Die Bachelorarbeit dokumentiert die Entwicklung eines computerbasierten Lernangebots zum Thema „Gesundheitswesen in Deutschland“, welches als Untersuchungsmaterial in einer experimentellen Studie eingesetzt werden soll. Das Lernziel der Probanden ist, so viel wie möglich über Gesetze und Bestimmungen der Gesundheitsreform herauszufinden, um die Aufgabenbearbeitung und Lernzielerreichung erfolgreich zu absolvieren. Der erste Teil stellt die pädagogisch-psychologisch fundierte theoretische Konzeption eines computerbasierten Lernangebots dar. Dabei werden zunächst theoretische Grundlagen zum E-Learning, Instruktionsdesign, selbstgesteuerten Lernen und unterstützenden Lernaktivitäten gelegt. Danach erfolgt die Vorstellung von Lern- und Testaufgaben als eine Möglichkeit der Selbstregulation. Dabei wird besonders auf die formalen Aspekte von Aufgaben, das Generieren von Lehrzielen sowie die Konstruktion von fehlerbasiertem Feedback eingegangen. Im zweiten Teil erfolgt die darauf aufbauende praktische Umsetzung: Auf Basis des konzipierten Instruktionsdesigns erfolgt die Erarbeitung von Lernaktivitäten, welche von den Versuchspersonen zur Selbststeuerung ihrer Lernprozesse genutzt werden können. Dafür werden insbesondere Lernaufgaben zur fakultativen selbstständigen Wissensüberprüfung sowie Testaufgaben zur Erfassung des Wissenszuwachses konstruiert. Im Anhang sind die zum Thema „Gesundheitswesen in Deutschland“ entwickelten Lehrziele, konstruierten Aufgaben und dazugehöriges Feedback enthalten.

Ziel dieses Beitrages ist es, aufzuzeigen und an einem Beispielszenario exemplarisch darzustellen, wie mit Hilfe von an Hochschulen verfügbaren Standardtechnologien flexible kooperative und kollaborative Lehr- und Lernumgebungen je nach Bedarf und Möglichkeiten generiert und in Anwendungsszenarien mit vielen verschiedenen Lehr- und Lernprinzipien, Lehrmethoden, Lehrtechniken sowie Lehrressourcen eingesetzt werden können. Gleichzeitig soll mit den Möglichkeiten solcher Netzwerke auf die neuen Anforderungen der Arbeitswelt, den veränderten gesellschaftlichen und technischen Rahmen- bzw. Lehr- und Studierbedingungen reagiert und Mehrwerte generiert werden können. Zur Verdeutlichung des Ansatzes soll ein Anwendungsszenario aus der Ausbildung von Landschaftsarchitekten (Semesterprojekt „Landschaftsplanerische Studie“ sowie „Objekt- und Ausführungsplanung“) vorgestellt werden. Dieses Szenario kann auf andere Planungs- und Anwendungsdisziplinen der Ingenieurdisziplinen und vor allem dem Bau- und Anlagewesen übertragen werden. [... aus Punkt 1]

Das Thema Information Retrieval hat insbesondere in Form von Internetsuchmaschinen eine große Bedeutung erlangt. Retrievalsysteme werden für eine Vielzahl unterschiedlicher Rechercheszenarien eingesetzt, unter anderem für firmeninterne Supportdatenbanken, aber auch für die Organisation persönlicher E-Mails. Eine aktuelle Herausforderung besteht in der Bestimmung und Vorhersage der Leistungsfähigkeit einzelner Komponenten dieser Retrievalsysteme, insbesondere der komplexen Wechselwirkungen zwischen ihnen. Für die Implementierung und Konfiguration der Retrievalsysteme und der Retrievalkomponenten werden Fachleute benötigt. Mithilfe der webbasierten Lernanwendung Xtrieval Web Lab können Studierende praktisches Wissen über den Information Retrieval Prozess erwerben, indem sie Retrievalkomponenten zu einem Retrievalsystem zusammenstellen und evaluieren, ohne dafür eine Programmiersprache einsetzen zu müssen. Spielemechaniken leiten die Studierenden bei ihrem Entdeckungsprozess an, motivieren sie und verhindern eine Informationsüberladung durch eine Aufteilung der Lerninhalte. / Information retrieval has achieved great significance in form of search engines for the Internet. Retrieval systems are used in a variety of research scenarios, including corporate support databases, but also for the organization of personal emails. A current challenge is to determine and predict the performance of individual components of these retrieval systems, in particular the complex interactions between them. For the implementation and configuration of retrieval systems and retrieval components professionals are needed. By using the web-based learning application Xtrieval Web Lab students can gain practical knowledge about the information retrieval process by arranging retrieval components in a retrieval system and their evaluation without using a programming language. Game mechanics guide the students in their discovery process, motivate them and prevent information overload by a partition of the learning content.

Die Bachelorarbeit dokumentiert die Entwicklung eines computerbasierten Lernangebots zum Thema „Gesundheitswesen in Deutschland“, welches als Untersuchungsmaterial in einer experimentellen Studie eingesetzt werden soll. Das Lernziel der Probanden ist, so viel wie möglich über Gesetze und Bestimmungen der Gesundheitsreform herauszufinden, um die Aufgabenbearbeitung und Lernzielerreichung erfolgreich zu absolvieren. Der erste Teil stellt die pädagogisch-psychologisch fundierte theoretische Konzeption eines computerbasierten Lernangebots dar. Dabei werden zunächst theoretische Grundlagen zum E-Learning, Instruktionsdesign, selbstgesteuerten Lernen und unterstützenden Lernaktivitäten gelegt. Danach erfolgt die Vorstellung von Lern- und Testaufgaben als eine Möglichkeit der Selbstregulation. Dabei wird besonders auf die formalen Aspekte von Aufgaben, das Generieren von Lehrzielen sowie die Konstruktion von fehlerbasiertem Feedback eingegangen. Im zweiten Teil erfolgt die darauf aufbauende praktische Umsetzung: Auf Basis des konzipierten Instruktionsdesigns erfolgt die Erarbeitung von Lernaktivitäten, welche von den Versuchspersonen zur Selbststeuerung ihrer Lernprozesse genutzt werden können. Dafür werden insbesondere Lernaufgaben zur fakultativen selbstständigen Wissensüberprüfung sowie Testaufgaben zur Erfassung des Wissenszuwachses konstruiert. Im Anhang sind die zum Thema „Gesundheitswesen in Deutschland“ entwickelten Lehrziele, konstruierten Aufgaben und dazugehöriges Feedback enthalten.:Inhaltsverzeichnis 3 Zusammenfassung 5 1 Einleitung 6 1.1 Motivation 6 1.2 Zielsetzung 6 1.3 Aufbau 7 2 Vorerklärungen 8 2.1 E-Learning 8 2.2 Lernen 8 2.3 Selbstgesteuertes Lernen 8 2.4 Lernumgebung, Lernangebot 9 2.5 Lehr- und Lernziele 9 I Theoretische Konzeption 10 3 Zu Grunde liegendes Instruktionsdesign 10 3.1 Ausgangsbedingungen 10 3.2 Didaktische Designentscheidungen 12 4 Selbststeuerung 15 4.1 Anforderungen an selbstgesteuertes Lernen 15 4.2 Lernaktivitäten zur Selbstregulation 18 5 Aufgaben als Aktivität der Selbststeuerung 21 5.1 Funktionen von Aufgaben 21 5.2 Testaufgaben 22 5.3 Lernaufgaben 23 6 Konstruktion von Lernaufgaben 25 6.1 Aufgabeninhalte und Lehrziele 25 6.2 Lehrziele 26 6.3 Formale Aspekte 32 6.4 Motivationale Aspekte 35 6.5 Fehlerbasiertes Feedback II Umsetzung der Konzeption 46 7 Selbststeuerung 46 7.1 Planung und Vorbereitung 46 7.2 Lernhandlungen 48 7.3 Kontrolle, Handlungsregulation, Rückmeldung und Bewertung 49 7.4 Motivation und Konzentration 51 8 Lern- und Testaufgaben 52 8.1 Aufgabeninhalte 52 8.2 Formale Aspekte 57 8.3 Motivationale Aspekte 62 8.4 Fehlerbasiertes Feedback 63 9 Schlussbemerkung und Ausblick 65 Abkürzungsverzeichnis 66 Literaturverzeichnis 67 Tabellenverzeichnis 75 Abbildungsverzeichnis 77 A Anhang 78 A.1 Lehrziele 79 A.2 Lehrziel-Matrizen 85 A.3 Testaufgaben 90 A.4 Lernaufgaben 104

Es ist eine weit verbreitete Wahrnehmung, dass der Übergang zwischen der Mathematik der gymnasialen Oberstufe und der Mathematik an der Universität für Studierende problematisch sein kann. Besondere Verständnisschwierigkeiten in Bereich der lineare Algebra (lA) bereiten den Studierenden die verschiedenen Herangehensweisen auf diesen beiden Ebenen. Dies lässt sich auf die strukturell-axiomatischer Herangehensweisen an die lA an der Universität, im Gegensatz zu ihrer arithmetisch-geometrischen Darstellung in der Schule, zurückführen. Dies bedingt ebenfalls Unterschiede im prozeduralen und konzeptuellen Verständnis. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, wie Schüler konzeptuelles Verständnis, Bezug nehmend auf die Theorien von concept definition/image in Verbindung mit multiplen Modi der Beschreibung und des Denkens von Konzepten wie Bilinearität z.B. Skalarprodukt und Multilinearität z.B. Determinanten gewinnen können. Um dies zu erreichen wurde eine substanzielle Lehr-Lernumgebung unter Verwendung einer dynamischen Geometriesoftware (DGS) entwickelt. Die Lerneinheit wurde an einem Berliner Gymnasium eingesetzt und dabei ein vollständiger design-based research Zyklus durchlaufen und eine multiple-level Datenanalyse durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen nicht nur, dass eine Erweiterung der Vorstellungen der Schüler, eine Entwicklung multipler Denkmodi und ein Gewinn tieferen konzeptuellen Verständnisses in der lA erfolgreich vermittelt werden können, sondern geben auch Einblicke in ein mögliches theoretisches Modell, mit dessen Hilfe sich diese Prozesse weiter untersuchen lassen. Weiterhin werden die interaktiven Lehr-Lernmaterialien für die weitere Verwendung im Rahmen von Lehre und Forschung zur Verfügung gestellt. Es öffnen sich neue Forschungsfragen hinsichtlich lokalen Axiomatisierens in der lA der gymnasialen Oberstufe, welches auf einer Integration geometrischer, algebraischer und axiomatischer Denkmodi, unterstützt durch DGS, basieren könnte. / Честа перцепција кај многумина истражувачи во областа на математичкото образование е дека транзицијата помеѓу средното и високото образование по математика може да биде проблематична за студентите. Егзакноста и апстрактноста на теоријата по Линеарна алгебра наспроти нејзината аритметичко-геометриска презентација во средното гимназиско образование се покажува како особено тешка за студентите. Примена на својствата на математичките поими за нивно дефинирање на универзитетско ниво наспроти нивното употреба за опишување на претходно дефинирани поими на училишно ниво, укажува на можна појава на тешкотии при нивното изучување и несовпаѓање на процедуралното и концептуалното разбирање на истите. Целта на оваа студија е да истражи како средношколците би можеле да развијат концептуално разбирање на поимите врз основа на концепт дефиниција и концепт слика во врска со мулти-моди на мислење, конкретно за поими како билинеарност, пр. скаларен производ на вектори, и мултилинеарност, пр. детерминанти. За да ја постигнам оваа цел, креирав наставна содржина поддржана од еден динамичен геометриски систем (ДГС) и следејќи целосен циклус на т.н. design-based research и спрoведувајќи мулти-анализа на податоци, истата ја имплементирав и евалуирав во едно средно училиште во Берлин. Резултатите од студијата укажуваат не само на фактот дека проширувањето на концепт сликите на учениците, развојот на мулти-моди на мислење и стекнувањето на длабоко концептуално разбирање на поимите можат да бидат успешно посредувани од ДГС туку овозможија и увид во еден теоретски модел за тоа коко тие можат понатаму да се истражуваат. Уште повеќе, студијата промовира авторизирани open-source интерактивни материјали за предавање и учење на содржините кои може да служат за понатамошни одржливи истражувања и развој. Студијата отвора нови истражувачки прашања за средношколската Линеарна алгебра која може да се базира на интеграција на сите три моди на мислење, геометриски, алгебарски и апстрактен, поддржан од ДГС. / A common perception among researchers in mathematics education is that the transition between secondary- and tertiary level of mathematics may be problematic for the students. In particular, the exact and abstract nature of the theory of Linear algebra versus its arithmetic-geometric presentation in school appears to be difficult for the novice students. The application of properties for defining concepts at university in contrast to their usage for describing concepts in school points out a possible occurrence of obstacles for learning and discrepancies in procedural and conceptual understanding. The aim of this study is to examine how could upper-high school students develop a conceptual understanding based on concept definition and concept image in connection to multiple modes of description and thinking about concepts such as bi-linearity exemplified by the dot product of vectors and multi-linearity exemplified by determinants. In order to achieve this, I have created a specific teaching/ learning sequence in a dynamic geometry environment (DGE), then implemented it and evaluated it in a high school in Berlin, following a complete cycle of design-based research and conducting a multiple-level data analysis. The findings of the study show not only that widening students' concept images, developing multiple modes of thinking and gaining deeper conceptual understanding can successfully be mediated by dynamic geometries, but also give insights into an eventual theoretical model of how can they be further examined. Moreover, the study promotes authorized open-source interactive teaching/ learning materials for further sustainable practice and research. It opens new research questions about revisiting axiomatic approaches on local levels in upper high-school Linear algebra which may base on the integration of all three modes of description and thinking geometric, algebraic and abstract possibly facilitated by DGE.