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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Adaptives Informationssystem zur

Erlernung mehrstelliger Addition und

Subtraktion

Benedikt Neuhold

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Problem In der Grundschule:

§  Arithmetik-Unterricht

§  schriftliche Rechenverfahren (wichtige Kompetenz)

Nach der Grundschule:

§  Kompetenz wird nicht beherrscht

§  fehlerhafte Denk- und Rechenmuster

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Motivation Lehrperson muss fehlerhafte Strukturen erkennen

§  diagnostische Tests §  aufwendig

§  spiegeln den aktuellen Ist-Zustand wider

§  Prüfungssituation

PlusMinus-Trainer §  die Lehrperson unterstützen §  einfache Benutzung

§  aktueller Wissensstand §  erkennen fehlerhafter Denkmuster

http://www.flickr.com/photos/ooocha/2631610399

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Learning Analytics

§  Bildungseinrichtungen nutzen neue Technologien §  Analyse der Daten - großes Potenzial

§  Lernfortschritt

§  individuelle Unterstützung für Schüler und Schülerinnen

“the measurement, collection, analysis and reporting of data about learners and their contexts, for purposes of understanding and optimizing learning and the environments in which it occurs.” (1st International Conference Learning Analytics & Knowledge, 2013)

§  Lehrperson steht im Mittelpunkt §  führt Intervention durch

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Learning Analytics Cycle

learners

data

metrics

interventions

Learning Analytics Cycle nach Clow, 2012

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Schriftliche Rechenverfahren

§  Addition §  für Schülerinnen und Schüler einfach

§  nur ein verbreitetes Rechenverfahren

Fehlertypen: §  Fehler im Eins-plus-Eins (vor allem ±1)

§  Fehler beim Übertrag

§  Fehler bei ungleicher Stellenanzahl §  Fehler beim Operieren mit der 0

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Schriftliche Rechenverfahren

§  Subtraktion §  für Schülerinnen und Schüler schwerer §  keine einheitlichen Rechenverfahren §  fehleranfälliger

Fehlertypen: §  Fehler beim Übertrag §  Fehler bei der Rechenrichtung §  Fehler mit der 0 §  Fehler bei unterschiedlicher Stellenanzahl §  Eins-und-Eins Fehler §  Anwendung der inversen Operation

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Diagnostische Tests

§  80% der Rechenfehler sind systematische Fehler

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

PlusMinus-Trainer

§  Webanwendung §  freien Technologien (PHP, MySql, Zend Framework 2, …)

§  erreichbar unter http://plusminus.tugraz.at oder http://mathe.tugraz.at

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

PlusMinus-Trainer

§  Zielgruppe: 3. bis 5. Schulstufe

Kompetenzsystem:

§  adaptiv

§  abwechslungsreich

§  Addition und Subtraktion gemischt

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Programmablauf

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Statistische Auswertung

§  Einblick in den Lernfortschritt

§  fehlerhafte Strukturen erkennen

§  einfache Visualisierung (Ampelfarben)

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Evaluation

§  durchgeführt mit zwei 4. Klassen einer Volksschule §  34 Schülerinnen und Schüler

§  Arbeitszeit pro SchülerIn: ca. 20 – 30 Minuten

§  Ergebnis in Zahlen: §  2678 Rechenaufgaben insgesamt gelöst (~78 pro SchülerIn) §  Erfolgsquote: 86,59% §  durchschnittliche Antwortzeit: 16,77 Sekunden

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Ergebnisse

0   200   400   600   800   1000   1200   1400  

Addi+on  

Subtrak+on  

Fehlerhäufigkeit  nach  Opera+on  

falsch   rich+g  

0  

1  

2  

3  

4  

5  

6  

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17  

ANZA

HL  DER

 SCH

ÜLER  

KOMPETENZLEVEL  

Maximales  Kompetenzlevel  Addi+on  

0  1  2  3  4  5  6  7  8  

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  

ANZA

HL  DER

 SCH

ÜLER  

KOMPETENZLEVEL  

Maximales  Kompetenzlevel  Subtrak+on  

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Der starke Lernertyp

Der schwächere Lernertyp

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Der festgefahrene Lernertyp

Der durchschnittliche Lernertyp

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Ergebnisse

§  Schüler Norbert §  häufiges Auftreten von Fehlertyp „Kleiner minus Größer“

§  Intervention der Lehrerin bzw. des Lehrers notwendig

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Zusammenfassung und Ausblick

§  PlusMinus-Trainer §  unterstützt den Lehrer bzw. die Lehrerin

§  unterstützt Schülerinnen und Schüler sowie Eltern §  Fehlerdiagnose

§  frei zugänglich §  Auswertung in Echtzeit

§  Zukunft? §  detailliertere Fehlerdiagnose §  Apps (iPhone)

§  …..

§  leicht erweiterbar §  mehrsprachig

§  Apps (Android)

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Diplomprüfung

Institut für Informationssysteme und Computer Medien

Graz, August 2013

Adaptives Informationssystem zur

Erlernung mehrstelliger Addition und

Subtraktion

Benedikt Neuhold