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ppt - MathCoach Ein web-basierte

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ppt - MathCoach Ein web-basierte Powered By Docstoc
					MathCoach
Ein web-basierter Mathematik-Tutor

Didaktisches Konzept
                                    Überblick


              Didaktisches Konzept
                     Selbstgesteuertes Lernen mit einem modernen Medium
                     Strukturierung in Interaktionskategorien, Interaktionsarten
                      und Metadaten
                     Individuelle Hilfe und Bewertung
                     Nutzung der Vorteile von ActiveMath für MathCoach
                     Erwarteter Nutzen für die Lehre




                                     MathCoach Projekt
MedidaPrix 2005                     HTW des Saarlandes                              2
                    Selbstgesteuertes Lernen mit
                    einem modernen Medium

  MathCoach dient dem selbstgesteuerten Üben und
  Experimentieren. Es ist darüber hinaus ein Werkzeug, mit dem
  Autoren webbasierte Interaktionen herstellen können.

  1) Multimediale Elemente

  Mit MathCoach können eine Vielzahl abwechslungsreicher interaktiver
  Elemente zum Üben und Experimentieren zur Verfügung gestellt
  werden.

  Die Studierenden werden dadurch zur aktiven und „motorischen“
  Auseinandersetzung angeregt, im Kontrast zu dem oft sehr passiven
  Verhalten in den Lehrveranstaltungen.
  Davon erwarten wir mehr Spaß beim Lernen und eine bessere
  Motivation für die mathematischen Fächer.

                               MathCoach Projekt
MedidaPrix 2005               HTW des Saarlandes                        3
                      Interaktionsklassen

  2) Verschiedene gut strukturierte Klassen von Interaktionen

  Die in MathCoach möglichen Interaktionen werden hinsichtlich des Lernziels
  klar in verschiedene Kategorien und Arten eingeteilt, die unterschiedliche
  Fertigkeiten trainieren und unterschiedliche Lernertypen ansprechen.
  Darüber hinaus gibt es zusätzliche Metadaten.
  Die Lernziele werden jedem Aufgabenkomplex in einem
  Einleitungstext mitgegeben, die Kategorie und Art der Interaktion wird durch
  ein grafisches Symbol kenntlich gemacht, die Metadaten kann der Student sich
  per ‚Klick‘ anzeigen lassen.

  Durch die klare Strukturierung ist eine gute Orientierung sowohl für die
  Studenten als auch die Autoren und Dozenten gegeben.




                                 MathCoach Projekt
MedidaPrix 2005                 HTW des Saarlandes                           4
                              Kategorien von Interaktionen
                              und Übungen
Experiment              Freie             Bewertete            Hausaufgaben und                  Demon-
                        Übungsauf-        Übungsauf-           (Selbst)test (Klausur)            stration
                        gabe              gabe




Interaktives            Zum freien        Selbsttest zu        Hausaufgaben, mit Uhr:            Dient der
Veranschaulichen von    Üben,             einer Aufgabe,       Selbsttest zu einer Klausur,      Veranschau-
gelerntem Wissen,                         i.d.Regel mit                                          lichung,
Experimentieren zum     Einzelne          Zeitlimit            Zusammenfassung mehrerer
Finden von Gesetzmä-    Aufgabe,                               Aufgaben,                         Animation,
ßigkeiten, Hypothesen                     einzelne             mit und ohne Zeitlimit            die mit
bilden;                 mit Hilfen,       Aufgabe,                                               verschiedenen
                        Rückmeldungen                          ohne Hilfen,                      Geschwin-
einzelnes Problem,      (Auswertung       ohne Hilfen,                                           digkeiten und
mit Hilfen, und         der einzelnen     und ohne             Bewertung des Studenten am        Unterbrechungs-
Rückmeldungen,          Lösungsschritte   Bewertung von        Ende des/r Tests/Hausaufgabe      möglichkeiten
                        des Studenten)    Lösungs-             (Zusammenfassung der              ablaufen kann.
ohne Bewertung des                        teilschritten des    Bewertung der einzelnen
Studenten               ohne Bewertung    Studenten            Aufgaben)
                        des Studenten
                                          mit Bewertung        Lösungen der Hausaufgabe können
                                          des Studenten        an Dozenten geschickt werden.
                                           MathCoach Projekt
MedidaPrix 2005                           HTW des Saarlandes                                                   5
                           Arten von Interaktionen und
                           Übungen

                  Multiple Choice Questions (Einfach- und Mehrfachantworten möglich),
                  zur Festigung von Faktenwissen, zum schnellen Rekapitulieren des Stoffes

                  Fill-in-Blank-Aufgaben, zum Trainieren der korrekten mathematischen
                  Schreibweisen, sowie zum Analogieschließen

                  Zuordnungsaufgaben, zur Festigung von Faktenwissen, zur
                  Veranschaulichung und Festigung von Zusammenhängen

                  Grafik on-demand, zum explorativen Erarbeiten des Wissens, zum Bilden
                  von Hypothesen, zur Veranschaulichung von Sachverhalten

                  Coach und Taschenrechner, das sind Übungsaufgaben, die mit Hilfe der
                  angeschlossenen Mathematik- und Statistik-Software gelöst werden können,
                  wie Termumformungen, Analyse von Grafiken, statistische Auswertung von
                  Daten usw.,
                  zum Trainieren des abstrakten Denkens und der Fähigkeit, komplexere
                  Aufgaben durch Zerlegung in Teilprobleme zu lösen.

                                       MathCoach Projekt
MedidaPrix 2005                       HTW des Saarlandes                               6
                             Metadaten von Interaktionen
                             und Übungen

  Die Interaktionen werden zusätzlich durch folgende Metadaten
  charakterisiert:

  •         Unterschiedliche Schwierigkeit (leicht, mittel, schwer)
  •         Unterschiedlicher Hilfestellungsgrad (frei definierbar)
  •         Unterschiedlicher Abstraktionsgrad
  •         Unterschiedliches Anwendungsfeld
  •         Unterschiedliche Wissensart
                  (Faktenwissen, Verstehen von mathematischen Zusammenhängen,
                  Anwenden auf kleinere Problemstellungen, Bearbeiten komplexer
                  Aufgaben).
  •         Unterschiedliche kognitive Anforderung
                  (Beweisen, Berechnen, Hypothesen bilden, Veranschaulichen,
                   Abstrahieren)
  •          Daten zum Autor,
                  (Name, Datum, Adresse des Autors, Programmierer der Aufgabe)

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                      Individuelle Hilfe und Bewertung

   3) So viele Aufgaben zu einem Typ wie man möchte mit
   individueller Hilfe und Bewertung

   MathCoach erlaubt die zufällige Erzeugung beliebig vieler Aufgaben zu
   einem vorgegebenen Aufgabentyp unterschiedlicher Schwierigkeit und
   Abstraktheit. Dabei werden gleichzeitig auch Lösungen, Bewertungen und
   Hilfestellungen automatisch mit generiert.
   Ganz wichtig ist der sogenannte Hilfegrad zu einer Aufgabe. Das ist der
   Detaillierungsgrad einer Hilfe und die Anzahl der bei einer Hilfeanforderung auf
   einmal gegebenen Hinweise. Bei Aufgaben vom Typ Coach kann dieser
   Hilfegrad vom Studenten eingestellt oder durch den Autor/Dozenten festgelegt
   werden.
   Neu ist, dass MathCoach zu beliebigen Eingaben des Studenten Hilfen des
   entsprechenden Grades und Bewertungen generiert, so dass das System
   jedem Studenten adäquate, individuelle Hilfestellung und Bewertung liefert.
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                     Nutzung der Vorteile von
                     ActiveMath für MathCoach (1)

  4) Personalisierte Darbietung des Lehrmaterials nach Profil und
  Lernfortschritt des Studenten (ActiveMath)

  MathCoach ist auschließlich als Interaktionsgenerator konzipiert und
  zeichnet sich durch eine bequeme Integrierbarkeit als Web-Applikation in
  bestehende E-Learning Systeme aus. Damit wird der Nachteil fehlender
  effizienter Interaktionsmöglichkeiten bestehender E-Learning Systeme
  ausgeglichen. Auf der anderen Seite kann man durch diese Integration die
  vorhandenen Vorteile bestehender E-Learning Systeme für MathCoach
  ausnutzen. Zurzeit ist MathCoach in ActiveMath integriert.




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                     Nutzung der Vorteile von
                     ActiveMath für MathCoach (2)

  (Fortsetzung)

  ActiveMath erlaubt die Zusammenstellung der Lehrmaterialien einschließlich
  der MathCoach-Übungsaufgaben in einem „Buch“ entsprechend dem
  persönlichen Profil des Lernenden. Je nach Profil und Lernfortschritt werden
  die Inhalte in unterschiedlicher Schwierigkeit, Abstraktheit und
  Anwendungsgebiet automatisch und logisch korrekt zusammengestellt.

  Die Darbietung des Inhaltes passt sich so dem Leistungsvermögen der
  Studierenden an.




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                    Nutzung der Vorteile von
                    ActiveMath für MathCoach (3)
   5) Gezielte Zusammenstellung von Inhalten zu gewünschten
   Themen und in unterschiedlicher Ausführlichkeit (ActiveMath)

   Das Werkzeug ActiveMath erlaubt die Zusammenstellung der
   Lehrmaterialien nach unterschiedlichen Themen.
   Darüber hinaus kann der Lernende wählen, in welcher Ausführlichkeit er
   das Lernmaterial zusammenstellen möchte. Er kann Inhalte zu einem oder
   mehreren Themen in ausführlicher Form oder als Überblick zu einem
   Kursmaterial zusammenstellen oder (MathCoach-) Übungsaufgaben zu
   gewählten Themen zu einer Übungsaufgabensammlung zusammenstellen.
   Diese Zusammenstellung erfolgt durch das System automatisch in logisch
   korrekter Reihenfolge.

   Diese Eigenschaft von ActiveMath wird z.B. im Rahmen von
   Projektstudienformen interessant.


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                  Erwarteter Nutzen für die Lehre




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                      Erwarteter Nutzen für die Lehre
                      (1)

      Entlastung des Lehrpersonals von Routinearbeiten

      Die den Studenten von MathCoach gebotenen Hilfestellungen und
      Rückmeldungen bieten einen Ausgleich für oft unzureichende
      Betreuungskapazität.

      MathCoach erlaubt die zufällige Erzeugung beliebig vieler Aufgaben zu
      einem vorgegebenen Aufgabentyp unterschiedlicher Schwierigkeit und
      Abstraktheit. Dabei werden gleichzeitig auch Lösungen und
      Hilfestellungen automatisch mit generiert.
      Dadurch ergibt sich eine entscheidende Entlastung der Lehrkräfte von
      zeitaufwändiger Routinearbeit, nämlich des manuellen Aufstellens und
      Testens immer neuer Versionen von Aufgaben gleichen Typs. Sie können
      sich stattdessen dem inhaltlichen und qualitativen Ausbau des Materials
      und der pädagogisch-didaktischen Gestaltung der Lehre widmen.

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                        Erwarteter Nutzen für die Lehre
                        (2)

      Unterstützung der Studenten beim Erarbeiten! der
      Hausaufgaben

      Die Hausaufgaben können die Studierenden in MathCoach abrufen. Die
      Lösungen werden nicht mehr einfach verteilt oder im Frontalunterricht für
      alle auf die gleiche Weise ‚durchgerechnet’, sondern die Studenten
      müssen sie sich individuell erarbeiten. Den nächsten Lösungsschritt
      erhalten sie erst, wenn sie vorangegangene Schritte getan haben. Die
      Studierenden bekommen von MathCoach in jedem Schritt ausreichende
      individuelle Hilfestellungen, so dass sie in der Lage sind, die
      Hausaufgaben zu lösen.

      Zukunft: Die Lösungen tragen die Studenten in ein Formular in MathCoach ein,
      welches die Professoren von ihrem Rechner aus einsehen können, so dass die
      Dozenten die Rückmeldung haben, welcher Student welche Aufgaben gelöst hat.

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                     Erwarteter Nutzen für die Lehre
                     (3)
Interessantere Gestaltung von Übungen

- Einsatz von MathCoach zum individuellen Üben von Aufgaben zu
bestimmten Themen, statt durchgängiger Frontalunterricht! Der Übungsleiter
gibt Hilfestellung beim Lösungsansatz und zur technischen Arbeit mit dem
Rechner. Gute Studenten können weitere Aufgaben desselben Typs höherer
Schwierigkeit lösen. Am Ende der Übung wird abstrahiert und der
Lösungsweg für den entsprechenden Aufgabentyp an der Tafel
zusammengefasst.

- Experimentieren und Hypothesenbildung, statt ausschließlich
Rekapitulieren! Mit Hilfe der multimedialen Interaktionsmöglichkeiten von
MathCoach, insbesondere der Grafik-Schnittstelle, können sich die Studenten
verschiedene Sachverhalte und Funktionen auf dem Computer grafisch
darstellen, Parameter verändern, experimentieren und Hypothesen bilden.
Der Übungsleiter fragt am Ende des Experiments die Hypothesen und
Vermutungen der Studenten ab und fasst das Wesentliche zusammen.
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                      Erwarteter Nutzen für die Lehre
                      (4)

      Vorlesungsbegleitendes individuelles Üben

      Ein Mangel in der Lehre besteht bisher in nicht ausreichender Vielzahl
      und Vielfalt von Übungsaufgaben mit Musterlösungen zum individuellen
      Üben und häuslichen Vorbereiten auf eine Klausur.

      Mit MathCoach ist ein individuelles selbstgesteuertes Üben und
      Experimentieren von zu Hause aus möglich, wobei der Student so viel
      Aufgaben bearbeiten kann, wie er möchte.




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                      Erwarteter Nutzen für die Lehre
                      (5)

      Einsatz im Projektstudium – gezielte Bearbeitung vorgegebener
      komplexerer Problemstellungen

      Durch die Integration von MathCoach in ActiveMath können gezielt Bücher
      zu gewünschten Themen in unterschiedlicher Ausführlichkeit
      zusammengestellt werden.
      Weiterhin ist mit MathCoach die Lösung komplexerer Aufgaben, die in
      Teilprobleme zerlegt werden müssen, möglich.

      Damit bietet sich der Einsatz dieses Werkzeuges für die gezielte
      Wissensaneignung zu Einzelthemen durch Lernende an. Die Zeit, die der
      Student investieren muss, um geeignete Materialien zu den benötigten
      Verfahren zu finden und optimal zusammen zu stellen, kann damit reduziert
      werden. Diese Eigenschaft wird vor allem im Rahmen von
      Projektstudienformen interessant, wie sie in der HTW jetzt für den
      Studiengang Mechatronik begonnen haben.
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                      Erwarteter Nutzen für die Lehre
                      (6)

      Qualitätssicherung durch Evaluation

      In Zukunft ist eine Integration der Evaluation des Einsatzes von E-
      Learning Systemen in die bereits aktive fachbereichsübergreifende
      Lehrevaluation an der HTW geplant.

      Dazu wollen wir den bereits vorhandenen Fragebogen für Studenten um
      relevante Fragen zur multimedialen Lehre ergänzen und einen zusätzlichen
      Fragebogen für Dozenten entwickeln, um insbesondere die Komfortabilität
      von MathCoach für Autoren und die didaktischen Einsatzkonzepte zu
      evaluieren.

       Die aus der Evaluation gewonnenen Erkenntnisse sollen direkt in
      die Weiterentwicklung einfließen.

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