortrag

Dienstag, 10. März 2026, 11:05–11:25, SCH/A252

KI-gestützte Lernumgebung für das Physikpraktikum: Entwicklung und empirische Evaluation — •Tilmann Steinmetz¹, Jan-Philipp Burde¹ und Peter Gerjets² — ¹Universität Tübingen, Tübingen, Germany — ²Leibniz-Institut für Wissensmedien, Tübingen, Germany

Studierende kommen häufig ohne ausreichende fachliche Vorbereitung in das physikalische Grundpraktikum. Um diesem Problem zu begegnen, wurde eine KI-gestützte Lernumgebung für einen Versuch zum ohmschen Gesetz entwickelt, mit der sich Studierende auf das Praktikum vorbereiten können. Versuchsanleitung und Systemprompt des KI-Tutors wurden anhand des fachdidaktisch etablierten EPo-Konzepts (Elektrizität mit Potenzial) entwickelt, das typische Verständnisschwierigkeiten beim Thema einfache Stromkreise berücksichtigt. Die digitale Lernumgebung enthält die Versuchsanleitung, den KI-Tutoren sowie die Möglichkeit für automatisiert generierte Verständnisfragen zu einzelnen Versuchsteilen. Die Wirksamkeit der Lernumgebung wurde in einer quasi-experimentellen Treatment-Kontrollgruppen-Studie mit Prä-Post-Design mit ca. 200 Studierenden untersucht. Während sich die Kontrollgruppe lediglich mit der Versuchsanleitung im PDF-Format auf den Versuch vorbereitete, hatte die Experimentalgruppe zusätzlich die Möglichkeit, die KI-gestützte digitale Lernumgebung zu nutzen. Die Ergebnisse zeigen eine erhöhte Lernwirksamkeit zugunsten der Experimentalgruppe. Eine qualitative Analyse der Chatverläufe weist darauf hin, dass der KI-Tutor die zentralen Konzepte des EPo-Konzepts verstärkt.

Keywords: Künstliche Intelligenz; Elektrische Stomkreise; Digitale Medien; Physikalisches Praktikum