Individuelle E-Hausaufgaben mit sofortigem Feedback

Projektverantwortlich:

Univ-Prof. Dr. Jörg Breitung

Projektkoordination:

AOR Dr. Christoph Scheicher

Projektlaufzeit

10/2017 bis 09/2019 (4 Semester)

Kurzbeschreibung

Ziel des Projekts ist es, eine aktive Lehr-Lern Kultur in großen Pflichtveranstaltungen mit quantitativen Inhalten einzuführen. Dies soll durch regelmäßiges individuelles und unmittelbares Feedback für Lernende und Lehrende sowie durch eine Förderung des kontinuierlichen Lernens der Studierenden erreicht werden und zu einer besseren Klausurvorbereitung, besseren Noten sowie geringeren Durchfall- und Abbruchquoten führen. Dafür soll ein neues E-Learning-Tool für regelmäßige, freiwillige Hausaufgaben (E-Hausaufgaben) eingesetzt werden, welches die Studierenden mit individuell unterschiedlichen Aufgabenstellungen versorgt. Das automatische Feedback bewertet und kommentiert individuelle Lösungswege und Fehler der Studierenden. Das individuelle Feedback ermöglicht sowohl den Studierenden als auch den Lehrenden, den Lernstand während des Semesters jederzeit detailliert einschätzen zu können und angemessen darauf zu reagieren.
Im Rahmen des Projekts soll das neue Fragetool administrativ und technisch dauerhaft an der Universität zu Köln eingeführt und ein Aufgabenpool programmiert werden, der langfristig in fünf großen zentralen Grundlagenveranstaltungen des Bachelorstudiums eingesetzt werden soll.

Projektfortschritt

Sommersemester 2017 (Testphase vor Projektbeginn)
In der Testphase wurde bei einer Gegenüberstellung von einsetzbarer Software zugunsten der sogenannten Stack-Frage und gegen Webworks entschieden. Für beide Systeme wurden zum Zweck des Vergleichs Testaufgaben programmiert und diese ca. 200 Studierenden vorgelegt. Die Entscheidung für die Stack-Frage basiert auf einer Evaluation durch die teilnehmenden Studierenden sowie auf Nachhaltigkeitsaspekten. Das Stack-Fragetool kann dauerhaft in das Self-Assessment von Ilias eingebunden werden und steht dort universitätsweit zur Verfügung. Zudem lassen sich auf diese Weise die vorhandenen Studierenden-Accounts für den Zugriff auf die elektronischen Aufgabenstellungen nutzen.

Es wurden geeignete Mitarbeiter für die fachlichen Aufgaben an den Lehrstühlen und für den Support durch das CompetenceCenter E-Learning (CCE) gefunden. Vom CCE wurde ein Schulungsangebot für die Erstellung von Aufgaben mit der Stack-Frage entwickelt und bereits mehrere Schulungen für die im Projekt eingebundenen Mitarbeiter durchgeführt. Ferner wurden vom CCE Handouts und Einführungstutorials zur Stack-Frage für die Studierenden entwickelt.

Wintersemester 2017/2018
Für das Basismodul Mathematik wurden Aufgabensammlungen zu einem Teil der Vorlesungsthemen (Funktionen einer Variable, Finanzmathematik, Lineare Algebra und Multivariate Funktionen) programmiert. Ferner wurden Aufgaben zur Klausurvorbereitung erstellt. Für das Basismodul Mikroökonomik wurden ebenfalls Aufgaben zu einigen Themengebieten (Haushaltsentscheidungen, Kostenminimierung, Marktgleichgewicht, Monopol und Wohlfahrtsökonomie) programmiert.
Im Self-Assessment von Ilias wurden Bereiche eingerichtet, in denen die Studierenden die bereits vorhandenen Aufgaben rechnen können und entsprechend individuelle Rückmeldungen erhalten. Außerdem können sie dort ein Klausurtraining absolvieren und eine Probeklausur lösen. Um auf Fragen und Anregungen eingehen zu können wurden Foren und Feedback-Möglichkeiten für die Studierenden bereitgestellt. Dies soll auch dazu dienen, die individuellen Rückmeldungen weiter zu verbessern.

In enger Zusammenarbeit mit dem CCE wurden notwendige Anpassungen und Verbesserungen der Stack-Frage identifiziert und in die Stack-Community hineingetragen.
Die Umstrukturierung der oben genannten Lehrveranstaltungen zur Einbindung des neuen E-Learning-Angebots wurde bis zum Ende des WS 17/18 vorbereitet. In den Lehrveranstaltungen ändert sich beispielsweise mit der Einführung von elektronischen Lernaufgaben die Rolle der Übungen. Diese haben bisher Vorlesungscharakter, da aufgrund der sehr großen Teilnehmerzahlen Lösungswege weniger erarbeitet als präsentiert werden. Werden einige dieser Lösungsverfahren mittels der E-Hausaufgaben individuell nachvollzogen, dann lässt sich die frei werdende Übungszeit nutzen, um besondere Schwierigkeiten zu erörtern, spezielle Fragen zu beantworten und interessante Punkte zu vertiefen. Während momentan die Übungen die inhaltlichen Voraussetzungen für die Gruppenarbeit in kleinen Tutorien schaffen, können für diese Vorbereitung nun die E-Hausaufgaben und Tutorien sorgen. Die Übungen sollen dagegen in Zukunft am Ende einer Lerneinheit stattfinden und das Verständnis abschließend sicherstellen.

Sommersemester 2018
Im Basismodul Mathematik und im Basismodul Mikroökonomik wurden die Aufgabensammlungen der E-Hausaufgaben fertiggestellt und die E-Hausaufgaben in zwei verschiedenen Lehr-Lern-Szenarien mit jeweils mehreren hundert Studierenden großflächig angewendet. Die E-Hausaufgaben funktionierten dabei erfreulicherweise sehr zuverlässig und konnten somit das individuelle Feedback und die Förderung der Studierenden in diesen Großveranstaltungen deutlich verbessern sowie außerdem zu einem kontinuierlicheren Lernen beitragen, wie Befragungen zeigen.
Das Projekt wurde in der AG Digitale Lernszenarien des Fachausschusses Digitale Lehre und im Rahmen einer Vortragsreihe „Netzwerk Lehre“ der Wiso-Fakultät interessierten Dozenten der UzK vorgestellt, um die Stack-Frage und ihre Anwendungsmöglichkeiten an der UzK bekannt und damit nutzbar zu machen und somit die Nachhaltigkeit des Projekts zu erhöhen.

Wintersemester 2018/2019

In den Basismodulen Mathematik und Mikroökonomik wurden die beschriebenen Lernszenarien mit STACK-Aufgaben auf Grundlage der ersten Erfahrungen aus dem Sommersemester 2018 weiter optimiert. Die E-Hausaufgaben erfuhren laut einer Umfrage unter insgesamt 1006 Student*innen der Module auch im Wintersemester sehr großen Zuspruch. Von den Projektmitarbeiter*innen am CCE wurde eine Dokumentation zur Erstellung von STACK-Fragen für Dozent*innen verfasst (Mix, Schmeißer und Josupeit, 2018). Das Projekt wurde auf der ersten Internationalen Stack-Konferenz an der Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg-Erlangen vorgestellt und ein Proceedings-Beitrag veröffentlicht (Fath, Hansen, Scheicher und Umbach, 2019). Der Start des Projektes in den Modulen Beschreibende Statistik und Wirtschaftsstatistik sowie Wahrscheinlichkeitsrechnung und schließende Statistik wurde vorbereitet.

Im Laufe des Wintersemester 2018/19 wurden STACK-Fragen über den Projektrahmen hinaus in zwei weiteren Modulen der WiSo-Fakultät und einem Modul der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät eingesetzt. Das CCE organisierte in diesem Semester insgesamt 4 STACK-Schulungen, in denen die zukünftige Autor*innen in den Grundzüge der STACK-Frage geschult wurden. Zur Erweiterung des Funktionsumfangs der STACK-Frage wurden Maxima-Funktionen geschrieben und neben den Dozent*innen der Universität zu Köln auch der internationalen STACK-Community bereitgestellt. Die Weiterentwicklung der STACK-Frage wurde plattformübergreifend vorangetrieben.

Sommersemester 2019

Zum Abschluss des Projekts wurden die Aufgabensammlungen für beide Statistik-Module vervollständigt und den Student*innen zur Verfügung gestellt. Zudem wurden Aufgaben für das Modul „Grundlagen der VWL“ für Studierende anderer Fakultäten erstellt, welche ab dem Wintersemester 19/20 eingesetzt werden sollen.  Die Weiterentwicklung der Stack-Frage wurde durch die Projektmitarbeiter*innen am CCE weiter vorangetrieben. Schließlich wurde der STACK-Fragetyp nun in die ILIAS-Hauptinstanz aufgenommen, um eine erhöhte Nutzung innerhalb der Universität zu Köln zu ermöglichen.

Fazit

Im Verlaufe des Projekts konnten die gesetzten Ziele weitestgehend erreicht werden. Die entwickelten E-Hausaufgaben werden in den am Projekt beteiligten Modulen weiterhin verwendet. Des Weiteren konnte durch das Projekt eine Reihe von Verbesserungen des STACK-Fragetyps angestoßen und finanziert werden, welche jetzt auch im Haupt-Branch der Software übernommenen werden.
Zudem ist es gelungen, STACK an der Universität zu Köln zu etablieren. Dies zeigt sich zum einen darin, dass STACK-Fragen nun an weiteren Lehrstühlen, auch fakultätsübergreifend, genutzt werden. Zum anderen ist STACK ab dem Wintersemester 19/20 nun direkt in der ILIAS-Hauptinstanz nutzbar.
Schließlich gibt es einige Hinweise darauf, dass das Projekt tatsächlich das Lernverhalten und den Lernerfolg der Studierenden verbessert hat. In einer freiwilligen Umfrage gaben 83% der Student*innen an, dass das Bonuspunkte-Modell ihr Lernverhalten beeinflusst hat, wobei zudem 58% sagten, dass sie regelmäßiger lernen. Insgesamt erfreuten sich die Bonuspunkte, die durch die E-Hausaufgaben ermöglicht wurden, sehr großer Zustimmung. So wurde diese von etwa 96% der Student*innen als positiv bewertet.

Literatur

Fath, Julia; Hansen, Philipp; Scheicher, Christoph and Umbach, Tim (2019): E-homework with individual feedback for large lectures. In: Contributions to the 1st International STACK conference 2018, Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg-Erlangen, Fürth, Germany. Zenodo. https://zenodo.org/record/2565860

Mix, Eva; Schmeißer, Linda und Josupeit, Mario (2018): Einführung in STACK - Die Verwendung der STACK-Frage in ILIAS, University of Cologne, Cologne, Germany. https://github.com/maths/moodle-qtype_stack/blob/master/doc/content/de/Erklaerung-STACK-3.pdf

Beispiele:
Die folgenden Beispiele zeigen, wie sofortiges und individuelles Feedback im Basismodul Mikroökonomik und im Basismodul Mathematik aussehen kann.