Dr. Arno Wilhelm-Weidner

 

Konzeption und Evaluation von E-Learning-Einheiten im Hinblick auf Motivation und erworbene Kompetenzen für die theoretische Informatik auf Hochschulniveau

Theoretische Informatik ist ein wesentlicher Bestandteil von Informatikstudiengängen. Es finden sich zahlreiche Artikel aus verschiedenen Ländern, die sich mit dem hohen Frustrationsgrad der Studierenden, Motivationsproblemen und hohen Durchfallquoten in Kursen über theoretische Informatik befassen. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass die theoretische Informatik einer der Gründe für die hohen Abbrecherquoten in Informatik-Studiengängen ist. In dieser Dissertation wird ein gestaltungsbasierter Forschungsansatz vorgestellt, der darauf abzielt, das Lernen in Universitätskursen zur theoretischen Informatik zu verbessern. Für diesen Ansatz hat der Autor interaktive Lerneinheiten im Lernmanagementsystem Moodle erstellt. Als theoretische Grundlage wurden die kognitive Belastungstheorie, die kognitive Theorie des multimedialen Lernens und die kognitiv-affektive Theorie des Lernens mit Medien sowie das Felder-Silverman-Modell der Lernstile analysiert. Aus all diesen Theorien wurden Gestaltungsempfehlungen für die Lerneinheiten abgeleitet. Darüber hinaus wurden bestehende Ansätze zum E-Learning im Bereich der theoretischen Informatik und Meta-Analysen zu E-Learning und Blended Learning im Allgemeinen berücksichtigt. Die erstellten Lerneinheiten nutzen Text und Video als Präsentationsformen und Übungen zu den Inhalten. Die Studierenden können verschiedene Lernpfade zu den Inhalten verfolgen. Auf diesen Pfaden können sie wählen, ob sie mit einfachen Beispielen in ein neues Thema eingeführt werden wollen, bevor die eigentliche Erklärung erfolgt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, an mehreren Stellen eine weitere Vertiefung des Inhalts der Erklärung vorzunehmen, wenn sie tieferes Interesse zeigen. Diese Lerneinheiten sind für das Selbststudium und die Selbstüberprüfung anhand von Übungen gedacht. Ein Paar Lerneinheiten wurde für einen Kurs über formale Sprachen und Automaten erstellt, der typischerweise zu Beginn des Studiums besucht wird, und ein anderes Paar für einen fortgeschritteneren Kurs über reaktive Systeme. In beiden Fällen waren die Lerneinheiten als Ergänzung zu den ansonsten unveränderten Universitätskursen gedacht. Zusätzlich wurde für diese Lerneinheiten ein Evaluationsinstrument entwickelt, das sich auf die Motivation und die Kompetenzen der Studierenden konzentriert. Die Lerneinheiten wurden in sechs Studien an der RWTH Aachen, der Technischen Universität Berlin, der Universität Duisburg-Essen, der Universität Potsdam und der Universität Salzburg evaluiert. Auch wenn die Beteiligung an den Studien gering war, wurden die Lerneinheiten von vielen Teilnehmern als hilfreich empfunden, und die Gesamtergebnisse zu den Kompetenzen zeigen positive Tendenzen. Die Ergebnisse zur Motivation waren insgesamt uneindeutig, lassen aber Möglichkeiten für weitere Forschung erkennen. Nach Abschluss dieser Studien wurden die erstellten Lerneinheiten zur öffentlichen Nutzung freigegeben. Zusätzlich wurden sie im Sommersemester 2019 für Studierende in zwei Studiengängen der Universität Duisburg-Essen und der Technischen Universität Berlin zur Verfügung gestellt. Diese beiden Ansätze wurden gewählt, um die Nachhaltigkeit dieser Arbeit zu gewährleisten. Darüber hinaus werden in der Dissertation die Möglichkeiten der Wiederverwendbarkeit des Ansatzes für weitere Lerneinheiten diskutiert, nicht nur für die theoretische Informatik, sondern auch für andere Bereiche.