Elektronischer Übungsbetrieb in der Informatik-Grundausbildung

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

In den Veranstaltungen Objektorientierte und funktionale Programmierung und Algorithmen und Datenstrukturen wird seit dem Sommersemester 2007 der Übungsbetrieb elektronisch unterstützt durchgeführt. Dazu werden die wöchentlichen Übungsaufgaben über ein webbasiertes System den Studierenden zur Verfügung gestellt.

Von 2007 bis zum Wintersemester 2016/17 haben wir die Eigenentwicklung DUESIE eingesetzt. Bei diesem System konnten die Studierenden ihre Lösungen hochladen und das System hat diese Lösungen dann den Tutoren vorbewertet bereitgestellt. Gerade bei den Modellierungsaufgaben mit UML und den Programmieraufgaben mit Java/SML und C++ konnte so die Möglichkeit geschaffen werden, wöchentliche Übungsblätter zu bewerten. Systembedingt mussten wir dann aber zum Sommersemester 2017 den Betrieb einstellen.

Seit dem Sommersemester 2017 setzen wir das externe System der Firma Examio ein. Auch hier handelt es sich um ein webbasiertes System bei dem die Studierenden die Aufgaben online einsehen und ihr Lösungen hochladen können. Zurzeit ist es noch nicht möglich, die Auswertungskomponente von DUESIE zu verwenden, dies wird jedoch in den nächsten Semestern zur Verfügung stehen. Dafür bietet das System von Examio den Mehrwert, dass auch die Vorlesungsfolien mit Übungsaufgaben angereichert werden können. Für jeden Studierenden gibt es die Möglichkeit, sich individuelle Lernpfade anzuzeigen. Inhaltliche Screencasts dienen dazu, den Studierenden weiterführende Informationen zu liefern. Durch so genannte Online-Sprechstunden (oder auch Webinare) können Studierende orts- und zeitunabhängig sich mit ihren Tutoren in Verbindung setzen.

Zukünftig wollen wir die automatische Auswertungskomponente aus DUESIE auch in Examio integrieren. Des Weiteren wollen wir versuchen die Präsenzphasen in den Übungen zu optimieren. So ist mittelfristig geplant, die Präsenzübungen weitestgehend durch Online-Übungen abzulösen.

In der Durchführung seit 2007, Systemwechsel zum SoSe 2017

Verwendete Plattformen und Tools

2007 – 2017 DUESIE, seit 2017 die online-basierte Lernplattform Examio.

Elektronischer Übungsbetrieb in der Informatik-Grundausbildung (PDF)

Ansprechpartner

AR Dr.-Ing. Andreas Hoffmann
Fakultät IV – Department ETI
Lehrstuhl Betriebssysteme und verteilte Systeme,

Kontakt
AR Dr.-Ing. Andreas Hoffmann
andreas.hoffmann@uni-siegen.de

Pilotprojekt Elektronische Klausuren

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

Im Rahmen des dreijährigen Projektes (02/2015 – 01/2018) wurden an der Universität Siegen an insgesamt 26 Prüfungstagen, verteilt auf anfänglich drei bis gegen Ende der Pilotphase fünf Tage pro Semester, elektronische Klausuren mit einer einheitlichen Prüfungsumgebung auf Basis von manipulationssicheren Laptops durchgeführt. Hierzu findet eine Kooperation mit dem Dienstleister IQUL GmbH statt. Die Finanzierung wurde für die Dauer des Pilotprojektes vom Rektorat übernommen. Teil des Projekts ist auch die Installation einer Supportstelle zur Koordination der Prüfungstage, technischen und didaktischen Beratung der Dozierenden sowie Evaluation und Verbesserung des Angebots durch stetigen Kontakt mit dem Softwarehersteller und Dienstleister IQUL. Das Projekt wird im Anschluss einer Vorbereitungsphase (02/2018 – 01/2019) in den verstetigten Betrieb übergehen und für den Endnutzer weiterhin einen kostenfreien Service bieten.

E-Klausuren sind das elektronische Pendant zu schriftlichen (papierbasierten) Klausuren. Sie dienen daher ebenso der Leistungsbeurteilung am Ende einer Veranstaltung oder Veranstaltungsreihe. Anders als bei papierbasierten Klausuren, finden E-Klausuren in der Regel vollständig auf einem elektronischen Medium (z.B. Laptop oder Tablet) statt. Hierzu steht ein Prüfungssystem zur vollständigen Abwicklung des Prüfungsprozesses bereit: Von der Erstellung über die Bearbeitung und (teilweise automatischen) Auswertung der Klausuren bis hin zur Ergebnismitteilung und einem Einspruchs- bzw. Einsicht-Verfahren.

Elektronische Klausuren bringen daher einerseits Vorteile hinsichtlich der Qualitätssicherung bzw. Qualitätsverbesserung durch Pre- und Post-Review-Prozesse (z.B. Fragenreview, Fragenstatistik) und andererseits auch hinsichtlich der Fairness durch valide Fragenpools und dadurch reliable Prüfungen sowie eine objektive Bewertung durch eine automatische Korrektur von geschlossenen Aufgaben und anonymisierte Korrektur von offenen Aufgaben mit sich.

E-Klausuren werden von Dozierenden gerne genutzt, wenn sie große Prüfungskohorten zu bewältigen haben. Durch die Möglichkeit des Einsatzes verschiedener Medien und erweiterten Fragentypen sind E-Klausuren jedoch auch für kleinere Prüfungskohorten interessant, indem Prüfungen kompetenzorientierter und praxisnaher gestaltet werden können. So können bspw. in den Medienwissenschaften Videos analysiert, in den Fremdsprachen Aufgaben zum Hörverstehen und in der Informatik Programmieraufgaben gestellt werden.
Auch längere Essay-Klausuren (Wirtschaftsrecht und Sozialwissenschaften) wurden in der Pilotphase geschrieben. Besonders die bessere Lesbarkeit und Strukturiertheit der Aufsätze waren in vielen Fällen das Ergebnis.

E-Klausuren sind also „mehr als nur Multiple-Choice!“

In der Durchführung seit 02/2015, Übergangsphase in permanentes Angebot bis Ende SoSe 2018

Verwendete Plattformen und Tools

Prüfungsadministrationsplattform Q-Exam der Firma IQUL zur Planung und Auswertung elektronischer Klausuren,
im Netz der Uni Siegen erreichbar unter: https://qonline.uni-siegen.de/, Zugänge und eine Einführung/Schulung erhalten Interessierte bei der Supportstelle für elektronische Klausuren (Marc Sauer).

Pilotprojekt Elektronische Klausuren (PDF)

Ansprechpartner

Prof. Dr. Roland Wismüller
Fakultät IV – Lehrstuhl für Betriebssysteme und verteilte Systeme

Marc Sauer
Fakultät IV – Lehrstuhl für Betriebssysteme und verteilte Systeme

Kontakt
Marc Sauer
marc.sauer@uni-siegen.de
e-klausuren@uni-siegen.de

Prof. Dr. Roland Wismüller
roland.wismueller@uni-siegen.de

Neue Medien im Mathematikunterricht (Mathematikdidaktik – Fachdidaktische Ergänzung/Vertiefung)

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

Da Kinder neuen Medien bereits in jungen Jahren ausgesetzt sind und diese verwenden, sollte die Vermittlung von Medienkompetenz so früh wie möglich beginnen. Durch die Medienerziehung in der Schule können wir Kinder auf eine Zukunft vorbereiten, die in allen Lebensbereichen von neuen Medien geprägt ist und Risikobewusstsein bei der Verwendung dieser schaffen.

Die Hauptaufgabe von (digitalen) Medien in der Bildung ist hauptsächlich die Unterstützung des Lehrers und seines Unterrichts. Digitale Medien werden als Bereicherung des Mathematikunterrichts, als „Mathematik Enhancement“, im Sinne der Allgemeinbildung gesehen. Die Bildung mit digitalen Medien kann einen positiven Lerneffekt liefern, wenn aktive Lernende geschaffen werden (vgl. Bachmair, 1979).

Unter anderem stellen Herselman & Botha (2014) fest, dass die teacher professional development (berufliche Weiterentwicklung der Lehrer, TPD) Komponente der ICT4RED Initiative (http://www.ict4red.co.za/), die in Südafrika durchgeführt wurde, diese zum Erfolg machte. ”Attendance was high and teachers started their own co-creation of content, lessons plans and sharing this in communities of practice with similar teachers in their area.“ (Herselman & Botha, 2014).

In Kooperation mit dem Council for Scientific and Industrial Research (CSIR), der University of South Africa (UNISA) und der University of Pretoria werden Konzepte zu Fortbildungen und Workshops für Lehrer/-innen und Studierende im Kontext von digitalen Medien in der Lehre und Informations- und Kommunikationstechnologie für die Entwicklungszusammenarbeit (ICT4D) entwickelt und erprobt. (Dies geschah unter anderem auch im Rahmen meiner DAAD-geförderten Kurzzeitdozentur.)

Die Durchführung von TPDs in der Art von ICT4RED in Schulen und speziell während der Lehrerausbildung kann zur Optimierung der Lehre beitragen. Eine solche Komponente wird durch diese Seminare fachbegleitend in das Lehramtstudium integriert, um möglichst viele Lehrkräfte erreichen und auf den späteren Schulunterricht und den Umgang mit digitalen Medien vorbereiten zu können.

Im Rahmen solcher fachdidaktischer Seminare könnten Studierende des Lehramtes Medienkompetenzen für den Mathematikunterricht erwerben und gleichzeitig Material für die Lehreraus- und Weiterbildung generieren. Die Ergebnisse solcher Seminare können als Open Educational Resources (OER) in Wikiversity festgehalten werden. Durch die Erstellung eines Wikis zu einem Seminar oder einer Vorlesung innerhalb von Wikiversity durch Studierende können sowohl fachliche Inhalte (Lernen durch Autorentätigkeit), als auch Medienkompetenzen erworben werden.

Beispiele für die Verwendung von Wikiversity in meiner Lehre sind folgende:
https://de.wikiversity.org/wiki/OpenSource4School
https://de.wikiversity.org/wiki/Kryptologie_-_Mathematische_Vertiefung_(PH_Freiburg_SS_2017)
https://en.wikiversity.org/wiki/E-Proof

Um den Studierenden die erworbenen Kompetenzen zu zertifizieren, werden Open Badges über ein freies Badge Management System verliehen. (vgl. Niehaus et al., 2017)

Zur Weiterentwicklung und Optimierung der TPDs wird fachdidaktische Entwicklungsforschung betrieben.

Literatur

  • Bachmair, B. (1979): Medienverwendung in der Schule. Analyse- und Planungsbeispiele für den Unterricht mit audiovisuellen Medien. Berlin: Volker Spiess.
  • Herselman, M. & Botha, A. (2014). Designing and implementing an Information Communication Technology for Rural Education Development (ICT4RED) initiative in a resource constrained environment: Cofimvaba school district, Eastern Cape, South Africa. Pretoria, South Africa: CSIR Meraka.
  • Niehaus, E., Platz, M., Botha, A. & M. Herselman: Using Digital Badges in South Africa informing the validation of a multi-channel Open Badge system at a German University, in IST-Africa 2017 Conference Proceedings, Paul Cunningham and Miriam Cunningham (Eds), IIMC International Information, Management Corporation, 2017.

Verwendete Plattformen und Tools

Wikiversity, Android Tablets, Android Smartphones, Laptops (bring-your-own-device); OpenSource Software und OpenContent (Open Educational Ressources)

Neue Medien im Mathematikunterricht (PDF)

Ansprechpartnerin

Vert. Prof. Dr. Melanie Platz
Fakultät IV – Department Mathematik
Didaktik der Mathematik

Kontakt
Melanie Platz
platz@mathematik.uni-siegen.de

Veranschaulichung der Beugungsbedingungen – Entwicklung der Ewald-Konstruktion im dreidimensionalen Raum

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

Im Rahmen des Fachpraktikums „Bestimmung des Eigenspannungsprofils bei einem kugelgestrahlten Bauteil“ für den Masterstudiengang Maschinenbau sollen den teilnehmenden Studenten die Grundlagen der Röntgenbeugung anhand verschiedener geometrischen Interpretationen vermittelt werden. Dazu gehören die sogenannte Laue-Bedingung, die Bragg-Gleichung und die Ewald-Konstruktion, welche alle die Beugung an einem dreidimensionalen Gitter beschreiben. Vor allem die Ewald-Konstruktion ist bei der übersichtlichen Darstellung der konkreten experimentellen Bedingungen und der Auswertung von Röntgenbeugungsaufnahmen von größtem Nutzen. Zur besseren Übersichtlichkeit der graphischen Darstellung wird diese allerdings in der Regel nur zweidimensional dargestellt (Abb. 1). Um die Entstehung von Beugungsbildern jedoch besser zu veranschaulichen, soll das interaktive Whiteboard eine dreidimensionale Betrachtung der Ewald-Kugel ermöglichen (Abb. 2). Die Konstruktion soll innerhalb des Praktikums gemeinsam interaktiv erarbeitet werden.

Das Projekt befindet sich in Planung.

Abbildung 1: Zweidimensionale Darstellung
Abbildung 2: Dreidimensionale Darstellung

Verwendete Plattformen und Tools

Interaktives Whiteboard, Legamaster

Veranschaulichung der Beugungsbedingungen (PDF)

Ansprechpartner

Prof. Dr. rer. nat. Robert Brandt
Fakultät IV – Department Maschinenbau
Lehrstuhl für Werkstoffsysteme für den Fahrzeugleichtbau,

Kontakt
Prof. Dr. rer. nat. Robert Brandt
markus.hartmann@uni-siegen.de

COMALAT – Competence Oriented Multilingual Adaptive Language Assessment and Training System

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

COMALAT ist eine web-basierte E-Learning Plattform und Mobile App für Android Smartphones zur Vermittlung von Sprachkompetenz. Das System fokussiert mithilfe von bereitgestellten Lernmaterialien (Deutsch, Englisch, Spanisch im Einsteiger- und Fortgeschrittenen-Niveau) vor allem die passiven Sprachkompetenzen und bietet ebenfalls einführende Lernmaterialien in den job-orientierten Themenbereichen Gesundheitswesen, Tourismus, Wissenschaft und Technik sowie Wirtschafts- und Fachsprache.

COMALAT besitzt im Gegensatz zu bestehenden Sprachenlernsystemen einen uneingeschränkten, kostenfreien Zugang zu allen Materialien und bietet einen gewissen Grad an Adaptivität (basierend auf statistischer Auswertung), um auf Schwächen des Benutzers, durch die Empfehlung von zusätzlichen Lernmaterialien, einzugehen.

Die Lernmaterialien sind als Open Educational Ressource (OER) für alle EU-Bürger kostenlos zugänglich.

An COMALAT (Erasmus+, Leitaktion 2 Strategische Partnerschaften) beteiligt waren neben der Universität Siegen (Fachgruppe Praktische Informatik und Institut für Wissensbasierte Systeme und Wissensmanagement), die Aristoteles Universität Thessaloniki, Griechenland und das Sprachenzentrum an der Universität Alicante, Spanien.

Projektlaufzeit: September 2014 – August 2017.

COMALAT ist eine offene Lernplattform (Training Platform) für
Sprachkompetenzen im Anfänger- und Fortgeschrittenenlevel
in Deutsch, Englisch und Spanisch. Mit COMALAT lassen sich
vor allem die so genannten passiven Sprachkompetenzen wie
Wortschatz, Lesen und Hörverstehen trainieren. COMALAT
orientiert sich an den Stärken und Schwächen des Benutzers,
da der Lernfortschritt, im sog. Competence Assessment,
kontinuierlich überwacht wird und nach jedem Lerneinheits-
abschnitt bei Bedarf passende Zusatz-Aufgaben durch das
System empfohlen werden. Bei der Empfehlung von
zusätzlichen Materialien spielen eigene Testbewertungen und
die Bewertungen anderer Lerner in der Plattform eine Rolle. Im
COMALAT Projekt wurde Fuzzy Grading entwickelt – eine
statistische Auswertung (Statistical Analysis and Machine
Learning) von Testresultaten, die es ermöglicht, Fälle zu
beurteilen, die genau an der Grenze des Bestehens/Nicht-
Bestehens von Lernabschnitten liegen. Außerdem wurde ein
Verfahren implementiert, das Lernertypen (Archetypal
Analysis) identifizieren kann und so dem Lehrer bzw. dem
Lernmaterialersteller Aufschluss darüber geben kann, wie
Lerner im Vergleich zu den Referenztypen bewertet werden.
Um die angesprochene Adaptivität (Adaptive Training) zu
gewährleisten, erfordert das System eine entsprechende
Konfiguration des Lernmaterials, der möglichen Lernpfade und
der verschiedenen Varianten des Feedbacks. Hierfür wurde eine eigene Systemkomponente (Authoring Tool) entwickelt, die das Configuration Mapping unterstützt.

Welche Plattformen und/oder digitalen Tools verwenden Sie im Rahmen Ihres Lehrprojekts?

COMALAT verwendet das Learning Management System „Sakai“ als Basisplattform. Erweitert wurde Sakai um zwei selbst programmierte Tools, Guide und Authoring.

  • Die Guide-Komponente dient der Präsentation und Empfehlung von Lernmaterialien (erklärende Lernmaterialien in HTML, aber auch eingebundene Tests im speziellen E-Learning Format).
  • Authoring ist eine zusätzliche Autorenumgebung, die dabei hilft neue Lernmaterialien ins System einzupflegen, diese zu bearbeiten oder die Sequenz an Lernmaterialien zu verändern.

Material:

www.comalat.eu/app
http://www.comalat.eu/mobile
http://www.comalat.eu/oer

COMALAT (PDF)

Ansprechpartner

Prof. Dr. Udo Kelter
Fakultät IV – Institut für Praktische Informatik

Prof. Dr.-Ing. Madjid Fathi
Fakultät IV – Institut für Wissensbasierte Systeme und Wissensmanagement

Kontakt:
Johannes Zenkert
johannes.zenkert@uni-siegen.de