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Technologiegestütztes Lernen spielt auf allen Ebenen des Bildungswesens eine immer größere Rolle. Der Einsatz von computergestützten Lernumgebungen und der durch ihre Nutzung entstehenden Daten eröffnen vielfältige Möglichkeiten, um Lernangebote durch Personalisierung und individualisiertes Feedback auf die Bedürfnisse der Lernenden auszurichten. Insbesondere zur Entwicklung von komplexen, prozessbezogenen Kompetenzen sind solche auf den individuellen Lernprozess ausgerichteten Lernumgebungen notwendig.
Ziel dieser Arbeit ist es herauszufinden, nach welchen Gestaltungsprinzipien eine computergestützte Lernumgebung aufgebaut sein muss, um Studierende bei der Bearbeitung von prozessbezogenen Lernaufgaben individuell zu unterstützen und zu fördern. Im Rahmen eines entwicklungsorientierten Forschungsansatzes (Design-Based Research) wurde hierzu ein Architekturmodell entwickelt, das prototypisch umgesetzt und in mehreren iterativen Entwicklungszyklen im Hochschulkontext eingesetzt und evaluiert wurde. Das Architekturmodell umfasst im Wesentlichen zwei Komponenten: Lernprogramme mit semi-automatischem Assessment zur schrittweisen Bearbeitung von prozessbezogenen Lernaufgaben und eine Learning-Analytics-Infrastruktur zur Aufzeichnung und Auswertung der stattgefundenen Lösungsprozesse. Durch das Zusammenspiel von automatischen und manuellen Analysen auf verschiedenen Ebenen des Architekturmodells, lässt sich mit dem vorgeschlagenen System ein umfassender formativer Assessmentprozess in der Hochschullehre umsetzen.
Durch den erfolgreichen Einsatz eines prototypisch umgesetzten Lernprogramms mit semi-automatischem Assessment und der Learning-Analytics-Infrastruktur in drei Hochschul-veranstaltungen konnte die Praktikabilität und die Umsetzbarkeit des vorgeschlagenen Ansatzes gezeigt werden. Eine Befragung der teilnehmenden Studierenden sowie die Auswertung der im Rahmen der Evaluation automatisch aufgezeichneten Lerndaten in Bezug auf die beobachtete Nutzungshäufigkeit des Lernprogramms und die Nutzungsintensität der prozessbezogenen Rückmeldungen belegen die Akzeptanz dieses Unterstützungsangebots bei der selbständigen Aufgabenbearbeitung. Weiterführende Analysen der Lerndaten zeigten, dass durch statistische Auswertungen der Prozessaufzeichnungen kritische Punkte im Lösungsprozess erkannt werden können. Diese Punkte liefern Hinweise darauf, wann zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden sollten, um den Lernprozess zu unterstützen. Die an der Evaluation beteiligten Lehrenden bewerten den Einsatz von Lernprogrammen mit semi-automatischem Assessment und deren Einbindung in eine Learning-Analytics-Infrastruktur vorteilhaft und sehen sowohl in den Lernprogrammen als auch in den Auswertungen der aufgezeichneten Lerndaten einen didaktischen Mehrwert.
Mit der Übertragung des vorgeschlagenen Modells auf ein weiteres Anwendungsgebiet wurde gezeigt, dass sich das Modell als allgemeingültiger Ansatz für die prozessorientierte Lernunterstützung im Hochschulkontext eignet. Insgesamt wird mit dem vorgeschlagenen Modell aufgezeigt, wie eine innovative Lernumgebung und –infrastruktur aussehen kann, in der computergestütztes Assessment, Methoden aus dem Bereich Learning Analytics und menschliche Expertise kombiniert werden, um Studierende individuell und prozessorientiert zu unterstützen.
Carolina Staiger entwickelt in ihrer Dissertation ein erstes Konzept eines dynamischen Testverfahrens für den Bereich der Mathematikdidaktik und erprobte das Verfahren am Beispiel ausgewählter Themen der Bruchrechnung zu Beginn von Klasse 6.
Dynamische Testverfahren basieren auf Lew Wygotskis Theorie der Zone der nächsten Entwicklung, deren Ziel es ist, neben dem aktuellen Leistungsstand eines Lernenden vor allem dessen Leistungspotenzial einzuschätzen. Die Idee ist es, dieses Potenzial durch den Einsatz elaborierten Feedbacks mit gestuftem Unterstützungsgrad (z. B. Hinweise auf metakognitive, kognitive Strategien oder über das Angebot von Lösungsschritten) zu evozieren. Staiger untersuchte in ihrer Arbeit speziell, welche (meta-)kognitiven Prozesse durch die Vergabe von gestuften Feedbackkomponenten bei den Schülerinnen und Schülern hervorgebracht werden können.
Die Autorin gibt zu Beginn der Arbeit unter anderem Einblick in Wygotskis Theorie der Zone der nächsten Entwicklung, in die Grundzüge der Dynamischen Testdiagnostik, in die Feedbacktheorie sowie Feedbackforschung und leitet daraus ein auf die Bruchrechnung bzw. Mathematikdidaktik anwendbares Verfahren ab. Staiger arbeitet erstmals verschiedene Konzeptionen gestufter Unterstützungsmaßnahmen vor allem unter Betrachtung ihrer Wirksamkeit auf das Lernen auf und führt sie für die Umsetzung in einem dynamischen Testverfahren zusammen. In der Aufarbeitung zentraler mathematikdidaktischer und lernpsychologischer Modelle und Untersuchungen legt die Autorin offen, dass es bisher wenig forschungsbasierte Aussagen über die Wirkung gestufter Unterstützungsmaßnahmen gibt, woraus sie folgende zentrale Forschungsfrage in ihrer Dissertation bearbeitet: „Welche Wirkungsweise, speziell welche (meta-)kognitiven Prozesse lassen sich durch Vergabe der gestuften Hilfen (hier als Feedbackkomponenten benannt) in den ausgewählten Themenbereichen der Bruchrechnung und bei ausgewählten Sechstklässlern hervorbringen?
Staiger wählt ein qualitatives Forschungsdesign mit kategoriengeleitetem Auswertungsverfahren. Im Zentrum steht dabei die qualitative Inhaltsanalyse nach Mayring. Sie gibt einen ersten differenzierten Einblick in die metakognitiven und kognitiven Prozesse von Sechstklässlerinnen und Sechstklässlern einer baden-württembergischen Realschule im Umgang mit den exemplarisch konzipierten Feedbackkomponenten, die wiederum Rückschlüsse auf das Leistungspotenzial der Lernenden geben. Daraus entwickelte Beispielschülerprofile zeigt sie am Ende ihrer Arbeit auf.