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Conference Paper Eine 360°-basierte virtuelle Exkursion in einem hybriden Lernraum(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Söbke, Heinrich; Kraft, Eckhard; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraHybride Lernräume sind vereinfachend formuliert physische Räume, die durch den Einsatz von digitaler Technologie Lernszenarien erlauben, an denen sowohl in Präsenz als auch online teilgenommen werden kann. Dieser Beitrag stellt eine Evaluationsstudie einer 360°-basierten virtuellen Exkursion in einem hybriden Lernraum mit wand-füllender Projektion vor. Die virtuelle Exkursion wird durch einen Lehrenden geführt und dient als Vorbereitung für eine reale Exkursion zu der Kompostierungsanlage zwei Wochen später. Die Teilnehmenden der Exkursion (N=11) werden mit einem Fragebogen zu den lernpsychologischen Konstrukten Motivation, Emotion, soziale Präsenz und kognitive Belastung befragt. Die Ergebnisse werden mit denen der realen Exkursion verglichen. Neben mehrheitlich ähnlichen Werten werden auch einige Unterschiede gefunden, insbesondere für die soziale Präsenz. Insgesamt wird die Nutzung eines hybriden Lernraums für eine geführte 360°-basierte virtuelle Exkursion als positiv bewertet.Conference Paper 3D-Makerspace in den Bildungswissenschaften: Eröffnung partizipativer Zugänge zu digitalen Medien(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Gittinger, Micha; Linke, Hanna; Frentzel-Beyme, Lea; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraIn diesem Beitrag wird der konzeptionelle Rahmen für die Einrichtung eines Makerspaces für die Bildungswissenschaften der Universität Duisburg-Essen als kreativer Schaffensraum vorgestellt. Durch die Bereitstellung der Infrastruktur und einer Unterstützungsstruktur zur Erstellung von didaktisch sinnvollen Medieneinsätzen sollen die Lehrenden und Studierenden einen praktischen Zugang zu dem Einsatz von 3D-Technologie, wie Virtual Reality, in Lehr- und Lernprozessen erhalten. Die Flankierung mit Workshops und zielgerichteter Begleitforschung wird als iterativer Prozess mit dem Ziel vorgestellt, Akzeptanz und Zugänglichkeit bestmöglich zu fördern. Die Chance einer diversen Universitätslandschaft wird dabei genutzt, um Handlungsempfehlungen hin zu einem offenen Angebot für alle zu entwickeln.Text Document 7. Workshop VR/AR-Learning(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Zender, Rapahael; Söbke, Henrich; Mulders, Miriam; Kruse, Rolf; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraDer Workshop thematisiert aktuelle Entwicklungen, Herausforderungen und Trends im Bereich der Lehr- und Lernszenarien mit Virtual und Augmented Reality (VR/AR). Die Beiträge umfassen wissenschaftliche Untersuchungen, Best-Practice-Beispiele sowie Fallstudien zu VR/AR-Lerntechnologien. Neben theoretischen Aspekten werden praktische Anwendungen und ihre Implikationen für Forschung und Lehre beleuchtet. Der Workshop bietet eine Plattform für den Austausch über die Integration von VR/AR und verwandter Technologien in Bildungsprozesse.Conference Paper Automatisch generiertes Feedback für Aufgaben für den Programmiereinstieg in Python(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Kazimiers, Antje; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraDieser Beitrag beschreibt die Überführung von Programmieraufgaben der einführenden Lehrveranstaltung „Programmieren für das Lehramt“ an der TU Dresden in die interaktive Aufgaben- plattform ArTEMiS und die Ergebnisse einer ersten Erprobung der Aufgaben mit Studierenden des Faches Lehramt für Informatik im Sommersemester 2024.Conference Paper Bildung mit und uber KI in der Schule: Umsetzung einer partizipativen Unterrichtsplattform(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Schönbrodt, Sarah; Dohmen, Hanna; Pommer, Paul; Schneider, Steffen; Berberich, Nicolas; KI macht Schule Team; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraKünstliche Intelligenz (KI) hat längst Einzug in zahlreiche Berufszweige und in unseren Lebensalltag gehalten – auch in den von Lehrkräften und Schüler:innen. Aufgrund der enormen Relevanz von KI für unsere Gesellschaft ist Bildung über KI bereits in der Schule unerlässlich. Das gemeinnützige Unternehmen KI macht Schule hat sich zum Ziel gesetzt, Bildung über und mit KI in deutschsprachige Schulen zu tragen, damit Schüler:innen fachlich fundiertes Orientierungswissen und zentrale Kompetenzen zu KI erwerben können. In diesem Beitrag stellen wir eine neue Unterrichts- plattform vor, die Lehrkräfte bei der Gestaltung von Unterricht mit und über KI und damit bei der Förderung von AI Literacy im eigenen Unterricht unterstützt. Dafür liefert die Plattform vielfältiges Lehr-Lernmaterial über KI und maschinelles Lernen. Zugleich stellt sie einen flexiblen Zugang zu DSGVO-konformen KI-Tools (u. a. Chatbot, Bildgenerator) und die technische Infrastruktur zur Verfügung, damit Schüler:innen eigene Projekte mit KI und weiteren digitalen Tools umsetzen können. Damit deckt die Plattform neben Kompetenzen im Bereich des Erinnerns, Verstehens und Anwendens auch komplexere kognitive Prozesse ab.Text Document Bildungstechnologien in der Schule. Offen, messbar, nachhaltig?(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Ehlenz, Matthias; Leonhardt, Thiemo; Bergner, Nadine; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraDer 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.Conference Paper Case study: Using LLMs to assist with solving programming homework assignments(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Deriyeva, Alina; Dannath, Jesper; Paaßen, Benjamin; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraNowadays, students have the option of using LLMs for assistance in solving homework assignments. Moreover, most LLMs, like ChatGPT, are also trained on large sets of source code and thus can be used to assist in programming exercises. In this paper, we present a case study based on data collected over the course of 1.5 semesters, where students of three programming-related courses were explicitly permitted to use such models while solving homework assignments. In a qualitative evaluation, we observe that there might be a difference between targeted requests for an answer to specific questions and requests for a complete solution from an LLM. Particularly, targeted requests might be pedagogical feasible and enhance the learning experience. Additionally, we discuss the potential of LLM applications in programming education, with a focus on the intermediate level and beyond.Conference Paper Developing a Personalized Study Program Recommender(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Scheffler, Marc; Dieing, Thilo I.; Cohausz, Lea; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraThis paper presents a recommender system designed to match prospective students with study programs in Baden-Württemberg, Germany, streamlining the selection process by providing personalized recommendations based on user queries. Utilizing data from approximately 1,500 study programs and employing natural language processing and machine learning techniques, specifically the German fastText model for word embeddings, our system captures the semantic relationships between user queries and program descriptions. We evaluated the system’s performance using both manual test cases and automated validation methods. The manual evaluation involved subjective assessments by multiple raters, while the automated approach utilized self-supervised keyword-based approaches. The results demonstrate the system’s effectiveness in enhancing the study program selection process.Conference Paper Digitale Klausuren in der Hochschulbildung – Fallstudie einer Programmieren Prüfung im Moodle mit eigener Klausurumgebung(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Kaussow, Max; Stelzner, Marc; Gerlach, Bennet; Fischer, Stefan; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraViele Universitäten sind längst dabei, ihr Lehrangebot immer weiter zu digitalisieren, wovon auch mehr und mehr die verschiedenen Prüfungsformate betroffen sind. So werden auch bisher handschriftlich absolvierte Klausuren in den digitalen Raum überführt. Am konkreten Fallbeispiel einer digitalen Klausur für das Modul „Einführung in die Programmierung“ wird beschrieben, welche Möglichkeiten und Probleme sich hier im Bereich der technischen Umsetzbarkeit und Verhinderung von Betrug ergeben haben. Die technische Umsetzung basiert auf Moodle, sowie einer abgewandelten Umsetzung des Safe Exams Browsers als sichere Klausurumgebung, sodass nur an dafür vorgesehenen Endgeräten an der Klausur teilgenommen werden kann. Nach viermaliger Durchführung dieses Klausur-Formates hat sich gezeigt, dass diese Schutz vor Betrugsversuchen bietet, leicht zu bedienen ist und eine Verbesserung des Klausurformates darstellt und deshalb weiter verwendet wird.Conference Paper Einsatz von VR Haptik in der beruflichen Bildung(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Hofmann, Jens; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraDer Einsatz von VR-Haptik in der beruflichen Bildung im Handwerk ist Neuland. Dies betrifft besonders die Verwendung der Technologie an sich sowie pädagogischen Potenziale zur Vermittlung berufspraktischer Kompetenzen. Die erstellten und formativ evaluierten drei Einsatzsze- narien in den Ausbildungsberufen: Maler- und Lackierer/-in, Parkettleger/-in sowie Zimmer/-in zeigen, dass VR-Haptik einen Mehrwert bietet, insbesondere bei der Vermittlung von Prozesswissen. Dies unterstützt einen lernhaltigen Einsatz in der praktischen beruflichen Ausbildung beim integrativen Einsatz von VR und VR-Haptik in bestehenden Lehr- und Lernszenarien. Es fördert die Umsetzung neugeordneter sowie derzeit in Neuordnung befindlicher Ausbildungsordnungen, im Hinblick auf die Vermittlung des Themenkomplexes „Digitalisierte Arbeitswelt“.Conference Paper Enhancing Chatbot-Assisted Study Program Orientation(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Dieing, Thilo I.; Scheffler, Marc; Cohausz, Lea; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraAs university dropout rates increase, implementing innovative solutions is crucial to reduce attrition. Aligning students’ interests with their study programs enhances academic success, satisfaction, and retention. This paper presents a novel approach using open-source Large Language Models (LLM) and Retrieval-Augmented Generation (RAG) to develop a semi-open-domain knowledge chatbot. The chatbot generates informed responses and recommendations to diverse student queries by retrieving relevant data while maintaining ethical standards and avoiding biased responses. When testing five model combinations on 70 prompts partially from real study advisors, results demonstrate that the RAG approach with the Mixtral LLM and RoBERTa embedding model offers superior performance. Our method for handling critical user prompts further indicates a significantly improved response quality. These findings advance service-oriented chatbots in education, aiming to reduce student attrition through accurate and helpful program recommendations.Text Document EPEPLA Workshop on E-Portfolios Evolution Powered by Language Analysis(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Libbrecht, Paul; Hoeppner, Kristina; Rebholz, Sandra; Mueller, Wolfgang; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraThe practice of students creating ePortfolios has been experienced as an effective means of students proving their individual knowledge and competencies by creating digital works that can be shared. This practice has been used for decades and has allowed many students to create study-relevant work and document these in E-Portfolios. Teachers, recruitment actors and fellow learners have enjoyed the possibility to perceive the learning and the relevant knowledge by reviewing E-Portfolios. Artificial intelligence empowers the reviewers of the work by providing powerful techniques that inform the many dimensions of the texts and can support the review and the creation of additional learning evidence. The Workshop ‘E-Portfolios Evolution Powered by Language Analysis’ has surfed this wave and provided a panorama of current techniques of employing machine-learning and large language model technology that support the pedagogical practice of e-portfolios to demonstrate student learning activity.Conference Paper Evaluation of a framework for the integrating of Learning Analytics in Virtual Reality(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Görzen, Sergej; Heinemann, Birte; Schroeder, Ulrik; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraThe sustainable integration of Learning Analytics (complying with the FAIR principles) in an eXtended Reality application is complex. Following an iterative process, a framework and ecosystem were developed to overcome this and provide guidance for producing research software with reproducibility, reusability, and accuracy in mind. Using the solution, the requirements for new projects have been seamlessly expanded. We observed seven Computer Science students while integrating Learning Analytics into a Virtual Reality application to explore the current state of the framework and ecosystem regarding productivity, workflow, usability, functionality, and challenges. This paper presents and reflects the method and results of our observation study.Conference Paper Explainable Feedback for Learning Based on Rubric-Based Multimodal Assessment Analytics with AI(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Wolf, Karsten D.; Maya, Fatima; Heilmann, Lisanne; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraProviding timely formative feedback to students is very important to support self-regulated learning and deep learning strategies. Feedback has been shown to increase student engagement, satisfaction and learning outcomes, especially in generative learning tasks such as ePortfolios and other forms of multimodal compositions. However, the provision of detailed formative feedback places high demands on teachers’ resources. It would be highly beneficial if Large Language Models (LLM) could be used to support the feedback process. Therefore, this paper first describes a general architecture for multimodal formative assessment analysis and feedback generation. It is based on assessment rubrics, which are then used to build task-specific AI analysis pipelines to generate explainable assessment metrics, which are then used to produce helpful feedback. An example of a feedback pipeline for student video submissions in an ePortfolio is given, along with a prompting chain for feedback generation. The paper describes further steps necessary to evaluate and optimise this process in real classroom scenarios..Conference Paper Förderung von KI-Kompetenzen von Informatiklehrkräften in Bayern(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Ehmann, Matthias; Günzel-Weinkamm, Nicole; Hennecke, Martin; Joachim, Silvia; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraDas Thema Künstliche Intelligenz (KI) ist inzwischen in vielen schulischen Curricula angekommen. In diesem Paper berichten wir über eine dreitägige Fortbildungsreihe an den Universitäten Bayreuth und Würzburg (Deutschland). Diese soll Lehrkräfte auf den Unterricht in der 11. Jahrgangsstufe des bayerischen Gymnasiums vorbereiten, sie über verschiedene Arten von KI- Systemen und grundlegende Algorithmen informieren und ihnen didaktische Werkzeuge für den Unterricht an die Hand geben. Wir stellen zudem eine Längsschnittstudie vor, die die Entwicklung der Selbsteinschätzung der KI-Kompetenzen der teilnehmenden Lehrkräfte beschreibt.Conference Paper fuelsME:Create - ein Framework zur kollaborativen Entwicklung einer VR-Anwendung fur die Hochschullehre(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Mascher, Ulrike; Weiß, David; Fuchs, Andreas; Appel, Sven; Fernes, David; Sabah, Sam; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraIn der Forschungsliteratur wird immer wieder auf die oft fehlende didaktische Fundierung von Lehr- und Lernanwendungen in und mit Virtual Reality (VR) hingewiesen. Ebenso stellt der relativ große Entwicklungsaufwand von VR-Umgebungen ein Hindernis für den Einsatz von VR in der Hochschullehre dar. Diesen Herausforderungen begegnet das im Rahmen des Verbundprojekts Future Learning Spaces, kurz fuels, entwickelte Framework fuelsME:Create. Das Paper beschreibt den Kollaborations- und Entwicklungsprozess der VR-Anwendung fuelsME:App für den Hochschul- bereich sowohl in konzeptionell-organisatorischer Hinsicht als auch in technischer Hinsicht. Das Framework fuelsME:Create ermöglicht eine enge Verzahnung von Technik und Didaktik sowie eine hochschulübergreifende (Entwicklungs-)Zusammenarbeit und kann als Best-Practice-Beispiel hilfreiche Erkenntnisse liefern.Conference Paper Gestaltung immersiver Lernszenarien: Generative Aktivitäten beim Lernen mit dem Anne Frank VR House(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Mulders, Miriam; Träg, Kristian; Kirner, Lara; Kaninski, Lilly; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraDas Lernen in immersiver virtueller Realität (VR) kann motivierend und förderlich sein, aber es kann auch zu Ablenkung und kognitiver Überlastung führen. Generative Lernaktivitäten können einige der Einschränkungen des Lernens mit immersiver VR abschwächen, indem sie den Lernenden helfen, sich auf das Lernmaterial zu konzentrieren. Die vorliegende Studie untersucht die Wirksamkeit von zwei generativen Lernstrategien: Selbst-Erklären und Zeichnen. Während bisherige Studien zu generativen Lernaktivitäten eher kognitive Lernziele adressierten, wurden die Aufgaben in dieser Studie so formuliert, dass Bezüge zum Selbst hergestellt und so affektive Ziele wie die Perspektivenübernahme in den VR-Protagonisten eher erreicht werden können. Vierundsiebzig Bachelorstudierende erkundeten den Raum, in dem Anne Frank sich vor den Nationalsozialisten im zweiten Weltkrieg verstecken musste, in einer immersiven VR-Umgebung. Für die experimentellen Bedingungen wurden die Studierenden nach der VR-Erfahrung entweder aufgefordert, Zeichnungen von Anne Franks Zimmer und ihrem eigenen Zimmer zu erstellen oder zu erklären, wie sich Anne Franks Lebensbedingungen für sie anfühlen würden. Für die Kontrollbedingung nahmen die Studierenden an keiner Lernaktivität teil. In diesem Paper werden die Ergebnisse deskriptiver Analysen der generativen Lernaktivitäten vorgestellt und diskutiert.Conference Paper GuudeVR: VR-gestutzte Lernszenarien zum Sprachtraining basierend auf generativer KI(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Fuchs, Andreas; Appel, Sven; Grimm, Paul; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraIn diesem Beitrag stellen wir GuudeVR vor, eine Virtual Reality Anwendung, die generative Künstliche Intelligenz verwendet, um das Sprachenlernen in immersiven und authentischen Umgebungen zu unterstützen. Es simuliert Szenarien in verschiedenen Situationen, in denen Lernende in einer gewünschten Sprache interagieren und so ihre Sprachkenntnisse üben können. Das System nutzt Spracherkennung, natürliche Sprachverarbeitung und Computervision, um adaptive und personalisierte Dialoge zu erstellen. Wir präsentieren das Design und die Umsetzung, um den Spracherwerb zu fördern.Conference Paper How should we teach chatbot interaction to students? A pilot study on perceived affordances and chatbot interaction patterns in an authentic K-12 setting(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Klar, Maria; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraUnderstanding how to use generative AI can greatly benefit the learning process. Despite available concepts for teaching “how to prompt”, little empirical evidence exists on students’ current micro-level chatbot use that would justify a need for instruction on how to prompt. This pilot study investigates students’ chatbot use in an authentic setting. Findings reveal general interaction patterns, including a notable lack of conversational patterns, indicating an underutilization of this central chatbot capability. However, despite having no formal instruction, some students discovered specific chatbot affordances. While basic prompting skills are displayed or acquired during exploration, explicit training on effective chatbot interaction could enhance skillful chatbot use. This training should integrate cognitive and metacognitive strategies as well as technological knowledge, helping students leverage the technology’s full potential.Conference Paper Implementierung von Textanalyse in der E-Portfolio-Bewertung(Gesellschaft für Informatik e.V., 2024) Günthner, Pierre-Olivier; Rebholz, Sandra; Kiesler, Natalie; Schulz, SandraDie Implementierung von Textanalyse in die Bewertung von E-Portfolios bietet eine Möglichkeit, die Bewertung formaler Kriterien von E-Portfolios zu unterstützen. Durch den Einsatz von natürlicher Sprachverarbeitung (NLP) und statistischen Methoden werden verschiedene linguistische Merkmale erfasst und analysiert, darunter die Textkomplexität, lexikalische Vielfalt und Kohärenz. Herausforderungen werden in der Interpretation der ermittelten Kennzahlen sowie in der Eignung von statistischen Methoden und Standardmodellen des NLP für spezifische Themen wie z.B. Informatik gesehen.
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