30.06.2008

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Prozessorientierte Unterstützungsmaßnahmen beim Lernen mit Computern

Christian Spannagel

Pädagogische Hochschule Ludwigsburg

Institut für Mathematik und Informatik

http://www.ph-ludwigsburg.de/imi

Vortrag im Informatikkolloquium der RWTH Aachen

26. Juni 2008

Überblick

• Produkt- vs. Prozessorientierung

• Einige Probleme mit Prozessen

• 3 Demonstrationen von CleverPHL

– Aufnahme prozessorientierter completion problems

– GUI-Adaptation

– Prozessanalyse

• (Ergebnisse einer empirischen Untersuchung)

• Weitere Ideen / Diskussion

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Produkt- vs. Prozessorientierung

Konstruiere ein Dreieck mit c=5 cm, b=5 cm und hc=3 cm.

1) Zeichne c

2) g = Senkrechte zu c durch B

3) k = Kreis um B mit r=3 cm

4) S = Schnittpunkt von g und k

5) h = Parallele zu c durch S

6) j = Kreis um A mit r=5 cm

7) C = Schnittpunkt von h und j

Einige Probleme mit Prozessen…

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Einige Probleme mit Prozessen…

Einige Probleme mit Prozessen…

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Was Lehrende und Lernende mit Prozessen tun können sollen…

modellieren

aufzeichnen wiedergeben

annotieren

erläutern

fortsetzen

korrigieren

reflektieren

analysieren bewerten

lenken

Kontext schaffen

modifizieren

segmentieren

ausführen

speichern

ladenübertragen

suchen

aufbereiten

Benutzungs-

prozesse

Überblick

• Produkt- vs. Prozessorientierung

• Einige Probleme mit Prozessen

• 3 Demonstrationen von CleverPHL

– Aufnahme prozessorientierter completion problems

– GUI-Adaptation

– Prozessanalyse

• (Ergebnisse einer empirischen Untersuchung)

• Weitere Ideen / Diskussion

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Demo 1: Aufzeichnung prozessorientierter completion problems

Demo 1: Aufzeichnung prozessorientierter completion problems

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Demo2: GUI-Adaptation

Demo2: GUI-Adaptation

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Demo3: Prozessanalyse

Überblick

• Produkt- vs. Prozessorientierung

• Einige Probleme mit Prozessen

• 3 Demonstrationen von CleverPHL

– Aufnahme prozessorientierter completion problems

– GUI-Adaptation

– Prozessanalyse

• (Ergebnisse einer empirischen Untersuchung)

• Weitere Ideen / Diskussion

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Hypothesen der Untersuchung

• Animierte Demonstrationen und reduzierte Schnittstellen unterstützen die Lernenden beim Arbeiten in einer komplexen Lernumgebung (Haupteffekt Treatment).

• Lernende mit hoher Computerselbstwirksamkeit sind erfolgreicher beim Lernen in dieser Umgebung als Lernende mit niedriger Computerselbstwirksamkeit (Haupteffekt CSW).

• Lernende mit niedriger Computerselbstwirksamkeit profitieren in höherem Maße von animierten Demonstrationen und reduzierten Schnittstellen als Lernende mit hoher Computerselbstwirksamkeit (Interaktionseffekt).

Versuchsplan

TEXT ANIM

CSW-

CSW+

ANIM+

Power-Analyse (Cohen, 1988; Bortz & Döring, 2002): n=27

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Versuchspersonen

TEXT ANIM

CSW-

CSW+

ANIM+

N = 172

7 Schulklassen (Jahrgangsstufe 8)

aus 4 Realschulen im Raum Stuttgart

27 29 31

30 28 27

Lernumgebung

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Textdokumentation

Animierte Demonstration

+ gesprochener Kommentar

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ANIM + reduzierte Schnittstelle

ANIM ANIM+

training wheels

Ablauf / abhängige Variablen

Vortest Fachinhalt

CUSE

Nachtest FI

Nachtest TK

IMI

Bewertung

Follow-Up FI

3-5 Wochen 4-8 Wochen

Treatment

max 90 min.

Prozessmaße

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DIAGRAMM: Leistungsmaße

0

100

200

300

400

500

600

700

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Bearb

eit

un

gszeit

(S

ek.)

CSW-

CSW+0

1

2

3

4

5

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Erg

eb

nis

CSW-

CSW+

0

1

2

3

4

5

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Erg

eb

nis

CSW-

CSW+

0

50

100

150

200

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Hil

fezeit

(S

ek.)

CSW-

CSW+

DIAGRAMM: Lehrmittelmaße

0

100

200

300

400

500

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Leh

rmit

telz

eit

(S

ek.)

CSW-

CSW+0

100

200

300

400

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Ein

füh

run

gszeit

(S

ek.)

CSW-

CSW+

0

2

4

6

8

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TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Rü

ckg

riff

sh

äu

fig

keit

CSW-

CSW+

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200

300

400

500

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TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Bearb

eit

un

gszeit

(S

ek.)

CSW-

CSW+

FORMELN: Leistungsmaße

prozentuale Anteile

vollständiger Lösungen

FORMELN: Lehrmittelmaße

0

100

200

300

400

500

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Leh

rmit

telz

eit

(S

ek.)

CSW-

CSW+ 0

50

100

150

200

250

300

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Ein

füh

run

gszeit

(S

ek.)

CSW-

CSW+

0

50

100

150

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Hil

fezeit

(S

ek.)

CSW-

CSW+

0

2

4

6

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10

TEXT ANIM ANIM+

Treatment

Rü

ckg

riff

sh

äu

fig

keit

CSW-

CSW+

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Zusammenfassung

• In vielen Fällen führten ADs zu besseren

Leistungen.

• Reduzierte Schnittstelle bringt keinen

zusätzlichen Vorteil; ist eher nachteilhaft

• CSW+ waren motivierter.

• ANIM bewertete die Lernmaterialien besser

als TEXT (aber: ANIM+ nicht).

• Fachinhaltlicher Lernerfolg

• Keine Interaktionseffekte

Überblick

• Produkt- vs. Prozessorientierung

• Einige Probleme mit Prozessen

• 3 Demonstrationen von CleverPHL

– Aufnahme prozessorientierter completion problems

– GUI-Adaptation

– Prozessanalyse

• (Ergebnisse einer empirischen Untersuchung)

• Weitere Ideen / Diskussion

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Ausblick: Technik

• simultane Aufzeichnung von Interaktionen und

Audio/Video

– automatischer Index auf Teile des Audio-/Videostreams

• simultane Aufzeichnung von Interaktionen und Eye-

Tracking-Daten (Fixationen, …)

• flexible „Navigation“ in Benutzungsprozessen

• Trigger (z.B. für das Entfernen von Zeichnungen, …)

• Einbindung von Elementen aus Programmiersprachen

– Schleifen, Bedingungen, …

• synchrone Kooperation

• Prozessanalyse und Machine Learning

• RWTH (Ulrik Schroeder, Daniel Herding, …):

– Prototypenspezifikation, …

Ausblick: Empirie

• Weitere empirische Folgestudien– mit anderen Programmen (DGS, …)

– mit anderen Stichproben (Studierende, …)

– Training Wheels Interfaces und Eye-Tracking-Systeme

– Messung der kognitiven Belastung

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Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit!

CleverPHL ist Open Source. Download unter:

http://jacareto.sourceforge.net

Ihre Ideen und Ihr Feedback unter:

http://tinyurl.com/3ugclq