- Stuttgart, Baden-Württemberg Region, Germany
Katja Derr
Akademie der Bildenden Künste Stuttgart, E-Learning, Faculty Member
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Cooperative State University Baden-Wuerttemberg Mannheim, Mathematics, Faculty Member add
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For the joint project 'optes', a web-based pre-course in mathematics was developed, addressing knowledge gaps in basic mathematics. The course concept comprised a diagnostic pre-test, learning modules, animations, exercises, and a... more
For the joint project 'optes', a web-based pre-course in mathematics was developed, addressing knowledge gaps in basic mathematics. The course concept comprised a diagnostic pre-test, learning modules, animations, exercises, and a final self-assessment. STACK questions were used in training sessions, each question providing feedback and detailed sample solutions. While the flexibility of this question type was found highly useful for training purposes, there were some concerns if students in a self-study environment would have difficulties with the input syntax AsciiMath. An evaluation study carried out by one of the optes partner universities focused on this issue. The results suggest that STACK questions are highly suitable for self-study learning environments and can be combined with other question types. Based on these experiences some suggestions for the design of web-based courses are made.
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E-learning has made course evaluation easier in many ways, as a multitude of learner data can be collected and related to student performance. At the same time, open learning environments can be a difficult field for evaluation, with a... more
E-learning has made course evaluation easier in many ways, as a multitude of learner data can be collected and related to student performance. At the same time, open learning environments can be a difficult field for evaluation, with a large variance in participants' knowledge level, learner behaviour, and commitment. In this study the effectiveness of a mathematics pre-course administered to four cohorts of prospective students at a technical faculty in Germany was evaluated. Deficits in basic mathematics knowledge are considered one risk factor regarding graduation in STEM-related subjects, thus the overall goal was to investigate if the pre-course enabled "at risk" students to improve their starting position. A data analysis was performed, relating students' preconditions when entering university, their attitude towards mathematics, and their use of learning strategies with further study success. The strongest determinant of first year performance were results i...
Feedback gilt als lernförderlich. Dessen Realisierung und Beforschung im Kontext digitaler Selbstlernaufgaben steht jedoch erst am Anfang. Der Fragetyp STACK bietet hervorragende Möglichkeiten individuelles, automatisiertes Feedback... more
Feedback gilt als lernförderlich. Dessen Realisierung und Beforschung im Kontext digitaler Selbstlernaufgaben steht jedoch erst am Anfang. Der Fragetyp STACK bietet hervorragende Möglichkeiten individuelles, automatisiertes Feedback einzusetzen. Im vorliegenden Artikel werden die Vorteile des Fragetyps STACK gegenüber herkömmlichen Fragetypen erörtert und die unterschiedlichen Einsatzfelder in Online-Vorkursen genannt. Anschließend wird auf die verschiedenen Feedbackmöglichkeiten eingegangen und eine Beispielaufgabe vorgestellt.
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ZusammenfassungBei der Gestaltung digitaler (Lern-)Umgebungen spielt die Nutzbarkeit oder Usability eine entscheidende Rolle. Das Design der Oberfläche (des Frontend) ermöglicht es Nutzer*innen, eine Software zu bedienen oder auf einer... more
ZusammenfassungBei der Gestaltung digitaler (Lern-)Umgebungen spielt die Nutzbarkeit oder Usability eine entscheidende Rolle. Das Design der Oberfläche (des Frontend) ermöglicht es Nutzer*innen, eine Software zu bedienen oder auf einer Website zu navigieren. In ihrer optischen Gestaltung spiegelt sich die interne Struktur einer Software oder Website, und eine geringe Usability wird zu Recht den Eindruck vermitteln, dass ein Programm konzeptionell nicht durchdacht ist.
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With the increasing heterogeneity of first year students’ mathematics knowledge, preparatory courses are frequently used by universities to overcome large knowledge differences at the start of tertiary education. Collected at a very early... more
With the increasing heterogeneity of first year students’ mathematics knowledge, preparatory courses are frequently used by universities to overcome large knowledge differences at the start of tertiary education. Collected at a very early stage, pre-course data could be valuable resources for learning analytics, but little is known about their informational value. This issue is explored based on quantitative and qualitative evaluations of data collected from a web-based pre-course in mathematics (demographic, test results, survey answers, log files, and interviews). The quantitative analyses revealed a dominant influence of cognitive variables, results in a diagnostic pre-test being the strongest determinant of first year mathematics achievement, which in turn was highly predictive of overall study success. Pre-course participation had a significant but relatively small moderating effect on this relation, suggesting that only students who actively participated in the course managed ...
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Unterstützungsangebote für die Studieneingangsphase und den Übergang Schule / Hochschule haben als Reaktion auf eine gestiegene Nachfrage in Studierendenschaft (Bargel, 2015) und als Maßnahme, um der hohen Heterogenität der... more
Unterstützungsangebote für die Studieneingangsphase und den Übergang Schule / Hochschule haben als Reaktion auf eine gestiegene Nachfrage in Studierendenschaft (Bargel, 2015) und als Maßnahme, um der hohen Heterogenität der Studienanfänger/-innen zu begegnen deutlich zugenommen. Allein im Förderprogramm Qualitätspakt Lehre sind 125 Projekte diesem Themenfeld zugeordnet (BMBF, 2011). Im QPL-Verbundprojekt optes werden Methoden und Konzepte zur Optimierung des begleiteten Selbststudiums in einem Online-gestützten Mathematik Vorkurs entwickelt und erprobt. Der (Selbst-)Lernprozess wird durch verschiedene didaktische und technische Maßnahmen strukturiert und gefördert (Halm et al., 2013; Samoila et al., 2016; Daniel & Wingerter, 2015). Im Teilprojekt „formatives eAssessment“, das an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Mannheim angesiedelt ist, wurde ein Online-Fragepool der Grundlagenmathematik erstellt, der mittlerweile als offene Ressource zur Verfügung steht.
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Der Einsatz von Ubungsaufgaben und Tests zur Strukturierung des Lernprozesses, zur Aktivierung von Lernenden oder zur Anregung von Reflexion wird unter dem Begriff Formatives Assessment zusammengefasst, in Abgrenzung zum summativen... more
Der Einsatz von Ubungsaufgaben und Tests zur Strukturierung des Lernprozesses, zur Aktivierung von Lernenden oder zur Anregung von Reflexion wird unter dem Begriff Formatives Assessment zusammengefasst, in Abgrenzung zum summativen Assessment, das Eingang in eine Gesamtbewertung oder Note findet (siehe auch Kapitel 11). Formative Tests sind auch geeignet, einen Eindruck uber den aktuellen Lernstand einer Gruppe oder eines Individuums zu vermitteln und somit dem summativen Assessment vorgeschaltet. Formatives Assessment umfasst also „alle Formen von Leistungsbeurteilung, die Informationen uber die Diskrepanz zwischen Lernzielen und aktuellem Lernstand liefern und dadurch den Lehrenden und/oder den Lernenden selbst helfen, den weiteren Lernprozess zu gestalten“ (Klieme et al. 2010, S. 64 f). Der Abgleich der eigenen Kenntnisse mit dem erwarteten Wissensstand sollte moglichst haufig erfolgen, damit sich Missverstandnisse und Fehlinterpretationen nicht verfestigen.
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ZusammenfassungAusgangssituation des Projekts optes war, dass viele angehende Studierende nicht ausreichend auf die Anforderungen eines (MINT-)Studiums vorbereitet sind: Einerseits fachlich, und zwar im Bereich der Grundlagenmathematik,... more
ZusammenfassungAusgangssituation des Projekts optes war, dass viele angehende Studierende nicht ausreichend auf die Anforderungen eines (MINT-)Studiums vorbereitet sind: Einerseits fachlich, und zwar im Bereich der Grundlagenmathematik, andererseits überfachlich, also in Bezug auf die Fähigkeit, selbstständig und zielorientiert zu lernen. Auch acht Jahre nach Projektstart hat dieser Befund seine Gültigkeit: Lückenhaftes Wissen und fehlende Routine führen dazu, dass viele Studienanfänger*innen Probleme haben, den Vorlesungen im ersten Semester zu folgen. Wissensdefizite können sich so in kurzer Zeit aufsummieren und den Studienerfolg gefährden.
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An interdisciplinary team at the Faculty of Engineering at Baden-Wurttemberg Cooperative State University Mannheim has designed a learning platform for applied mathematics. The initial point was to promote teenagers’ basic math skills by... more
An interdisciplinary team at the Faculty of Engineering at Baden-Wurttemberg Cooperative State University Mannheim has designed a learning platform for applied mathematics. The initial point was to promote teenagers’ basic math skills by means of a practical approach. The first step was to implement an online test that enables young people to check their basic knowledge in mathematics. Experience so far shows a considerable acceptance of the program: Since its launch, the site has been visited about 11.000 times and 6.400 tests have been completed. This report describes the project’s goals and the function of the self-test which is being used as a stimulus to get engaged with mathematics.
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In diesem Beitrag wird die Vorgehensweise beim Auf- und Ausbau eines Online-Vorkurses Mathematik fur technische Studiengange beschrieben, der jahrlich auf Basis der Evaluationsergebnisse angepasst und erweitert wurde. Die Entwicklung der... more
In diesem Beitrag wird die Vorgehensweise beim Auf- und Ausbau eines Online-Vorkurses Mathematik fur technische Studiengange beschrieben, der jahrlich auf Basis der Evaluationsergebnisse angepasst und erweitert wurde. Die Entwicklung der interaktiven Lernmaterialien und formativen E-Assessments erforderte die Kombination mathematik-, physik- und mediendidaktischer Kenntnisse. Umfangreiche Abfragen auf dem datenbankbasierten Lernmanagementsystem (LMS) ermoglichten die Analyse der Qualitat und Wirksamkeit des Angebots; hier kamen insbesondere testtheoretische Methoden und Verfahren zum Einsatz. Die entwickelten Instrumente sowie Erkenntnisse uber Vor wissen und Lernverhalten der angehenden Studierenden fliesen in das Hochschulverbundprojekt optes ein. Im Gegenzug konnte die dort vorhandene Expertise im Bereich des E-Mentoring zum Aufbau eines Betreuungskonzepts genutzt werden. Die Evaluationsergebnisse des Jahrgangs 2014 werden vor dem Hintergrund der Frage dokumentiert, welche Betreu...
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E-learning has made course evaluation easier in many ways, as a multitude of learner data can be collected and related to student performance. At the same time, open learning environments can be a difficult field for evaluation, with a... more
E-learning has made course evaluation easier in many ways, as a multitude of learner data can be collected and related to student performance. At the same time, open learning environments can be a difficult field for evaluation, with a large variance in participants’ knowledge level, learner behaviour, and commitment. In this study the effectiveness of a mathematics pre-course administered to four cohorts of prospective students at a technical faculty in Germany was evaluated. Deficits in basic mathematics knowledge are considered one risk factor regarding graduation in STEM-related subjects, thus the overall goal was to investigate if the pre-course enabled “at risk” students to improve their starting position. A data analysis was performed, relating students’ preconditions when entering university, their attitude towards mathematics, and their use of learning strategies with further study success. The strongest determinant of first year performance were results in a diagnostic pre...
optes project, funded by the German Federal Ministry of Education and Research BMBF (ref. number 01PL17012)
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ABSTRACT
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E-learning has made course evaluation easier in many ways, as a multitude of learner data can be collected and related to student performance. At the same time, open learning environments can be a difficult field for evaluation, with a... more
E-learning has made course evaluation easier in many ways, as a multitude of learner data can be collected and related to student performance. At the same time, open learning environments can be a difficult field for evaluation, with a large variance in participants' knowledge level, learner behaviour, and commitment. In this study the effectiveness of a mathematics pre-course administered to four cohorts of prospective students at a technical faculty in Germany was evaluated. Deficits in basic mathematics knowledge are considered one risk factor regarding graduation in STEM-related subjects, thus the overall goal was to investigate if the pre-course enabled " at risk " students to improve their starting position. A data analysis was performed, relating students' preconditions when entering university, their attitude towards mathematics, and their use of learning strategies with further study success. The strongest determinant of first year performance were results in a diagnostic pretest, confirming both the importance of basic mathematics knowledge for academic achievement in engineering and the reliability of the chosen pre-posttest design. Other outcomes were quite unexpected and demanded deeper analyses. Students who had participated in additional face-to-face courses, for example, showed less learning gains than students who had participated in an e-tutoring version. It also could be observed that meta-cognitive variables failed to explain successful course participation. Reasons for these outcomes are discussed, suggesting reliability threats and interactions between students' preconditions and their learner behaviour. A significant and unmoderated impact on students' learning gains in the pre-course was found for the number of online test attempts, making this variable a reliable indicator of student engagement. The evaluations show that open learning designs with heterogeneous learner groups can deliver meaningful information, provided that limitations are considered and that external references, like academic grades, are available in order to establish consistency.
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An Hochschulen und Universitäten hat sich eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze für Mathematik-Brückenkurse entwickelt. Im vorliegenden Artikel werden die Konzepte von drei Hochschulen aus Baden-Württemberg, Brandenburg und... more
An Hochschulen und Universitäten hat sich eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze für Mathematik-Brückenkurse entwickelt. Im vorliegenden Artikel werden die Konzepte von drei Hochschulen aus Baden-Württemberg, Brandenburg und Nordrhein-Westfalen vorgestellt, die alle einen umfangreichen E-Learning-Anteil einschließen. Dies wird als eine Optimierungsmöglichkeit von Angeboten zur Studienvorbereitung gesehen, da Online-Bestandteile eine höhere Flexibilität ermöglichen als klassische Präsenzkurse. Die Anpassung der Kurse auf die Teilnehmer/-innen z.B. durch diagnostische Eingangs- und Zwischentests gestattet unterschiedliche Lerngeschwindigkeiten, sodass ein individuelleres Aufarbeiten der fehlenden Vorkenntnisse möglich wird. Als unabdingbar für gute Blended-Learning-Angebote haben sich eine präzise Abstimmung der Selbstlernphasen und Präsenzveranstaltungen sowie entsprechend aufbereitete Materialien herausgestellt. Online-Selbsttests, die sowohl auf Seiten der Lernenden als auch für die Lehrenden Rückmeldungen über die Passgenauigkeit des Lehr-Lernverhaltens liefern, runden die Konzepte ab.
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Im Beitrag wird die Vorgehensweise beim Auf- und Ausbau eines Online Vorkurses Mathematik für technische Studiengänge beschrieben, der jährlich auf Basis der Evaluationsergebnisse angepasst und erweitert wurde. Die Entwicklung der... more
Im Beitrag wird die Vorgehensweise beim Auf- und Ausbau eines Online Vorkurses Mathematik für technische Studiengänge beschrieben, der jährlich auf Basis der Evaluationsergebnisse angepasst und erweitert wurde. Die Entwicklung der interaktiven Lernmaterialien und formativen e-Assessments erforderte die Kombination mathematik-, physik- und mediendidaktischer Kenntnisse. Umfangreiche Abfragen auf dem datenbankbasierten Lernmanagementsystem (LMS) ermöglichten dann die Analyse der Qualität und Wirksamkeit des Angebots; hier kamen insbesondere testtheoretische Methoden und Verfahren zum Einsatz. Die entwickelten Instrumente sowie Erkenntnisse über Vorwissen und Lernverhalten der angehenden Studierenden fließen in das Hochschulverbundprojekt optes ein. Im Gegenzug konnte die dort vorhandene Expertise im Bereich des eMentoring zum Aufbau eines Betreuungskonzepts genutzt werden. Die Evaluationsergebnisse des Jahrgangs 2014 werden vor dem Hintergrund der Frage dokumentiert, welche Betreuungsangebote für welche Lernenden geeignet erscheinen.
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In ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen werden solide Grundkennt-nisse in Mathematik vorausgesetzt; sind diese Kenntnisse lückenhaft, kann schon die Studieneingangsphase zu einer permanenten Überforderung wer-den. Vor-und... more
In ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen werden solide Grundkennt-nisse in Mathematik vorausgesetzt; sind diese Kenntnisse lückenhaft, kann schon die Studieneingangsphase zu einer permanenten Überforderung wer-den. Vor-und Brückenkurse in Mathematik sollen angehende Studierende auf die Anforderungen eines Studiums vorbereiten und damit auch der wachsenden Zahl der Studienabbrüche entgegenwirken. Da diese Angebote dem Regelstudium vorgeschaltet sind und nicht alle Studienanfänger/-innen erreichen ist es allerdings schwierig, ihren Einfluss auf den späteren Stu-dienerfolg zu analysieren. An der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Mannheim werden im Rahmen des QPL-Verbundprojekts optes die Daten von Teilnehmer/-innen an einem webbasierten Vorkurs analysiert und mit dem Studienerfolg im ersten Studienjahr und am Ende des Studiums in Beziehung gesetzt. Neben demografischen und schulbezogenen Daten werden seit 2011 die Vorkenntnisse in Mathematik und der Lernerfolg im Vorkurs über einen Ein-stiegs-und einen Kontrolltest erhoben; seit 2014 werden zusätzlich Frage-bögen zur Einstellung gegenüber dem Fach Mathematik und den eingesetzten Lernstrategien ausgewertet, ergänzt durch Logfiles des Lernmanage-mentsystems. Der Vorkurs ist modular aufgebaut, d.h. zusätzlich zum Selbststudium können Studierende an Präsenzkursen oder einem betreuten eLearning Angebot teilnehmen. 1 Leistungen im Fach Mathematik und Studienerfolg Zunächst wurde untersucht, ob die Relevanz des Fachs Mathematik für den Studienerfolg in einem ingenieurwissenschaftlichen Studiengang für die Fakultät Technik der DHBW Mannheim belegt werden kann (Studiengänge Informationstechnik, Elektrotechnik, Maschinenbau, Mechatronik und Wirtschaftsingenieurwesen). Für diese Untersuchung wurden die anonymi-sierten Datensätze von drei kompletten Jahrgängen betrachtet (2011: n= 660; 2012: n = 779; 2013: n = 665). Als Maß für " Studienerfolg " stand der kumulierte GPA (Grade Point Average) am Ende des Studiums zur Verfü-gung, sowie die dicho ome Va iable " udium abge chlo en ja/nein ". Fast alle Klausurergebnisse korrelierten signifikant mit dem GPA; der
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Prior knowledge in mathematics has repeatedly been found related to study success in engineering, making its lack a variable to identify “at risk” students. Not all secondary school graduates are equally prepared to meet the demands of an... more
Prior knowledge in mathematics has repeatedly been found related to study success in engineering, making its lack a variable to identify “at risk” students. Not all secondary school graduates are equally prepared to meet the demands of an engineering programme; different school types and mathematics curricula lead to broad differences in basic knowledge. As a remedy, universities offer pre-courses or bridging courses in mathematics, more and more frequently employing e-learning or blended learning programmes. The paper describes the development of an online course for study preparation in mathematics. Test results, evaluation data and statistical information were used to build and repeatedly refine the learning environment, using a developmental research approach. The iterative process allowed identifying shortcomings of the initial concept and improving each following version. Statistical analysis of test results was performed in order to increase pre- and posttest validity. Motivational issues were addressed by a revised e-assessment concept, integrating more online exercises and offering an extended diagnostic feedback.
In combination with personal and demographic questionnaires, test results also helped to learn more about the different types of learners and their behaviour on the platform. While many students were able to close minor gaps via self-study, others appeared to need support with structuring and monitoring the learning process. As a result, different learning scenarios, from self-study to blended learning to online tutoring, were evaluated regarding student feedback and learning outcomes.
In this paper, different ways of using test data are suggested. Not only educators and researchers can benefit from data mining; diagnostic test results bear meta-information that can be made useful for learners, as well. For example, the peer group’s overall score can help putting individual results in perspective, and students with similar profiles in their diagnostic tests can be assigned to matching learning groups.
In the further course of the project the data collected in the pre-course are related to external datasets, like first year exams in mathematics and overall study success. It will be investigated if and how these correlate with learning progress in the pre-course and predictive variables like prior knowledge, type of secondary school, or attitude towards mathematics. Findings are incorporated into a joint research project funded by the German Federal Ministry of Education and Research.
In combination with personal and demographic questionnaires, test results also helped to learn more about the different types of learners and their behaviour on the platform. While many students were able to close minor gaps via self-study, others appeared to need support with structuring and monitoring the learning process. As a result, different learning scenarios, from self-study to blended learning to online tutoring, were evaluated regarding student feedback and learning outcomes.
In this paper, different ways of using test data are suggested. Not only educators and researchers can benefit from data mining; diagnostic test results bear meta-information that can be made useful for learners, as well. For example, the peer group’s overall score can help putting individual results in perspective, and students with similar profiles in their diagnostic tests can be assigned to matching learning groups.
In the further course of the project the data collected in the pre-course are related to external datasets, like first year exams in mathematics and overall study success. It will be investigated if and how these correlate with learning progress in the pre-course and predictive variables like prior knowledge, type of secondary school, or attitude towards mathematics. Findings are incorporated into a joint research project funded by the German Federal Ministry of Education and Research.
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DESCRIPTION In Verbundprojekten wie optes entwickeln mehrere Gruppen von Partnern eine gemeinsame Lösung in gegenseitiger Zuarbeit. Projekte von solcher Größe haben meist eine sehr hohe Komplexität, die auch innerhalb des Projekts... more
DESCRIPTION In Verbundprojekten wie optes entwickeln mehrere Gruppen von Partnern eine gemeinsame Lösung in gegenseitiger Zuarbeit. Projekte von solcher Größe haben meist eine sehr hohe Komplexität, die auch innerhalb des Projekts zunächst implizit bleiben kann und erst deutlich wird, wenn Reibungsverluste auftreten. Es bedarf also wirksamer Strategien und Werkzeuge, um eine gemeinsame Klärung und Verständigung über Projektziele und -inhalte zu erzielen. Das optes-Drehbuch ist ein solches Werkzeug, das die einzelnen Teile der angestrebten Lösung in Form schematischer Ablaufdiagramme erfasst. Im Projekt optes sollen mathematische Defizite in der Schulausbildung von Studienanfänger/innen besonders in der Vorstudiumsphase ausgeglichen werden. Die Studienanfänger/innen können auf der ILIAS-Plattform verschiedene Angebote der Wissensvermittlung, der Lernstandskontrolle und/oder der Betreuung durch Lehrende und Mentoren nutzen. Wie diese verschiedenen Komponenten des gesamten Angebots kon...