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360-degree Models in Environmental Engineering Education: an Explorative Case Study
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Wolf, Mario; Söbke, Heinrich; Wehking, Florian; Hörnlein, Stefanie; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
360-degree models are defined as the algorithmic merging of multiple 360-degree images of an enclosed space creating a single visual model of the space that can be viewed from various positions within the space. As means of virtual reality, 360-degree models can be understood as a medium with impact on learning. Aiming at evaluating the educational potential of 360-degree models in the field of environmental engineering, an explorative pilot study featuring an innovative sanitation system has been conducted (N=17). Quantitative measurements of motivation, emotion and usability show positive results. Guided interviews revealed both key points and problems to be addressed. Although the learning efficiency is still to be validated, the study renders 360-degree models as promising learning tools that might enrich tertiary education in environmental engineering.
6. Workshop VR/AR-Learning - Aktuelle Entwicklungen, Herausforderungen und Trends zu Lehr- und Lernszenarien mit VR/AR
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2023) Zender, Raphael; Söbke, Heinrich; Mulders, Miriam; Leonhardt, Thiemo; Ehlenz, Matthias; Noichl, Svenja; Röpke, René
Adapting virtual trainings of applied skills to cognitive processes in medical and health care education within the DiViFaG project
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Hainke, Carolin; Pfeiffer, Thies; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
The use of virtual reality technology in education rises in popularity, especially in professions that include the training of practical skills. By offering the possibility to repeatedly practice and apply skills in controllable environments, VR training can help to improve the education process. The training simulations that are going to be developed within this project will make use of the high controllability by evaluating behavioral data as well as gaze-based data during the training process. This analysis can reveal insights in the user’s mental states and offers the opportunity of autonomous training adaption.
Artenvielfalt im Unterricht - Ergebnisse qualitativer Befragungen von Schüler:innen zum Einsatz von XR
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2023) Mulders, Miriam; Träg, Kristian; Kirner, Lara; Leonhardt, Thiemo; Ehlenz, Matthias; Noichl, Svenja; Röpke, René
Im Fokus des Papiers steht die Untersuchung der von greenpeace entwickelten XR-Lernanwendung “Der Artenvielfalt auf der Spur” mit Fokus auf der Umgebung des Amazonas-Regenwaldes. Die Aussagen von acht Fokusgruppen mit Schüler:innen der siebten bis neunten Klasse deutscher Schulen wurden qualitativ ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schüler:innen bedeutsam ihr Wissen zu Biodiversität anreichern konnten. Ferner gaben die Schüler:innen an, sich im Nachgang mit assoziierten Inhalten (z.B. Arten- und Klimaschutz) auseinandergesetzt und eigene Verhaltensweisen reflektiert zu haben. In allen Fokusgruppen wurde deutlich, dass die Lernanwendung sowohl die Einstellungs- als auch die Verhaltensebene positiv beeinflussen konnte. Insgesamt wurde die Lernanwendung von den Schüler:innen positiv bewertet, was sie auf die erlebten Lernprozesse wie physische und soziale Präsenz und der Verarbeitung von audio-visuellen Reizen zurückführten.
Aufgaben mit automatischem Feedback zu chemischen Atom-Orbitalmodellen
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Striewe, Michael; Trauten, Florian; Eitemüller, Carolin; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
Übungs- und Prüfungsaufgaben enthalten oft fachspezifische Notationen oder Interaktionsformen, die bei einer Umsetzung in elektronische Systeme beachtet werden müssen. Nicht immer stehen dabei passende Komponenten für eine exakte Übertragung zur Verfügung und auch eine Umsetzung mit abgewandelten Aufgabentypen ist nicht immer sinnvoll möglich. An einem Beispiel aus der allgemeinen Chemie diskutiert der Beitrag, wie eine fachspezifische Eingabemöglichkeit in einem gegebenen E-Assessment-System geschaffen werden kann und welche didaktischen Überlegungen zur Benutzbarkeit und automatischen Feedbackerzeugung dabei beachtet werden mussten. Eine Evaluation im Einsatz belegt, dass in beiden Punkten ein für die Lernenden ausreichendes Ergebnis erzielt werden konnte.
Automatic Feedback for Open Writing Tasks: Is this text appropriate for this lecture?
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Rüdian, Sylvio; Quandt, Joachim; Hahn, Kathrin; Pinkwart, Niels; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
Giving feedback for open writing tasks in online language learning courses is time-consuming and expensive, as it requires manpower. Existing tools can support tutors in various ways, e.g. by finding mistakes. However, whether a submission is appropriate to what was taught in the course section still has to be rated by experienced tutors. In this paper, we explore what kind of submission meta-data from texts of an online course can be extracted and used to predict tutor ratings. Our approach is generalizable, scalable and works with every online language course where the language is supported by the tools that we use. We applied a threshold-based approach and trained a neural network to compare the results. Both methods achieve an accuracy of 70% in 10-fold cross-validation. This approach also identifies “fake” submissions from automatic translators to enable more fine-granular feedback. It does not replace tutors, but instead provides them with a rating based on objective metrics and other submissions. This helps to standardize ratings on a scale, which could otherwise vary due to subjective evaluations.
Automatisierte Generierung von Automaten und automatenbasierten Aufgaben
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Judel, Sven; Bergerbusch, Timo; Schroeder, Ulrik; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
Dieser Beitrag stellt das Tool Automata Task Random Generator (AuTaRG) vor, das für die Bachelorvorlesung Formale Systeme, Automaten, Prozesse der RWTH Aachen automaten-basierte Aufgaben generiert. Es wird präsentiert, welche automatenbasierte Aufgabentypen behandelt werden, was das jeweilige Lernziel des Aufgabentyps ist, wie Eigenschaften und Zahlenwerte, die ein Automat besitzen muss um für die einzelnen Aufgabentypen geeignet zu sein, ermittelt wurden und wie solche Automaten generiert werden können. In einer Evaluation wurde erwiesen, dass durch die Nutzung des Tools Zeit bei der Generierung der Aufgaben und der Überführung in LaTeX-Code gespart wird und eine, im Vergleich zur händischen Erstellung, größere Aufgabenvariation und –menge generiert werden kann. Dies führt dazu, dass Assistenten weniger Aufwand im Übungsbetrieb betreiben müssen und Studierende mehr Aufgaben zum Üben erhalten.
Bearbeiten Informatiklehrkräfte außerhalb der Dienstzeit ein Blended-Learning-Modul für eine Lehrerfortbildung? - Flexibilität durch Online-Lernen vs. „Freizeit ist heilig“
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Akao, Kensuke; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
Viele Informatiklehrkräfte geben mangelnde Zeit und lange Fahrzeiten als Gründe an, um an Fortbildungen nicht teilzunehmen. Deshalb besteht in diesem Bereich die Überlegung, Blended-Learning einzusetzen. Die meisten Informatiklehrkräfte in Nordrhein-Westfalen wünschen sich jedoch schulexterne Fortbildungen innerhalb der Dienstzeit. Dieser Beitrag wird empirische Evaluationsergebnisse zum Einsatz von Blended-Learning in einer Informatiklehrerfortbildung vorstellen, ob die Teilnehmende ihre Freizeit benutzen, um die Online-Phase zu bearbeiten.
Beyond Realism: Rethinking Presence in Virtual Environments for Abstract Concept Learning
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Baberowski, David; Leonhardt, Thiemo; Lilienthal, Lanea; Bergner, Nadine; Schulz, Sandra; Kiesler, Natalie
Presence, as the feeling of actually being in a virtual place, is an important metric for VR learning applications due to its positive impact on learning. In the literature, the level of immersion a system can provide is assumed to be the main factor influencing presence. This paper investigates this assumption for virtual environments in abstract learning contexts that are not based on reality. This is done by building a physical replica of a VR learning game and comparing both in terms of learning outcomes and presence. The study shows that subjects do not have a consistent view of what can be described as real in abstract contexts, suggesting that the distinction between reality-based virtual environments and those in abstract contexts is important in terms of presence.
Biblisches Hebräisch digital lehren und lernen: Praxiserfahrungen beim Aufbau eines Blended-Learning-Formats mit Moodle
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Brix, Orlando; Schober, Susann; Steinke, Leena; Strickroth, Sven; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
In dieser Arbeit wird vorgestellt, wie ein Sprachkurs für Biblisches Hebräisch mit E-Learning-Angeboten kombiniert werden kann. Zentrale Rolle spielen dabei interaktive und forma-tive Assessments für Übungen und Tests zum Vokabel- und Grammatikwissen, die im veranstal-tungsbegleitenden Kurs auf dem LMS Moodle angeboten werden. Ziel ist es, dass die Lernenden mit sehr heterogenem Vorwissen so selbstbestimmt, ortsunabhängig und zielgerichtet ihre Qualifi-kationen im Biblischen Hebräisch erwerben bzw. weiterentwickeln können. Zudem können so von der Lehrperson Problemfelder identifiziert werden, um diese in der Lehre aufzugreifen. In dieser Arbeit wird erläutert, welche Fragetypen von Moodle zur Übung von welchen Lerninhalten geeig-net sind sowie welche sprachspezifischen Besonderheiten Anforderungen an die genutzten Forma-te, die Umsetzung und die verwendeten Tools stellen.
Bildungstechnologien in der Schule
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2022) Leonhardt, Thiemo; Ehlenz, Matthias; Röwert, Ronny; Bergner, Nadine; Mandausch, Martin; Henning, Peter A.
Im Mittelpunkt des Workshops steht der Austausch zwischen Forscher:innen, Entwickler:innen und Praktiker:innen zur Entwicklung innovativer, digitaler Lernwerkzeuge für Schüler:innen, um so eine optimale Passung der bildungstechnologischen Entwicklungsprojekte zu den didaktischen Einsatzszenarien inner- und außerhalb der Schule zu schaffen. Das Ziel ist hierbei der praxisorientierte Austausch zu Herausforderungen und Erfahrungen in der Konzeption, Entwicklung und Anwendung neuartiger, interaktiver, digitaler Bildungstechnologien im schulischen wie außerschulischen Kontext, wenn möglich unterstützt durch eine Evaluation.
Bildungstechnologien in der Schule – Das Lernen messen?!
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2023) Ehlenz, Matthias; Buchner, Josef; Leonhardt, Thiemo; Bergner, Nadine; Leonhardt, Thiemo; Ehlenz, Matthias; Noichl, Svenja; Röpke, René
Im Fokus dieses Workshops stehen die Entwicklungsprozesse hinter Bildungstechnologien für die Schule, dazu zählen insbesondere Lernanimationen, Lernanwendungen und Lernspiele in den unterschiedlichen Fachdisziplinen, technische und methodische Hürden sowie prototypische Umsetzungen zukunftsträchtiger Bildungstechnologien für den Unterrichtseinsatz. Der Fokus auf die Entwicklung und den Einsatz von Bildungstechnologien im besonderen Kontext Schule wird selten in Forschungsbeiträgen aufgegriffen. Dadurch fehlt in der Bildungstechnologieforschung eine Möglichkeit, diese Perspektive kritisch zu diskutieren. Ziel dieses Workshops ist damit eine forschungsorientierte, offene und praxisbezogene Diskussion über Bildungstechnologieentwicklung für den Schulkontext zu ermöglichen mit der Absicht, sowohl den Austausch zwischen entsprechender Forschung und Praxis zu fördern als auch das Netzwerk in diesem Gebiet der Bildungstechnologien zu stärken.
Bildungstechnologien in der Schule. Offen, messbar, nachhaltig?
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Ehlenz, Matthias; Leonhardt, Thiemo; Bergner, Nadine; Kiesler, Natalie; Schulz, Sandra
Der Workshop „Bildungstechnologien in der Schule“ ist eine Plattform, um im Rahmen der Fachtagung Bildungstechnologien die Schule und ihre Besonderheiten in Bezug auf Bildungstechnologien in den Mittelpunkt zu stellen. Dabei geht es vorrangig um die Entwicklungsprozesse hinter Bildungstechnologien für die Schule, dazu zählen insbesondere Lernanimationen, Lernanwendungen und Lernspiele in den unterschiedlichen Fachdisziplinen, technische und methodische Hürden sowie prototypische Umsetzungen zukunftsträchtiger Bildungstechnologien für den Unterrichtseinsatz. Der Fokus auf die Entwicklung und den Einsatz von Bildungstechnologien im besonderen Kontext Schule wird selten in Forschungsbeiträgen aufgegriffen. Dadurch fehlt in der Bildungstechnologieforschung eine Möglichkeit, diese Perspektive kritisch zu diskutieren. Ziel dieses Workshops ist damit eine forschungsorientierte, offene und praxisbezogene Diskussion über Bildungstechnologieentwicklung für den Schulkontext zu ermöglichen mit der Absicht, sowohl den Austausch zwischen entsprechender Forschung und Praxis zu fördern als auch das Netzwerk in diesem Gebiet der Bildungstechnologien zu stärken.
Code and Consequences - an Educational Game about Social Scoring
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2023) Leonhardt, Thiemo; Walther, Johanna; Podeyn, Jens; Hamann, Anne; Röpke, René; Schroeder, Ulrik
In this demo we present the serious game Code and Consequences. The learning application is implemented as a point and click adventure and discusses the possible influence of social scoring on society in a school context. The educational game was developed using the Escoria framework of the Godot Engine.
Comparing Virtual Reality and Screen-based Training Simulations in Terms of Learning and Recalling Declarative Knowledge
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Meyer, Leonard; Pfeiffer, Thies; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
This paper discusses how much the more realistic user interaction in a life-sized fully immersive VR Training is a benefit for acquiring declarative knowledge compared to the same training via a screen-based first-person application. Two groups performed a nursing training scenario in immersive VR and on a tablet. A third group learned the necessary steps using a classic text-picture-manual (TP group). Afterwards all three groups had to perform a recall test with repeated measurement (one week). The results showed no significant differences between VR training and tablet training. In the first test shortly after completion of the training both training simulation conditions were worse than the TP group. In the long-term test, however, the knowledge loss of the TP group was significantly higher than that of the two simulation groups. Ultimately, VR training in this study design proved to be as efficient as training on a tablet for declarative knowledge acquisition. Nevertheless, it is possible that acquired procedural knowledge distinguishes VR training from the screen-based application.
Corona-Pandemie als Treiber digitaler Hochschullehre
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Blömer, Linda; Voigt, Christin; Hoppe, Uwe; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
Die Corona-Pandemie beeinflusst die Lehre an Hochschulen weltweit. Bisherige Präsenzveranstaltungen müssen von Lehrenden innerhalb kürzester Zeit in digitale Formate umgewandelt werden. Bereits vor der Corona-Pandemie wurden dafür agile Entwicklungsmethoden und Change Management Konzepte genutzt. Aber können diese Methoden und die dort genannten Aufgaben, die von Lehrenden übernommen werden sollten, auf die aktuelle Situation der Corona-Pandemie übertragen werden? In diesem Beitrag werden auf Grundlage der Literatur Fallbeispiele identifiziert, anhand derer die Aufgaben der Lehrenden sowie bisherige Methoden im Rahmen der agilen Entwicklung digitaler Lehrformate sowie der Gestaltung des digitalen Wandels in der Hochschullehre zusammengetragen werden. Anschließend wird thematisiert, ob und inwieweit Lehrende die Erkenntnisse aus der Theorie auf die aktuelle und zukünftige Praxis anwenden können.
Current and Emerging Educational Realities - Shaping the Digital Transformation?
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Seufert, Sabine; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
This paper gives an overview of the keynote and is structured in three parts: 1) What are current educational realities due to the COVID crises? 2) What are emerging trends and upcoming educational realities due to advanced technologies such as Artificial Intelligence (AI) and robotics? 3) How to shape digital transformation in educational institutions in order to exploit the potential of advanced technologies for desirable educational realities?
Ein Dashboard für die Studienberatung: Technische Infrastruktur und Studienverlaufsplanung im Projekt KI:edu.nrw
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2023) Baucks, Frederik; Leschke, Jonas; Metzger, Christian; Wiskott, Laurenz; Leonhardt, Thiemo; Ehlenz, Matthias; Noichl, Svenja; Röpke, René
In diesem Beitrag präsentieren wir die Entwicklung und ein erster Prototyp für ein Learning Analytics-Dashboard zur Studienverlaufsplanung in der Studienberatung. Das Dashboard wird im Rahmen des interdisziplinären Projekts KI:edu.nrw entwickelt, mit dem Ziel, die Studienberatung zu verbessern und einen individuellen Studienverlauf zu fördern. Unser Beitrag konzentriert sich auf die Vorstellung der technischen Infrastruktur sowie deren Anwendung in dem speziellen Dashboard.
Dashboard für Lehrende zur Darstellung von Lerndaten anhand eines kollaborativen Informatik-Lernspiels für die Grundschule
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2021) Hamann, Anne; Leonhardt, Thiemo; Kienle, Andrea; Harrer, Andreas; Haake, Joerg M.; Lingnau, Andreas
Kollaborative digitale Lernsetting ermöglichen die Echtzeitdatenanalyse von Lerndaten und können Lehrkräfte bei digitalgestützten Gruppenarbeiten mit zusätzlichen Informationen über allgemeine oder individuelle Lernfortschritte unterstützen. In diesem Kontext wurde ein Lehrendendashboard für ein kollaboratives digitales Lernspiel, das die strukturierte Zerlegung als Fundamentale Idee der Informatik für Grundschulkinder aufbereitet, entwickelt.
A Decision Tree Approach for the Classification of Mistakes of Students Learning SQL, a case study about SELECT statements
(Gesellschaft für Informatik e.V., 2020) Faeskorn-Woyke, Heide; Bertelsmeier, Birgit; Strohschein, Jan; Zender, Raphael; Ifenthaler, Dirk; Leonhardt, Thiemo; Schumacher, Clara
TH Köln provides a web-based e-learning platform edb4, where novices can do their first steps in SQL. The goal of this paper is to build a decision tree (manually) that classifies the novice's errors. To do so we logged data containing tasks, solutions, and wrong statements over seven months and got a table with 7533 rows as a training set. Each leaf node of the decision tree is a class of errors of similar type and generates an error message with feedback to help the user to solve the task. Interesting and surprising are the mistakes that SQL novices make. The result improves the first steps of learning SQL in a simple and personalized way and gives the teachers hints to improve their learning outputs.