In diesem Bericht wurden die Arbeiten und Ergebnisse dargestellt, die am FORWISS im Rahmen des Verbundprojekts AENEAS im Zeitraum vom 1.10.1995 bis zum 31.12.1999 erzielt wurden. Die Forschungsziele des Vorhabens wurden durch eine industrielle Anwendung im Bereich der Stahlverarbeitung motiviert und konzentrierten sich im Wesentlichen auf die folgenden Punkte: • Modellierung von nichtlinearen und zeitvarianten Prozessen, die analytisch nicht fassbar sind und nur durch Messdaten repräsentiert werden. • Modellierung von Größen, die nicht direkt messbar sind, aber auf nichtlineare Weise von anderen, messbaren Größen abhängen. • Kombination von analytischen bzw. statistischen Modellen und Neuronalen Netzen, um die jeweiligen Vorteile der Verfahren zu vereinen. Als Ergebnis des Vorhabens wurden eine Reihe neuer Ansätze zum kontinuierlichen Lernen entwickelt, darunter eine neuartige, lebenslang adaptive Netzarchitektur mit entscheidenden Vorteilen im Bereich des kontinuierlichen Lernens im Vergleich zu allen bisher bekannten Verfahren. Zum zweiten Punkt wurde eine Theorie der Analyse iterierter Prozesse entwickelt, die auf das mathematische Problem der Lösung von Funktionswurzeln führte. Für nichtlineare Systeme gibt es keine analytischen Lösungsmöglichkeiten, daher wurden erstmals Neuronale Netze zur Lösung dieses Problems verwendet. Die Ergebnisse aller grundlagenorientierten Arbeiten flossen in die Lösung eines industriellen Anwendungsproblems ein, bei der End- und Zwischenprofile warmgewalzter Stahlbänder modelliert und prognostiziert werden sollten. Dieser Prozess ist charakterisiert durch Nichtlinearität, Zeitvarianz („Tagesform“ der Anlage) und durch die nicht direkte Messbarkeit der Zwischenprofile, die sich als inverse Iteration (Funktionswurzel) aus dem Endprofil ergeben. Dieses Problem konnte auf elegante Weise durch eine Verknüpfung von analytischen und neuronalen Ansätzen gelöst werden. Neben dem unmittelbaren Wert der Ergebnisse bei der Lösung der beispielhaften Anwendung lassen sich die entwickelten Verfahren zum kontinuierlichen Lernen und zur Analyse iterierter Prozesse auf eine Vielzahl anderer Problemstellungen verallgemeinern und stellen eine gute Basis für weitere Forschungsarbeiten dar.

Purpose – International experience is important to prepare university students for successful career in the globalized knowledge economy. However, learners in developing countries have limited access to international educational experiences due to travel costs and constrains, political instability that prohibit academic visits from foreign students and instructors, societal restrictions on certain groups like female students, or old educational systems that resist didactical and organizational changes. The emergence of Social Media enabled the development of interactive learnercentered virtual learning environments that enable collaborative knowledge building in online social communities.This empirical study aims to explore how to provide Jordanian university students with international academic experience during their regular study programs without travelling abroad. Virtual Collaborative Learning has been introduced and examined in this specific context due to its reported high potential for developing countries. Design/methodology/approach – Following an educational design based approach, a Virtual Collaborative Learning arrangement has been re-designed to involve Jordanian students in a formal masters’ course with German students at the Technische Universität Dresden. Factors that affect participated Jordanian students’ perception of this experience have been examined using deep interviews and qualitative content analyses methods. Originality/value – The value of this study lays in the innovative approach to provide Jordanian university students with international learning experience by integrating them in a virtual community with peers from Germany using Social Media application. Practical implications – This study delivers empirical evidence on the potential of welldesigned Virtual Collaborative Learning arrangements to provide students with enjoyable, high-impact, immersive international learning experience at their home university. This helps universities, especially in Arab and developing countries, to grant their students a new learning experience using affordable easy-to-use Social Media solutions.

From point 1 Introduction: Despite the growing eforts being made towards digitalisation in higher education globally, there is still a high demand for research on how students can be accompanied and supported in their learning process in case-based international, intercultural, and interdisciplinary collaborative projects (Schmitt et al., 2022). A particular challenge is the shift from traditional forms of teaching and learning to a digital, networked, and constantly expanding approach (Maraza-Quispe et al., 2016). Case-based virtual collaborative learning contexts make possible several applied learning techniques, including critical thinking, self-refection, problem-based learning, and learning responsibility, that are crucial competencies for future professionals (Kopp et al., 2014). Expanding the teaching of digital skills in education is important and an anchor of the EU’s Digital Education Action Plan (Vuorikari et al., 2022).

Die Erforschung der Zusammenstellung kleiner Lerngruppen beschäftigt sich mit dem Problem, eine passende Gruppenzusammensetzung in einer Population von Lernern zu finden, die jeder Gruppe optimalen Nutzen bringen könnte. In letzter Zeit sind viele Studien zu diesem Problem der Kleingruppenzusammenstellung durchgeführt worden. Allerdings waren diese Forschungen nur selten auf den Kontext großer Lerner-Populationen ausgerichtet. Angesichts des zunehmenden Aufkommens von MOOCs muss jedoch das Problem der Gruppenzusammenstellung entsprechend erweitert betrachtet werden, und zwar mit neuen Forschungen, die den Kontext derartig großer Lerner-Populationen berücksichtigen. Anders als in Klassenzimmer-Settings könnte die beobachtete hohe Abbruchquote in MOOCs in einer Unterbesetzung der Gruppengröße resultieren und könnte somit viele Lerner dazu bringen, neue Gruppen zu bilden. Zusätzlich zur Gruppenzusammenstellung muss daher die Gruppenneuzusammenstellung als neues Thema in aktuellen Kontexten großer Lerner-Populationen ebenfalls erforscht werden. Die Untersuchungen der vorliegenden Arbeit gliedern sich in zwei Teile. Der erste Teil beschäftigt sich mit Gruppenzusammenstellung. In diesem Teil stelle ich einen diskreten-PSO Algorithmus zur Zusammenstellung kleiner Lerngruppen vor und vergleiche bislang bestehende Gruppenzusammenstellungs-Algorithmen unter den Gesichtspunkten Zeitaufwand und Gruppierungsqualität. Um Gruppenzusammenstellung in MOOCs anzuwenden wurde ein Gruppenzusammenstellungsexperiment in einem MOOC durchgeführt. Die Hauptergebnisse deuten darauf hin, dass die Gruppenzusammenstellung die Abbruchsquote reduzieren kann, jedoch lediglich einen sehr schwachen Bezug zur Lernperformanz der Lerner aufweist. Der zweite Teil beschäftigt sich mit Gruppenneuzusammenstellung. Die vorliegende Arbeit stellt eine datengesteuerte Herangehensweise vor, die umfassenden Gebrauch von Gruppeninteraktionsdaten macht sowie Gruppendynamik mit einbezieht. Mittels einer in einem Simulationsexperiment durchgeführten Evaluation zeigen sich die Vorteile dieses Verfahrens: Der Lerngruppenzusammenhalt wird verbessert und die Abbruchsquote im Vergleich zu einer Zufallsverteilung reduziert. Darüberhinaus wurde hier ein Gruppen-Lern-Werkzeug entwickelt und für die Praxis vorbereitet, das die Anforderungen des geforderten Ansatzes der Gruppenneuzusammenstellung erfüllt. / Small learning group composition addresses the problem of seeking such matching among a population of students that it could bring each group optimal benefits. Recently, many studies have been conducted to address this small group composition problem. Nevertheless, the focus of such a body of research has rarely been cast to large-scale contexts. Due to the recent come of MOOCs, the topic of group composition needs to be accordingly extended with new investigations in such large learning contexts. Different from classroom settings, the reported high drop-out rate of MOOCs could result in group’s incompletion in size and thus might compel many students to compose new groups. Thus, in addition to group composition, group re-composition as a new topic needs to be studied in current large-scale learning contexts as well. In this thesis, the research is structured in two stages. The first stage is group composition. In this part, I proposed a discrete-PSO algorithm to compose small learning groups and compared the existing group composition algorithms from the perspectives of time cost and grouping quality. To implement group composition in MOOCs, a group composition experiment was conducted in a MOOC. The main results indicate that group composition can reduce drop-out rate, yet has a very weak association with students’ learning performance. The second stage is to cope with group re-composition. This thesis suggests a data-driven approach that makes full use of group interaction data and accounts for group dynamics. Through evaluation in a simulation experiment, it shows its advantages of bringing us more cohesive learning groups and reducing the drop-out rate compared to a random condition. Apart from these, a group learning tool that fulfills the goals of the proposed group re-composition approach has been developed and is made ready for practice.

Online basierte Lernplattformen sind an Universitäten und Hochschulen im Bereich der Lehre weitestgehend eingeführt. An Schulen werden diese Lernplattformen ebenfalls immer mehr genutzt. Bei der Nutzung von online basierten Lernplattformen verspricht man sich eine Reihe von Verbesserungen im Bereich der Selbstlernkompetenzen. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, in welcher Form Lernangebote auf der Basis von Lernplattformen über das Internet für Schüler bereitgestellt werden können und welche Konsequenzen sich für den Aufbau der Lernplattformen ergeben, wenn diese in der Schule eingesetzt werden. Parallel hierzu wird untersucht, wie stark sich die Selbstlernkompetenz der Schüler während der Nutzung von online basierten Lernplattformen verändert. Damit eine Zuordnung der entwickelten Szenarien zu den jeweiligen Lernplattformen vereinfacht wird, wurde ein Diagramm in der Form eines Fünfeckes entwickelt. Dieses Diagramm wird als didaktisches Pentagramm in der Arbeit eingeführt und verwendet. Bei der Nutzung der Lernplattformen wird die Möglichkeit der Kollaboration zwischen den Nutzern (Lehrende und Lerner) als Klassifikationskriterium aus der Sicht eines Lerners eingeführt. Daraus ergeben sich zwei Typen von Lernplattformen: - Primär kollaborative Systeme (PKS) bzw. Gruppenlernsysteme, bei denen die Kollaboration einen wesentlichen Bestandteil des Wissenserwerbs darstellt und - Sekundär kollaborative Systeme (SKS) bzw. Individuallernsysteme, bei denen eine Kollaboration mit anderen Lernern in den Hintergrund rückt. Der Einsatz der Lernplattformen wird zum einen durch einen Fragebogen zum anderen durch die Messung der Leistungsentwicklung im Vergleich zu Testgruppen ohne die Nutzung von online basierten Lernplattformen erfasst. Aus diesen Ergebnissen heraus werden allgemeine technische Anforderungen an Lernplattformen abgeleitet. Durch die Umsetzung dieser Forderungen soll sichergestellt werden, dass bei einem Einsatz der Lernplattformen im schulischen Bereich ein optimaler Lernerfolg erreicht werden kann. Es wird nachgewiesen, dass für Einsatz von online basierten Lernplattformen bei Lernern mit einer gering ausgeprägten Selbstlernkompetenz eine Steuerung des Lernweges notwendig ist. In diesem Fall führt der Einsatz von online basierten Lernplattformen des Types SKS zu einer Verbesserung der Lernleistung. Der kollaborative Ansatz unter Nutzung eines primär kollaborativen Systems bzw. Gruppenlernsystems führt bei den Testgruppen zwar zu einer Verbesserung der Selbstlernkompetenz, hierbei können jedoch keine Verbesserungen von Lernleistungen gegenüber dem klassischen Lehransatz nachgewiesen werden. ---- <img src="http://vg01.met.vgwort.de/na/532892aa69654092b591f5531a8bf22c" width="1" height="1" alt=""/>

Die Arbeit beinhaltet den konzeptionellen Entwurf einer Online-Interaktionsplattform (OIP) zur Schaffung einer lernförderlichen Infrastruktur für die multimedial begleitete Lehrausbildung in Verbindung mit dem Wissenstransfer zwischen Universität und Wirtschaft im Rahmen von Forschungszusammenarbeit am Beispiel der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz. Das Anliegen des Verfassers ist die theoretisch fundierte Gestaltung einer virtuellen Informations-, Kommunikations- und Verwaltungsebene im Internet, die von den drei Interaktionspartnern Hochschuldozenten, Studenten und Wirtschaftsvertretern einvernehmlich genutzt werden kann. Dabei wird hier nicht die Entwicklung einer Lernplattform im herkömmlichen Sinne angestrebt , sondern die Konzeption einer Interaktions-Plattform, die den universitären und außeruniversitären Wissenstransfer in dafür eingerichteten und teilweise von bestimmten Nutzern abgeschotteten Bereichen ermöglicht und zudem Verwaltungsfunktionen für die studentische Ausbildung erfüllen kann. Grundlage der Studie ist eine umfangreiche Online-Evaluation der drei genannten Interaktionspartner, deren Ergebnisse ausführlich dargestellt und interpretiert werden.

Online basierte Lernplattformen sind an Universitäten und Hochschulen im Bereich der Lehre weitestgehend eingeführt. An Schulen werden diese Lernplattformen ebenfalls immer mehr genutzt. Bei der Nutzung von online basierten Lernplattformen verspricht man sich eine Reihe von Verbesserungen im Bereich der Selbstlernkompetenzen. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, in welcher Form Lernangebote auf der Basis von Lernplattformen über das Internet für Schüler bereitgestellt werden können und welche Konsequenzen sich für den Aufbau der Lernplattformen ergeben, wenn diese in der Schule eingesetzt werden. Parallel hierzu wird untersucht, wie stark sich die Selbstlernkompetenz der Schüler während der Nutzung von online basierten Lernplattformen verändert. Damit eine Zuordnung der entwickelten Szenarien zu den jeweiligen Lernplattformen vereinfacht wird, wurde ein Diagramm in der Form eines Fünfeckes entwickelt. Dieses Diagramm wird als didaktisches Pentagramm in der Arbeit eingeführt und verwendet. Bei der Nutzung der Lernplattformen wird die Möglichkeit der Kollaboration zwischen den Nutzern (Lehrende und Lerner) als Klassifikationskriterium aus der Sicht eines Lerners eingeführt. Daraus ergeben sich zwei Typen von Lernplattformen: - Primär kollaborative Systeme (PKS) bzw. Gruppenlernsysteme, bei denen die Kollaboration einen wesentlichen Bestandteil des Wissenserwerbs darstellt und - Sekundär kollaborative Systeme (SKS) bzw. Individuallernsysteme, bei denen eine Kollaboration mit anderen Lernern in den Hintergrund rückt. Der Einsatz der Lernplattformen wird zum einen durch einen Fragebogen zum anderen durch die Messung der Leistungsentwicklung im Vergleich zu Testgruppen ohne die Nutzung von online basierten Lernplattformen erfasst. Aus diesen Ergebnissen heraus werden allgemeine technische Anforderungen an Lernplattformen abgeleitet. Durch die Umsetzung dieser Forderungen soll sichergestellt werden, dass bei einem Einsatz der Lernplattformen im schulischen Bereich ein optimaler Lernerfolg erreicht werden kann. Es wird nachgewiesen, dass für Einsatz von online basierten Lernplattformen bei Lernern mit einer gering ausgeprägten Selbstlernkompetenz eine Steuerung des Lernweges notwendig ist. In diesem Fall führt der Einsatz von online basierten Lernplattformen des Types SKS zu einer Verbesserung der Lernleistung. Der kollaborative Ansatz unter Nutzung eines primär kollaborativen Systems bzw. Gruppenlernsystems führt bei den Testgruppen zwar zu einer Verbesserung der Selbstlernkompetenz, hierbei können jedoch keine Verbesserungen von Lernleistungen gegenüber dem klassischen Lehransatz nachgewiesen werden. ---- <img src="http://vg01.met.vgwort.de/na/532892aa69654092b591f5531a8bf22c" width="1" height="1" alt=""/>

An increasing number of university freshmen has been observable in absolute number as well as percentage of population over the last decade. However, at the same time the drop-out rate has increased significantly. While a drop in attendance could be observed at the same time, statistics show that young professionals consider only roughly thirty percent of their qualification to originate in their university education. Taking this into consideration with the before mentioned, one conclusion could be that students fail to see the importance of fundamental classes and choose to seek knowledge elsewhere, for example in free online courses. However, the so acquired knowledge is a non-attributable qualification. One solution to this problem must be to make on-site activities more attractive. A promising approach for raised attractiveness would be to support students in self-regulated learning processes, making them experience importance and value of own decisions based on realistic self-assessment and self-evaluation. At the same time, strict ex-cathedra teaching should be replaced by interactive forms of education, ideally activating on a meta-cognitive level. Particularly, as many students bring mobile communication devices into classes, this promising approach could be extended by utilising these mobile devices as second screens. That way, enhanced learning experiences can be provided. The basic idea is simple, namely to contribute to psychological concepts with the means of computer science. An example for this idea are audience response systems. There has been numerous research into these and related approaches for university readings, but other forms of education have not been sufficiently considered, for example tutorials. This technological aspect can be combined with recent didactics research and concepts like peer instruction or visible learning. Therefore, this dissertation presents an experimental approach at providing existing IT solutions for on-site tutorials, specifically tools for audience responses, evaluations, learning demand assessments, peer discussion, and virtual interactive whiteboards. These tools are provided under observation of anonymity and cognisant incidental utilisation. They provide insight into students\' motivation to attend classes, their motivation to utilise tools, and into their tool utilisation itself. Experimental findings are combined into an extensible system concept consisting of three major tool classes: anonymous peer discussion means, anonymous control facilities, and learning demand assessment. With the exception of the latter, promising findings in context of tutorials are presented, for example the reduction of audience response systems to an emergency brake, the versatility of (peer) discussion systems, or a demand for retroactive deanonymisation of contributions. The overall positive impact of tool utilisation on motivation to attend and perceived value of tutorials is discussed and supplemented by a positive impact on the final exams\' outcomes. / Über die vergangene Dekade ist eine zunehmende Zahl Studienanfänger beobachtbar, sowohl in der absoluten Anzahl, als auch im Bevölkerungsanteil. Demgegenüber steht aber eine überproportional hohe Steigerung der Abbruchquote. Während gleichzeitig die Anwesenheit in universitären Lehrveranstaltungen sinkt, zeigen Statistiken, dass nur etwa ein Drittel der Berufseinsteiger die Grundlagen ihrer Qualifikation im Studium sieht. Daraus könnte man ableiten, dass Studierende den Wert und die Bedeutung universitärer Ausbildung unterschätzen und stattdessen Wissen in anderen Quellen suchen, beispielsweise unentgeltlichen Online-Angeboten. Das auf diese Art angeeignete Wissen stellt aber eine formell nicht nachweise Qualifikation dar. Ein Weg aus diesem Dilemma muss die Steigerung der Attraktivität der universitären Lehrveranstaltungen sein. Ein vielversprechender Ansatz ist die Unterstützung der Studierenden im selbst-regulierten Lernen, wodurch sie die Wichtigkeit und den Wert eigener Entscheidung(sfindungsprozesse) auf Basis realistischer Selbsteinschätzung und Selbstevaluation erlernen. Gleichzeitig sollte Frontalunterricht durch interaktive Lehrformen ersetzt werden, idealerweise durch Aktivierung auf meta-kognitiver Ebene. Dies ist vielversprechend insbesondere, weil viele Studierende ihre eigenen mobilen Endgeräte in Lehrveranstaltungen bringen. Diese Geräte können als Second Screen für die neuen Lehrkonzepte verwendet werden. Auf diese Art kann dann eine verbesserte Lernerfahrung vermittelt werden. Die Grundidee ist simpel, nämlich in der Psychologie bewährte Didaktik-Konzepte durch die Mittel der Informatik zu unterstützen. Ein Beispiel dafür sind Audience Response Systeme, die hinlänglich im Rahmen von Vorlesungen untersucht worden sind. Andere Lehrformen wurden dabei jedoch unzureichend berücksichtigt, beispielsweise Tutorien. Ähnliche Überlegungen gelten natürlich auch für bewährte didaktische Konzepte wie Peer Instruction oder Betrachtungen in Form von Visible Learning. Deshalb präsentiert diese Dissertation einen experimentellen Ansatz, informationstechnische Lösungen für vor-Ort-Übungen anzubieten, nämlich Werkzeuge für Audience Response Systeme, Evaluationen, Lernbedarfsermittlung, Peer Discussion, sowie virtuelle interaktive Whiteboards. Die genannten Werkzeuge wurden unter Beachtung von Anonymitäts- und Beiläufigkeitsaspekten bereitgestellt. Sie erlauben einen Einblick in die Motivation der Studierenden Tutorien zu besuchen und die Werkzeuge zu nutzen, sowie ihr Nutzungsverhalten selbst. Die experimentellen Ergebnisse werden in ein erweiterbares Systemkonzept kombiniert, das drei Werkzeugklassen unterstützt: anonyme Peer Discussion, anonyme Kontrollwerkzeuge und Lernbedarfsermittlung. Für die ersten beiden Klassen liegen vielversprechende Ergebnisse vor, beispielsweise die notwendige Reduktion des Audience Response Systems auf eine Art Notbremse, die Vielseitigkeit von (Peer-)Discussion-Systemen, oder aber auch der Bedarf für eine retroaktive Deanonymisierung von initial anonymen Beiträgen. Der allgemein positive Einfluss der Werkzeugnutzung auf die Motivation an Tutorien teilzunehmen sowie den wahrgenommenen Wert der Tutorien werden abschließend diskutiert und durch verbesserte Abschlussklausurergebnisse untermauert.

An increasing number of university freshmen has been observable in absolute number as well as percentage of population over the last decade. However, at the same time the drop-out rate has increased significantly. While a drop in attendance could be observed at the same time, statistics show that young professionals consider only roughly thirty percent of their qualification to originate in their university education. Taking this into consideration with the before mentioned, one conclusion could be that students fail to see the importance of fundamental classes and choose to seek knowledge elsewhere, for example in free online courses. However, the so acquired knowledge is a non-attributable qualification. One solution to this problem must be to make on-site activities more attractive. A promising approach for raised attractiveness would be to support students in self-regulated learning processes, making them experience importance and value of own decisions based on realistic self-assessment and self-evaluation. At the same time, strict ex-cathedra teaching should be replaced by interactive forms of education, ideally activating on a meta-cognitive level. Particularly, as many students bring mobile communication devices into classes, this promising approach could be extended by utilising these mobile devices as second screens. That way, enhanced learning experiences can be provided. The basic idea is simple, namely to contribute to psychological concepts with the means of computer science. An example for this idea are audience response systems. There has been numerous research into these and related approaches for university readings, but other forms of education have not been sufficiently considered, for example tutorials. This technological aspect can be combined with recent didactics research and concepts like peer instruction or visible learning. Therefore, this dissertation presents an experimental approach at providing existing IT solutions for on-site tutorials, specifically tools for audience responses, evaluations, learning demand assessments, peer discussion, and virtual interactive whiteboards. These tools are provided under observation of anonymity and cognisant incidental utilisation. They provide insight into students\' motivation to attend classes, their motivation to utilise tools, and into their tool utilisation itself. Experimental findings are combined into an extensible system concept consisting of three major tool classes: anonymous peer discussion means, anonymous control facilities, and learning demand assessment. With the exception of the latter, promising findings in context of tutorials are presented, for example the reduction of audience response systems to an emergency brake, the versatility of (peer) discussion systems, or a demand for retroactive deanonymisation of contributions. The overall positive impact of tool utilisation on motivation to attend and perceived value of tutorials is discussed and supplemented by a positive impact on the final exams\' outcomes.:List of Definitions, Theorems and Proofs List of Figures List of Tables Introduction and Motivation Part I: Propaedeutics 1 Working Theses 1.1 Definitions 1.2 Context of Working Theses and Definitions 2 Existing Concepts 2.1 Psychology 2.1.1 Self-Regulation and self-regulated Learning 2.1.2 Peer Instruction, Peer Discussion 2.1.3 Learning Process Supervision: Learning Demand Assessment 2.1.4 Cognitive Activation 2.1.5 Note on Gamification 2.1.6 Note on Blended Learning 2.2 Computer Science 2.2.1 Learning Platforms 2.2.2 Audience Response Systems (ARS) 2.2.3 Virtual Interactive Whiteboard Systems (V-IWB) 2.2.4 Cognisant Incidential Utilisation (CIU) 2.3 Appraisal 3 Related Work 3.1 Visible Learning 3.2 auditorium 3.3 Auditorium Mobile Classroom Service 3.4 ARSnova and other Audience Response Systems 3.5 Google Classroom 3.6 StackOverflow 3.7 AwwApp Part II: Proceedings 4 Global Picture and Prototype 4.1 Global Picture 4.2 System Architecture 4.2.1 Anonymous Discussion Means 4.2.2 Anonymous Control Facilities 4.3 Implementation 4.3.1 The Prototype 5 Investigated Tools 5.1 Note on Methodology 5.2 Anonymity 5.2.1 Methodology 5.2.2 Visible Learning Effects 5.2.3 Assertion 5.2.4 Experiments 5.2.5 Results 5.2.6 Conclusions 5.3 Learning Demand Assessment 5.3.1 Methodology 5.3.2 Visible Learning Effects 5.3.3 Tool Description 5.3.4 Assertion 5.3.5 Experiments 5.3.6 Results 5.3.7 Conclusions 5.4 Peer Discussion System 5.4.1 Methodology 5.4.2 Visible Learning Effects 5.4.3 Tool Description 5.4.4 Assertion 5.4.5 Experiments 5.4.6 Results 5.4.7 Conclusions 5.5 Virtual Interactive Whiteboard 5.5.1 Methodology 5.5.2 Visible Learning Effects 5.5.3 Tool Description 5.5.4 Assertion 5.5.5 Experiments 5.5.6 Results 5.5.7 Conclusions 5.6 Audience Response System and Emergency Brake 5.6.1 Methodology 5.6.2 Visible Learning Effects 5.6.3 Tool Description 5.6.4 Assertion 5.6.5 Experiments 5.6.6 Results 5.6.7 Conclusions 5.7 Evaluation System 5.7.1 Methodology 5.7.2 Visible Learning Effects 5.7.3 Tool Description 5.7.4 Assertion 5.7.5 Experiments 5.7.6 Results and Conclusion 6 Exam Outcome 7 Utilisation and Motivation 7.1 Prototype Utilisation 7.2 Motivational Aspects Part III: Appraisal 8 Lessons learned 9 Discussion 9.1 Working Theses’ Validity 9.2 Research Community: Impact and Outlook 9.2.1 Significance to Learning Psychology 9.3 Possible Extension of existing Solutions 10 Conclusion 10.1 Summary of scientific Contributions 10.2 Future Work Part IV: Appendix A Experimental Arrangement B Questionnaires B.1 Platform Feedback Sheet B.1.1 Original PFS in 2014 B.1.2 Original PFS in 2015 B.2 Minute Paper B.3 Motivation and Utilisation Questionnaires B.3.1 Motivation 2013 and 2014 B.3.2 Motivation 2015 B.3.3 Utilisation 2014 B.3.4 Utilisation 2015, Rev. I B.3.5 Utilisation 2015, Rev. II C References C.1 Auxiliary Means D Publications D.1 Original Research Contributions D.2 Student Theses E Glossary F Index G Milestones Acknowledgements / Über die vergangene Dekade ist eine zunehmende Zahl Studienanfänger beobachtbar, sowohl in der absoluten Anzahl, als auch im Bevölkerungsanteil. Demgegenüber steht aber eine überproportional hohe Steigerung der Abbruchquote. Während gleichzeitig die Anwesenheit in universitären Lehrveranstaltungen sinkt, zeigen Statistiken, dass nur etwa ein Drittel der Berufseinsteiger die Grundlagen ihrer Qualifikation im Studium sieht. Daraus könnte man ableiten, dass Studierende den Wert und die Bedeutung universitärer Ausbildung unterschätzen und stattdessen Wissen in anderen Quellen suchen, beispielsweise unentgeltlichen Online-Angeboten. Das auf diese Art angeeignete Wissen stellt aber eine formell nicht nachweise Qualifikation dar. Ein Weg aus diesem Dilemma muss die Steigerung der Attraktivität der universitären Lehrveranstaltungen sein. Ein vielversprechender Ansatz ist die Unterstützung der Studierenden im selbst-regulierten Lernen, wodurch sie die Wichtigkeit und den Wert eigener Entscheidung(sfindungsprozesse) auf Basis realistischer Selbsteinschätzung und Selbstevaluation erlernen. Gleichzeitig sollte Frontalunterricht durch interaktive Lehrformen ersetzt werden, idealerweise durch Aktivierung auf meta-kognitiver Ebene. Dies ist vielversprechend insbesondere, weil viele Studierende ihre eigenen mobilen Endgeräte in Lehrveranstaltungen bringen. Diese Geräte können als Second Screen für die neuen Lehrkonzepte verwendet werden. Auf diese Art kann dann eine verbesserte Lernerfahrung vermittelt werden. Die Grundidee ist simpel, nämlich in der Psychologie bewährte Didaktik-Konzepte durch die Mittel der Informatik zu unterstützen. Ein Beispiel dafür sind Audience Response Systeme, die hinlänglich im Rahmen von Vorlesungen untersucht worden sind. Andere Lehrformen wurden dabei jedoch unzureichend berücksichtigt, beispielsweise Tutorien. Ähnliche Überlegungen gelten natürlich auch für bewährte didaktische Konzepte wie Peer Instruction oder Betrachtungen in Form von Visible Learning. Deshalb präsentiert diese Dissertation einen experimentellen Ansatz, informationstechnische Lösungen für vor-Ort-Übungen anzubieten, nämlich Werkzeuge für Audience Response Systeme, Evaluationen, Lernbedarfsermittlung, Peer Discussion, sowie virtuelle interaktive Whiteboards. Die genannten Werkzeuge wurden unter Beachtung von Anonymitäts- und Beiläufigkeitsaspekten bereitgestellt. Sie erlauben einen Einblick in die Motivation der Studierenden Tutorien zu besuchen und die Werkzeuge zu nutzen, sowie ihr Nutzungsverhalten selbst. Die experimentellen Ergebnisse werden in ein erweiterbares Systemkonzept kombiniert, das drei Werkzeugklassen unterstützt: anonyme Peer Discussion, anonyme Kontrollwerkzeuge und Lernbedarfsermittlung. Für die ersten beiden Klassen liegen vielversprechende Ergebnisse vor, beispielsweise die notwendige Reduktion des Audience Response Systems auf eine Art Notbremse, die Vielseitigkeit von (Peer-)Discussion-Systemen, oder aber auch der Bedarf für eine retroaktive Deanonymisierung von initial anonymen Beiträgen. Der allgemein positive Einfluss der Werkzeugnutzung auf die Motivation an Tutorien teilzunehmen sowie den wahrgenommenen Wert der Tutorien werden abschließend diskutiert und durch verbesserte Abschlussklausurergebnisse untermauert.:List of Definitions, Theorems and Proofs List of Figures List of Tables Introduction and Motivation Part I: Propaedeutics 1 Working Theses 1.1 Definitions 1.2 Context of Working Theses and Definitions 2 Existing Concepts 2.1 Psychology 2.1.1 Self-Regulation and self-regulated Learning 2.1.2 Peer Instruction, Peer Discussion 2.1.3 Learning Process Supervision: Learning Demand Assessment 2.1.4 Cognitive Activation 2.1.5 Note on Gamification 2.1.6 Note on Blended Learning 2.2 Computer Science 2.2.1 Learning Platforms 2.2.2 Audience Response Systems (ARS) 2.2.3 Virtual Interactive Whiteboard Systems (V-IWB) 2.2.4 Cognisant Incidential Utilisation (CIU) 2.3 Appraisal 3 Related Work 3.1 Visible Learning 3.2 auditorium 3.3 Auditorium Mobile Classroom Service 3.4 ARSnova and other Audience Response Systems 3.5 Google Classroom 3.6 StackOverflow 3.7 AwwApp Part II: Proceedings 4 Global Picture and Prototype 4.1 Global Picture 4.2 System Architecture 4.2.1 Anonymous Discussion Means 4.2.2 Anonymous Control Facilities 4.3 Implementation 4.3.1 The Prototype 5 Investigated Tools 5.1 Note on Methodology 5.2 Anonymity 5.2.1 Methodology 5.2.2 Visible Learning Effects 5.2.3 Assertion 5.2.4 Experiments 5.2.5 Results 5.2.6 Conclusions 5.3 Learning Demand Assessment 5.3.1 Methodology 5.3.2 Visible Learning Effects 5.3.3 Tool Description 5.3.4 Assertion 5.3.5 Experiments 5.3.6 Results 5.3.7 Conclusions 5.4 Peer Discussion System 5.4.1 Methodology 5.4.2 Visible Learning Effects 5.4.3 Tool Description 5.4.4 Assertion 5.4.5 Experiments 5.4.6 Results 5.4.7 Conclusions 5.5 Virtual Interactive Whiteboard 5.5.1 Methodology 5.5.2 Visible Learning Effects 5.5.3 Tool Description 5.5.4 Assertion 5.5.5 Experiments 5.5.6 Results 5.5.7 Conclusions 5.6 Audience Response System and Emergency Brake 5.6.1 Methodology 5.6.2 Visible Learning Effects 5.6.3 Tool Description 5.6.4 Assertion 5.6.5 Experiments 5.6.6 Results 5.6.7 Conclusions 5.7 Evaluation System 5.7.1 Methodology 5.7.2 Visible Learning Effects 5.7.3 Tool Description 5.7.4 Assertion 5.7.5 Experiments 5.7.6 Results and Conclusion 6 Exam Outcome 7 Utilisation and Motivation 7.1 Prototype Utilisation 7.2 Motivational Aspects Part III: Appraisal 8 Lessons learned 9 Discussion 9.1 Working Theses’ Validity 9.2 Research Community: Impact and Outlook 9.2.1 Significance to Learning Psychology 9.3 Possible Extension of existing Solutions 10 Conclusion 10.1 Summary of scientific Contributions 10.2 Future Work Part IV: Appendix A Experimental Arrangement B Questionnaires B.1 Platform Feedback Sheet B.1.1 Original PFS in 2014 B.1.2 Original PFS in 2015 B.2 Minute Paper B.3 Motivation and Utilisation Questionnaires B.3.1 Motivation 2013 and 2014 B.3.2 Motivation 2015 B.3.3 Utilisation 2014 B.3.4 Utilisation 2015, Rev. I B.3.5 Utilisation 2015, Rev. II C References C.1 Auxiliary Means D Publications D.1 Original Research Contributions D.2 Student Theses E Glossary F Index G Milestones Acknowledgements