STACK Newsletter 6 (12/24)

Moodle Quizzes (Aktivitätstyp „Test“) müssen nicht nur für formative oder summative Prüfungen eingesetzt werden: Erweitert man die Quizzes um Texte für Erläuterungen, Definitionen und Beispiele, Kurzvideos oder andere Erklärmaterialien (eingebunden als Fragetyp „Beschreibungen“), so kann dieses Format als „Textbook in a Quiz“ (Kinnear, 2019) bezeichnet werden. Die einzelnen Elemente werden dabei in eine sinnvolle Reihenfolge gebracht und die Studierenden so durch den Lernprozess geführt. Das Format „Textbook in a Quiz“ hat dabei gegenüber anderen Tools zur Materialerstellung (z. B. Lektionen für Moodle oder die Lernbar) den Vorteil, dass STACK-Aufgaben integriert werden können. Die Aufgaben haben dabei starken formativen Charakter, d.h. sie dienen den Studierenden zur Kontrolle des eigenen Wissensstandes und korrigieren Fehlvorstellungen.

An der Hochschule Esslingen verwenden zwei Kolleginnen „Textbook in a Quiz“ mit thematischen Wochenarbeitsplänen. Die Einbettung in die Vorlesungsgestaltung wird im Folgenden kurz vorgestellt.

Statistik

Karin Melzer setzt ihre Statistik-Vorlesungen auf Basis von Textbooks in a Quizz als Computer Aided Teaching um (Melzer, 2024). In diesem Konzept bearbeiten die Studierenden die Materialien in Kleingruppen vor Ort mit der Dozentin als „Lerncoach“. Als Wochenabschluss werden Konzept-Fragen angelehnt an das Statistics Concept Inventory (Allen, 2006) eingesetzt.

Mathematik im Studieneingang

Miriam Clincy stellt für ihre Mathematikvorlesungen die Vorbereitungsmaterialien von Videos schrittweise auf „Textbook in a Quiz“ um. Die Auswertung der STACK-Aufgaben in den Materialien erlaubt dabei der Lehrperson bereits vor der Vorlesung einen Einblick in den Kenntnisstand der Studierenden und in mögliche Probleme, die im Rahmen eines Just-in-Time-Teaching-Ansatzes in der Vorlesung direkt aufgegriffen werden können (Clincy, 2024).

Von den Studierenden wird bei „Textbook in a Quiz“ insbesondere das individuelle Bearbeitungstempo geschätzt. In der Statistik-Vorlesung konnten die Studierenden den Stoff durch konzentriertes Arbeiten zum Teil schneller als vorgesehen bearbeiten. In den Mathematik-Vorlesungen sehen die Studierenden den erhöhten Zeitaufwand kritisch, da die Selbststudiumszeit ausgeschöpft wird. Da die Materialien auch ausschließlich zum Selbststudium genutzt werden können, ist zu beobachten, dass manche Studierende die Veranstaltungen nicht mehr besuchen.

Allen, K. (2006). The Statistics Concept Inventory: Development and Analysis of a Cognitive Assessment Instrument in Statistics. The University of Oklahoma. doi.org/10.2139/ssrn.2130143 

Clincy, M. (2024, März 21). Inverted Classroom: Preparation beyond videos + Bloom revisited [Talk]. dikule symposium 2024, Bamberg.

Kinnear, G. (2019). Delivering an online course using STACK. doi.org/10.5281/ZENODO.2565969

Melzer, K. (2024). Textbook in a Quiz—Flipped Classroom ohne Videos. FMNA-Magazin, 01/2024, 38–41. www.fnma.at/content/download/2906/17996

It was my great privilege to be able to speak at the 2024 International Meeting of the STACK Community at the University of Applied Sciences Amberg-Weiden earlier this year. The conference was a wonderful opportunity to meet other users of the STACK automated e-assessment system and share our stories of how we use it at our different institutions.

The Department of Mathematical Sciences at Durham University in the UK, where I am based, has been using STACK since 2019. In my talk, “Using STACK Beyond Mathematics”, I wanted to outline why we have found it to be a big success, and why we are looking to expand its use further within our University.

Our department is very large, with some first-year lectures having close to 500 students (across different programmes). We strongly believe in the value of assessment and feedback for students, with most first-year modules having weekly assessed homework. However, the combination of this large number of students and this heavy focus on homework assignments had led to large demands on staff time, which has occasionally led to feedback to students not being as detailed as it could have been.

Fortunately, careful design of STACK questions has allowed us to set students questions which are very similar to the ones they would have seen on past paper assignments, and to which they can expect detailed, personalised automated feedback. We have replaced half of homework assignments in many modules in the first two years with such STACK assessments. We estimate that this has saved staff having to mark about 25.000 student scripts a year.

This success has led us to investigate how STACK could be used in other departments within the University. We have approached this both informally and formally. We have initiated conversations with teaching and learning staff in other departments, but also ran a large workshop in partnership with our University’s Centre for Academic Development, which was advertised to all teaching staff. Many of the people we spoke to were not aware of STACK’s capabilities, and were very positively surprised after trying it out. STACK is a powerful tool with much more flexibility than many other e-assessment tools, so we believe that we should be enthusiastic advocates for it.

We hope that this approach will be useful to colleagues at other Institutions. We also hope to see many of these colleagues at the next iteration of the International Meeting of the STACK Community, to be held at Durham on April 7–9, 2025. More information is available at www.maths.dur.ac.uk/STACK25.

Verfasst von: Jochen Merker, HTWK Leipzig,sowie Antje Strehler und Markus Seidel, Westsächsische Hochschule Zwickau 

Rückfragen, Informationen und Anregungen zu diesem Artikel richten Sie gerne an: jochen.merker@htwk-leipzig.de,antje.strehler@fh-zwickau.de oder markus.seidel@fh-zwickau.de

JSXGraph ist eine JavaScript-Bibliothek zur interaktiven Darstellung von geometrischen Objekten, Funktionsgraphen und Diagrammen. Diese Bibliothek ist gut dokumentiert und kann auf beliebigen Webseiten eingesetzt werden; in diesem Beitrag aber liegt der Fokus auf ihrem Einsatz zur Visualisierung in elektronischen Aufgaben. In STACK wurde JSXGraph schon vor einiger Zeit eingebunden, eine gute Einführung dazu findet man im JSXGraph Book. STACK-Eingabefelder und JSXGraph-Objekte können dabei aneinander gebunden werden, wodurch Interaktion ermöglicht wird. Für einfache Bindings von STACK-Eingabefeldern z. B. zu Punkten und Slidern gibt es vorimplementierte Methoden, im allgemeinen Fall muss man selbst durch JSON parsing für die Anbindung sorgen (siehe z. B. die Dokumentation der HFT Stuttgart). 

ONYX dient wie STACK zum Erstellen und Abspielen von Aufgaben und Tests, beide nutzen das Computer-Algebra-System Maxima für komplexere Aufgaben, beide können an Moodle angebunden werden, wobei ONYX standardmäßig in das sächsische Learning Management System OPAL integriert ist. Im Projekt „Kontinuierliche Innovation und Schritte zur Öffnung der sächsischen digitalen Infrastruktur (KISS)“ wurde nun JSXGraph an ONYX angebunden, wobei die Anbindung weitgehend identisch zu der in STACK realisiert wurde. Konkret heißt dies, dass für beide Systeme im Wesentlichen derselbe JavaScript-Code für Aufgaben genutzt werden kann, die JSXGraph zur Visualisierung einsetzen. Es bestehen nur kleinste Unterschiede, während man z. B. mittels {#variable#} auf eine STACK-Variable zugreifen kann, lautet für ONYX die entsprechende Notation {variable}, und mit den vordefinierten Methoden setOnyxGapValue() und getOnyxGapValue() kann man dort Bindings realisieren. 

Im Projekt KISS streben wir an, auch in anderen Aspekten die Durchlässigkeit und Portierbarkeit von Ressourcen zwischen STACK, ONYX und anderen E-Assessment-Systemen zu erhöhen und dadurch die Fragmentierung der Communities zumindest ansatzweise zu überwinden und Kooperationen zu fördern. Wenn Sie in diesem Bereich Ideen haben oder bereits erste Ansätze realisieren konnten, nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf. 

Der erste STACK-Talk am frühen Abend war eine gelungene Veranstaltung mit interessanten Diskussionen unter den insgesamt 28 Teilnehmenden aus dem deutschsprachigen Raum.

Nach einer kurzen Einführung und Bewerbung der STACK Connect Website durch Aviva Kaiser vom Projekt STACK Net begann Prof. Dr. Jörg Horst von der Hochschule Bielefeld mit der Vorstellung adaptiver Aufgaben mit JSXGraph. Der entsprechende Newsletter-Artikel „Verstehen durch Visualisierung! –STACK mit GeoGebra und JSXGraph – Interaktive Lehre und digitale Aufgaben mit Visualisierung“ kann im zweiten Newsletter nachgelesen werden.

Im zweiten Teil stellte Prof. Dr. Martin Kraska von der TH Brandenburg eine Aufgabe zum Thema Freischneiden und seine Meclib-Bibliothek vor. Dabei erläuterte er ausführlich die einzelnen Lösungsschritte und das dazugehörige Feedback. Sein Beitrag ist im ersten Newsletter unter dem Titel „STACK in der Mechanikausbildung an der Technischen Hochschule Brandenburg“ nachzulesen. 

Haben Sie Interesse am nächsten „STACK Talk am frühen Abend“ teilzunehmen? Dann merken Sie sich bitte schon einmal folgenden Termin vor:

20.05.2025 um 18:00 Uhr. 

Wir freuen uns auf eine rege Teilnahme! 

Michael Kubocz, David Lauter, & Stefan Roth, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen. In Proceedings of the International Meeting of the STACK Community 2024 (S. 42-47). Konferenz in Amberg, Deutschland, vom 11. bis 13. März 2024. 

In der Publikation „Designing Graphical Physics Problems with JSXGraph“ wird die Integration interaktiver Grafiken in STACK-Aufgaben mithilfe der JSXGraph-Bibliothek untersucht. Ziel ist es, physikalische Konzepte durch visuelle Aufgaben anschaulicher zu machen und das Verständnis zu fördern. Studierende können physikalische Probleme durch das Anpassen von Vektoren lösen, was unmittelbares Feedback zur Lösung bietet.

Ein Beispiel zeigt die Zerlegung der Gravitationskraft eines Gewichts. Studierende passen Vektoren an, um die Kräfte korrekt darzustellen. Diese Interaktivität unterstützt das Verständnis der Vektorkomposition und ermöglicht eine sofortige Überprüfung der eigenen Lösung. Ein weiteres Beispiel behandelt die Analyse einer Projektilflugbahn, bei der die Studierenden die Energieumwandlungen durch Verschieben von Punkten bestimmen.

JSXGraph bietet nicht nur eine verbesserte Darstellung, sondern fördert auch das eigenständige Lernen durch visuelle Rückmeldungen. Die Autoren betonen, dass solche interaktiven Aufgaben die mathematischen Fähigkeiten und das Verständnis physikalischer Zusammenhänge gleichermaßen stärken.

Abschließend wird die kontinuierliche Weiterentwicklung dieser Aufgaben hervorgehoben, die durch Feedback von Studierenden und Lehrenden optimiert wird, um den didaktischen Nutzen zu maximieren.

Link zum Beitrag (im Sammelband S. 42-47): https://zenodo.org/records/12795092