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Technology-enhanced Assessment of Thinking Skills in Engineering Sciences
Assessment gilt allgemein als eines der wichtigsten Elemente in der Aus und
Weiterbildung. Mit dem Einzug digitaler Technologien in Assessment-Prozesse
(auch als E-Assessment bezeichnet), wurden neue Möglichkeiten für
personalisierte, unmittelbare und eindrucksvolle Erfahrungen beim
Assessment eröffnet. In Zeiten, in denen hochentwickelte, digitale
Lernplattformen die Art und Weise verändern, was, wann und wie gelernt
werden kann, ist es umso verwunderlicher, wie eingeschränkt die vorhandenen
Methoden fĂĽr die technologie-gestĂĽtzte Bewertung des Lernens sind. Deutlich
wird dies durch die Tatsache, dass aktuelle E-Assessment-Systeme sich
größtenteils auf das Replizieren von traditionellen Tests mit Stift und
Papier beschränken. Folglich bedarf es neuer Lösungen für die
Identifikation, Sammlung, Analyse und Interpretation von Informationen ĂĽber
das individuelle Lernen. Die BerĂĽcksichtigung der Anforderungen an das
Lernen im 21. Jahrhundert spielt dabei eine entscheidende Rolle.
In Erkenntnis dieser Notwendigkeit präsentiert diese Arbeit ein neuartiges
Architekturmodell fĂĽr personalisierte und interaktive E-Assessment-Systeme
und -Werkzeuge. Es erlaubt die Integration und Nutzung von interaktiven und
immersiven Werkzeugen (z.B. Simulationen oder Animationen) innerhalb von
Fragen und Tests, und ermöglicht diesen, sich an die individuellen
Charakteristiken der PrĂĽflinge (z.B. Vorwissen, Kontext und Vorlieben)
anzupassen. Während das erste Hauptmerkmal (Didaktische Interaktivität) der
Annahme gerecht wird, dass Lernen ein Ergebnis von Interaktionen sowie der
aktiven Auseinandersetzung mit der jeweiligen Thematik ist, adressiert das
zweite Hauptmerkmal (Personalisierung) die bei vielen E-Assessment-Systemen
vorherrschende one-size-fits-all Strategie. Die Arbeit beschreibt die
Struktur der grundlegenden Komponenten des Architekturmodells. Ein
konsistentes Nutzermodell, ein generisches Domänenmodell sowie ein
flexibles Adaptionsmodell bilden den zentralen Kern des Gesamtmodells und
repräsentieren die Basis für das adaptive Verhalten. Komplettiert wird das
Architekturmodell durch eine Komponente fĂĽr die Modellierung von Fragen
sowie einer Komponente fĂĽr die DurchfĂĽhrung der spezifiierten Adaptionen.
Darüber hinaus präsentiert die Arbeit die Implementierung des
Architekturmodells durch das webbasierte E-Assessment-System askMe! sowie
deren Erprobung und Evaluation nach pädagogischen (Lernunterstützung) sowie
technischen (Gebrauchstauglichkeit und Nutzungserlebnis) Gesichtspunkten.
Die Ergebnisse dieser Arbeit eröffnen neue Möglichkeiten für
zukunftsweisende (E-Assessment-)Systeme, welche in der Lage sind, die
BedĂĽrfnisse und Charakteristiken Einzelner zu berĂĽcksichtigen sowie mehr
Kreativität bei der Beantwortung durch Interaktion mit digitalen Werkzeugen
ermöglichen.Assessment is generally recognized as one of the most important elements of
an educational experience. Since digital technologies found their way into
assessment processes (referred to as technology-enhanced assessment or
eassessment), newpossibilities for more personalized, immediate and
engaging assessment experiences were opened up. However, especially in
current times when sophisticated digital learning environments, mostly
enriched by multimedia, virtual/augmented reality technologies, change the
way what can be learned, when and how, the methods of assessing students’
learning that have so far been developed are surprisingly limited. This can
be demonstrated by the fact that current e-assessment practices simply
imitate or replicate traditional pen-and-paper assessments. Consequently,
new solutions are needed to identify, gather, analyze and interpret
information about students’ learning, especially considering the
requirements of the 21st century.
In recognizing this need, this thesis proposes a novel architectural model
for personalized and interactive e-assessment systems and tools. It allows
integrating and using interactive and immersive tools (e.g., simulations or
animations) into questions and tests, and enables tailoring them to
students’ individual characteristics (e.g., prior knowledge, context and
preferences). While the former key feature (didactic interactivity) takes
into account the assumption that learning is the result of interaction and
the active engagement with the subject matter, respectively, the latter one
(personalization) tackles the one-size-fits-all approach mostly applied in
traditional e-assessment settings. Furthermore, the thesis describes the
structure and the constituent components of the architectural model. A
consistent user model, a generic domain model and a flexible adaptation
model build up the central part of the overall model and represent the
fundamental basis for the adaptive behavior. Each model is managed by an
own component and has well-defined interfaces to each other. Additionally,
the architectural model is complemented by a question modeling component
responsible for representing (interactive) questions, responses, etc. and
finally, an adaptive testing engine component that performs the actual
adaptations. Moreover, this thesis presents the implementation of the
architectural model by the web-based e-assessment system askMe!. It also
describes how this system was trialed and evaluated from a pedagogical
(learning support) and technical (usability and user experience) point of
view.
The research and development performed in this thesis open up new
opportunities for advanced e-assessment systems, which are able to consider
the needs and characteristics of students and allow for more creativity in
answering by interacting with digital tools in a variety of ways