Technology-enhanced Personalised Learning: Untangling the Evidence

Technology-enhanced personalised learning is not yet common in Germany, which is why we have tasked scientists with summarising the current status of international research on the matter. This study demonstrates the great potential of technology in implementing effective personalised learning. Nevertheless, it has not been assessed yet whether the practical implementation actually works: Even in countries such as the U.S., which lead the way in using techology in classroom settings, hardly any evaluation studies have been done to prove the effectiveness of technology-enhanced personalised learning. In the light of the above, the authors make recommendations for actions to be taken in Germany to make best use of the potential of technology in providing individual support and guidance to students

Tutors' Assessments of a Tutee's Understanding in One-on-One Tutoring

Das Ziel dieser Dissertation ist es, zur Erforschung von Instruktion beizutragen, welche effektiv das Lernen von Schülerinnen und Schülern unterstützt. Derartige Instruktion leistet ihren Beitrag zu guter Bildung. Da Instruktion verändert werden kann, um Bildung zu verbessern, ist sie als Variable von großem Interesse. Um Instruktion im Sinne guter Bildung verändern zu können, ist es notwendig zu wissen, welche Instruktionsformen effektiv darin sind, das Lernen zu unterstützen. Weiterhin ist es notwendig zu wissen, welche Mechanismen diesen Instruktionsformen zugrunde liegen. Eine bedeutende Form effektiver Instruktion ist das Eins-zu-Eins-Tutoring. Mechanismen, die für die Effektivität des Tutorings als zentral gelten, sind dabei die Diagnosen und die Diagnosegenauigkeit von Tutorinnen und Tutoren. Diese Mechanismen sind bisher jedoch nicht intensiv untersucht worden. Aus diesem Grund werden in der Dissertation die Diagnosen und die Diagnosegenauigkeit von Tutorinnen und Tutoren näher betrachtet. Im Speziellen werden zwei Arten von Diagnosen untersucht. Dies sind erstens Diagnosen, die Tutorinnen und Tutoren fortlaufend während einer Tutoringsitzung durchführen (d. h. formative Diagnosen). Zweitens werden Diagnosen analysiert, die Tutorinnen und Tutoren nach dem Ende einer Tutoringsitzung erstellen (d. h. summative Diagnosen). Im Zusammenhang mit dieser Dissertation wurden zwei empirische Studien durchgeführt. In beiden Studien wurden Tutandinnen und Tutanden im Schulalter von Tutorinnen und Tutoren unterrichtet, die über mehr Wissen verfügten, als ihre Lernenden. Es wurde angenommen, dass Tutorinnen und Tutoren mit Lehrerfahrung besser darin sind das Verständnis von Tutandinnen und Tutanden zu diagnostizieren als Tutorinnen und Tutoren ohne Lehrerfahrung. In der ersten Studie wurde der Einfluss von Lehrerfahrung auf die Diagnosen von Tutorinnen und Tutoren empirisch überprüft. Zu diesem Zweck wurden die Diagnosegenauigkeit von Tutorinnen und Tutoren mit Lehrerfahrung (d. h. Lehrkräfte) und die Diagnosegenauigkeit von Tutorinnen und Tutoren ohne Lehrerfahrung (d. h. Studierende) untersucht und miteinander verglichen. In diesem Zusammenhang wurde auch die Beziehung zwischen den formativen Diagnosen einer Tutorin oder eines Tutors und den summativen Diagnosen einer Tutorin oder eines Tutors analysiert. Weiterhin wurde der Nutzen der formativen Diagnosen einer Tutorin oder eines Tutors für das Lernen der Tutandin bzw. des Tutanden erforscht (siehe Kapitel 1, Artikel 1 und 2). In der zweiten Studie wurde experimentell geprüft, ob die Diagnosen von Studierenden als Tutorinnen und Tutoren durch ein kurzes Training verbessert werden können. Das Training zielte dabei auf die Förderung eines interaktiven Tutoringstils. Die Idee für das Design des Trainings beruhte darauf, dass Tutandinnen und Tutanden wahrscheinlicher ihr eigenes Verständnis äußern, wenn Tutorinnen und Tutoren einen interaktiven Tutoringstil realisieren. Basierend auf den zusätzlichen Informationen über das Verständnis ihrer Tutandin bzw. ihres Tutanden sollten Tutorinnen und Tutoren mit einem interaktiven Tutoringstil besser in der Lage sein, summativ das Verständnis der Tutandin bzw. des Tutanden zu diagnostizieren als Tutorinnen und Tutoren mit einem weniger interaktiven Tutoringstil (siehe Kapitel 2, Artikel 3). Wie die erste Studie (vgl. Kapitel 1) belegt, diagnostizieren Tutorinnen und Tutoren im Durchschnitt das Verständnis ihrer Tutandin oder ihres Tutanden bestenfalls mäßig genau. Allerdings waren Lehrkräfte genauer darin, summativ das Verständnis ihrer Tutandin bzw. ihres Tutanden zu diagnostizieren als Studierende (vgl. Artikel 1). Darüber hinaus zeigte die erste Studie, dass alle Tutorinnen und Tutoren interaktive Instruktionsstrategien einsetzten, um formativ das Verständnis ihrer Tutandin bzw. ihres Tutanden zu diagnostizieren. Mehr formative Diagnosen führten in diesem Zusammenhang zu mehr Lernen. In vergleichbarer Weise zogen mehr formative Diagnosen auch genauere summative Verständnisdiagnosen nach sich. Auch in Bezug auf die formativen Diagnosen unterschieden sich Lehrkräfte von Studierenden. Konkret heißt dies, dass Lehrkräfte häufiger Instruktionsstrategien zum formativen Diagnostizieren des Verständnisses ihrer Tudandin bzw. ihres Tutanden einsetzten als Studierende. Dieser Unterschied im Ausmaß formativer Diagnosen bedingte auch den Unterschied zwischen Lehrkräften und Studierenden bezüglich der summativen Diagnosegenauigkeit (vgl. Artikel 2). Die Ergebnisse der ersten Studie weisen darauf hin, dass Tutorinnen und Tutoren im Allgemeinen nicht sehr gut darin sind, summativ das Verständnis von Tutandinnen und Tutanden zu diagnostizieren. Dessen ungeachtet diagnostizieren Tutorinnen und Tutoren formativ das Verständnis einer Tutandin bzw. eines Tutanden zumindest in gewissem Maß. Da zudem mehr formative Diagnosen zu mehr Lernen führen, kann angenommen werden, dass diese formativen Diagnosen tatsächlich zu den Mechanismen zählen, die Tutoring effektiv machen. Tutoring könnte somit noch effektiver werden, wenn man das formative Diagnostizieren förderte. Da außerdem beobachtet wurde, dass formative Diagnosen bessere summativen Diagnosen nach sich zogen, kann weiterhin angenommen werden, dass verbessertes formatives Diagnostizieren genauere summative Diagnosen mit sich brächte. Schließlich war auch Lehrerfahrung relevant für bessere Diagnosen. Im Speziellen verwendeten Lehrkräfte häufiger Strategien formativer Diagnose als Studierende. Dieser Unterschied erklärte auch, warum Lehrkräfte genauer summativ diagnostizierten als Studierende. Offensichtlich kann somit ein intensiverer Gebrauch von Strategien zur formativen Verständisdiagnose als beobachtbarer Indikator für Lehrerfahrung angesehen werden. Tutorinnen und Tutoren waren durchaus in der Lage, einen interaktiven Tutoringstil zu realisieren, wenn sie darin trainiert wurden, die interaktiven Instruktionsstrategien formativen Diagnostizierens zu verwenden, die in der ersten Studie beobachtet worden waren. Dies wurde in der zweiten Studie festgestellt (vgl. Kapitel 2). Allerdings wurden dadurch die summativen Diagnosen der trainierten Tutorinnen und Tutoren nicht genauer als die summativen Diagnosen der untrainierten Tutorinnen und Tutoren. Stattdessen waren die trainierten Tutorinnen und Tutoren weniger genau darin als die untrainierten, summativ das Verständnis ihrer Tutandin bzw. ihres Tutanden zu diagnostizieren. Dieses unerwartete Ergebnis wurde dadurch erklärt, dass die trainierten Tutorinnen und Tutoren stärker als die untrainierten einen interaktiven Tutoringstil realisierten. Die Ergebnisse der zweiten Studie werden in Bezug auf mögliche Unzulänglichkeiten in der kognitiven Informationsverarbeitung auf Seiten der Tutorinnen und Tutoren interpretiert. Diese Unzulänglichkeiten hängen möglicherweise damit zusammen, dass die Tutorinnen und Tutoren in dieser Studie keine Lehrerfahrung besaßen. Die gerade gelernten Strategien umzusetzen mag daher die kognitive Kapazität der Tutoren stark beansprucht haben. Obwohl die trainierten Tutorinnen und Tutoren mehr Informationen von ihrer Tutandin bzw. ihrem Tutanden gewannen, waren sie in der Folge möglicherweise nicht in der Lage, diese Informationen angemessen zu verarbeiten. Auf diese Weise kann erklärt werden, warum ein interaktiverer Tutoringstil nicht zu genaueren summativen Diagnosen führte. Eine Konsequenz, die aus dieser Interpretation gezogen werden kann, wäre es, das Design des Trainings abzuwandeln. Genauer gesagt, könnten die Tutorinnen und Tutoren die von ihrer Tutandin bzw. ihrem Tutanden gewonnenen Informationen möglicherweise besser verarbeiten, wenn sie die Strategien formativen Diagnostizierens intensiver während der Trainingsphase übten. Zusätzlich könnte das Design der Studie verändert werden, die durchgeführt worden war, um die Trainingseffekte zu analysieren. Spezifischer, würde die Informationsverarbeitung der Tutorinnen und Tutoren möglicherweise auch verbessert, wenn die summative Diagnose später erfolgte und wenn die Tutorinnen und Tutoren so die Gelegenheit erhielten, die Strategien formativen Diagnostizierens während mehrerer realer Tutoringsitzungen zu üben. Im Ergebnis überträfen die trainierten Tutorinnen und Tutoren die untrainierten eventuell tatsächlich darin, das Verständnis ihrer Tutandin bzw. ihres Tutanden summativ genau zu diagnostizieren. Durch die Analyse der Diagnosen von Tutorinnen und Tutoren trägt diese Dissertation dazu bei, die dem Tutoring zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Die Ergebnisse der Dissertation können weiterhin dazu dienen, Tutoring noch effektiver zu machen. Die Dissertation bietet somit einen wesentlichen Einblick in das Feld effektiver Instruktion

Generische ITS-Softwarearchitektur und ITS-Prozess

Anhand einer ausgiebigen Analyse vorhandener Softwarearchitekturen von intelligenten Lehr-/Lernsystemen (ITS) werden wiederkehrende Probleme dieser aufgezeigt. Es wird eine Erweiterung der klassischen Architektur entwickelt und in UML spezifiziert. Auf die konzeptionelle Vorarbeit aufbauend, wird sowohl ein ITS-Lehrprozess als auch eine allgemeingültige ITS-Softwarearchitektur in UML definiert. Passend dazu verwirklicht ein Softwareframework die Implementierung, während ein Prototyp die Praktikabilität des ITS-Lehrprozesses, der ITS-Architektur und des Softwareframeworks überprüft.On the basis of the extensive analysis of existing software architectures of intelligent tutoring systems (ITS) the recurring problems are pointed out. An extension of the classical architecture is developed and specified in UML. Based on the conceptual preliminary work, both an ITS teaching process and a generally valid ITS software architecture are defined in UML. Appropriately, a software framework realizes the implementation, while a prototype checks the practicability of the ITS teaching process, ITS architecture and the framework

A Longitudinal Study on Boosting Students’ Performance with a Learning Companion

This study examines the impact of a coded virtual learning companion (LC) that interacts with students of an introductory information systems class throughout the semester. The LC is designed to motivate, advise on time management strategies, and study collaboratively. We conducted a between-subject longitudinal field experiment to investigate the LC’s impact on student motivation, time management, and learning outcomes. Statistical analysis, including a PLS-SEM model, shows that the LC significantly (p \u3c 0.05) improves extrinsic motivation, challenge, short-term planning, and time attitudes. A multiple mediator analysis confirms the role of motivation and time management as mediators between LC use and learning outcomes (subjective knowledge and exam scores). In addition, we conducted a qualitative workshop with the target group to identify barriers to LC adoption and derive mitigation strategies. Overall, our study reveals great potential to facilitate learning with LCs in higher education

Lessons Learned from Designing an Open-Source Automated Feedback System for STEM Education

As distance learning becomes increasingly important and artificial intelligence tools continue to advance, automated systems for individual learning have attracted significant attention. However, the scarcity of open-source online tools that are capable of providing personalized feedback has restricted the widespread implementation of research-based feedback systems. In this work, we present RATsApp, an open-source automated feedback system (AFS) that incorporates research-based features such as formative feedback. The system focuses on core STEM competencies such as mathematical competence, representational competence, and data literacy. It also allows lecturers to monitor students' progress. We conducted a survey based on the technology acceptance model (TAM2) among a set of students (N=64). Our findings confirm the applicability of the TAM2 framework, revealing that factors such as the relevance of the studies, output quality, and ease of use significantly influence the perceived usefulness. We also found a linear relation between the perceived usefulness and the intention to use, which in turn is a significant predictor of the frequency of use. Moreover, the formative feedback feature of RATsApp received positive feedback, indicating its potential as an educational tool. Furthermore, as an open-source platform, RATsApp encourages public contributions to its ongoing development, fostering a collaborative approach to improve educational tools.Comment: 40 pages, 6 figure

SKIL 2012 - Dritte Studentenkonferenz Informatik Leipzig: Dritte Studentenkonferenz Informatik Leipzig 2012Leipzig, Deutschland, 25. September 2012Tagungsband

Die Studentenkonferenz des Instituts für Informatik der Universität Leipzig richtet sich an alle Studierende der Informatik sowie angrenzender Disziplinen mit Schwerpunkt Informatik. Die Konferenz setzt sich zum Ziel, Studierenden eine Plattform zu bieten, ihre Projekte und Forschungsvorhaben vorzustellen. Im Mittelpunkt der Tagung stehen studentische Projekte aus Seminaren, Praktika, Abschlussarbeiten oder extracurricularen Aktivitäten. Die SKIL bietet den Studierenden die Möglichkeit, vor einem akademischen Publikum Ideen, Pläne und Ergebnisse zu präsentieren und zu diskutieren. Die Organisation der Konferenz unterscheidet sich nur wenig von wissenschaftlichen Fachkonferenzen. Die Einreichung der Beiträge erfolgte mit Hilfe eines Conference Systems; anschließend wurden alle Einreichungen durch das Programmkomitee bewertet. Angenommene Beiträge wurden am Konferenztag vorgestellt und in dem hier vorliegendem Tagungsband publiziert. Die dritte Studentenkonferenz Informatik Leipzig 2012 fand im Rahmen der SABRE am 25.09.2012 statt. Die SABRE ist eine internationale integrative Multikonferenz auf dem Gebiet zukunftsweisender Technologien der Softwareentwicklung, Agententechnologien und Servicecomputing für Wirtschaft, Entwicklung und Wissenschaft. Die SKIL 2012 wurde am Institut für Angewandte Informatik (InfAI) e.V. organisiert. Initiiert und maßgeblich realisiert wurde die SKIL 2012 von den Forschungsgruppen Agile Knowledge Engineering and Semantic Web (AKSW) und Service Science and Technology (SeSaT) der Universität Leipzig

Pioniergeist, Ausdauer, Leidenschaft. Festschrift zu Ehren von Prof. Dr. Jürgen Handke

Diese Festschrift ist dem wissenschaftlichen Wirken von Prof. Dr. Jürgen Handke gewidmet und wurde anlässlich seiner Pensionierung im März 2020 zusammengestellt. Der Band behandelt eine Vielzahl an wissenschaftlichen Bereichen, dazu zählen die Linguistik, die digitale Lehre, der Inverted Classroom, das curriculare Design sowie die Educational Robotics. Zu den Beitragenden gehören namhafte Vertreter aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Jungwissenschaftler und Nachwuchsforscher mit Artikeln in sowohl deutscher als auch englischer Sprache. Darüber hinaus hat sich eine Gruppe Künstler mit dem „Forschungsgegenstand“ Jürgen Handke auf künstlerische Weise auseinandergesetzt

e-learning - Theoriekonzepte und Praxiswirklichkeit

Das zeit- und ortsunabhängige Lernen, das unter dem Stichwort e-learning Schule macht, ist mehr als eine neue Lehr- und Lernform, denn es könnte zu einer neuen Säule neben den traditionellen Präsenz- und Fernunterrichtformen werden. Mit der rasanten Verbreitung von leistungsfähigen Personal Computern (PCs) und des Internets in Unternehmen und Privathaushalten sind in den letzten Jahren deshalb auch die Hoffnungen auf ein vielversprechendes Geschäft mit e-learning gewachsen. Trotz guter Prognosen hat sich e-learning bislang jedoch nicht richtig auf dem Markt etablieren können. Durch die gesamte Dissertation „e-learning – Theoriekonzepte und Praxiswirklichkeit“ zieht sich daher die Hauptfrage, warum sich e-learning trotz aller guten Prognosen noch nicht auf dem Markt als neue Säule neben den traditionellen Lerndomänen hat durchsetzen können. Um diese Frage zu beantworten, spannt die Dissertation den Bogen von der Geschichte und den theoretischen Grundlagen des e-learning (u.a. Lehr-/Lerntheorien in Bezug auf e-learning sowie Qualitätsstandards bei e-learning) bis hin zu e-learning-Praxiserfahrungen. Nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch für die Praxis dürfte das in der Arbeit entwickelte neue Konzept zur didaktischen Aufbereitung von e-learning-Kursinhalten von Interesse sein, das Antworten auf die Frage liefert, wie e-learning-Lerninhalte für einen komplexen e-learning-Kurs didaktisch aufbereitet werden müssen, damit Lernprozesse angeregt werden. Zudem liefern die empirischen Studien zur Einführung von e-learning bei dem Softwareunternehmen SAS und der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg (mit Einzelstudien zu MedWeb, CAMPUS-Pädiatrie und American Studies Online) wertvolle Einblicke in die Planung und Durchführung von e-learning-Projekten. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Erfahrungen von e-learning-Projektteams und e-Lerner gelegt. Die für die Disseration durchgeführte „e-learning Expertenstudie“ versucht, ein aktuelles Stimmungsbild unter e-learning-Experten einzufangen, um die gegenwärtige und zukünftige Situation von e-learning besser einschätzen zu können. Nicht zuletzt hilft der neu entwickelte „Kriterienkatalog für qualitativ hochwertige e-learning-Trainings“ Interessierten bei der zukünftigen Auswahl eines anspruchsvollen e-learning-Kurses

Klimaschutz als Medienwirkung: eine kommunikationswissenschaftliche Studie zur Konzeption, Rezeption und Wirkung eines Online-Spiels zum Stromsparen

Klimaschutz benötigt eine intensivere zwischenstaatliche Zusammenarbeit, den Umbau des Energiesystems, die Realisierung technischer Innovationen und eine Neuausrichtung des aktuellen Weltwirtschaftssystems. Gleichermaßen ist jedoch auch zivilgesellschaftliches Engagement und ein Überdenken individueller Konsummuster und Lebensstile erforderlich. Hierzu können Bildung, Kultur und Medien einen wichtigen Beitrag leisten. Die bisherige kommunikationswissenschaftliche Forschung hat aufgezeigt, welche zentrale Bedeutung die mediale Kommunikation für das Thema Klimawandel einnimmt. Allerdings wirken viele der typischen Darstellungs- und Inszenierungsformen – wie Katastrophenszenarien – sogar kontraproduktiv auf das klimaschonende Handeln. Das vorliegende Buch widmet sich deswegen der Herausforderung, dramaturgische Modelle zu entwickeln, die so konzipiert sind, dass sie klimaschonendes Handeln fördern. Als theoretische Grundlage wird dazu eine Lehr- und Lerntheorie und ergänzend ein dramentheoretischer Ansatz nutzbar gemacht. Die entwickelten Gestaltungsempfehlungen werden beispielhaft als Online-Spiel zum Thema Stromsparen umgesetzt und die Wirkungshypothesen anhand einer quantitativen Online-Studie (n = 287) geprüft. Die Ergebnisse verdeutlichen die zentrale Bedeutung des Alltagsbezugs. Statt den Klimawandel als unabwendbare Katastrophe darzustellen, ist es wesentlich erfolgversprechender, konkrete Handlungsalternativen im Alltag spielerisch erfahrbar zu machen und Charaktere darzustellen, die in realistischen Entscheidungsszenarien zwischen Klimaschutz und kurzfristigem Komfortbedürfnis schwanken. Dadurch wird eine kritische Reflexion eigener Handlungsspielräume ermöglicht.To meet the CO2-emission targets of the European member states, changes in individual lifestyles and consumption patterns are required to complement (large scale) political, economic and technological efforts. From the perspective of researching media reception and effects the question arises how media can contribute/facilitate (to) a more climate-friendly behavior. There is evidence that typical ways to frame and visualize climate change in the media – like catastrophic scenarios – lead to (partly) contrary effects. The overall research question for this study thus is by which media characteristics climate-friendly behavior can be encouraged. Theoretically, the study is shaped by the approach of action oriented learning coming out of sustainability communication. Its main assumption is that recipients need to be active in learning situations in order to induce a knowledge transfer to their everyday life. “Active learning” is characterized through actions of learners defined by the following: to have an intention to achieve an aim, to develop a product, to have agency, to act consciously, and a processual character. These characteristics inform the design of an online game as well as the (choice of?) variables for the empirical study. As a second, complementary theoretical approach, Interactive Storytelling is introduced. Subsequently, the online game “RED – Renewable Energy Drama” is realized (10 minutes to play) to test the variable model. The game is about energy saving behavior in private households. A quantitative online survey (n = 287) tests the hypotheses, and automatically collects additionally interaction data. The results of the empirical study suggest a close reference to everyday life as the key factor to encourage energy saving behavior. If players are given a range of options to solve a quest, they refer to experiences in their everyday life to find the best solution (consciousness). This has a positive effect on the moral dimension of acting climate-friendly as people think about their contributions to climate protection. A choice of options (?) also enhances the intention to realize these contributions in everyday life. Another positive effect has feedback that players perceive as helpful. Recipients perceive feedback as helpful, if it compares different options to solve a quest. Furthermore, game characters who articulate being undecided, ambiguous and emotional while making decisions have a positive impact. In conclusion, the study provides evidence that media such as online games can encourage climate-friendly behavior