Eidesstattliche Erklärung
Vorwort
Einführung
Aufgabenstellung
Hypermediale Skripten an der TH Darmstadt
Automatische Evaluation
Zielsetzung
Evaluationsformen
Projekte zu hypermedialem Lernen
Pädagogische Aspekte
Lernziele
Lernzielanalyseschema
Aufstellung von Lernzielen
Wahl der Wissenstiefe
Lernziel und Leistungsmessung
Formulierung von Lernzielen
Die Realisierung
Möglichkeiten der automatischen Evaluation
Evaluationtechniken und Wissenstiefen
Die Komponenten
Die Funktionsweise
Das Programm 'generate'
Erfassen eines Lernziels
Tests zusammenstellen
Das Programm 'evaluate'
Die Bewertung des Lernerfolgs
Die Klassen
Das Datenformat der Definitionsdatei
Anwendung der Realisierung
Lernziele am Beispiel des Skriptes
Evaluationen zu den Lernzielen
Anfertigung eines Tests zu den Lernzielen
Bewertung der Realisierung
Kritik der automatischen Evaluation
Lesen und Lernen am Bildschirm
Konsequenzen für die vorliegende Arbeit
Pädagogische Bedenken
Vernachlässigung affektiver Lernziele
Gefahr der Fehlbenutzung
Gefahr der Unterbindung von Metakognition
Akzeptanz des automatischen Evaluationssystems
Ausblick
Zukunft des hypermedialen Lernens
Ausbaustufen
Anschlußarbeiten
Hiermit erkläre ich an Eides statt, daß die vorliegende Arbeit von mir selbständig und nur unter Verwendung der angegebenen Literatur und Hilfsmittel angefertigt wurde.
Darmstadt, den 1. Juli 1995
Dank gilt meiner Familie, meinen Freunden und meinen Kommilitonen, die mir im Laufe meines Studiums mit Rat und Tat zur Seite standen, das mit der vorliegenden Arbeit nun vollendet ist. Ganz besonderer Dank gilt dem Betreuer dieser Arbeit, Ulrik Schroeder, der es immer wieder verstand, mir im richtigen Moment die notwendigen Impulse zu geben.
Die Aufgabenstellung dieser Arbeit war, unter Berücksichtigung pädagogischer Aspekte ein Konzept zur Unterstützung bei der Formulierung von Lernzielen und der rechnergestützten Evaluation dieser Lernziele zu entwickeln. Dieses Konzept sollte für Hypertext-Dokumente realisiert werden. Zur Realisierung des Benutzerdialogs sollten die in HTML definierten Interaktionsmöglichkeiten (Fill-Out-Forms) verwendet werden, die mit Hilfe von CGI-Scripts ausgewertet werden sollten. Das Ergebnis sollte ein Programmpaket sein, das Skript-Autoren bei der Entwicklung von Lehrmaterial nach pädagogischen Gesichtspunkten unterstützt.
Der wesentliche Unterschied zwischen einem (normalen) Text und einem Hypertext besteht darin, daß ein Hypertext nicht linear ist. Das bedeutet für den Leser, daß er an geeigneten Textstellen, anstatt sequentiell weiterzulesen, per Mausklick oder ähnlichem Verweisen (sog. links) zu nicht linear folgenden Textstellen folgen kann. Ziel eines Links können Textstellen im aktuellen Text, in einem anderen lokalen Text oder in einem nicht lokal vorhandenem Text sein. Nach Abarbeitung eines Links kann der Leser wieder zum Startpunkt zurückkehren oder weiteren Links folgen. Diese Nichtlinearität eines Hypertextes hat zur Folge, daß derselbe Text von verschiedenen Lesern in unterschiedlicher Weise gelesen werden kann, denn jeder einzelne Leser entscheidet, welchen Weg er innerhalb des Hypertextsystem geht (wie er im System navigiert.
Ziele eines Links können im aktuellen Dokument oder in einem anderen Dokument liegen. Die verwendete Browsersoftware sollte in der Lage sein, einem Link zu einem anderen Text zu folgen. Bei der Auswahl eines solchen externen Links wird der gewählte Text geladen und angezeigt. Dieser Text muß nicht notwendigerweise lokal vorhanden sein, sondern kann auch irgendwo in der Welt auf einem Server liegen. Weltweite Datennetze wie Internet ermöglichen den schnellen Zugriff auf nicht-lokale Dokumente. Mit Hilfe des World-Wide Web (WWW) gestaltet sich der Zugriff sehr komfortabel. Das WWW entstand aus der Idee, alle auf der Welt verfügbare Information zugänglich zu machen. Es definiert sich durch:
* ein einheitliches Adressensystem für die Dokumente jedes WWW-Dokument hat einen URL (Uniform Resource Locator) * ein Netzwerk-Protokoll WWW-Dokumente werden mit HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) übertragen * eine einheitliche Beschreibungssprache WWW-Dokumente werden in HTML (Hyper Text Markup Language) verfaßt
Um ein Dokument des WWW zu lesen, wird in der Regel lediglich seine Adresse (URL) eingegeben. Weitere mit dem aktiven Dokument eventuell verknüpfte Dokumente können dann einfach per Mausklick geladen werden.
Der Bedienungskomfort des Hypertextes wird somit durch das schnelle, unproblematische Dokumenten-Retrieving des WWW ergänzt.
In Hypertexten ist auch die Verwendung von Bildern, Videosequenzen und Klang möglich. Dadurch liegt Hypertext auch im allgemeinen Multimedia-Trend. Werden diese Elemente in einem Hypertext verwendet, so spricht man von Hypermedia.
Am Fachgebiet Praktische Informatik der Technischen Hochschule Darmstadt werden hypermediale Skripten zur Unterstützung der Vorlesungen Grundzüge der Informatik I + II und Software Engineering entwickelt. Die Skripten werden als aktive Dokumente gestaltet, welche die Ausbildungs- und Programmierumgebungen des Fachgebiets und weitere Tools integrieren.
Diese hypermedialen Skripten dürfen nicht als Vorlesungsersatz verstanden werden. Sie sollen keine elektronischen Veranstaltungen darstellen, sondern lediglich die Vorlesung ergänzen. Somit verfolgen die hypermedialen Skripten an der TH Darmstadt kein anderes Ziel als herkömmliche, auf Papier gedruckte Skripten. Sie bieten allerdings im Vergleich zu diesen deutlich mehr Möglichkeiten. Sie können den vollen Funktionsumfang des WWW, wie das Verfolgen von Verweisen zu Texten irgendwo in der Welt, nutzen. Sie bieten die Möglichkeit, automatische Evaluationen durchzuführen und dem Dozenten durch die Evaluationsergebnisse Rückmeldungen über die Lehrveranstaltung zu geben. Desweiteren bieten sie den Studenten Kommunikationsmöglichkeiten mit Kommilitonen und der ganzen Welt.
Die hypermedialen Skripte haben jedoch auch Nachteile. So können sie nur ortsgebunden gelesen werden und ermüden den Studenten, der stundenlang vor einem Bildschirm sitzen muß.
Selbstverständlich gibt es (unter anderem auch auf dem WWW) auch Kurse, die vollkommen eigenständig auf elektronischem Wege veranstaltet werden. Sie werden ohne jeden persönlichen Kontakt der Teilnehmer über weltumspannende Datennetze abgewickelt. Sämtliche Komponenten dieser Kurse finden auf dem Rechner statt, wohingegen die erwähnten hypermedialen Skripten lediglich wie ein reguläres Skript vorlesungsbegleitend eingesetzt werden.
Auf Beispiele zu solchen Kursen wird später noch eingegangen.
Im Zusammenhang mit den beschriebenen hypermedialen Skripten entstand der Gedanke, darin nach einzelnen Lerneinheiten (Kapiteln o.ä.) Lernerfolgskontrollen in Form von Übungsaufgaben zur Bearbeitung anzubieten. Der pädagogische Fachbegriff für Lernerfolgskontrolle ist Evaluation.
Die Zielsetzung bei der automatischen Evaluation besteht nicht darin, den lesenden Studenten zu prüfen und zu beurteilen. Vielmehr sollen die Evaluationen dem Studenten zur eigenen Leistungskontrolle dienen und ihm helfen, seinen Wissensstand einzuschätzen.
Andererseits können Ergebnisse der Evaluationen auch dem Dozenten nützlich sein, um einen Eindruck von der Akzeptanz und der Verständlichkeit seiner Lehrveranstaltung zu erhalten. Werden die Übungsaufgaben von ausreichend vielen Studenten bearbeitet, so ergibt sich für den Dozenten ein Bild des Wissensstandes der Studenten.
Aus den genannten Gründen muß es möglich sein, die Ergebnisse der Evaluationen, die der Student bearbeitet hat, an den Dozenten weiterzuleiten, jedoch ohne daß auf den Bearbeiter zurückgeschlossen werden kann. Eine Anonymisierung der Daten ist also erforderlich. Sie ist auch notwendig, um den Studenten zu überzeugen, die Evaluationen zu benutzen. Hat der Student den Verdacht, daß die Ergebnisse personenbezogen ausgewertet werden, wird er sich kaum trauen, eine Lösung abzuschicken, von der er nicht voll und ganz überzeugt ist. Der natürliche Lernprozeß wäre dadurch beeinträchtigt, denn schließlich kann man auch aus Fehlern lernen.
Unter Evaluation versteht man eine Lernerfolgskontrolle. Sie besteht in der Regel aus einer Aufgabe, die der zu Evaluierende lösen soll. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit werden im folgenden einige Evaluationsformen genannt und kurz erläutert.
Geschlossene Fragen sind so formuliert, daß sie nur mit Ja oder Nein beantwortet werden können. Konnten Sie der Vorlesung folgen ? ist eine geschlossene Frage.
Offene Fragen beginnen oft mit einem 'W'. Sie lassen jegliche Art von Antwort zu. Wie hoch sollte Ihrer Meinung nach die Benutzerbeteiligung bei der Projektarbeit sein ? ist beispielsweise eine offene Frage. Sie läßt, da sie sehr undetailliert ist, sowohl einfache Antworten wie 'sehr hoch' als auch sehr umfangreiche Antworten zu.
Gerade bei der Entwicklung von Fragebögen sollte man unbedingt Mischformen aus beiden Fragetypen vermeiden. Zur geschlossenen Frage War die Vorlesung genügend detailliert ? sollte man beispielsweise keine Punkteskala von eins bis fünf als Antwort anbieten. Fragen, wie die eben genannte, die Bewertungen als Antwort erfordern, dürfen keine eigentliche Frage sein, sondern eine Aussage darstellen. Zur Aussage Die Vorlesung war gut strukturiert. kann man beispielsweise eine Bewertungsskala anbieten.
Dies sind Fragen, deren zugehörige Antwort nur aus einem einzigen Wort oder einem einzigen Zahlenwert besteht. Wie heißt die Barriere, die zwischen dem Anwender und dem Softwareentwickler aufgrund der Multidisziplinarität auftritt ? ist eine solche Frage.
Bei einem Multiple-Choice Test werden zu einer gegebenen Frage mehrere alternative Antworten angeboten, von denen eine oder mehrere richtig sein können.
Eine Übungsaufgabe erfordert eine meist komplexere, selbst zu erstellende Lösung.
Einige der eben genannten Evaluationsformen werden in späteren Kapiteln hinsichtlich der Möglichkeit der automatischen Evaluation untersucht.
Wie schon erwähnt, gibt es bereits ähnliche Projekte, die sich mit Lehren durch Hypermedia befassen. Hier sollen exemplarisch einige kurz beschrieben werden.
Die Projekte lassen sich grob in folgende Kategorien einteilen:
Bei vorlesungsbegleitendem Einsatz von Hypermedia wird diese Technik als zusätzliches Hilfsmittel zur Lehre eingesetzt. Die Studenten nehmen am regulären Vorlesungs- und Übungsbetrieb teil und haben nebenbei die Möglichkeit, sich an Computerarbeitsplätzen per Hypertext und WWW weitere Informationen zu beschaffen. Die oben erwähnten hypermedialen Skripten an der TH Darmstadt sind ein Einsatzbeispiel für diese Kategorie. Diese Möglichkeit der Informationsbeschaffung darf nicht als Ersatz für die Vorlesung angesehen werden. Sie soll dem Studenten lediglich ermöglichen, in der Vorlesung vermitteltes Wissen zu vertiefen oder einfach nur zu wiederholen.
Ein Beispiel hierzu findet sich auch in [REB1]. Es handelt sich um einen Computer- Einführungskurs am Dartmouth College in Hanover, USA. Der Kurs bestand aus mehrfachen wöchentlichen Treffen für Vorlesung und Diskussion. Parallel dazu wurden den Kursteilnehmern das Lehrmaterial in Form von Hyperdokumenten per HyperCard (Macintosh) und Mosaic (NCSA) zur Verfügung gestellt. Die Teilnehmer mußten im Verlaufe des Kurses selbst Hypertexte erstellen und einfache Programme schreiben. Der Kurs wurde von den Teilnehmern bezüglich der hypermedialen Unterstützung durchweg positiv bewertet [REB2]. Dieses und ähnliche Beispiele zeigen, daß diese Art der Lehrveranstaltung begeistert aufgenommen werden kann. Voraussetzung scheint eine gute Vorbereitung derselben zu sein.
Der Autor Samuel A. Rebelsky beschreibt in seinem Bericht interaktive Beispiele. Diese bestanden aus einer Reihe von Fragen, die zu einem Thema hinführten. Es waren allerdings keine Antworten oder Links zu Antworttexten enthalten, was hauptsächlich durch Zeitmangel bei der Kursentwicklung begründet war. Er betont, daß die Aufnahme von Antwortlinks eine wesentliche Verbesserung darstellen würde und er bei folgenden Durchführungen des Kurses mehr interaktive Beispiele aufnehmen werde, die dann auch mit Antwortlinks versehen werden sollen.
Diese Anregung wurde in die vorliegende Arbeit aufgenommen. Es stellt gerade die realisierte Evaluation dar.
Hierbei handelt es sich um Lehrveranstaltungen oder Kurse, die ausschließlich über das Internet mit Hilfe von WWW oder ähnlichem abgewickelt werden. Die Kursteilnehmer bekommen weder andere Kursteilnehmer noch die Veranstalter je zu Gesicht. Außerdem können sowohl Teilnehmer als auch Veranstalter über den ganzen Erdball verstreut sein.
Ein Beispiel hierfür ist die Global Network Academy (GNA). Es handelt sich um eine non-profit Organisation mit Sitz in Texas, deren langfristiges Ziel es ist, eine voll anerkannte Universität zu werden. Einer der ersten Kurse an der GNA war die preisgekrönte Einführung in C++. Im Gegensatz zu Projekten, bei denen Hypermedia veranstaltungsbegleitend eingesetzt wird, gibt es hier nur das virtuelle Klassenzimmer, in dem sich die Kursteilnehmer und Veranstalter regelmäßig zu festgelegten Terminen "treffen". Bei dem oben genannten Kurs wurde das Klassenzimmer in einer Lernumgebung namens MOO (Multi-user dungeon Object Oriented) realisiert, die sich in der Diversity University befand. Sämtliche Kommunikation fand über elektronische Mailsysteme statt. Sollten Fragen an die Betreuer gerichtet werden, konnten sich die Kursteilnehmer in den Sprechstunden in das virtuelle Klassenzimmer einloggen und so mit den Betreuern kommunizieren. Außerdem gab es Mailing-Lists, in denen auch weniger dringliche Fragen gestellt wurden. Das Lehrmaterial bestand aus einem Hypertext. Es handelte sich um ein C++-Tutorial in ASCII-Format, das vor Kursbeginn in einen Hypertext konvertiert wurde. Darin befanden sich unter anderem Links zu Programmbeispielen und einem C++-Glossary. Der durch Hypertext ermöglichte bequeme Zugriff auf diese Ressourcen läßt dem Lernenden mehr Zeit, sich auf den eigentlichen Lerninhalt zu konzentrieren. Das Vorgehen im Kurs bestand darin, ein Kapitel im Hypertext-"Buch" zu lesen und eventuelle Fragen an die Betreuer zu richten. Später konnten die Studenten an Projekten teilnehmen.
Bei diesem Kurs war keine Evaluation der Kursteilnehmer geplant. Er sollte eine Weiterbildungsmöglichkeit für Studenten sein, die für ihren eigenen Lernprozeß verantwortlich sein wollen. Die Lernerfolgskontrolle war keine Zielsetzung des Kurses. Die einzige Erfolgsbestätigung für die Teilnehmer bestand in der Teilnahme an einem Projekt. Im Verlaufe des Kurses verschwammen daher die Grenzen zwischen Kursteilnehmern und Betreuern.
Hier wird der Unterschied zwischen virtual classrooms und vorlesungsbegleitenden Projekten deutlich. Während es bei den virtual classrooms hauptsächlich um die Wissensvermittlung geht, wird bei den vorlesungsbegleitenden Projekten wie beispielsweise an der TH Darmstadt die Betonung auf die Rückmeldung an den Studenten einerseits und den Dozenten andererseits gelegt. Die eigentliche Evaluation des Studenten findet allerdings auch hier in Form einer herkömmlichen Prüfung am Ende des Semesters statt. Die Evaluationen in den hypermedialen Skripten dienen hier nicht der Leistungskontrolle, sondern der Selbsteinschätzung und somit auch der Motivation des Studenten.
Da sich die vorliegende Arbeit mit Evaluation (Lernerfolgskontrolle) befaßt, war die Berücksichtigung des pädagogischen Hintergrundes notwendig.
Die obengenannten Projekte haben ein Ziel gemeinsam: es sollen Wissen und Fähigkeiten vermittelt werden. Das zu vermittelnde Wissen wird in Lernzielen formuliert. Die Zusammenfassung der einzelnen Lernziele ergibt das zu vermittelnde Gesamtwissen zu einem definierten Lehrinhalt.
Nach B. S. Bloom gibt es drei Gattungen von Lernzielen. Nach den immer noch gültigen Bloom'schen Lernziel-Taxonomien von 1965 unterscheidet man zwischen
Das Entwickeln von psychomotorischen Fähigkeiten (wie beispielsweise feilen, löten etc.) wird in der Regel nicht an Hochschulen vermittelt, sondern bereits in der Grundschule oder in der Berufsausbildung des dualen Systems. Deshalb wurden sie in dieser Arbeit nicht berücksichtigt.
Berücksichtigung für die automatische Evaluation fanden lediglich die kognitiven Lernziele, die sich mit der eigentlichen Wissensvermittlung befassen. Die affektiven Lernziele wurden in der Arbeit auch berücksichtigt, jedoch ohne die Möglichkeit der Evaluation.
Affektive Lernziele, wie das Entwickeln von persönlichen Einstellungen, Interessen, Wertschätzungen und sozialen Fähigkeiten können zwar auch am Bildschirm vermittelt werden, ihre automatische Evaluation hingegen fällt schwer. Man kann den Studenten zwar auffordern, sich durch Nachdenken über das Gelernte eine Meinung zu bilden, diese niederzuschreiben und einem Lehrveranstaltungsbetreuer vorzulegen. Die Bewertung der Erreichung eines affektiven Lernziels kann aber nur durch einen Menschen erfolgen. Dieser muß beispielsweise beurteilen, ob der Student sich eine Meinung gebildet hat, ob er eine Einstellung zum Thema entwickelt hat. Die Entwicklung sozialer Fähigkeiten wie Teamgeist läßt sich auch nur durch einen anderen Menschen beurteilen. Hierbei kommt es noch darauf an, wie der Beurteilende beispielsweise den Teamgeist des Studenten erfährt. Dieser Lernerfolg wird also von verschiedenen Menschen verschieden beurteilt werden. Das erfolgreiche Erreichen eines kognitiven Lernziels wie die Korrektheit einer Lösung einer Rechenaufgabe läßt sich im Allgemeinen zweifelsfrei feststellen.
Die nicht-automatische Evaluation von affektiven Lernzielen ist offensichtlich bereits mit Problemen behaftet. Deshalb erschien es nicht sinnvoll, affektive Lernziele automatisch zu evaluieren. Trotzdem gibt es bei der Realisierung die Möglichkeit, affektive Lernziele zu erfassen.
Es sei noch einmal betont, daß lediglich die Evaluation affektiver Lernziele nicht automatisch durchgeführt wird. Die Vermittlung der affektiven Lernziele wird durch das Lernen und Lehren am Bildschirm keinesfalls unterdrückt. Durch die Diskussion der Studenten in elektronischen Mailsystemen und News-Groups und die Aufforderung, eigene Hypertexte zu schreiben und sie im Informationsnetz erfügbar zu machen, werden Fähigkeiten entwickelt, die aus affektiven Lernzielen resultieren. Allein durch die Bildung einer eigenen Meinung über das Hyper-Medium wird ein affektives Lernziel erreicht.
Zerlegt man die kognitiven Lernziele weiter, ergibt sich nach Bloom eine Einteilung in die Wissenstiefen
Die Evaluation durch den Lernenden ist nicht mit der Evaluation des Lernenden zu verwechseln. Bei der Evaluation durch den Lernenden beurteilt der Lernende das Gelernte und bildet Einstellungen dazu. Bei der Evaluation des Lernenden wird er durch den Lehrenden beurteilt, beispielsweise durch eine Prüfung mit anschließender Benotung.
Die letzte Komponente Evaluation wird ohnehin in der Literatur häufig fortgelassen, da ein tieferes Verständnis und eine längere Zeit der Auseinandersetzung mit einem Thema notwendig sind, um Wertungen und Einstellungen dazu zu entwickeln. Es wird daher eher den affektiven Lernzielen zugeordnet mit der Einschränkung, daß sich durch längeres Befassen mit einem Thema, also durch das Verfolgen rein kognitiver Lernziele die affektiven Lernziele bis zu einem gewissen Grade von selbst einstellen. Denn sicher wird der Lernende durch das Lernen eines Sachverhaltes Einstellungen dazu entwickeln. Dadurch ist ein affektives Lernziel erreicht worden.
In der vorliegenden Arbeit wurden die beiden Wissenstiefen Analyse und Synthese wie auch oft in der Literatur zusammengefaßt zu der neuen Wissenstiefe Innovation, weil die Unterscheidung in Analyse und Synthese in diesem Zusammenhang zu detailliert erschien. Diese Wissenstiefe Innovation entspricht im Prinzip der Synthese, die sich allerdings zum Entwerfen eines Planes zwangsweise der Analyse bedienen muß.
Um zu entscheiden, welcher Wissenstiefe ein definiertes Lernziel zuzuordnen ist, kann man sich eines Lernzielanalyseschemas bedienen.
Vor der Verwendung des Lernzielanalyseschemas müssen noch einige Begriffe eingeführt werden.
Lernziele bestehen aus einem Grundmuster und dem fachspezifischem Inhalt. Das Grundmuster entscheidet über die Komplexität der für eine Lösung des Problems notwendigen Denkform.
Beispiel: "Der Lernende soll in der Lage sein, den Effekt von Veränderungen einzelner Faktoren vorauszusagen. Zu mindestens 80% der gegebenen Probleme soll die richtige Lösung gefunden werden."
Dieses Lernziel ist stoffunabhängig, beinhaltet ein Grundmuster und einen Beurteilungsmaßstab.
Läßt sich ein Lernziel nicht in die beiden Komponenten zerlegen, handelt es sich um ein Lernziel der Kategorie Wissen.
Beispiel: "Der Lernende soll die einzelnen Kapitel des Pflichtenhefts nennen können. Dabei darf nur eine Bezeichnung falsch sein."
Dieses Lernziel ist stoffabhängig und stellt für den Lernenden kein Problem dar, wenn er diese Inhalte vorher gelernt hat. Diese Aufgabe läßt sich nicht durch Nachdenken im Sinne von Problemlösen (Innovation) ohne Vorabinformationen lösen, sondern nur, wenn die Inhalte vorher in irgendeiner Form der Lehrveranstaltung erklärt wurden. Es enthält außerdem einen Beurteilungsmaßstab.
Nach diesen Überlegungen kann eine Lernzielanalyse nach folgendem Verlaufsschema durchgeführt werden, das aus[THI] stammt:
Kann beim Lernziel zwischen Inhalt und Grundmuster unterschieden werden ? NEIN->Wissen JA... Sind alle Informationen für die Lösung der Aufgabe vorhanden ? JA->Verständnis NEIN... Müssen vom Lernenden Informationen zur Lösung beigesteuert werden ? JA->Transfer NEIN... Wird vom Lernenden eine Untersuchung von Sachverhalten nach vorgegebenen Kriterien erwartet ? JA->Analyse NEIN... Ist es möglich, mehr als eine Lösung für das Problem zu finden ? JA->Synthese
Nach dieser Identifizierung der Komplexitätsstufen kann die Konstruktion von Evaluationen begonnen werden. Das abgebildete Lernzielanalyseschema ist zur Unterstützung des Autors im Programm generate integriert, wobei die beschriebene Zusammenfassung von Analyse und Synthese zu Innovation implementiert wurde. Die Frage, die zu der neuen Wissenstiefe führt, lautet:
Ist es möglich, trotz vorgegebener Kriterien mehr als eine Lösung für das Problem zu finden ? JA->Innovation
Die Miteinbeziehung vorgegebener Kriterien weist eigentlich mehr in Richtung Transfer. Denn bei der Lösung einer Transferaufgabe muß einerseits eigenes, vorher erworbenes Wissen eingebracht werden (der eigentliche Transfer) und andererseits zur Lösung der Aufgabe neu zur Verfügung gestelltes Wissen eingesetzt werden. Die Lösung ist bei Transferaufgaben aber im Allgemeinen bereits festgelegt. Bei Aufgaben der Wissenstiefe Innovation kann es hingegen mehrere Lösungen geben. Durch das Wort trotz soll Verwechslungen zwischen Innovation und Transfer vorgebeugt werden. Die Frage, die zur Wissenstiefe Innovation führt, muß vor der Frage zum Transfer gestellt werden, da ein NEIN zum Transfer nicht zur Innovation führt. Zur Evaluation der hier beschriebenen Wissenstiefen eignen sich von den genannten Evaluationsformen nicht alle gleich gut. Eine Zuordnung der Evaluationsformen zu den jeweils geeigneten Wissenstiefen findet sich weiter vorne
.
Die Lernstruktur des Lehrgegenstandes (nach R. GagnÇ, 1965) muß zunächst gesucht werden, allerdings nicht in Form von Sachdetails sondern als deren psychische Repräsentation beim Lernenden. Man identifiziert Lernziele dadurch, indem man festlegt, was an Kenntnissen, Erkenntnissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten am Ende der zu durchlaufenden Lernprozesse beherrscht werden soll. Sie werden formuliert als Verhaltensbegriff, als gewünschtes Endverhalten. Hierbei ist Lernen als Verhaltensänderung im weitesten Sinne unterstellt. Diese Veränderung ist überprüfbar durch Lernerfolgskontrolle. Dafür muß jedoch vorher (in den Lernzielen) das gewünschte Endverhalten definiert werden.
Die angestrebten Lernziele dürfen nicht zu schwer und nicht zu leicht sein. Sie sollten den Mittelweg bilden zwischen fesseln und fordern. Für die ausgewählte Zielgruppe soll ein mittlerer Schwierigkeitsgrad gefunden werden.
Lernziele sind abhängig vom Inhalt des Lernziels und dem Vorwissen des Lernenden. Für einen durchschnittlichen Informatikstudenten sollte das Erklären der Funktionsweise eines Computers Faktenwissen sein, für einen Laien erfordert das Lösen dieser Aufgabe mindestens Innovation, wenn sie für ihn nicht gar unlösbar ist.
Ein Lernziel, das Transfer als Wissenstiefe anstrebt, sollte so aufgebaut sein, daß zunächst ein Beispiel mit Lösung vorgestellt wird und danach ein Beispiel ohne Lösung vom Lernenden bearbeitet werden soll.
Die Wissenstiefe Innovation wird dadurch charakterisiert, daß ein Problem gestellt wird, das vorher noch nicht behandelt wurde. Ein solches Problem ist nur lösbar durch die Anwendung von Vorwissen, neuem Wissen und Planungswissen (Schritte, Kriterien).
Die zu evaluierende Wissenstiefe ist stark abhängig von der Lehrmethode. So eignet sich für die Wissenstiefe Innovation am besten selbständige Projektarbeit. Die Einordnung Projekt läßt sich mit folgender Tabelle gut nachvollziehen:
Komplexitätsgrad IST-Zustand eingesetztes Mittel SOLL-Zustand zur Erreichung des SOLL-Zustandes -------------------------------------------------------------------------------------- triviale Aufgabe bekannt bekannt unbekannt -------------------------------------------------------------------------------------- 1. Abwandlung bekannt mehrere Mittel bekannt, bekannt -------------------------------------------------------------------------------------- welches ist einzusetzen ? 2. Abwandlung bekannt unbekannt bekannt -------------------------------------------------------------------------------------- 3. Abwandlung bekannt unbekannt unbekannt -------------------------------------------------------------------------------------- Projekt nur im groben unbekannt nur im groben Rahmen bekannt Rahmen bekannt --------------------------------------------------------------------------------------
Die ersten drei Zeilen der Tabelle lassen sich nicht statisch und eindeutig einer Wissenstiefe zuordnen, da die Grenzen zwischen den Wissenstiefen, wie schon erläutert, auch nicht scharf verlaufen und immer abhängig vom Thema und dem Vorwissen des Lernenden sind.
Die erste Zeile der Tabelle entspricht am ehesten der Wissenstiefe Faktenwissen. Die zweite Zeile etwa der Wissenstiefe Verständnis, die dritte Zeile läßt sich am ehesten der Anwendung (Transfer) zuordnen. Die Besonderheit beim Komplexitätsgrad Projekt besteht darin, daß zunächst weder SOLL- noch IST- Zustand bekannt sind und erst gefunden werden müssen. Dann muß das Mittel gefunden oder unter Umständen erzeugt (programmiert) werden.
Erst anhand der Leistungskontrolle erfährt der Lehrende, ob seine unterrichtlichen Bemühungen, seine den Lernprozeß steuernde Maßnahmen erfolgreich waren. Erst dann kann er Rückschlüsse über die Effektivität seines Unterrichts ziehen. Hier wird die Bedeutung der Evaluation für den Lehrenden deutlich.
Bevor Evaluationen erstellt werden, müssen zuvor Lernziele formuliert werden. Lernziele dürfen nicht mit Lehrinhalten oder Bildungsinhalt verwechselt werden. Kapitelüberschriften oder Stundenthemen ersetzen nicht die Formulierung von Lernzielen, können jedoch als Grobziel (für das Semester oder die Lehrveranstaltung) angesehen werden. Daraus müssen die einzelnen Lernziele pro Unterrichtseinheit als Feinziele definiert werden. Erst die Verbindung von Inhalt mit beobachtbarem Schülerverhalten ergibt überprüfbare Lernziele.
Der Lehrende muß in der Lage sein, Lernziele als Verhaltensweisen (oder Fähigkeiten bzw. Fertigkeiten im weitesten Sinne) des Lernenden anzugeben (operationalisieren), deren Erfüllung dann überprüft werden kann.
Operationalisierung ist eine Form der Beschreibung von Lernzielen, um später ihre Erfüllung überprüfen zu können. Diese Form der Beschreibung von Lernzielen wurde von Robert F. Mager [MAG] entwickelt. Voraussetzung für das Operationalisieren ist das Bekanntsein des angestrebten Lernzieles.
Lernziele werden "als Operationen, als Verhaltens- und Handlungsweisen beschrieben, in welchen angegeben wird, was jemand nachweisbar können muß, wenn das Ziel als erreicht gelten soll" [THI]. Lernziele existieren nur in ihrer Formulierung.
Lernziele werden in folgender Form formuliert: "Der Student soll Gründe angeben können, die für die Durchführung einer Anforderungsanalyse sprechen." Man kann sich die immer wiederkehrende Formulierung "Der Student soll ... können" sparen und stattdessen Infinitive verwenden, wenn klar ist, daß es sich um die Formulierung eines Lernziels handelt. Enthalten sein sollten Verben wie schreiben, auswendig hersagen, identifizieren, unterscheiden, lösen, konstruieren, vergleichen etc. Nicht enthalten sein, weil unpräzise, sollten Verben wie wissen, verstehen, wirklich verstehen, zu würdigen wissen, Gefallen finden, glauben, vertrauen. Diese werden zwar umgangsprachlich häufig benutzt, lassen jedoch einen zu großen Interpretationsspielraum. Die Formulierung des einzelnen Lernziels gibt Aufschluß über die Art der Lernzielkontrolle, ist also bereits Vorstufe zur Erstellung der Evaluation. Das Lernziel "Der Student soll drei Gründe für die Notwendigkeit der Durchführung einer Anforderungsanalyse nennen können" ist beispielsweise abgesehen von der Satzstellung direkt als Prüfungsfrage verwendbar.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein Konzept zur automatischen Evaluation von hypertextunterstützter Lehre zu entwickeln und dieses exemplarisch zu implementieren. Die Implementierung wurde objektorientiert in der Programmiersprache C++ durchgeführt.
Aufbauend auf beschriebene methodische Vorgehen, wie es die Pädagogik bei der Definition von Lernzielen lehrt, wurde ein Programm entwickelt, daß den Dozenten bei dieser Arbeit unterstützt.
Dazu war es zunächst notwendig, Überlegungen über die technische Realisierbarkeit von Evaluationstechniken anzustellen. Es folgt eine Beschreibung und Bewertung der gefundenen Techniken.
Es werden die folgenden Möglichkeiten betrachtet:
Für die automatische Auswertung von Antworten bietet sich der Multiple-Choice Test geradezu an, da einfach nur ausgewertet werden muß, welche Alternative gewählt wurde. Die Nachteile dieses Verfahrens liegen auf der Hand: der Student kann durch Zufall die richtige Antwort gewählt haben oder einfach mehrmals probieren, welche die richtige Antwort ist. Dem mehrfachen Probieren könnte entgegengewirkt werden, in dem nur einmaliges Antworten erlaubt wird oder in dem eine richtige Antwort, die nicht beim ersten Mal sondern später gegeben wurde, geringer bewertet wird. Dem Problem des zufällig richtigen Ratens kann hingegen nicht entgegengewirkt werden. Desweiteren werden Multiple-Choice Tests von Psychologen und Pädagogen eher für die Bewertung von Aussagen empfohlen und weniger für das Abfragen von Wissen.
Fragen, deren Antworten nur aus einem Zahlenwert oder einem einzigen Wort bestehen lassen, sich ebenfalls recht einfach automatisch auswerten. Der Verwendungsbereich solcher Antworten ist jedoch stark eingeschränkt. Sie bieten sich an für Lösungen mathematischer Aufgaben oder beispielsweise für Fragen aus der Geographie ("Wie heißt die Hauptstadt von...?"). Selbst bei Ein-Wort Antworten tauchen orthographische Probleme auf, die man jedoch in den Griff bekommen kann.
Pädagogisch am sinnvollsten sind textuelle, offene Fragen, die eine textuelle Antwort erfordern. Solche Antworten automatisch auszuwerten ist technisch bisher fast unmöglich. Es besteht zwar die Möglichkeit, die Antworten nach bestimmten Stichworten zu durchsuchen und die Anzahl der gefundenen Stichworte als Bewertungskriterium heranzuziehen. Nur läßt sich so leider nicht feststellen, ob das gefundene Stichwort im richtigen Zusammenhang steht und der Sinn der Aussage richtig ist.
Mit der syntaktischen Prüfung ist nicht die grammatikalische Auswertung eines Antwortsatzes gemeint. Gedacht wird hierbei an das Stellen einer Programmieraufgabe oder Aufgaben, deren Antworten durch ein Programm auf Korrektheit geprüft werden können. Mit der vom Studenten erarbeiteten Lösung kann beispielsweise ein Compiler aufgerufen werden, der zumindest die syntaktische Korrektheit des vom Studenten geschriebenen Programmes überprüfen kann. Denkbar wäre auch der Aufruf eines Programmverifizierungssystems. Diese Realisierung dieser Evaluationstechnik stellt kein größeres Problem dar.
Als letzte Lösung bleibt die Selbstevaluation des Studenten. Hier wird ihm nach dem Lesen einer Lerneinheit eine Aufgabe gestellt, die er lösen soll. Der Komplexität der Aufgabe sind bei diesem Verfahren keine Grenzen gesetzt. Hat der Student die Aufgabe gelöst, kann er sich entweder sofort oder beispielsweise erst durch Absenden seiner Lösung an den Betreuer die Musterlösung auf den Bildschirm holen, mit seiner Lösung vergleichen und seine eigene Leistung beurteilen.
Was der Student letztendlich als Lösung abgeschickt hat, läßt sich leider nicht sofort überprüfen. Es könnte sich hierbei natürlich auch um einen leeren Text oder ähnliches handeln. Selbst bei der Festlegung eines Mindestumfanges (Anzahl der Zeichen o.ä.) der abzuschickenden Lösung läßt sich schwer feststellen, ob es sich dabei nicht um willkürlich gewählte Buchstabenfolgen handelt. Eine generelle Zurückweisung einer Lösung, die unter der Mindestanzahl von Zeichen liegt, könnte auch falsch sein, denn schließlich könnte ein besonders findiger Student, ein kürzere, aber dennoch richtige Lösung gefunden haben. Aus diesen Gründen erscheint das Überprüfen des Umfanges der abzuschickenden Lösung als nicht sinnvoll.
Der gewissenhafte Student, der eine Lösung erarbeitet hat und sie mit der Musterlösung vergleicht, soll seinen Lernerfolg selbst beurteilen, indem er auf einer Punkteskala einen Wert wählt oder eine mit Hilfe eines Sliders (Schieberegler auf dem Bildschirm) einen prozentualen Wert wählt.
Die Möglichkeiten des Betrügens sind bei diesem Verfahren fast unerschöpflich. Das Problem liegt darin, den Studenten zu überzeugen, daß er mit einer beschönigten Einschätzung sich selbst und andere betrügt. Denn letztendlich sollen die Lernerfolgsdaten anonymisiert an den Dozenten weitergeleitet werden, der daraus Rückschlüsse über die Qualität und die Verständlichkeit der Lehrveranstaltung ziehen kann und diese Information unter Umständen bei der Konzeption einer Prüfung oder Klausur berücksichtigen will. Der Student muß überzeugt werden, daß das Ergebnis seiner Selbstevaluation nicht zu seiner Beurteilung durch den Dozenten verwendet wird. Nur dann kann mit ehrlichen Einschätzungen gerechnet werden.
In der Realisierung des Konzepts werden aus den genannten Gründen folgende Evaluationtechniken unterstützt:
Nicht unterstützt werden offene Fragen mit offenen Antworten, da diese nicht automatisch ausgewertet werden können. Solche Fragen können aber per Selbstevaluation ausgewertet werden oder dadurch, daß ein Betreuer die eingereichten, am Bildschirm erstellten Lösungen von Hand korrigiert und danach dem Studenten zurückschickt.
Wie schon erwähnt, ist zwar grundsätzlich jede Wissenstiefe mit jeder der obengenannten Evaluationsmöglichkeiten überprüfbar, nur eignen sie sich nicht alle gleich gut. Die Realisierung der vorliegenden Arbeit erlaubt für jede Wissenstiefe grundsätzlich jede der o.g. Evaluationsformen. Bei den weniger geeigneten Evaluationtechniken wird jedoch eine Warnung am Bildschirm ausgegeben.
Im folgenden wird die Eignung der einzelnen Evaluationtechniken untersucht und ein typisches Einsatzgebiet genannt. Die weniger geeigneten sind jeweils mit (*) gekennzeichnet.
Wissenstiefe Evaluationstechnik Anwendung kann überprüft werden durch... ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Faktenwissen - Ein-Wort/Zahl-Antworten mathematische Formeln, - Multiple-Choice Vokabeln, - syntaktische Prüfung (Compiler) Begriffsdefinitionen, - Selbstevaluation (*) Algorithmen. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Verstaendnis - Selbstevaluation Zusammenhänge zwischen - syntaktische Prüfung (Compiler) Faktenwissen erlernen, - Multiple-Choice Detailfragen zu Fakten. - Ein-Wort/Zahl-Antworten ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Transfer - Selbstevaluation Anwendung des - syntaktische Prüfung Faktenwissens - Multiple-Choice (*) Lösen eines Problems, das in - Ein-Wort/Zahl-Antworten (*) ähnlicher Form schon behandelt wurde, also anhand eines bereits vorgestellten Schemas. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Innovation - Selbstevaluation Lösen eines neuen Problems, - syntaktische Prüfung das noch nicht besprochen - Multiple-Choice (*) wurde mit Hilfe des neu - Ein-Wort/Zahl-Antworten (*) erlernten Faktenwissens und unter Einbeziehung früher erworbenen Wissens. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Die Selbstevaluation verwendet man am sinnvollsten, wenn die erwartete Lösung zu komplex ist, um sie in einen Multiple-Choice Test oder gar in eine Einwort-Antwort zu packen. Deshalb sollte man sie für die Evaluation von einfachem Faktenwissen vermeiden.
Aufgaben, die einen Transfer verlangen, sollte man hingegen nicht mit einfachen Antworten, seien es Einwort-Antworten oder mehrere Alternativen (Multiple-Choice) evaluieren, weil durch das Vorgeben von fertigen Antworten wenig Transfer gefordert wird. Dasselbe gilt für die Innovation.
Die Realisierung umfaßt zwei Programme. Dies sind die Programme generate und evaluate. Das Programm generate bildet den Schwerpunkt der Realisierung. Es wickelt den Dialog mit dem Benutzer (hier Dozent) ab und generiert aus den Antworten des Benutzers die Datenstruktur des Lernziels. Außerdem erzeugt es aus dieser Datenstruktur ein interaktives HTML-Dokument (Fill-Out-Form).
Das Programm evaluate leistet die eigentliche Evaluation. Es hat die Aufgabe, die Eingaben des Benutzers (hier Student) mit den richtigen Antworten des Lernziels zu vergleichen und zu bewerten.
In diesem Kapitel wird die Funktionsweise der beiden Programme detailliert beschrieben.
Der zugrundeliegende Gedanke ist der folgende: der Dozent formuliert vorher seine Lernziele und entwirft die dazugehörigen Evaluationen. Mit generate hat er die Möglichkeit, die Lernziele in Form von interaktiven Hypertexten (Fill-Out-Forms) zu erzeugen. Entwirft er später einen Hypertext, den er als Skript anbietet, kann er an geeigneten Stellen Links zu den Evaluationsdokumenten einfügen.
Aufbauend auf die weiter oben behandelten pädagogischen Aspekte wurde dieses Programm entwickelt. Es berücksichtigt die Notwendigkeit des Formulierens eines Lernziels und prüft die Verträglichkeit von gewählter Wissenstiefe und den kreierten Evaluationen.
Zu Beginn hat der Benutzer die Möglichkeit, zwischen folgenden Funktionen zu wählen:
Zur Erfassung eines Lernziels muß der Benutzer (hier Dozent) zunächst einen Namen angeben. Aus diesem Namen <lernzielname> werden die Dateinamen für das Lernziel generiert. Pro definiertes Lernziel werden folgende Dateien erzeugt:
lernzielname.def: In dieser Datei steht die Definition des Lernziels mit allen Angaben des Benutzers. Sie wird im folgenden als Lernzieldefinitionsdatei bezeichnet.
lernzielname.html: Dies ist eine Hypertext-Datei (gem. HTML-Standard), die aus der Definitionsdatei des Lernziels generiert wird.
lernzielname.erg: In dieser Datei steht das Ergebnis der Evaluation. Sie wird lokal im Verzeichnis des evaluierten Studenten abgelegt und repräsentiert das Evaluationsergebnis des Lernziels mit dem Namen <lernzielname>. Wird die Evaluation mehrmals durchgeführt, werden die Ergebnisse immer wieder an die Datei angehängt. Somit läßt sich bei Bedarf eine Historie der Evaluationsergebnisse des aktuellen Lernziels aufbauen. Dies ist unter Umständen Teil einer folgenden Diplomarbeit.
lernzielname.res: In dieser Datei steht das Gesamtergebnis aller Evaluationen aller Studenten zu diesem Lernziel. Sie wird durch jede Durchführung einer Evaluation dieses Lernziels erweitert um das (anonymisierte) Ergebnis des Studenten, der gerade die Evaluation durchgeführt hat. Sie repräsentiert das Gesamtevaluationsergebnis des Lernziels mit dem Namen <lernzielname> und soll dem Dozenten Aufschluß über die Verständlichkeit seiner Lehrveranstaltung geben. Sinnvollerweise werden die Ergebnisse jeder Bearbeitung der Evaluationen des Lernziels an diese Datei weitergeleitet. Würde man die Entscheidung, ob das aktuelle Ergebnis übertragen werden soll dem Studenten überlassen, bestünde die Gefahr, daß der Student das Ergebnis erst dann überträgt, wenn er die richtigen Lösungen gefunden hat. Dieses Vorgehen würde eine Zielsetzung dieser Arbeit zunichte machen: Die Rückmeldung an den Dozenten wäre beschönigt und somit wertlos.
Nach der Festlegung des Lernzielnamens muß die Lernzielformulierung in der beschriebenen Form eingegeben werden und die Wissentiefe des definierten Lernziels festlegen. Unterstützung bei der Festlegung der Wissenstiefe bietet ein Menüeintrag namens Hilfe zur Wahl der Wissenstiefe. Hier wird dem Autor bei der Auswahl der Wissenstiefe in Anlehnung an das vorgetsellte Lernzielanalyseschema geholfen. Hiermit legt er auch fest, ob es sich um ein affektives oder ein kognitives Lernziel handelt.
Danach kann der Benutzer beliebig viele Evaluationen definieren, wobei nach der Auswahl einer Evaluationsform immer geprüft wird, ob sie mit der Wissenstiefe des aktuellen Lernziels harmoniert. Wählt der Benutzer eine Kombination, die aus pädagogischer Sicht nicht zu empfehlen ist, wird er darauf hingewiesen. Er kann dann eine neue Kombination wählen oder die gewählte trotz des Hinweises verwenden.
In Abhängigkeit von der gewählten Evaluationsform muß der Benutzer danach die Komponenten der Evaluationen eingeben. Dies sind die Fragen, die Antworten, der Dateiname der Musterlösung (bei Selbstevaluation) oder der Dateiname des Compilers (bei Prüfung syntaktischer Korrektheit).
Außerdem muß er für jede Evaluation (Aufgabe) eine Punktzahl erfassen, um eine Differenzierung zwischen schwereren und leichteren Aufgaben zu ermöglichen Bewertung des Lernerfolgs.
Auf Wunsch können zu den einzelnen Evaluationen Hints erfaßt werden.
Das Programm generate bietet auch die Möglichkeit, Inhalte affektiver Lernziele zumindest zu motivieren. Wie schon eingangs erläutert, wurde von der Evaluation affektiver Lernziele abgesehen. Da sie jedoch nicht vernachlässigt werden dürfen, ermöglicht das Programm sowohl die Definition eines affektiven Lernziels als auch das Erfassen von Aufgabenstellungen zur Vermittlung affektiver Lerninhalte. Bei der Erfassung solcher Aufgabenstellungen kann der Benutzer (hier Dozent) anschließend lediglich deren Text eingeben. Die Eingabe einer Lösung und einer Punktzahl entfällt.
Es kann keine Lösung eingegeben werden, da es für ein affektives Lernziel wie beispielsweise das Entwickeln von Interessen oder sozialen Fähigkeiten keine automatische Erfolgskontrolle gibt. Der Student kann aber beispielsweise aufgefordert werden, eine Tatsache zu beurteilen und diese Beurteilung aufzuschreiben. Daher wird ihm bei affektiven Lernzielen ein Textfeld zur Verfügung gestellt.
Die Festlegung einer Punktzahl für das affektive Lernziel entfällt, weil vom Studenten keine Lösung erwartet wird und er somit auch nicht beurteilt werden kann. Das Programm erkennt solche Null-Punkte-Evaluationen und behandelt sie entsprechend.
Klassifiziert der Benutzer ein Lernziel als affektiv, können eigentlich gemäß oben Gesagtem nur Aufgabenstellungen ohne Evaluationen erfaßt werden. Will der Autor trotzdem Evaluationen erfassen, erscheint eine Warnung, die er jedoch ignorieren kann. Dies wurde so implementiert, um auch die (nicht automatisch evaluierbaren) affektiven Lernziele interessanter zu gestalten, da sie sonst nur aus Aufforderungen zum Nachdenken, zum Entwickeln von Einstellungen und ähnlichem bestünden. Ein solches Lernziel verleitet den zu Evaluierenden unter Umständen zum "Überfliegen" der Aufgaben, weil durch die fehlenden Evaluationen der Reiz genommen wird und dadurch die Motivation sinkt.
Zunächst erscheint die Integration der Vermittlung affektiver Lernziele in das Auswahlmenü für die Wissenstiefen als konzeptioneller Bruch, da die Wissenstiefen eigentlich den kognitiven Lernzielen zugeordnet sind. Die Klassifizierung eines Lernziels als affektiv durch den Benutzer ist jedoch notwendig, damit das Programm generate bei der Wahl der Evaluationen entsprechend reagieren kann.
Ein Hint ist eine Hilfestellung zur Lösung einer Aufgabe. Zur Aufrechterhaltung der Motivation für den Lernenden wurde die Möglichkeit realisiert, sich schrittweise Lösungs- hinweise (Tips) geben zu lassen, die natürlich vorher vom Lehrenden verfaßt werden müssen.
Ein Hint besteht in der momentanen Realisierung aus einem Hypertext-Dokument, in dem Fakten, Grafiken oder ganz allgemeine Hilfestellungen verfaßt sind. Sollen zu einer gewählten Evaluation Hints erfaßt werden, muß der Dateiname der Datei mit dem Hint eingegeben werden. Die Links auf die Hintdateien werden durch das Programm generate beim Erzeugen der HTML-Datei in dieser eingebunden. Mit Hilfe der Taste BACK oder ZURÜCK, über die jeder Hypertextbrowser verfügt, kommt der Lernende wieder zurück zum Evaluationsdokument.
Die Angabe von Hints ist freiwillig. Sie wird jedoch bei schwereren Aufgaben empfohlen, um den Lernenden zu motivieren, weiterzuarbeiten.
Diese Funktion dient zum nachträglichen Ändern eines bereits erzeugten und auf dem Datenträger gespeicherten Lernziels.
Im Normalfall wird nach der Erfassung eines Lernziels vor Beendigung des Programmes generate automatisch, ohne Zutun des Benutzers, aus der Definition des Lernziels die zugehörige HTML-Datei erzeugt. Sie trägt den Namen des Lernziels und die Dateinamen-Erweiterung html.
Sollte diese Hypertextdatei aus irgendwelchen Gründen beschädigt oder verloren sein, so besteht die Möglichkeit, sie aus der Lernzieldefinitionsdatei (Erweiterung def) neu zu generieren.
Weiterhin ist es denkbar, von Hand Änderungen in der Lernzieldefinitionsdatei durchzuführen, indem man sie in einen Editor lädt. Danach ist es auch notwendig, die zugehörige HTML-Datei neu zu erzeugen. Das Editieren der Lernzieldefinitionsdatei sollte allerdings mit äußerster Sorgfalt durchgeführt werden. Bei Fehlern in der Lernzieldefinitionsdatei werden bei ihrer Verarbeitung entsprechende Fehlermeldungen ausgegeben, die zum Teil Aufschluß über die Fehlerart geben können.
Neben dem Erfassen von Lernzielen bietet generate auch die Möglichkeit, aus bereits vorhandenen Lernzielen Tests zusammenzustellen. Ein Test im hier gemeinten Sinne ist eine Kombination aus Evaluationen aus verschiedenen Lernzielen. Das Resultat ist wieder ein Satz von Dateien, ähnlich wie bei einem Lernziel. Die Evaluationen, die den Test bilden, werden interaktiv ausgewählt.
Zuerst muß wie bei der Erfassung eines Lernziels ein Namen eingegeben werden, der hier eigentlich kein Lernzielname sondern eher ein Testname ist, was für die Realisierung allerdings keine Bedeutung hat, da ein Test wie ein Lernziel auch aus einem Satz von Dateien besteht. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß er aus den einzelnen Evaluationen bereits vorhandener Lernziele zusammengestellt wird.
Nach der Festlegung des Namens wird eine Lernzielformulierung erfragt, die aus pädagogischer Hinsicht hier nicht die große Bedeutung hat wie bei der Definition eines Lernziels. Trotzdem sollte man sich eine kleine Beschreibung des erzeugten Tests überlegen, nicht zuletzt um sich selbst klar zu machen, welchen Zweck die für diesen Test gewählte Evaluationskombination verfolgt.
Jetzt können Dateien mit fertigen Lernzielen gewählt werden, aus denen der Test zusammengestellt werden soll. Die in einer ausgewählten Lernzieldefinitionsdatei enthaltenen Evaluationen werden angezeigt und können dem Test zugeordnet oder übersprungen werden. Ein Test kann aus beliebig vielen Lernzielen kombiniert werden.
Dieses Programm dient der Auswertung der vom Studenten gegebenen Antworten (Evaluationsergebnisse). Der Programmaufruf erfolgt aus der durch generate erzeugten HTML-Datei durch das Tag . Als Parameter lernzielname wird der Name der Definitionsdatei angegeben, um den Vergleich zwischen den Evaluationsergebnissen und den vorgegebenen Lösungen zu ermöglichen.
Zum Auslesen der Antworten aus der Hypertextumgebung wurden Teile des folgenden Freeware-Software-Paket benutzt:
LIBCGI library Copyright 1994 by Enterprise Integration Technologies Corporation
Es bietet Funktionen zur Übernahme der in der Fill-Out-Form getätigten Eingaben. Die Eingaben (Evaluationsergebnisse) werden in einer einfach verketteten Liste folgender Datenstruktur geliefert:
typedef struct festruct { char *name // der Name der Variablen char *val // der Wert der Variablen struct festruct *next // Zeiger zum nächsten Datensatz } form_entry
Zunächst wird die Liste der Evaluationsergebnisse aufgebaut. Zum Vergleichen der Evaluationsergebnisse mit den vorgegebenen Lösungen werden beide Listen parallel traversiert und die Ergebnisse elementweise verglichen und sogleich bewertet. Das Gesamtergebnis der Evaluation ist die Summe aller in den Evaluationen eines Lernziels erreichten Punkte.
Ein Ziel der automatischen Evaluation in den hypermedialen Skripten ist, dem Studenten Rückmeldungen über seinen Lernerfolg zu geben. Dazu müssen die Antworten und Lösungen des Studenten auf ihre Richtigkeit überprüft und der Gesamterfolg eines Lernziels bewertet werden.
Die Überprüfung und Bewertung geschieht durch das Programm evaluate. Die Grundlage für die Bewertung bildet die Gewichtung, die der Dozent bei der Erfassung der Evaluationen festlegt. Die verschiedenen Evaluationen eines definierten Lernziels haben meistens verschiedene Schwierigkeitsgrade und sollten deshalb, wie bei einer Prüfungen üblich, verschieden gewichtet werden.
Zur Gewichtung einer Evaluation bei der Definition eines Lernziels mit Hilfe des Programmes generate kamen verschiedene Möglichkeiten in Betracht.
Bei einer Gewichtung der einzelnen Evaluationen (Aufgaben) durch Zuordnung eines prozentualen Wertes treten gewisse Probleme auf. So muß der Benutzer (hier Dozent) sich vorher genau überlegen, wieviele Evaluationen er definieren will und wie er die verfügbaren einhundert Prozent auf die Evaluationen verteilt. Tut er das nicht, läuft er Gefahr, die Einhundert-Prozent-Marke zu überschreiten. Dem könnte man mit einer Warnung gegenübertreten, was allerdings zur Folge hätte, daß der Benutzer die Gewichtungen neu verteilen müßte. Läßt man ihn die Einhundert-Prozent-Marke überschreiten, könnte man anschließend die Summe der Gewichtung auf einhundert Prozent zurückrechnen, womit die Verteilung der Gewichte erhalten bliebe. Als Folge kommen dann unter Umständen ungerade Gewichte mit Kommastellen zustande, die die eigentliche Gewichtung zwar halbwegs repräsentieren, aber durch die ungeraden Werte unübersichtlich und unvorbereitet wirken.
Eine einfache Lösung stellt das Gewichten der Evaluationen durch die Eingabe eines Gewichtsfaktors dar. Der Benutzer könnte bei der Erfassung einer Evaluation aufgefordert werden, ihr ein Gewicht aus einem festgelegten Intervall zuzuordnen. Dieses Gewicht könnte beim Überprüfen der Ergebnisse einfach mit dem Ergebnis multipliziert werden, wodurch einige Lösungen mehrfach und andere nur einfach gewertet würden. Dieser Ansatz ist praxisorientierter als der vorige, hat aber die Nachteile, daß die Zuweisung eines abstrakten Faktors einerseits zu Verwechslungen führen kann und andererseits dem Benutzer auch nicht die gewünschte Transparenz bietet.
Eine meines Erachtens gute Lösung ist die Vergabe von erreichbaren Punkten für die einzelnen Evaluationen. Diese Variante bildet das Vorgehen bei der Konzeption einer (regulären) Klausur nach, bei der in der Regel auch verschieden anspruchsvollen Aufgaben verschieden hohe Punktzahlen zugewiesen werden. Somit kann der Benutzer in einer ihm vertrauten Weise Evaluationen (Aufgaben) kreieren und gewichten. Das Gesamtergebnis ist die Summe der Punkte der einzelnen Evaluationen des Lernziels. Wird dieses Ergebnis der bei diesem Lernziel maximal erreichbaren Punktzahl gegenübergestellt, kann der Erfolg leicht und transparent als prozentualer Wert dargestellt werden. Hierin besteht der wesentliche Vorteil zur vorhergehenden Variante. Während beim Punktesystem als Gesamtergebnis ein prozentualer Erfolgsgrad angegeben werden kann, wird bei der einfachen Gewichtung lediglich eine abstrakte Zahl geliefert, welche die Summe der gewichteten Ergebnisse repräsentiert.
Desweiteren besteht die Möglichkeit, dem Studenten zusammen mit der Fragestellung die bei der aktuellen Evaluation erreichbaren Punkte gleich mit anzuzeigen, um ihm einen Eindruck vom Schwierigkeitsgrad der Aufgabe zu vermitteln. Dies wäre allerdings auch mit den ersten beiden Varianten realisierbar, indem bei der ersten Variante der Prozentwert und bei der zweiten Variante der Gewichtungsfaktor angezeigt würde. Das Programm generate macht Gebrauch davon, indem im Hypertextdokument (Fill-Out-Form) hinter der Aufgabenstellung in Klammern die erreichbaren Punkte angezeigt werden.
Das Programm generate unterstützt die dritte Gewichtungsvariante (Punktesystem). Es protokolliert direkt bei der Erfassung eines Lernziels die Punkte der einzelnen Evaluationen mit, zeigt sie nach durchgeführter Lernzieldefinition zur Information des Benutzers an und legt sie zusammen mit den anderen Daten in der Lernzieldefinitionsdatei ab. Ebenfalls abgelegt werden die Punktzahlen der einzelnen Evaluationen.
Die Bewertung des Studenten erfolgt wie bei der dritten Variante dargestellt. Das Ergebnis ist der Quotient aus der Summe der bei den Evaluationen erreichten Punkten und der maximal erreichbaren Gesamtpunktzahl.
Evaluationen mit einer erreichbaren Punktzahl von Null werden als Evaluationen zur Vermittlung von affektiven Lernzielen erkannt und nicht bewertet.
Aufgrund des objektorientierten Ansatzes der Implementierung werden im folgenden zunächst die verwendeten Klassen beschriebenen. Es wurden ausschließlich eigene Klassen definiert und keine Klassenbibliotheken verwendet, wodurch die Implementierung ohne Einschränkungen portierbar ist.
Diese Klasse bildet den Grundstein einer Lernzieldefinition. In ihr wird der Lernzielname, die Lernzielformulierung und der Gesamterfolg der zum Lernziel gehörenden Evaluationen gespeichert. Außerdem ist in ihr die Dateiverwaltung implementiert. Im Klassenmember anker ist die Liste der Evaluationen für das Lernziel verankert. Mit Ausnahme der Funktion Test zusammenstellen gibt es zur Programmausführungszeit nur ein Objekt der Klasse lernziel. Beim Zusammenstellen eines Tests können beliebig viele Lernziele in eine Lernzielliste eingelesen werden. Die Verwaltung erfolgt durch die Klasse lzliste.
Klasse lernziel Verwendung public members: ev_technik *anker Zeiger auf die Liste sämtlicher Evaluationen dieses Lernziels ev_technik *aktuell Hilfszeiger für die Traversierung der Evaluationsliste datei *def_datei Dateihandle für die Definitionsdatei datei *html_datei Dateihandle für die HTML-Datei datei *erg_datei Dateihandle für die Ergebnisdatei datei *res_datei Dateihandle für die Resultatdatei int variable Zur Generierung von Variablennamen in der HTML-Datei. Die Variablen, in denen die Antworten des Studenten stehen, heißen qn mit n aus [0..max_integer]. Das Klassenmember variable wird für jede Evaluation inkrementiert. int max_punkte maximal erreichbare Punktzahl für dieses Lernziel protected members: char *name Der Name des Lernziels char *formulierung Die Formulierung des Lernziels float gesamterfolg Die Punktesumme aus den einzelnen Ergebnissen aller Evaluationen dieses Lernziels. int w_tiefe, ev_methode Zum Vergleich der Wissenstiefe und der Evaluationstechnik
formulierung_erfassen()
Realisiert die Erfassung der Formulierung. Setzt Klassenmember formulierung.
setze_formulierung(char* form)
Realisiert das Füllen des Klassenmembers formulierung beim Einlesen einer Definitionsdatei.
setze_lernzielname(char* lz_name)
Realisiert das Füllen des Klassenmembers name beim Einlesen einer Definitionsdatei.
fehler(int fnum)
Realisiert die Fehlerbehandlung bei nicht empfohlener Kombination von Evaluation und Wissenstiefe. Die Fehlernummer wird durch fnum geliefert.
zeige_lernzielname()
Ermöglicht das Anzeigen des Klassenmembers name.
zeige_formulierung()
Ermöglicht das Anzeigen des Klassenmembers formulierung.
authordlg()
Realisiert den Dialog mit dem Autor (hier Dozent) bezüglich der Auswahl von Evaluation und Wissenstiefe und steuert die Erfassung von Evaluationen.
w_tiefe_hilfe()
Hilft dem Autor bei der Auswahl der Wissenstiefe in Anlehnung an das vorgestellte Lernzielanalyseschema.
char *getinput(char *temp)
Eingabefunktion für Zeichenketten, Rückgabewert ist die eingegebene Zeichenkette.
dateiname()
Erfragt den Dateinamen der zu verwendenden Datei.
schreibe_def()
Erzeugt die Definitionsdatei aus der Liste der EV-Techniken.
schreibe_html()
Erzeugt die HTML-Datei aus der Liste der EV-Techniken.
int weitere_evt()
Realisiert einfache Abfrage, ob weitere Evaluationen erfaßt werden sollen.
lz_main()
Stellt für die Lernzielerfassung als umfangreichstes Modul das Quasi-Hauptprogramm dar.
int bewerte_lz(form_entry *parms)
Realisiert die eigentliche Evaluation. Traversiert die Liste der Evaluationen und ruft für jede Evaluation deren Methode bewerte_ev auf. Setzt das Klassenmember gesamterfolg als Summe der erreichten Punkte aller Evaluationen.
setze_punktesumme(char* psumme)
Realisiert das Füllen des Klassenmembers max_punkte beim Einlesen einer Definitionsdatei.
setze_max_punkte(int max)
Realisiert das Füllen des Klassenmembers max_punkte beim Einlesen mehrerer Definitionsdateien beim Zusammenstellen eines Tests.
int process_header(token *onetoken, datei *def_pointer)
Verarbeitet den Anfang einer Definitionsdatei und prüft auf Korrektheit.
int process_token(datei *def_pointer)
Verarbeitet den Rest einer Definitionsdatei und baut die Liste der Evaluationen im Speicher auf.
error(int nr)
Realisiert die Fehlerbehandlung bei nicht korrekter Definitionsdatei.
int append_lz(ev_technik *evp)
Realisiert die Selektion von einzelnen Evaluationen zur Erzeugung eines Tests. Gibt die Summe der erreichbaren Punkte der ausgewählten Evaluationen zurück.
Diese Klasse ist Basisklasse für alle Evaluationstechniken. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten, die für alle Evaluationstechniken benötigt werden. Die einzelnen Evaluationen eines Lernziels sind in einer doppelt verketteten Liste realisiert
Klasse ev_technik Verwendung public members: protected members: char *aufgabe Der Aufgabentext hints *hints_liste Zeiger auf die Liste von Objekten der Klasse hints hints *akt_hin Hilfszeiger für die Traversierung der Hintliste ev_technik *pre, *next Zeiger zur folgenden und zur vorhergehenden Evaluation float erfolg Ergebnis der aktuellen Evaluation int punkte erreichbare Punktzahl für diese Evaluation, vom Dozenten festgelegt int typ Typ der Evaluation: 0 : leeres Element, Dummy am Anfang der Liste 1 : Einwort-Evaluation 2 : Multiple-Choice Test 3 : Syntaktische Korrektheit 4 : Selbstevaluation 5 : Affektives Lernziel
Realisiert die Erfassung der Aufgabenstellung. Setzt Klassenmember aufgabe.
punkte_erfassen()
Realisiert die Erfasssung des Klassenmembers punkte.
setze_punkte()
Realisiert das Füllen des Klassenmembers punkte beim Einlesen einer Definitionsdatei.
zeige_aufgabe()
Ermöglicht das Anzeigen des Klassenmembers aufgabe.
setze_aufgabe(char* aw)
Realisiert das Füllen des Klassenmembers aufgabe beim Einlesen einer Definitionsdatei.
aufgabe_editieren()
Realisiert die Bearbeitung der Aufgabenstellung.
hints_erfassen()
Realisiert das Erfassen von beliebig vielen Hints pro Evaluation. Die Hints sind in der Klasse hints definiert.
hints_erzeugen(char *string)
Realisiert das Füllen der Hintliste beim Einlesen einer Definitionsdatei.
hints_zeigen()
Ermöglicht das traversieren und Anzeigen der Hintliste.
Die folgenden Methoden dienen der Verwaltung der doppelt verketteten Liste der Evaluationen. append(ev_technik *evt)
Einfügen einer Evaluation in die Liste nach dem aktuellen Element.
insert(ev_technik *evt)
Einfügen einer Evaluation in die Liste vor dem aktuellen Element.
takeout()
Entfernen des aktuellen Elements aus der Liste.
ev_technik *getnext(int *rettype)
Liefert den Wert des Klassenelements next (Zeiger auf die nächste Evaluation) und in rettype den Typ der aktuellen Evaluation (* Klassenmember typ).
ev_technik *getpre(int *rettype)
Liefert den Wert des Klassenelements pre (Zeiger auf die vorhergehende Evaluation) und in rettype den Typ der aktuellen Evaluation (* Klassenmember typ).
setnext(ev_technik *ep)
Setzt das Klassenelement next auf den Wert von ep.
Diese Klasse ist abgeleitet von der Basisklasse ev_technik. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten, die für Einwort-Evaluationen zusätzlich benötigt werden.
Klasse einwort Verwendung public members: protected members: char *antwort Der Text der Antwort
Für die Klasse einwort wurden folgende Methoden implementiert:
antwort_erfassen()
Realisiert das Erfassen des Klassenmembers antwort.
setze_antwort(char* aw)
Realisiert das Füllen des Klassenmembers antwort beim Einlesen einer Definitionsdatei.
antwort_editieren()
Realisiert die Bearbeitung des Klassenmembers antwort.
zeige_antwort()
Realisiert die Anzeige des Klassenmembers antwort.
schreibe_def(datei *def_datei)
Schreibt die Definition der Einwort-Evaluation in die Definitionsdatei.
schreibe_html(datei *html_datei, int variable)
Schreibt die Information der Einwort-Evaluation in die HTML-Datei.
int bewerte_ev(char* antw)
Vergleicht die richtige Antwort mit der des Studenten und setzt das Klassenmember erfolg auf den Wert Null oder auf die volle Punktzahl (aus Klassenmember punkte) für diese Evaluation.
Diese Klasse ist abgeleitet von der Basisklasse ev_technik. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten, die für Multiple-Choice-Evaluationen zusätzlich benötigt werden.
Klasse multiple Verwendung public members: protected members: char *antwort_liste Zeiger auf die Liste der Objekte der Klasse antwort char *akt Hilfszeiger für Traversierung der Antwortliste
Für die Klasse multiple wurden folgende Methoden implementiert:
antworten_erfassen()
Realisiert das Erfassen von beliebig vielen Antworten durch Verwendung von Methoden der Klasse antwort. Aus Gründen, die im Konzept von Fill-Out-Forms liegen, kann pro Multiple-Choice-Evaluation nur eine Frage richtig sein.
antworten_erzeugen()
Realisiert das Füllen der Antwortliste beim Einlesen einer Definitionsdatei.
zeige_antworten()
Realisiert die Traversierung und Anzeige der Antwortliste.
Schreibt die Definition der Multiple-Choice-Evaluation in die Definitionsdatei.
Schreibt die Information der Multiple-Choice-Evaluation in die HTML-Datei.
Vergleicht die Antworten der Antwortliste mit denen des Studenten und setzt das Klassenmember erfolg auf den Wert Null oder auf die volle Punktzahl (aus Klassenmember punkte) für diese Evaluation.
Diese Klasse ist abgeleitet von der Basisklasse ev_technik. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten, die für Selbstevaluationen zusätzlich benötigt werden.
Klasse selbst_ev Verwendung public members: protected members: char *dateiname Zeichenkette für den Namen der Musterlösungsdatei, die nach Bearbeitung der Aufgabe geladen werden soll.
Für die Klasse selbst_ev wurden folgende Methoden implementiert:
dateiname_erfassen()
Realisiert das Erfassen des Klassenmembers dateiname.
zeige_dateiname()
Realisiert das Anzeigen des Klassenmembers dateiname.
dateiname_erzeugen()
Realisiert das Füllen des Klassenmembers dateiname beim Einlesen einer Definitionsdatei.
char* get_dateiname()
Liefert den Inhalt des Klassenmembers dateiname.
Schreibt die Definition der Selbstevaluation in die Definitionsdatei.
Schreibt die Information der Selbstevaluation in die HTML-Datei.
Setzt das Klassenmember erfolg nach folgender Formel auf einen Wert zwischen 0 und voller Punktzahl:
Der Faktor, mit dem die volle Punktzahl multipliziert wird, wird vom Studenten selbst gewählt, wenn er sich selbst einschätzt. Die Division durch fünf ist notwendig, da das Ergebnis der Selbstevaluation im Intervall [0..5] liegt.
Diese Klasse ist abgeleitet von der Basisklasse ev_technik. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten, die für die Evaluationstechnik Syntaktische Überprüfung zusätzlich benötigt werden.
Klasse syntax Verwendung public members: protected members: char *dateiname Zeichenkette für den Namen des Compilers, der zur Prüfung eines geschriebenen Programmes gestartet werden soll.
Für die Klasse syntax wurden folgende Methoden implementiert:
Schreibt die Definition der Syntaktischen Überprüfung in die Definitionsdatei.
Schreibt die Information der Syntaktischen Überprüfung in die HTML-Datei.
Der Faktor, mit dem die volle Punktzahl multipliziert wird, wird vom Studenten selbst gewählt, wenn er beantworten muß, ob die syntaktische Überprüfung sein Programm als richtig oder falsch bewertet hat. Die Division durch fünf ist notwendig, da das Ergebnis der Selbstevaluation im Intervall [0..5] liegt.
Diese Klasse ist abgeleitet von der Basisklasse ev_technik. Sämtliche benötigte Klassenmember werden von der Klasse ev_technik abgeleitet. Da für die Klasse affektiv keine Evaluationen durchgeführt werden, werden auch keine Member sondern lediglich zusätzliche Methoden benötigt.
Klasse affektiv Verwendung public members: protected members:
Für die Klasse affektiv wurden folgende Methoden implementiert:
Schreibt die Definition des affektiven Lernziels in die Definitionsdatei.
Schreibt die Information des affektiven Lernziels in die HTML-Datei.
Setzt das Klassenmember erfolg auf den Wert 0, da bei der Vermittlung affektiver Lernziele bei der vorliegenden Realisierung keine Evaluationen durchgeführt werden.
Diese Klasse ist unabhängig. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten und Methoden, die für die Verwaltung der Antworten für Multiple-Choice Tests benötigt werden.
Klasse syntax Verwendung public members: char *text Beinhaltet den Text der Antwort int richtig = 1, wenn dies die richtige Antwort ist = 0, sonst protected members: antwort *pre, *next Zeiger zur nächsten und vorigen Antwort
Für die Klasse antwort wurden folgende Methoden implementiert:
Realisiert das Erfassen von des Klassenmembers text.
setze_richtige_antwort(char* aw)
Setzt das Klassenmembers richtig auf den Wert 1.
Realisiert die Bearbeitung des Klassenmembers text.
zeige_text()
Ermöglicht die Anzeige des Klassenmembers text.
antwort *getnext()
Liefert den Inhalt des Klassenmembers next.
antwort *getpre()
Liefert den Inhalt des Klassenmembers pre.
Die folgenden Methoden dienen der Verwaltung der doppelt verketteten Liste der Antworten.
append(antwort*aw)
Einfügen einer Antwort in die Liste nach dem aktuellen Element.
insert(antwort*aw)
Einfügen einer Antwort in die Liste vor dem aktuellen Element.
Entfernen der aktuellen Antwort aus der Liste.
Diese Klasse ist unabhängig. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten und Methoden, die für die Verwaltung der Hints für die einzelnen Evaluationen benötigt werden.
Klasse hints Verwendung public members: char *text Beinhaltet den Dateinamen der Datei mit dem Hint. protected members: hints *pre, *next Zeiger zur nächsten und vorigen Antwort.
Für die Klasse hints wurden folgende Methoden implementiert:
text_erfassen(char *txt)
Füllt das Klassenmembers text mit dem Parameter txt.
Realisiert die Bearbeitung der Hints.
hints *getnext()
hints *getpre()
Die folgenden Methoden dienen der Verwaltung der doppelt verketteten Liste der Hints.
append(hints *aw)
Einfügen eines Hints in die Liste nach dem aktuellen Element.
insert(hints *aw)
Einfügen eines Hints in die Liste vor dem aktuellen Element.
Entfernen des aktuellen Hints aus der Liste.
Diese Klasse ist unabhängig. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten und Methoden, die für die Verwaltung der Dateien des Lernziels benötigt werden.
Klasse datei Verwendung public members: token onetoken Element der Klasse token, zum Einlesen eines Tokens aus der Definitionsdatei protected members: FILE *dateihdl Dateihandle char *name Beinhaltet den Dateinamen der Datei
setze_dateiname(char *dateiname)
Füllt das Klassenmembers name.
int exist_datei()
Liefert 1, wenn eine Datei mit dem Namen des aktuellen Dateiobjekts existiert, ansonsten 0.
oeffne_datei(int flag)
Öffnet die Datei mit dem Namen des aktuellen Dateiobjekts zum Lesen (flag = 0) oder zum Schreiben (flag = 1).
schreibe_datei(char *text)
Schreibt text in die aktuelle Datei.
schliesse_datei(char *text)
Schließt die aktuelle Datei.
Die folgenden Methoden dienen der Verarbeitung der eingelesenen Token.
token *lese_token()
Liest das nächste Token aus der Definitionsdatei ein.
char *lese_nextnonwhite()
Liest das nächste Zeichen aus der Definitionsdatei ein und gibt es zurück. Zeichen unter ASCII-Nr. 32 (Leerzeichen und Steuerzeichen) werden ignoriert.
char lese_next()
Liest das nächste Zeichen einer Zeichenkette aus der Definitionsdatei ein und gibt es zurück. Diese Methode wird von der Methode lese_token() verwendet.
int reusetoken()
Setzt das Klassenelement tokenunused der Klasse token. Beim Verarbeiten einer Multiple-Choice-Evaluation sind beliebig viele Antworten erlaubt. Nach der letzten Antwort tritt als nächstes Token $ENDE auf. Hierdurch terminiert die Schleife zum Lesen der Antworten. Um das von lese_token() gelesene Token wiederzuverwenden wird das Flag tokenunused gesetzt.
setsymboltype()
Setzt das Klassenelement symbtype der Klasse token durch Vergleichen in der Tabelle symb_tab.
Diese Klasse ist unabhängig. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten und Methoden, die für die Verwaltung der Token bei der Dateiverwaltung benötigt werden. Sie wird ausschließlich von der Klasse datei verwendet.
Klasse token Verwendung public members: int type Typ des eingelesenen Tokens: 0 : Dateiende 1 : Symbol 2 : Zeichenkette 3 : Zahl 4 : Kommentarzeile char string[1024] Speicher für die eingelesene Zeichenkette int num Speicher für die eingelesene Zahl int tokenunused Flag zur Wiederverwendung des gerade gelesenen Tokens int symbtype Typ des eingelesenen Symbols: 0 : kein Symbol 1 : $NAME 2 : $LERNZIEL 3 : $AUFGABE 4 : $TECHNIK 5 : $HINT 6 : $ANTWORT 7 : $ANTWORT_R (richtige Antwort) 8 : $DATEI 9 : $PUNKTE 10:$PUNKTESUMME 11:$TIEFE 20:$ENDE protected members:
Für die Klasse token wurden keine eigenen Methoden implementiert. Die Verarbeitung der Token erfolgt in der Klasse datei.
Diese Klasse ist unabhängig. Sie beinhaltet diejenigen Komponenten und Methoden, die für die Verwaltung mehrerer Lernziele benötigt werden. Dies ist ausschließlich bei der Erzeugung von Tests der Fall.
Klasse lzliste Verwendung public members: lernziel *ziel Zeiger auf ein Element der Klasse lernziel lzliste *next, *pre Zeiger auf die nächstes und voriges Element protected members:
Für die Klasse lzliste wurden keine eigenen Methoden implementiert. Sie wird benutzt und verwaltet durch das Programm generate.
Im folgenden wird illustriert, wie die Daten während der Erfassung eines Lernziel im Speicher organisiert sind.
Die folgende Situation ergibt sich, wenn ein Test erzeugt wird, also mehrere Lernziele kombiniert werden sollen.
Eine Lernzieldefinitionsdatei ist wie folgt beschrieben aufgebaut. Sie besteht aus Kommentarzeilen, Schlüsselworten und Zeichenketten.
Kommentarzeilen beginnen mit einem '#'. Vor Schlüsselworten steht zur Identifikation immer ein '$' . Zeichenketten sind durch Anführungsstriche (") eingeschlossen.
Gültige Schlüsselworte sind:
$NAME : Dahinter steht der Name des Lernziels.
$LERNZIEL : Dahinter steht die Formulierung des Lernziels.
$WISSENSTIEFE : Dahinter steht eine Zahl von (momentan) 1 bis 4 zur Kennzeichnung der Wissenstiefe.
Sie bedeuten im Einzelnen: 1 : Reproduktion (Faktenwissen) 2 : Reorganisation (Verständnis) 3 : Transfer (Anwendung) 4 : Problemlösen (Innovation)
$PUNKTESUMME : Dahinter steht die Summe der beim aktuellen Lernziel maximal erreichbaren Punkte.
$AUFGABE : Dahinter steht die Aufgabenstellung der aktuellen Evaluation.
$TECHNIK : Dahinter steht eine Zahl von (momentan) 1 bis 4 zur Kennzeichnung der Evaluationstechnik.
Sie bedeuten im Einzelnen: 1 : Einwort-Evaluation 2 : Multiple-Choice Test 3 : Syntaktische Korrektheit 4 : Selbstevaluation
$HINT : Dahinter steht der Dateiname einer Hint-Datei. Dies muß eine (Hyper-)Textdatei sein, da sie durch Mausklick geladen wird.
$ANTWORT : Dahinter steht der Antworttext einer falschen Antwort (Multiple Choice).
$ANTWORT_R : Dahinter steht der Antworttext der richtigen Antwort (Multiple Choice).
$DATEI : Dahinter steht der Name der Datei mit der Musterlösung (für Selbstevaluation) oder der Compilername (für Evaluationstechnik syntax).
$PUNKTE : Dahinter steht die Anzahl der bei der aktuellen Evaluation erreichbaren Punkte.
$ENDE : Kennzeichnet das Ende einer Evaluation. Danach ist die Datei entweder zu Ende oder es folgt eine neue Evaluation. Dann muß als nächstes das Schlüsselwort $TECHNIK folgen.
Groß- und Kleinschreibung werden nicht berücksichtigt und können nach Belieben verwendet werden.
Es folgt ein Beispiel einer Lernzieldefinitionsdatei. Der Dateiname muß wegen der Zeichenkette hinter $NAME analyse.def lauten. Die zugehörige HTML-Datei heißt analyse.html etc. Die Kommentarzeilen nach der $technik-Zeile und nach der $wissenstiefe-Zeile werden zur besseren Lesbarkeit automatisch von generate eingefügt.
# Dies ist eine Kommentarzeile $name="analyse" $lernziel="Der Student soll Gruende fuer die Durchfuehrung einer Anforderungsanalyse nennen koennen." $wissenstiefe=2 # Verstaendnis $punktesumme=100 $technik=2 # Multiple Choice $aufgabe="Was bedeutet AA ?" $antwort="Automobil-Ausstellung" $antwort="Anti-Allergikum" $antwort_r="Anforderungsanalyse" $punkte=30 $ENDE $technik=1 # Einwort $aufgabe="Wie heißt das Dokument, das von Auftragnehmer und Auftraggeber gemeinsam erstellt wird ?" $antwort="Pflichtenheft" $punkte=20 $ENDE $technik=5 # Affektiv $aufgabe="Uebernehmen Sie innerhalb Ihrer Projektgruppe probeweise die Rolle des Projektleiters und versuchen Sie, dessen Aufgaben wahrzunehmen. Machen Sie sich die Probleme klar, mit denen er staendig konfrontiert wird." $ENDE $technik=4 # Selbstevaluation $aufgabe="Begruenden Sie die Notwendigkeit der IST-Analyse in einigen Saetzen." $hint="hint1.html" $datei="loesung.html" $punkte=50 $ENDE
Nachdem die pädagogischen Aspekte zur Lernzieldefinition und die Funktionsweise der Realisierung erläutert wurden, soll sie nun auf ein Kapitel der erwähnten hypermedialen Skripten angewandt werden. Dazu müssen zunächst die Lernziele gefunden und formuliert werden.
Zur Anwendung der Realisierung wurde das Kapitel Anforderungsanalyse des Vorlesungsskriptes zur Lehrveranstaltung Software Engineering an der TH Darmstadt gewählt.
Das genannte Kapitel läßt sich in drei Teile gliedern: Den Anfang bildet die Motivation der Anforderungsanalyse mit der Begründung ihrer Notwendigkeit.
Danach werden die Komponenten (IST-Analyse, SOLL-Zustand) und die Resultate (Pflichtenheft etc.) der Anforderungsanalyse geschildert.
Als drittes erfolgt eine Beschreibung verschiedener Methoden der Anforderungsanalyse (Strukturierte Analyse und Objektorientierte Analyse).
Das Lernziel für das ganze Kapitel kann wie folgt formuliert werden: Der Student soll eine Anforderungsanalyse für mittlere Projekte durchführen können.
Dieses Lernziel läßt sich für die genannten Teile in folgende Feinziele zergliedern:
Feinziel zu Teil eins (Motivation):
LZ1: Der Student soll die Notwendigkeit der Durchführung einer Anforderungsanalyse begründen können.
In der Formulierung von Lernzielen sollen Verben wie verstehen oder wissen vermieden werden. Im genannten Lernziel wurde dies berücksichtigt. Im Grunde soll aber gerade das Verständnis für eine Anforderungsanalyse erzeugt werden. Da sich aber eine unpräzise Aussage wie Der Student soll ... verstehen nicht evaluieren läßt, wurde die Lernzielformulierung in der gezeigten Form operationalisiert. Das Begründenkönnen läßt sich überprüfen und dadurch auch das Verständnis. Denn nur wer verstanden hat, warum die Durchführung einer Anforderungsanalyse notwendig ist, kann Gründe hierfür nennen.
Das Lernziel ist der Wissenstiefe Reorganisation (Verständnis) zuzuordnen, da es sich in Grundmuster und fachspezifischen Inhalt zerlegen läßt, der Student jedoch keine Information beisteuern muß (Transfer), sondern auf das zum Thema Gelernte zurückgreifen kann (siehe Lernzielanalyseschema).
Feinziele zu Teil zwei (Komponenten):
LZ 2a: Der Student soll die Komponenten und die Resultate der Anforderungsanalyse kennen (nennen können). Dieses Lernziel ist der Wissenstiefe Reproduktion (Faktenwissen) zuzuordnen, da es sich nicht in Grundmuster und fachspezifischen Inhalt zerlegen läßt.
LZ 2b: Der Student soll die Grobstruktur und den notwendigen Inhalt eines Pflichtenhefts kennen.
Dieses Lernziel ist der Wissenstiefe Transfer (Anwendung) zuzuordnen, da vom Lernenden Informationen beigesteuert werden müssen. Wollte man dieses Lernziel der Wissenstiefe Innovation zuordnen, müßte man es einerseits umformulieren zu Der Student soll die Grobstruktur und den notwendigen Inhalt eines Pflichtenhefts entwerfen. und müßte andererseits sicherstellen, daß Evaluationen zu diesem Lernziel vor der Vorstellung der Grobstruktur im Skript durchgeführt werden.
LZ 2c: Der Student soll die Notwendigkeit der IST-Analyse und den Zweck der Beschreibung des IST-Zustands im Pflichtenheft begründen können.
Dieses Lernziel entspricht der Wissenstiefe Reorganisation, da zwischen Grundmuster und Inhalt unterschieden werden kann und vorausgesetzt wird, daß keine zusätzlichen Informationen beigesteuert werden müssen.
Feinziele zu Teil drei (Methoden):
LZ 3a: Der Student soll den Unterschied zwischen der Strukturierten und der Objektorientierten Analyse kennen (nennen können).
Dieses Lernziel ist der Wissenstiefe Reorganisation (Verständnis) zuzuordnen, da es sich in Grundmuster und fachspezifischen Inhalt zerlegen läßt und vorausgesetzt wird, daß alle zur Lösung der Aufgabe notwendigen Informationen zur Verfügung stehen.
LZ 3b: Der Student soll die Objekt-Orientierte Analyse auf sein eigenes Projekt anwenden können.
Dieses Lernziel muß der Wissenstiefe Innovation zugeordnet werden, da vom Studenten einerseits Information beigesteuert werden muß und sich mehrere Lösungen für dieses Problem finden lassen.
Nachdem die Lernziele formuliert sind, können nun Evaluationen für sie konstruiert werden.
Zum Lernziel Der Student soll die Notwendigkeit der Durchführung einer Anforderungsanalyse begründen können. wurden folgende Evaluationen kreiert:
1. Einwort-Evaluation:
"Wie heißt die Barriere, die zwischen dem Anwender und dem Softwareentwickler aufgrund der Multidisziplinarität auftritt ?" Antwort : "Sprachbarriere".
2. Selbstevaluation:
"Nennen Sie 4 Vorteile der Benutzerbeteiligung." Die richtige Antwort muß hier in einem separaten Text vorhanden sein, der per Mausklick geladen werden kann, woraufhin der Student die Richtigkeit seiner Lösung selbst bewerten muß.
Der Inhalt des Lösungstextes muß lauten:
3. Selbstevaluation:
"Erklären Sie die 4 Schritte des von Weinberg beschriebenen Railroad-Paradoxon." Die richtige Antwort muß auch hier in einem separaten Text vorhanden sein, der per Mausklick geladen werden kann, woraufhin der Student die Richtigkeit seiner Lösung selbst bewerten muß. Der Inhalt des Lösungstextes muß in etwa lauten:
Zum Lernziel Der Student soll die Komponenten und die Resultate der Anforderungsanalyse kennen (nennen können). wurden folgende Evaluationen kreiert:
"Wie bezeichnet man bei der Anforderungsanalyse den aktuellen Zustand eines Projektes ?" Antwort : "IST-Zustand".
2. Einwort-Evaluation:
"In welchem technischen Dokument resultieren die Ergebnisse der Anforderungsanalyse ?" Antwort : "Pflichtenheft".
Zum Lernziel Der Student soll die Grobstruktur und den notwendigen Inhalt eines Pflichtenhefts kennen. wurden folgende Evaluationen kreiert:
1. Selbstevaluation:
"Füllen Sie die Kapitel des Pflichtenheftes am Beispiel Ihres Projektes." Eine einzelne richtige Antwort gibt es für diese Aufgabe nicht, da die Studenten verschiedene Projekte haben und die im Skript angegebene Grobstruktur nicht verbindlich ist. Deshalb gibt es keine eigentliche Kontrolle der Richtigkeit seiner Lösung. Lediglich ein Betreuer oder der Student selbst können beurteilen, ob die Aufgabe erfüllt wurde. Daher wurde die Selbstevaluation gewählt. Bei Verwendung der Realisierung kann dieses Lernziel auch als affektives Lernziel definiert werden oder diese eine Aufgabe als affektiv definiert werden, weil dann vom Benutzer (hier Dozent) keine Lösung angegeben werden muß.
Zum Lernziel Der Student soll die Notwendigkeit der IST-Analyse und den Zweck der Beschreibung des IST-Zustands im Pflichtenheft begründen können. wurden folgende Evaluationen kreiert:
1. Multiple-Choice-Evaluation:
"Weshalb muß bei der Anforderungsanalyse der aktuelle Zustand (IST-Zustand) berücksichtigt werden ?"
2. Multiple-Choice-Evaluation:
"Was soll die Beschreibung des IST-Zustandes bewirken?"
Multiple-Choice-Evaluationen können in der Realisierung beliebig viele alternative Antworten besitzen.
Zum Lernziel Der Student soll den Unterschied zwischen der Strukturierten und der Objektorientierten Analyse kennen (nennen können). wurden folgende Evaluationen kreiert:
"Ist die Objekt-Orientierte Analyse ..."
"In welcher Form werden bei Strukturierte-Analyse-Diagrammen die Eingabe- und Ausgabeströme von Datentransformationen beschrieben (deutsche Bezeichnung) ?" Antwort : "Datenflußdiagramm".
3. Einwort-Evaluation:
"Wie heißt das Glossar, in dem bei der Strukturierten Analyse die Datenstrukturen definiert werden (englische Bezeichnung) ?" Antwort : "Data Dictionary".
4. Selbstevaluation:
"Wie heißen die 5 Layers bei der Objekt-Orientierten-Analyse ?"
Die richtige Antwort muß hier wieder in einem separaten Text vorhanden sein, der per Mausklick geladen werden kann, woraufhin der Student die Richtigkeit seiner Lösung selbst bewerten muß.
Der Inhalt des Lösungstextes muß lauten: "Subject layer, Class/Object layer, Structure layer, Attribute layer, Service layer"
Zum Lernziel Der Student soll die Objekt-Orientierte Analyse auf sein eigenes Projekt anwenden können. wurden folgende Evaluationen kreiert:
"Entwerfen Sie ein Datenflußdiagramm für Ihr Projekt."
"Füllen Sie den object-layer der Objekt-Orientierten Analyse mit den Objekten Ihres Projektes."
Für beide Aufgaben gibt es individuelle Lösungen. Die Lösung hängt davon ab, wie der Student an seinem Projektes arbeitet, wie er die Struktur des Problems analysiert hat und welche Objekte und Datenstrukturen er sich überlegt hat. Bei Verwendung der Realisierung kann dieses Lernziel anstelle der Selbstevaluation auch als affektives Lernziel definiert werden oder diese eine Aufgabe als affektiv definiert werden, weil dann vom Benutzer (hier Dozent) auch keine Lösung angegeben werden muß.
Wie am Anfang dieses Kapitels erwähnt, könnte das Lernziel für das ganze Kapitel Der Student soll eine Anforderungsanalyse für mittlere Projekte durchführen können. lauten. Nachdem zu den Feinzielen Evaluationen erstellt wurden, gibt es auch die Möglichkeit, Tests zu erstellen, die aus den Evaluationen der vorhandenen Lernziele kombiniert werden können und vor dem Hintergrund des Grobziels stehen. Denn die definierten Feinziele bilden zusammen das Hauptlernziel der Lerneinheit.
Als Einsatzgebiet für Tests bietet sich folgendes Szenario an:
Der Student hat das Lernziel schon vor einiger Zeit bearbeitet und möchte zum Auffrischen seines Wissens nicht alle, sondern nur einige (vom Dozenten als wesentlich betrachtete) ausgewählte Evaluationen wiederholen. Dann unterzieht er sich dem Test, der aus repräsentativen Evaluationen des Kapitels oder der Lerneinheit besteht.
Die im vorhergehenden Kapitel formulierten Lernziele und Evaluationen wurden mit Hilfe der Realisierung erfaßt. Die Lernzieldefinitionsdatei, die für das erste Lernziel mit generate erstellt wurde, ist folgend abgebildet.
# Dies ist eine Kommentarzeile $name="aa" $lernziel="Der Student soll die Notwendigkeit der Durchfuehrung einer Anforderungsanalyse begruenden koennen." $wissenstiefe=2 # Verstaendnis (Reorganisation) $punktesumme=90 $technik=1 # Einwort $aufgabe="Wie heisst die Barriere die zwischen dem Anwender und dem Software-Entwickler aufgrund der Multidisziplinaritaet auftritt ?" $antwort="Sprachbarriere" $punkte=10 $ENDE $technik=4 # Selbstevaluation $aufgabe="Nennen Sie 4 Vorteile der Benutzerbeteiligung." $datei="benutzer.html" $punkte=40 $ENDE $technik=4 # Selbstevaluation $aufgabe="Erklaeren Sie die 4 Schritte des von Weinberg beschriebenen Railroad Paradoxon." $datei="paradox.html" $punkte=40 $ENDE
Weiter zeigte sich, daß man die automatische Evaluation offener Fragen und Antworten vermißt. Mit Einwort- und Multiple-Choice-Evaluation läßt sich kein Wissen auf all zu hohem Niveau prüfen, weshalb beim Programmeinsatz die Selbstevaluation sicher die am häufigsten benutzte Evaluationstechnik sein wird. Dies könnte allerdings auch mit dem hier gewählten Anwendungsgebiet (Informatik) zusammenhängen. Die Staatsexamensprüfungen im Medizinstudium bestehen beispielsweise zu großen Teilen aus äußerst umfangreichen Multiple-Choice-Tests. Dies legt den Schluß nahe, daß die Anwendbarkeit der Realisierung in anderen Fachrichtungen besser einzuschätzen ist.
Bezüglich der fehlenden automatischen Evaluation offener Antworten bleibt dem Autor die Möglichkeit, auf die Selbstevaluation auszuweichen, bei der der Student seine Lösung mit der richtigen vergleicht. Beim probeweisen Einsatz der Realisierung blieb bei Verwendung der Selbstevaluation immer ein Gefühl der Machtlosigkeit zurück. Einem Schüler oder Studenten etwas beizubringen, ihm eine Aufgabe zu stellen und ihn danach aufzufordern, seinen Lernerfolg selbst zu beurteilen, mag unter gewissen Umständen angebracht sein. Trotzdem wünscht sich ein Lehrer in manchen Fällen die Auswertung des Ergebnisses durch jemanden, der den Erfolg des Lernenden objektiver beurteilt als der Lernende selbst. Hier besteht noch eine große Lücke in den Möglichkeiten der automatischen Evaluation.
Eine andere Alternative besteht darin, die Lösung des Studenten per Datenübertragun oder elektronischem Mailsystem an einen Betreuer der Lehrveranstaltung zu senden, der die Lösung "manuell" auswertet und das Ergebnis zurücksendet. Diese Alternative verbindet die anfangs erwähnten umfassenden Möglichkeiten des hypermedialen Lernens mit einer halbwegs "automatisierten" Evaluation. Eine Zielsetzung der automatischen Evaluation direkt am Computer war die Rückmeldung an den Lernenden über seinen Lernerfolg. Dieses Ziel wird bei Einwort-, Multiple-Choice-Evaluationen und bei der Überprüfung syntaktischer Korrektheit sicher in ausreichendem Maße erreicht. Bei der Selbstevaluation muß der Student sich selbst Rückmeldung geben. Abhängig vom Komplexitätsgrad und der Tragweite des Lerninhalts könnte dies nicht immer ausreichen. Deshalb sollte bei (im Sinne von prüfungsrelevant) wichtigen Aufgaben die gerade beschriebene Alternative der "manuellen" Evaluation verwendet werden, um eine Irreführung des Studenten zu vermeiden.
Abgesehen von den eben beschriebenen Einschränkungen unterstützt die Realisierung Skriptautoren bei der Definition und der Formulierung von Lernzielen im geforderten Umfang und unter Berücksichtigung der pädagogischen Vorgehensweise.
Der Leser eines Hyperskriptes ist zwangsläufig an den Bildschirm gefesselt. Daraus resultiert ein eingeschränkter Lese- und Lernkomfort. Zum einen ist langes Lesen am Bildschirm für die Augen anstrengend. Aus gutem Grund werden seit längerem Richtlinien erarbeitet, die sich mit der maximal zumutbaren Zeit am Computer-Arbeitsplatz befassen.
Zum anderen ist das Lesen und Lernen am Bildschirm ortsgebunden. Beim Lesen von Dokumenten in Papierform kann man sich zumindest auf einen bequemen Sessel zurückziehen oder auch in die freie Natur. Das ist beim Lernen am Bildschirm ausgeschlossen. Es gibt zwar schon seit längerem tragbare Computer, aber ein wesentlicher Aspekt des Lernens am Bildschirm über WWW ist eben die Möglichkeit, sich per Hyperlinks Dokumente, die auf der ganzen Welt verstreut sind, per Mausklick beschaffen zu können. Es ist mindestens ein Telefonanschluß notwendig, um sich solche Dokumente per Internet oder ähnlichem beschaffen zu können.
Da der Lernerfolg beim Lesen eines Textes durchaus mit dem Lesekomfort zusammenhängen kann, sind hier einige Nachteile des Lernens am Bildschirm erkennbar.
Eine wesentliche Erleichterung bei der Verwendung eines Hyperskripts liegt hingegen darin, daß es im Vergleich zu einem herkömmlichen Skript sehr einfach ist, einem Literaturverweis zu folgen (per Hyperlink). Es ist sicher wesentlich einfacher einen Verweis anzuklicken, als in eine Bibliothek zu gehen, ein bestimmtes Buch zu suchen und unter Umständen längere Zeit darauf zu warten.
Ein Vorteil der Verwendung von Hypermedia ist, daß dem Lernenden bis zu einem gewissen Maße die Kontrolle über das, was er lernt, gegeben wird. Jonassen [JON] weist darauf hin, daß die Nichtlinearität von Hypermedia dem Lernenden ein umfassenderes Verständnis für das zu lernende Thema vermittelt. Laurillard [LAU] hingegen kritisiert die Verwendung von Hypermedia als Lehrhilfe, da seiner Ansicht nach die fehlende Rückmeldung (Feedback) auf die Aktionen des Lernenden sich negativ auf den Lernprozeß auswirkt. Das hypermediale Lehrmaterial muß also einerseits genügend viele Links zu weiterführenden Themen aufweisen, um dem geübten Hyperlernenden Freiheit zu lassen, aber andererseits auch genügend Struktur besitzen, um den Neuling zu unterstützen und ihm Führung und Rückmeldung durch Interaktion zu geben.
Als nächstes ist die Gefahr des Verirrens im WWW zu nennen (Lost in Hyperspace). Ein Hypertext, der mit vielen Verweisen versehen ist, verleitet den Leser dazu, aus Neugierde Verweisen zu folgen, die nicht zu seinem eigentlichen Ziel führen. Mögliche Gegenmaßnahmen sind auf der einen Seite die Disziplin des Lesenden und auf der anderen Seite Software, die geeignete Navigationshilfen anbietet, mit denen man als Leser auf einfachem Wege zum Ausgangspunkt eines Links, der nicht zum gewünschten Ziel geführt hat, zurückkehren kann.
Der Verfasser der vorliegenden Arbeit hat bei der Recherche zu der Arbeit mittels WWW auch hinreichend Bekanntschaft mit dem Problem Lost in Hyperspace und dem eingeschränkten Lesekomfort am Bildschirm gemacht.
An dem zuerst beschriebenen Problem des Lesekomforts läßt sich durch diese Arbeit nichts ändern. Der mangelnde Lesekomfort läßt sich durch verbesserte Ergonomie der Browsersoftware und durch qualitativ hochwertige Bildschirme leicht verbessern. Trotzdem bleibt man an den Computerarbeitsplatz gefesselt. Diesen Nachteil erkauft man sich durch die Tatsache, on-line mit dem Rest der Welt verbunden zu sein. Eine kostspielige Lösung für den, der seinen Hypertext unbedingt in der freien Natur lesen will und trotzdem nicht auf die on-line-Verbindung mit der Welt verzichten will, ist die Verwendung eines tragbaren Computers mit Modem in Verbindung mit einem Telefon für den mittlerweile weit verbreiteten Mobilfunk.
Laurillards [LAU] Kritik bezüglich der fehlenden Rückmeldung an den Studenten wurde mit der Integration von Evaluationen in die hypermediale Skripten entgegengewirkt. Dem Benutzer (hier Student) dieser Skripten stehen Interaktionen in Form von Evaluationen zur Verfügung. Im Vergleich zu herkömmlichen, in Papierform vorliegenden Skripten schneiden die hypermedialen Skripte deutlich besser ab, da die herkömmlichen Skripte keinerlei Interaktionsmöglichkeiten bieten.
Bei der Entwicklung der vorliegenden Arbeit wurde die Hochschuldidaktische Arbeitsstelle (HDA) der Technischen Hochschule Darmstadt in regelmäßigen Treffen konsultiert. Daraus resultierte die Erkenntnis, daß sowohl hypermediales Lernen und Lehren als auch automatische Evaluation aus pädagogischer Sicht nicht unbedenklich sind.
Die mit den Programmen der Realisierung durchführbaren Evaluationen sind ausschließlich an kognitiven Lernzielen orientiert. Die Erreichung affektiver Ziele, wie das Entwickeln von persönlichen Einstellungen, Interessen, Haltungen Wertschätzungen und sozialen Fähigkeiten wird zwar durch die Evaluation von kognitiven Lernzielen gefördert, kann jedoch nicht automatisch ausgewertet werden. Dies liegt in der Natur der affektiven Lernziele begründet.
Trotzdem kann der Autor, der die Programme benutzt, affektive Lernziele formulieren. Er kann beim Studenten durch die Formulierung einer Aufgabe einen Prozeß der Meinungsbildung initiieren, indem er nach Begründungen fragt oder ihn auffordert, das Gelernte zu bewerten. Das Programm generate ist in der Lage, Evaluationen deren erreichbare Punktzahl Null ist, als affektive Aufgabenstellung zu erkennen und entsprechend zu behandeln. Solche Evaluationen werden nicht bewertet.
Da das Programm generate zunächst den Eindruck erweckt, nur die Definition kognitiver Lernziel zu unterstützen, besteht die Gefahr, daß affektive Lernziele ganz vergessen werden. Dazu ist einerseits zu bemerken, daß die Gefahr, affektive Lernziele zu vernachlässigen, auch bei der Konzeption einer regulären Lehrveranstaltung gegeben ist. Der Dozent, der sich vor der Programmbenutzung auch Gedanken über affektive Lernziele gemacht hat, kann diese, wie schon beschrieben, mit dem Programm zwar nicht evaluieren aber trotzdem Aufgabenstellung dazu kreieren. Hat er sich keine Gedanken gemacht, kann das Programm dieses Defizit genausowenig ausgleichen wie wenn er sich zu schwere oder zu leichte Evaluationen überlegt hat. Es kann ihn lediglich bei der Erfassung der Lernziele unterstützen und ihn unter Umständen an die Existenz von affektiven Lernzielen erinnern.
Andererseits werden manche affektive Lernziele wie Haltungen und Interessen ganz automatisch "nebenbei" bei der Beschäftigung mit einem Thema erreicht.
Aus genannten Gründen erscheint die Gefahr der Vernachlässigung affektiver Lernziele ein ganz allgemeines Problem zu sein und nicht erst durch den Einsatz der Produkte dieser Arbeit gegeben zu sein.
Die Idee der automatischen Evaluation entstand während der Entwicklung der hypermedialen Skripten für die Lehrveranstaltung Software Engineering an der TH Darmstadt.
Die genannte Lehrveranstaltung besteht aus Vorlesung, Übungen, einem anschließenden Praktikum und begleitenden Seminaren wie Teamtrainig etc. Das bedeutet, daß sowohl kognitive (Vorlesung, Übungen) als auch in starkem Maße affektive Lernziele (durch Praktikum, Teamtraining) vermittelt werden. Da die Realisierung später auch außerhalb der genannten Lehrveranstaltung jedem Interessierten zur Verfügung gestellt werden soll, besteht die Gefahr, daß sie auch bei Lehrveranstaltungen eingesetzt wird, die weniger Betonung auf die affektiven Lernziele legt.
Deshalb seien eventuelle zukünftige Benutzer der Realisierung hiermit auf die Hochschuldidaktische Arbeitsstelle oder ähnliche Institutionen verwiesen.
Das Nachdenken über das Denken wird als Metakognition bezeichnet. Wer sich beim Lernen überlegt, wie er am besten lernt oder wie er ein neues Thema angeht, betreibt Metakognition. Ein wesentliches affektives Lernziel ist, 'Lernen zu lernen'. Der Lernende soll im Verlaufe des Lernens seinen Lernstil selbst steuern und verbessern.
Bei der Verwendung eines hypermedialen Skripts besteht die Gefahr, die Metakognition des Studenten insofern zu unterbinden, indem ihm ein fester Weg durch das Skript vorgegeben wird. Dieser Weg sollte deshalb keinesfalls zu starr vorgegeben sein, sondern dem Studenten sollte überlassen werden, ob er linear weiterliest oder einem Verweis folgt. Das System darf ihm keinesfalls fest vorschreiben, in welcher Reihenfolge er die Kapitel liest oder er Verweisen folgt. Er muß selbst entscheiden können und soll sich sogar Gedanken darüber machen (Metakognition), was er in welcher Abfolge liest. Er muß auch bei der Lektüre eines Hyperskripts noch die Möglichkeit haben, das Lernen zu lernen. Trotzdem müssen die hypermedialen Skripte über eine gewisse Minimalstruktur verfügen, um dem Problem Lost in Hyperspace entgegenzuwirken. Es muß ein Mittelweg zwischen fest vorgegebenem Weg und freiem Entscheidungsspielraum gefunden werden. Dann wird die Metakognition sogar gefördert, denn die Entscheidung, ob der Student einem Verweis folgt oder nicht, stellt einen Prozeß der Metakognition dar.
Eine weiterführende Arbeit wird sich voraussichtlich mit der Visualisierung des Lernerfolgs befassen. Dem Studenten soll anhand eines den Lerninhalt repräsentierenden Graphen gezeigt werden, welche Lernziele er bereits wie erfolgreich bearbeitet hat. Dies ermöglicht dem Studenten eine Selbstkontrolle über sein Wissen.
Das Benutzen der Möglichkeiten der Selbstkontrolle durch den Studenten stellt wieder einen Prozeß der Metakognition dar. Deshalb sollte die Visualisierung des gesamten Lernerfolgs nicht automatisch geschehen, sondern auf Wunsch des Studenten, denn allein das Interesse des Lernenden, wo er steht, ist bereits ein Lernerfolg.
Außerdem sollen diese visualisierten Daten vom Studenten manipuliert werden können. Er selbst sollte derjenige sein, der entscheidet, ob er eine Lerneinheit verstanden hat oder nicht. Selbst wenn er beispielsweise bei einem Multiple-Choice Test nur wenige Fragen richtig beantwortet hat und das System ihn schlecht einstuft, kann er die Lerneinheit trotzdem gut verstanden haben. Bei Einwort-Antworten können orthographische Ungenauigkeiten zu einer Fehlbeurteilung des Studenten, der zwar das Richtige gemeint, aber falsch geschrieben hat, führen. Der Student sollte deshalb in der Lage sein, daß vom System ermittelte Evaluationsergebnis nach seiner eigenen Einschätzung zu manipulieren. Auch durch das Wiederholen eines Kapitels kann das Verständnis desselben verbessert werden. Daher gibt es auch die Möglichkeit, die einzelnen Evaluationen mehrmals durchzuführen.
Ein wesentlicher Faktor für die Akzeptanz der Hyperskripten mit automatischer Evaluation ist die Überzeugung des Studenten, daß die Evaluationsergebnisse nicht zu seinem Nachteil verwendet werden. Deshalb ist die Anonymisierung der Daten ein unabdingbares Muß. Ist der Student nicht vollkommen von der Anonymisierung seiner Daten überzeugt, wird der natürliche Lernprozeß, der selbstverständlich auch aus dem Lernen aus Fehlversuchen und Fehlern besteht, stark beeinträchtigt.
In der vorliegenden Version der Realisierung werden die Ergebnisse des Studenten sowohl lokal in seinem Verzeichnis als auch (anonymisiert) in einer Gesamtergebnisdatei gespeichert. Einen einhundertprozentigen Schutz der Daten gibt es sicher nicht, denn es wird immer möglich sein, herauszufinden, von welchem Systembenutzer die Daten, die an die Gesamtergebnisdatei angehängt wurden, kamen. Für den Normalbetrieb sollte diese Art der Datenverwaltung ausreichen, da eine Beurteilung des Studenten nicht Zielsetzung ist. Die lokal gespeicherten Daten kann der Student beispielsweise auf einen externen Datenträger übertragen und im System löschen. Zur Visualisierung seines Lernerfolgs sollten die Daten allerdings wieder zugreifbar gemacht werden.
Aufgrund eingeschränkter Anzahl vorhandener Computerarbeitsplätze wird es sicherlich auch öfters vorkommen, daß sich mehrere Studenten einen Computer teilen und gemeinsam die Evaluationen durchführen. Da sich diese Studenten beim Zugang zum System mit nur einem Benutzernamen der teilnehmenden Studenten einloggen können, würden bei Außerachtlassung der Anonymisierung beispielsweise Ergebnisse eines Studenten irrtümlich einem anderen, dessen Zugangskennung benutzt wurde, zugeordnet werden. Die gerade beschriebene Gruppenarbeit wirft auch bei der Visualisierung der Evaluationsergebnisse Probleme auf. Diese Problem läßt sich allerdings durch einfaches Duplizieren der lokalen Ergebnisdatei für jeden teilnehmenden Studenten lösen. Um die globale Ergebnisdatei entsprechend zu pflegen, könnte in der Fill-Out-Form die Möglichkeit geschaffen werden, die Anzahl der teilnehmenden Studenten anzugeben, woraufhin das aktuelle Evaluationsergebnis entsprechend der Anzahl mehrfach an die globale Ergebnisdatei angehängt würde.
Ein nochmaliges Durchspielen derselben Evaluationen unter einer anderen Benutzerkennung ist wenig sinnvoll, da beim ersten Versuch schon Erkenntnisse gewonnen wurden, die beim zweiten Durchführen mit einfließen.
Hypermediales Lernen steckt in vielen Bereichen noch in den Anfängen, wird sich aber bald sehr stark verbreiten. Wie bereits erwähnt, gibt es Bestrebungen, die erste vollanerkannte On-Line-Universität zu errichten. Durch das WWW wurde sicherlich ein großer Schritt nach vorne gemacht.
Hypermediales Lernen wird weiterhin stark von der Hard- und Softwareentwicklung beeinflußt werden. Je besser die Möglichkeiten der automatischen Evaluation werden, desto stärker wird sich hypermediales Lernen verbreiten. Wenn es erst möglich ist, offene Antworten automatisch auszuwerten, dürfte ein wesentliches Manko behoben sein, denn automatisch einfach auszuwertende Multiple-Choice Tests und ähnliches sind ein recht einfaches Mittel der Evaluation.
Ob das hypermediale Lernen und Lehren eines Tages den Menschen als Lehrkraft ganz verdrängen wird, ist fraglich und durch die genannten Projekte auch nicht beabsichtigt. Die für ein erfolgreiches Lernen zum Teil notwendige Flexibilität und das Einfühlungsvermögen eines Lehrers aus Fleisch und Blut erreicht eine Maschine wohl auch weiterhin nur in Zukunftsromanen.
Die Programme der vorliegenden Arbeit stellen nur eine Möglichkeit der Realisierung dar. Sie sind voll einsetzbar, könnten aber in einigen Leistungsmerkmalen noch verbessert werden.
1. Die Benutzeroberfläche für den Dozenten ist momentan sehr einfach aufgebaut. Sie dient hauptsächlich der Datenerfassung und der Erzeugung der notwendigen Dateien. Eine grafische Benutzeroberfläche mit Mausunterstützung wird die Arbeit mit der Software angenehmer gestalten.
2. Bisher wird die Anzahl der verwendeten Hints pro Evaluation nicht gezählt. Diesen Wert könnte man zur Beurteilung des Lernerfolgs hinzuziehen. Einem Studenten, der alle Hints verwendet hat, könnte das System beispielsweise im Rahmen der Rückmeldung ein schlechteres Ergebnis anzeigen als einem Studenten, der die Aufgabe ohne Hints erfolgreich löst.
3. In der vorliegenden Version muß der Student nach der Durchführung der Evaluationstechnik Syntaktische Überprüfung selbst beantworten, ob der Compiler seine Lösung akzeptiert hat. Es wäre denkbar, daß der Compiler dem Programm evaluate selbst mitteilt, ob die Lösung korrekt war.
4. Bei der Beantwortung einer Einwort-Frage wird die Antwort des Studenten entweder als ganz richtig (volle Punkte) oder als ganz falsch (0 Punkte) bewertet. Schreibt der Student das Lösungswort falsch oder vertippt er sich, wird er nicht wegen dem Inhalt seiner Antwort sondern aus orthographischen Gründen falsch beurteilt. Eine Lösung dieses Problems wäre beispielsweise die Erfassung von mehreren als richtig zu bewertenden Lösungen bereits bei der Definition des Lernziels. So könnte das Lösungswort Prozeß ergänzt werden durch Prozess, Process usw.
5. Einen Generationensprung würde die Einführung von automatisch auswertbaren offenen Antworten bewirken.
Eine Anschlußarbeit zur Visualisierung der Evaluationsergebnisse ist bereits in der Vorbereitungsphase. Gedacht ist an farbliche Visualisierung der bereits besuchten Knoten eines Lernzielgraphen, wobei die Farben Aufschluß über den erzielten Lernerfolg geben sollen.
[BAU]: Bause, F.: C++ für Programmierer, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1990
[BOG] Bogaschewsky, R.: Hypertext-/Hypermedia-Systeme - Ein Überblick, in: Informatik-Spektrum, Springer Verlag, 1992
[CON] Connolly, Daniel W.: Hypertext Markup Language (HTML), hier klicken, Juni 1994
[HORN] Horn, Ralf: Lernziele und Schülerleistung, Beltz Verlag, Weinheim, 1974
[MAN] Mandl, Heinz: Kurzdarstellung des Projektes "Förderung des Wissenserwerbs durch computerunterstützte kontingente Rückmeldung", Deutsches Institut für Fernstudien an der Universität Tübingen, Nov. 1986
[MAG] Mager, Robert F.: Motivation und Lernerfolg, Beltz Verlag, Weinheim, 1970
[PLÖ] Plößl, Walter: Lernziele, Lernerfahrungen, Leistungsmessung, Verlag L. Auer, Donauwörth, 1972
[SCH] Schroeder, U., Brunner M.: Hypermedia-Unterstützung der Lehrveranstaltungen der Praktischen Informatik an der TH Darmstadt, Paper an der THD, April 1994
[THI] Thiel, Siegfried: Lehr- und Lernziele, Otto-Maier-Verlag, Ravensburg, 1973
[USE] Butts, C., Reilly C., Speh, M. und Wang, J.: WWW and the global network academy. In Proceedings of Teaching and Learning. Workshop of the First Internationational Conference on the World Wide Web, Paper No. 36, CERN, Genf, 25. - 27. Mai 1994
[REB1] Rebelsky, Samuel A.: A Web of Resources for Introdutory Computer Science Paper im Sommersemester 1994 am Department of Computer Science am Dartmouth College, Hanover, NH 03755, USA
[REB2] Rebelsky, Samuel A.: Summary Report on CS 94X: Course Design and Students Reactions Paper im Sommersemester 1994 am Department of Computer Science am Dartmouth College, Hanover, NH 03755, USA
[JON] Jonassen, D., Beissner, K. und Yacci, M.: Techniques for Representing, Conveying and Acquiring Structural Knowledge. New Jersey: Lawrence Erlbaum, 1992
[LAU] Laurillard, D.: Rethinking University Teaching. London: Routledge, 1993