Einführung von WeBWorK in die mathematische Hochschullehre an der Universität Siegen

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

Im Rahmen eines vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen geförderten Fellowships für Innovationen in der digitalen Hochschullehre wurden etwa 1.500 Aufgaben für die auf mathematische Aufgaben spezialisierte Aufgabenplattform WeBWorK aus einer über 36.000 Aufgaben umfassenden englischsprachigen Aufgabenbibliothek ins Deutsche übersetzt. Ferner wurden neue Aufgaben für WeBWorK entwickelt, die den Anforderungen in der Lehre an der Universität Siegen entsprechen. Teile dieser Aufgaben wurden in mathematischen Vorkursen der Fakultät IV sowie im Vorkurs Mathematik für Wirtschaftswissenschaftler sowohl im Sommersemester 2017 als auch im Wintersemester 2017/18 erfolgreich eingesetzt. Im Wintersemester 2017/18 wurde WeBWorK zum ersten Mal im Übungsbetrieb zur Vorlesung „Lineare Algebra 1“ eingesetzt. Der Zugriff auf WeBWorK geschieht dabei aus dem Moodle-Kurs zur Vorlesung heraus, was für Studierende besonders komfortabel ist. Jeder Studierende eine eigene Version jeder Aufgabe. Diese unterscheiden sich durch unterschiedliche Zahlen, sind sonst aber vergleichbar. Dies stellt sicher, dass Studierende weiterhin zusammenarbeiten können, ein blindes Kopieren von Lösungen aber nicht möglich ist. WeBWorK interpretiert die Antworten der Studierenden in Abhängigkeit des mathematischen Kontexts der Aufgabe. Die Studierenden erhalten unmittelbar nach dem Absenden ihrer Antworten ein Feedback über deren Korrektheit. Im Fall von nicht korrekten Antworten erhalten sie teilweise Hinweise auf mögliche Fehler. Dieses direkte Feedback ermöglichst es Studierenden im Falle einer falschen Antwort ihre Fehler zu finden und bei einem erneuten Versuch die richtige Antwort abzusenden. Diese Möglichkeit zur Korrektur einer zunächst fehlerhaften Lösung durch Studierende ist bei traditionellen Hausaufgaben, die durch Tutoren korrigiert werden und zeitlich verzögert besprochen werden, normalerweise nicht gegeben. Die von den Studierenden erreichten Punkte werden an Moodle zurückgemeldet, was Lehrenden einen raschen Überblick über den Lernerfolg ermöglicht.

Die zu WeBWorK gehörende Open Problem Library enthält über 36.000 Aufgaben. Diese sind nicht nur für mathematische Veranstaltungen interessant, sondern auch in anderen Disziplinen, in denen Aufgaben mathematisch formuliert werden, wie etwa in den Ingenieurwissenschaften, der Physik, Chemie, den Wirtschaftswissenschaften oder in Disziplinen, in denen Statistik eine Rolle spielt.

Das Ziel des Projektverantwortlichen ist der Aufbau einer gemeinsam genutzten Aufgabenbibliothek. Lehrende, die Interesse an WeBWorK oder dem Einsatz in ihren eigenen Lehrveranstaltungen haben, können ihn gern kontaktieren. Eine Nutzung des universitätseigenen WeBWorK-Servers ist möglich.

Das Lehrprojekt befindet sich in der Durchführung.

Verwendete Plattformen und Tools

WeBWorK, integriert in Moodle

WeBWork (PDF)

Ansprechpartner

Florian Heiderich
Fakultät IV – Department Mathematik
Lehrstuhl für reine Mathematik

Kontakt
Florian Heiderich
heiderich@mathematik.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

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