Interdisziplinäres Lehrprojekt zu KI-/Chatbot-Technologien: „Schnatterbüchse“

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Ein Chatbot ist ein Computerprogramm, das gesprochene, textbasierte oder multimodale Unterhaltungen mit Menschen unterstützt. (McTear 2021). Die Verwendung von Chatbots bzw. von „künstlichen Interaktionspartner:innen“ gewinnt im Zuge der aktuellen Digitalisierungswelle als unterstützendes Tool in der Lehre immer mehr an Bedeutung (Raunig 2021). Da Chatbots mittlerweile auch in vielen Unternehmen über alle Branchen hinweg im Einsatz sind, ist Know-how zur technologischen Entwicklung bzgl. möglicher Chancen und Risiken bei der Verwendung von Chatbots in der Praxis für Studierende essenziell. Zur Umsetzung eines leistungsfähigen Chatbots benötigt es vielfältige Fähigkeiten - von der Kommunikations- und Dialoggestaltung hin bis zur technischen Entwicklung und Einbindung in eine bestehende IT-Infrastruktur. Studierende sollen im Rahmen ihres Studiums die Möglichkeit erhalten, Chatbots und ähnliche Tools zu verwenden und sich aktiv mit deren Planung und Entwicklung auseinanderzusetzen.

Aus diesem Grund wurde an der FH Salzburg das Projekt "Schnatterbüchse" konzipiert, dessen Ziel es ist, Studierenden aus den unterschiedlichsten Fachrichtungen (grundsätzlich ohne Vorkenntnisse) eine curriculare Auseinandersetzung mit dem Thema "Chatbots" zu ermöglichen. Dazu wurde eine Kooperation zweier Lehrveranstaltungen unterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen erarbeitet und jeweils als Wahlpflichtfach angeboten: Applied Natural Language Processing (Department Information Technologies & Digitalisation) sowie Corporate Communication in Change and Risk (Department Business & Tourism). Das im Rahmen der kooperativen Lehrveranstaltung erlangte Wissen wird in Projektgruppen direkt angewendet und in prototypischen Chatbot-Entwicklungen umgesetzt.

Kurzzusammenfassung des Projekts

Nicht erst seit Veröffentlichung des Tools ChatGPT sind Chatbots durch die Möglichkeit der Automatisierung (menschlicher) Kommunikation ein wesentlicher Bestandteil der Digitalisierung der Gesellschaft. Hochschulen als aktive Gestalterinnen der digitalen Transformation sollen Studierenden Raum und Möglichkeiten bieten, sich mit dieser Technologie auseinanderzusetzen - nicht nur in der Anwendung, sondern auch im Verstehen, Hinterfragen und Entwickeln. Aus diesem Grund wurde an der FH Salzburg im Studienjahr 2022/23 das Lehrveranstaltungsprojekt "Schnatterbüchse" als Hochschulkooperation in einem interdisziplinären Lehr- und Lernsetting konzipiert. Durch diese interdisziplinäre Zusammenarbeit der Departments Information Technologies & Digitalisation sowie Business & Tourism können sich Studierende dem Thema aus unterschiedlichen Perspektiven nähern. In Projektgruppen wird nach der Methode „ICM trifft Scrum“ ein jeweils eigener Use Case entwickelt und prototypisch umgesetzt. Die abschließende Präsentation der selbst entwickelten Prototypen erlaubt die Interaktion mit verschiedenen Ausprägungen von Chatbots. Dieser innovative Lehransatz fördert fachübergreifende Kompetenzen und Qualifikationen, ebenso werden soziale Kompetenzen gestärkt.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

Not only since the publication of the tool ChatGPT have chatbots become an essential part of the digitalization of society by means of automating (human) communication. Universities as active shapers of the digital transformation should offer students space and opportunities to engage with chatbots - far beyond usage alone, focuses on understanding, questioning and developing the technology. For this reason, the project "Schnatterbüchse" (chatter box) was launched at the Salzburg University of Applied Sciences in the academic year 2022/23 as academic cooperation in an interdisciplinary teaching and learning setting. Given this interdisciplinary cooperation of the departments Information Technologies & Digitalisation as well as Business & Tourism, students can approach the topic from diverse perspectives. Each of the project groups develop and implement their own use case, while group work is organized following the principle of “ICM meets Scrum”. The final presentation of the self-developed prototypes allows interaction with various forms of chatbots. This innovative teaching approach promotes interdisciplinary skills and qualifications, while also strengthening social skills.

Nähere Beschreibung des Projekts

Die kooperative Lehrveranstaltung beginnt mit einem Einstiegsworkshop, der dazu dient, in interaktiven Gruppenarbeiten das Thema Chatbot einzuführen und die wichtigsten Grundlagen zu vermitteln. Im Anschluss daran werden im Laufe des Semesters in Projektgruppen Chatbot-Prototypen entwickelt, die am Ende im Rahmen einer "Roadshow" den anderen Gruppen präsentiert und zum Testen bereitgestellt werden. Die Tools, die zur Umsetzung verwendet werden, sind den Studierenden völlig freigestellt und richten sich nach den Fähigkeiten der Studierenden. So kann auch mit No-Code-Entwicklungsprogrammen ein lauffähiger Prototyp entwickelt werden - Programmierkenntnisse sind keine Voraussetzung.

Der Einstiegsworkshop

Zum Auftakt der kooperativen Lehrveranstaltung werden die wichtigsten Grundlagen zum Thema Chatbots in einem interaktiven Workshop im Umfang von zwei Einheiten vermittelt. Die Studierenden machen sich in zwei getrennten Gruppen (=Expertengruppen) vertraut mit einem Beispieldialog eines bestimmten Chatbots und sollen dessen Charakteristika anhand vorgegebener Fragestellungen herausarbeiten. Gemäß eines Gruppenpuzzles oder JigSaw (Aronson 2011) erfolgt danach die Bildung von Zweiergruppen (=Erklärungsgruppe) mit jeweils einem Studierenden aus jeder Expertengruppe, um die Unterschiede zu besprechen. Die wichtigsten Erkenntnisse aus den Erklärungsgruppen werden anschließend im Plenum geteilt und um eine weiterführende Diskussion zu offenen Fragen ergänzt (z.B. Berührungspunkte mit Chatbots im Alltag, ethische Fragestellungen, technischer Reifegrad etc.).

Dieser Einstiegsworkshop ist so konzipiert, dass er jederzeit als eigenständiges Modul in unterschiedlichsten Studiengängen abgehalten werden kann. Dies wurde im SS 2022 bereits in der Bachelor-Lehrveranstaltung Digitale Kommunikation umgesetzt.

Im Anschluss an den Workshop werden die Aufgabenstellung für die Projektphase besprochen und die Projektgruppen eingeteilt. Die konkrete Aufgabenstellung richtet sich nach den beteiligten Lehrveranstaltungen. Im aktuellen Fall sollte ein Chatbot für die Krisenkommunikation von Unternehmen entwickelt werden, wobei es galt, ein Unternehmen sowie eine spezielle Krisensituation auszuwählen.

Die Projektphase

Der Ablauf und die Lehrmethodik des projektzentrierten Unterrichts ist angelehnt an das Modell ICMScrum nach Karsten Morisse (Morisse 2022). Die Projektgruppe bildet das Scrum-Team. Sie ist bewusst so konzipiert, dass immer Studierende aus beiden Departments zusammenarbeiten. So wird die gegenseitige Unterstützung der Studierenden bzw. auch das Nutzen unterschiedlicher Expertisen gefördert. Der Product Owner (=Auftraggeber:in) wird von beiden Lehrpersonen repräsentiert. Die Rolle des Scrum Masters geht sukzessive von den Lehrpersonen auf einen Studierenden in jeder Gruppe über. "Die Wirkung von Scrum kann sich nur entfalten, wenn die Arbeit in einzelne Sprints aufgeteilt wird. (...) Zu diesem Zweck wird der gesamte Inhalt der Lehrveranstaltung in eine Anzahl von thematischen Blöcken aufgeteilt. (...) Im Rahmen eines Sprints müssen die Studierenden an der Weiterentwicklung des jeweiligen Produktes arbeiten." (Morisse 2022)

Die kooperative Lehrveranstaltung ist in zwei Sprints aufgeteilt: (1) Die Use Case Entwicklung mit einem Chatbot-Canvas als finales "Produkt", sowie (2) die Prototyp-Entwicklung mit einem lauffähigen Prototypen als finales Produkt. Die Planung und Durchführung eines Sprints obliegen jeder Gruppe selbst.

Im ersten Sprint wird von jeder Gruppe ein Chatbot-Canvas ausgearbeitet, in dem die Rahmenbedingungen für die Entwicklung des Chatbots festgelegt werden. Neben dem genauen Use Case betrifft das die Sprache und Plattform bzw. Kanäle, die zur Kommunikation genutzt werden, die Festlegung der Zielgruppe(n) und deren Erreichbarkeit, sowie z.B. die Abschätzung (zumindest im realen Einsatz) benötigter Schnittstellen zu anderen Software-Systemen im Unternehmen (z.B. Datenbanken). Unterstützend wird zu Beginn dieser Arbeitsphase ein Coaching (Blom 2000) durch beide Lehrpersonen für jede Gruppe individuell angeboten. Um die Flexibilität für die Studierenden zu erhöhen und die Terminplanung zu erleichtern, wurden die Coachings der einzelnen Gruppen online zu individuell vereinbarten Terminen durchgeführt. Den Abschluss des ersten Sprints bildet die Vorstellung der Ergebnisse im Plenum, bei dem auf Peer Feedback (Uni Wien 2017) auch im Sinne der Scrum-Retrospektive gesetzt wird. Grundlage für das Scrum-Review bildet die Inspektion des ausgearbeiteten Chatbot-Canvas.
Im zweiten Sprint arbeiten die Gruppen an der konkreten Umsetzung des Chatbot-Prototypen, wobei sie in der Tool-Auswahl völlig frei sind. Auch in dieser Phase ist wieder ein Coaching durch beide Lehrpersonen eingeplant. Den Abschluss bildet eine "Roadshow" der Projekte, zu der auch weitere Lehrende der beteiligten Studiengänge eingeladen werden. Jede Gruppe hat so die Möglichkeit, ihren Prototypen zu präsentieren und gleichzeitig die Prototypen der anderen Gruppen auszuprobieren bzw. zu evaluieren und sich dabei Anregungen für die eigene Umsetzung einzuholen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Technologien und kommunikativer Ansätze in den Projekten erfolgt automatisch eine Analyse deren Vor- und Nachteile. Die Scrum-Retrospektive erfolgt wieder in Form eines Peer Feedbacks (3-2-1 Methode). Die Prototypen bzw. das Poster für den Stand der Roadshow sowie ein ausgearbeiteter Dialogbaum bilden die Grundlage für das abschließende Review.

Vermittelte Kompetenzen

Das gewählte Format der interdisziplinären Lehrveranstaltung fördert die Entwicklung unterschiedlicher Schlüsselkompetenzen (Kompetenzatlas 2023). Im Bereich der Sozial-kommunikativen Kompetenzen sind dabei vor allem die Teamfähigkeit, Problemlösungsfähigkeit, Experimentierfähigkeit, die Kommunikationsfähigkeit sowie die Kooperationsfähigkeit zu nennen. Lernfähigkeit, ganzheitliches Denken, schöpferische Fähigkeit, Einsatzbereitschaft und Zuverlässigkeit werden als Personale Kompetenzen gefördert. Zu den besonders von diesem Lehrprojekt fokussierten Aktivitäts- und Handlungskompetenzen zählen das ergebnisorientierte Handeln, Tatkraft und Ausführungsbereitschaft. Natürlich werden auch Fach- und Methodenkompetenzen vermittelt und verstärkt: die Wissensorientierung, analytische Fähigkeiten, Sachlichkeit und Beurteilungsvermögen, Konzeptionsstärke, systematisch-methodisches Vorgehen, Projektmanagement sowie fachübergreifendes Verständnis.

Darüber hinaus treten in den einzelnen Gruppen auch andere individuellere Kompetenzen stärker in den Vordergrund – abhängig von den jeweiligen Persönlichkeitstypen.

Entwickelte Prototypen im WS2022/23

Die Aufgabenstellung im WS2022/23 lautete "Entwicklung eines Chatbots für die Krisenkommunikation eines Unternehmens". Die ausgewählten Use Cases der Projektgruppen umfassten dabei Produktrückrufaktionen unterschiedlicher Unternehmen, die Reaktion auf Feueralarm in einer Hochschule, sowie die Koordination von Sach- und Zeitspenden für einen sozialen Hilfsdienst in Akutzeiten. Die entwickelten Prototypen wiesen eine hohe technische Reife auf. So wurde bspw. von einer Gruppe das damals neu veröffentlichte ChatGPT zur Antwortgenerierung eingebunden bzw. von einer weiteren Gruppe eine Emotionserkennung eingebaut.

(Aronson 2011) Aronson, E., & Patnoe, S. (2011). Cooperation in the Classroom. The Jigsaw Method. 3rd Edition. Pinter&Martin.
(Blom 2000) Blom, H. (2000). Der Dozent als Coach. Luchterhand.
(Kompetenzatlas 2023) Erpenbeck, J., & Heyse, V. (2023). KODE Kompetenzatlas. www.kodekonzept.com/wissensressourcen/kode-kompetenzatlas. Zugegriffen: 22.02.2023
(McTear 2021) McTear, M. (2021). Conversational AI – Dialogue Systems, Conversational Agents, And Chatbots. San Rafael, California Morgan & Claypool Publishers.
(Morisse 2022) Morisse, K. (2022). Inverted Classroom triff Scrum. Hochschulforum Digitalisierung. hochschulforumdigitalisierung.de/de/blog/icm-scrum. Zugegriffen: 21.02.2023
(Uni Wien 2017) Center for Teaching and Learning: Peer-Feedback. Infopool besser lehren. Universität Wien, August 2017. infopool.univie.ac.at/startseite/feedback/peer-feedback/. Zugegriffen: 21.02.2023
(Raunig 2021) Raunig, M. (2020). Künstliche Interaktionspartner*Innen An Hochschulen. Books On Demand.

Nutzen und Mehrwert

Kooperative Lehre in gegebenen Strukturen umzusetzen verlangt ein hohes Maß an Flexibilität bereits in der Lehrveranstaltungsplanung. Rahmenbedingungen bzgl. Lehrveranstaltungsterminen, die Mischung aus Vollzeit- und berufsbegleitend Studierenden, die Raumanforderungen einer vergrößerten Gruppe durch Zusammenlegung etc. sind nur einige Beispiele.

Der große Mehrwert liegt vor allem in der persönlichen Bereicherung aller Beteiligten durch die interdisziplinäre und selbstgesteuerte Lehr- und Lernerfahrung. Aus Studierendensicht wird außerdem der Praxisbezug geschätzt. Die kooperative Lehrveranstaltung erlaubt auch den Transfer von Forschung zur Lehre, da beide Lehrpersonen ihre in der Forschung erworbenen Erkenntnisse vor allem in den Coachings weitergeben können.

Nachhaltigkeit

Durch die Verankerung beider Lehrveranstaltungen in den aktuellen Curricula ist die Abhaltung dieser kooperativen Lehrveranstaltung längerfristig gesichert und wird im WS2023/24 wieder angeboten. Eine Ausweitung auf andere Lehrveranstaltungen würde das Projekt noch nachhaltiger absichern. Interessensbekundungen dafür gibt es bereits - durch die aktuellen Entwicklungen rund um ChatGPT ist die Thematik KI und Chatbots relevanter denn je. Konkretes Interesse besteht beispielsweise bei den gesundheitswissenschaftlichen Studiengängen, wo Chatbots für die Simulation von Patient:innengesprächen bzw. die Erstanamnese eingesetzt werden können.

Das Projekt wird durch die HSL der FH Salzburg in Form des Zukunftsfonds für innovative Lehre gefördert. Somit stehen auch Ressourcen für die Anpassung bzw. Weiterentwicklung dieses Lehrangebots zur Verfügung.

Dissemination/Transfer

Das gesamte Projekt wurde von Beginn an so konzipiert, dass eine Übertragbarkeit auf andere Lehrveranstaltungen möglich und explizit erwünscht ist. Innerhalb der FH Salzburg wurden dafür bereits erste Potentiale für eine Erweiterung identifiziert.

Der auf zwei Einheiten angesetzte Einstiegsworkshop ist überdies bestens geeignet, auch kurzfristig in anderen Lehrveranstaltungen oder Angeboten zum Einsatz zu kommen. So wurde dieser Workshop schon in einer anderen Lehrveranstaltung an der FH Salzburg und im Rahmen der DACH-Konferenz ICMbeyond 2023 in Chur (https://icmbeyond2023.notion.site/ICMbeyond-2023-6da690c360c9433eaac387ff1cff3a35) abgehalten. Letzterer Vortrag ermöglichte den Austausch und Informationstransfer mit Kolleg:innen an anderen Hochschulen im deutschsprachigen Raum. Darüber hinaus ist ein Angebot im Rahmen der Ditact (https://ditact.ac.at/) angedacht.

Für Fachhochschulen ist auch der Wissenstransfer in Unternehmen ein wichtiger Baustein ihres Auftrags. Die Reaktionen berufsbegleitend Studierender haben das Potential der Lehrveranstaltung unterstrichen: Es hat sich gezeigt, dass das praktisch Erlernte teilweise noch während des Semesters in die Unternehmen transferiert werden konnte und die Unternehmen dadurch (verstärkt) auf das Thema aufmerksam wurden.

Institutionelle Unterstützung

Das Projekt wird durch die HSL der FH Salzburg in Form des Zukunftsfonds für innovative Lehre (https://www.fh-salzburg.ac.at/fhs/die-fh/innovative-lehre/zukunftsfonds) unterstützt. Der Lehrinhalt ist Teil eines mehrstufigen Projekts, in dem unter anderem Prototypen von Chatbots für die Lehre (z.B. FAQ-Bot in MS Teams) sowie Informations-Handouts und Tutorials für Kolleg:innen erstellt und zur Verfügung gestellt werden.

Positionierung des Lehrangebots

Das Angebot richtet sich derzeit an Studierende aus vier Masterstudiengängen an der FH Salzburg (Applied Image and Signal Processing, Betriebswirtschaft, Business Informatics, Informationstechnik & System-Management). Aktuell wird das Lehrveranstaltungsprojekt “Schnatterbüchse” als interdisziplinäre Lehrveranstaltung im Rahmen eines curricular verankerten Wahlpflichtfachs (2 ECTS) für 15 Personen angeboten, da dies aus didaktischer Sicht eine geeignete Gruppengröße für dieses Lehrformat darstellt. Die Positionierung des Lehrangebots ist bewusst auf Masterebene gewählt, da die Studierenden bereits über Domänenwissen verfügen. Bedingt durch die interdisziplinäre Ausrichtung im Spannungsfeld Betriebswirtschaftslehre und Informatik besteht hohe Heterogenität hinsichtlich des disziplinenbezogenen Vorwissens. Der studierendenzentrierte Lehransatz mit aktiver Beteiligung berücksichtigt diesen Umstand.

Links zum Projekt