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Here you can see some articles which will be published in the fourteenth issue of eleed.
Articles / Beiträge
  1. Wissenschaftliche Konferenzen in Social Virtual Reality

    Im November/Dezember 2020 wurde eine der ersten wissenschaftlichen Tagungen per Social Virtual Reality (SocialVR) durchgeführt. Die mehrwöchige Fachtagung thematisierte die Verankerung von Technologien der Virtual und Augmented Reality (VR/AR) in der beruflichen Bildung. Im Fokus stand auch die Untersuchung der Eignung des immersiven Mediums als Bildungstechnologie für den Tagungskontext. Dieser Beitrag beschreibt die Konzeption und Durchführung der Tagung im Hinblick auf die besonderen Eigenschaften von SocialVR. Weiterhin werden die Ergebnisse der Evaluierung vorgestellt, die der Frage nachgeht, welche Stärken und Schwächen SocialVR für wissenschaftliche Online-Tagungen bereithält.

Project reports / Projektberichte
  1. Die intoMINT-App

    Ziel der intoMINT-App ist es, Mädchen ab Klasse 8 zum Auseinandersetzen mit Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (kurz MINT) über kurzweilige Aktivitäten und (digitale) Anreize anzuregen und dies mit einer gendersensiblen Berufs- und Studienorientierung zu verknüpfen. In diesem Artikel wird zunächst die in einem Förderprojekt entwickelte App beschrieben und gezeigt, wie die Motivation der Zielgruppe durch altersgerechte Aufbereitung von Inhalten und Einsatz von Elementen der Gamification sowie das Anbieten von Informationen zu relevanten Berufsbildern erreicht werden kann. Die App schlägt dabei die Brücke von der digitalen Welt in das reale Erleben durch eigenes Nachmachen zu Hause und wieder zurück durch die In-App-Dokumentation und -Reflektion des Gemachten und lädt zur Interaktion mit dem Projektteam ein. Darüber hinaus wird gezeigt, wie die Nutzung der App durch ein Begleitprogramm, z.B. in Form eines Wettbewerbsevents, angeregt werden kann.

  2. Hanser eCampus Mathematik

    Wir stellen den adaptiven Online-Mathematikkurs Grundlagen der Differenzial- und Integralrechnung aus dem eCampus Mathematik des Hanser Fachbuchverlags vor. Der Kurs ist seit September 2021 online und ist der erste Teil einer Reihe von adaptiven, interaktiven Kursen für die Mathematikausbildung in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen. Die Kurse entstehen in Zusammenarbeit mit Area9, dem Anbieter der KI-gestützten, adaptiven Lehr-/Lernplattform Rhapsode™. Im ersten Abschnitt erläutern wir den Aufbau, die didaktische Konstruktion und die Adaptivität des Kurses. Im zweiten Abschnitt bieten wir die Möglichkeit, mithilfe einer interaktiven Demoversion einen Einblick in den Kurs zu gewinnen. Im dritten Abschnitt stellen wir weitere Informationen zur Lehr-/Lernplattform Rhapsode™ bereit und ordnen die Mathematikkurse in den Kontext des Hanser eCampus und in das Konzept des Hanser Fachbuchverlags zur Unterstützung der digitalen Lehre in den MINT-Fächern der ingenieurwissenschaftlichen Hochschullehre ein.

  3. Inside the Router

    In the virtual reality (VR) learning game Inside the Router, learners take on the typical tasks of a home router as if they were part of the home router itself. From the first-person perspective, data packets must be forwarded, and network addresses translated and assigned. The VR learning game is designed to deepen procedural knowledge about IP-Routing and Network Address Translation (NAT). Basic knowledge about the structure of IP addresses including ports as well as the structure of networks is assumed as prior knowledge. The VR learning game is therefore to be seen as a supplement to existing school learning settings regarding networks. In addition to the correct use of NAT and the assignment of packets to clients, the game mechanics include catching and throwing packets as well as a scoring system, consisting of a speed test of the home router by tracking speed and correct assignments of packages.

Book descriptions / Buchbeschreibungen
  1. Wissenschaftliches Arbeiten im Studium der Erziehungs- und Bildungswissenschaften

    Das Lehrbuch richtet sich an Studierende und Lehrende mit dem Ziel, eine praktische Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten anhand eines breiten Themenspektrums zu geben. Dabei wird in der vorliegenden Auflage das Thema der Digitalisierung in erziehungswissenschaftlichen Publikationen neu aufgenommen (S. 8). Zahlreiche Kopiervorlagen im Anhang (bspw. Analysekriterien für Fachzeitschriften, Literaturangaben und eine Checkliste für eine Hausarbeit) bieten beiden Zielgruppen wertvolle Vorlagen für das wissenschaftliche Arbeiten. Es sind zudem Online-Materialien verfügbar. Das Buch beinhaltet zwölf Kapitel. Diese befassen sich mit Themenbereichen, die im Rahmen des wissenschaftlichen Arbeitens relevant sind und beleuchten neben dem Prozess auch einzelne konkrete wissenschaftliche Prüfungsleistungen. Thematisiert werden ebenso Kriterien der Bewertung der wissenschaftlichen Arbeitsweise, so dass Studierende als auch Lehrende eine Orientierung für die Anfertigung bzw. Bewertung wissenschaftlicher Arbeiten vorfinden. Im ersten Kapitel Was heißt “wissenschaftlich” arbeiten? werden zunächst in knapper Form einige Anforderungen vorgestellt, die an wissenschaftliche Arbeiten gestellt werden. Die Darstellung erfolgt jedoch nur überblicksartig. Das Kapitel zwei Die Wahl des Themas greift einen wesentlichen Bereich des wissenschaftlichen Arbeitens auf. Dieses richtet sich vornehmlich an Studierende und betont bspw. die Wahl des Themas nach Interesse und Ressourcen. An dieser Stelle wäre ein Aufgreifen der Sicht der Lehrenden für die Beratung zur Themenfindung wünschenswert. In Kapitel drei Zum Prozess des wissenschaftlichen Arbeitens werden die Arbeitsphasen, Textsorten sowie Recherchemöglichkeiten und Lesetechniken aufgegriffen. Neben der Textarbeit werden auch Grundformen des wissenschaftlichen Schreibens thematisiert. Im vierten Kapitel Die zentrale Fragestellung werden zahlreiche Fragen gestellt, die Studierenden helfen sollen, eine passende Fragestellung zu finden. Auch werden einige wenig geeignete Fragestellungen zur Illustration vorgestellt. Im Kapitel fünf Umgang mit Quellen in der Wissenschaft werden konkrete Anforderungen an Zitate benannt. Auch das Thema Plagiate wird anhand des Ethik-Kodexes in der Erziehungswissenschaft aufgegriffen. Hier wären weiterführende Hinweise zur Interpretation und konkreten Umsetzung dessen sowie zum Umgang mit Plagiaten aus Sicht der Lehrenden angebracht. Die detaillierte Vorstellung zweier Zitationsstile schließt das Kapitel ab. Kapitel sechs Sprache und Stil beginnt mit konkreten Empfehlungen für eine wissenschaftliche Sprache. Auch gendergerechte Formulierungen finden im kurzen, aber prägnanten Kapitel Raum. Das Kapitel 7 Instrumente zur inhaltlichen Analyse widmet sich neben der Begriffsanalyse als Instrument zur Untersuchung von wissenschaftlichen Texten auch dem roten Faden als Ausdruck dessen Stringenz. Zudem werden Beispiele für das Paraphrasieren von Textstellen gegeben sowie Elemente des Schreibvorganges vorgestellt. Auch dies erfolgt knapp, vermittelt aber einen prägnanten Eindruck von wesentlichen Aspekten. Das achte Kapitel Bearbeitung von Texten in Lehrveranstaltungen widmet sich weniger der eigenen Textproduktion, sondern der Nachbereitung von Lehrveranstaltungen und gibt einige praktische Strukturierungshilfen. Kapitel neun Referate fokussiert nun im Unterschied zur schriftlichen Arbeitsweise eine Form der mündlichen Präsentation im Studium. Hierin wird besonders die Darbietungsweise und die Aktivierung der Zuhörenden aufgegriffen. Das Kapitel zehn Schriftliche Arbeiten stellt wichtige Kriterien einer schriftlichen wissenschaftlichen Arbeit vor und fokussiert deren Bestandteile ebenso wie formale Aspekte. Das elfte Kapitel Ausblick - Alternative Leistungen stellt Möglichkeiten zum Scheinerwerb für Studierende kurz vor, die jedoch im Konkreten mit den jeweiligen Lehrenden in Bezug auf Umsetzbarkeit und Relevanz abgesprochen werden sollten. Das Buch wird vom Kapitel zwölf Die mündliche Prüfung abgeschlossen, welches sich thematisch von den vorhergehenden Kapiteln abhebt, die sich vornehmlich auf schriftliche Prüfungsleistungen fokussieren. Das letzte Kapitel gibt zahlreiche Tipps zum Umgang mit typischen Prüfungssituationen, bspw. im Falle von Wissenslücken. Das Buch behandelt inhaltlich relevante Bereiche des wissenschaftlichen Arbeitens, auch wenn nur eine kleine Auswahl getroffen wird. Der Anspruch eines übersichtlichen Arbeitsbuches ist sowohl durch die verständliche Sprache als auch durch die optische Strukturierung anhand von zahlreichen Tabellen sowie einer Zusammenfassung bedeutender Schlagworte am Anfang eines jeden Kapitels gegeben. Für eine fundierte Beschäftigung mit den Prinzipien des wissenschaftlichen Arbeitens ist jedoch die Konsultation weiterführender Literatur empfohlen. Ergänzungsmöglichkeiten liegen in Hinweisen speziell für Lehrende, wie sie Studierende konkret in den jeweiligen Phasen bzw. bei den jeweiligen Schritten des wissenschaftlichen Arbeitens unterstützen können. Letztlich jedoch scheint das Buch eher für Studierende als Lehrende geeignet.

  2. #Online-Lehre meets #Online-Coaching

    Für den digitalen Wandel in Schulen und Hochschulen gibt es keine Kopiervorlagen: Lehrende sind dabei gegenwärtig und wohl auch in Zukunft oft auf sich allein gestellt. Mit Beginn der Corona-Pandamie mussten sie zudem quasi über Nacht – nicht selten von Sonntagabend auf Montagmorgen – digitale und hybride Konzepte entwickeln. Diese Konzepte haben ihre Wurzeln in den berufsindividuellen Überzeugungen von Lehrenden. Die vorliegende Interviewstudie forscht diesen „teachers beliefs“ und den daraus – nicht selten unbewusst – entstandenen lehrpraktischen Lösungen quantitativ und qualitativ nach. Auf dieser Basis entwickeln die Autoren ein Konzept für ein kollegiales Coaching, das den induktiven Ansatz der bildungspraktischen Veränderungsprozesse systematisch würdigt. Die in der Studie generierten Konzepte werden als institutionelles Schulungskonzept und als integrativer Bestandteil sowohl der Lehrendenfortbildung wie der Schulentwicklung angeboten.

Dissertations / Dissertationen
  1. Untersuchung des Einflusses von adaptivem E-Learning auf die Lernmotivation von Studierenden: benutzerzentrierte Weiterentwicklung und Evaluation einer adaptiven E-Learning Plattform für die Hochschullehre

    E-Learning Angebote gewinnen im Hochschulkontext als Ergänzung zu Präsenzlehrveranstaltungen zunehmend an Bedeutung. Voraussetzung ist diesbezüglich eine hohe situativ wirksame Lernmotivation. Das Vorhaben widmete sich der Untersuchung der zentralen Fragestellung, inwiefern sich adaptives E-Learning zur Förderung der Lernmotivation in selbstregulierten Lernsettings eignen könnte. Zur Bearbeitung des Themas wurden theoretische Grundlagen zu adaptiven E-Learning Systemen und Lernmotivation im Kontext des selbstregulierten Lernens aufgearbeitet. Es wurde eine Analyse von Komponenten und Techniken adaptiver Lernsysteme durchgeführt. Im Themenschwerpunkt Lernmotivation erfolgte eine Begriffsabgrenzung für Lern- und Leistungssituationen. Darüber hinaus wurde ein Prozessmodell zur Beschreibung der Lernmotivation beim selbstregulierten Lernen operationalisiert. Aus der Synthese der theoretischen Grundlagen wurden Forschungsfragen und ein geeignetes Untersuchungsdesign abgeleitet. Weiterhin wurde eine bestehende E-Learning Plattform für die Hochschullehre als Fallbeispiel identifiziert. Zur Weiterentwicklung und Evaluation der gewählten Lernplattform NanoTecLearn wurde ein dreiphasiges Untersuchungsdesign umgesetzt. Dieses zielte insbesondere auf die Evaluation des Verlaufs der Lernmotivation beim Lernen mit der Plattform sowie auf die Konzeption von Adaptationstechniken ab. Im ersten Forschungsschwerpunkt wurden geeignete Motivationsindikatoren als Ausgangspunkt der Adaptation abgeleitet und passende Adaptationstechniken konzipiert, umgesetzt und vergleichend evaluiert. Den zweiten Forschungsschwerpunkt bildete die vergleichende Evaluation der Beschaffenheit und des Verlaufs der Lernmotivation beim selbstregulierten Lernen mit nicht-adaptiven und adaptiven Versionen der Lernplattform. Die Auswertung der Teilstudien des Untersuchungsdesigns zeigte, dass adaptives E-Learning bei den Studierenden eine allgemein hohe Zustimmung sowie Akzeptanz erfuhr. Zudem zeigte sich eine durchweg hohe Lernmotivation beim Einsatz der verschiedenen Versionen der Lernplattform während der Laborstudien. Eine signifikante Verbesserung der Lernmotivation sowie des Benutzererlebnisses während des Lernens durch adaptives E-Learning konnte im Vergleich zur nicht-adaptiven Version der Lernplattform letztendlich nicht nachgewiesen werden.

  2. Towards scalable and secure virtual laboratory for cybersecurity e-learning

    Die Fernunterrichts- oder E-Learning-Plattform sollte ein virtuelles Labor bieten, in dem die Teilnehmer praktische Übungserfahrungen sammeln können, um ihre Fähigkeiten aus der Ferne zu üben. Insbesondere im Bereich Cybersicherheit E-Learning, wo die Teilnehmer in der Lage sein müssen, das IT-System anzugreifen oder zu verteidigen. Um eine praktische Übung durchzuführen, muss die virtuelle Laborumgebung der realen Betriebsumgebung ähnlich sein, in der ein Angriff oder ein Opfer durch einen Knoten in einer virtuellen Laborumgebung repräsentiert wird. Ein Knoten wird normalerweise durch eine virtuelle Maschine (VM) repräsentiert. Die Skalierbarkeit ist zu einem Hauptproblem des virtuellen Labors für E-Learning im Bereich Cybersicherheit geworden, da für eine VM eine erhebliche und feste Zuweisung von Ressourcen erforderlich ist. Die Verfügbare Ressourcen begrenzen die Anzahl der gleichzeitigen Benutzer. Die Skalierbarkeit kann erhöht werden, indem die verfügbaren Ressourcen effzienter genutzt und mehr Ressourcen bereitgestellt werden. Die Erhöhung der Skalierbarkeit bedeutet die Erhöhung der Anzahl gleichzeitiger Benutzer. In dieser Arbeit schlagen wir zwei Ansätze vor, um die Effzienz der Nutzung der verfügbaren Ressourcen zu erhöhen. Der erste Ansatz zur Erhöhung der Effzienz besteht darin, virtuelle Maschinen (VMs) durch Container zu ersetzen, wann immer dies möglich ist. Der zweite Ansatz besteht darin, die Last auf den Benutzer vor-ort-maschine zu verteilen, wobei der Benutzer vor-ort-maschine einen der Knoten in einem virtuellen Laborszenario repräsentiert. Wir schlagen auch zwei Ansätze vor, um mehr Ressourcen bereitzustellen. Eine Möglichkeit, mehr Ressourcen bereitzustellen, ist die Nutzung von Public Cloud Services. Eine andere Möglichkeit, mehr Ressourcen bereitzustellen, besteht darin, Ressourcen aus der Menge zu sammeln, die als Crowd-Resourcing Virtual Laboratory (CRVL) bezeichnet wird. In CRVL, kann die Menge ihre ungenutzten Ressourcen in Form einer VM, eines Bare-Metal-Systems, eines Accounts in einer Public Cloud, einer Private Cloud und einer isolierten Gruppe von VMs einbringen, aber in dieser Arbeit konzentrieren wir uns auf eine VM. Der Mitwirkende muss dem CRVL-System den Berechtigungsnachweis des VM-Administrators oder des Root-Benutzers geben. Wir schlagen eine Architektur und Methoden vor, um VMs automatisch in das CRVL-System zu integrieren oder daraus zu entfernen. Ein Team-Placement-Algorithmus muss ebenfalls untersucht werden, um die Ressourcennutzung zu optimieren und gleichzeitig den besten Service für den Benutzer zu bieten. Da das CRVL-System den Beitragsgeber-Hostcomputer nicht verwaltet, muss das CRVL-System in der Lage sein, sicherzustellen, dass die VM-Integration ihr System nicht beeinträchtigt und das Schulungsmaterial sicher auf den Beitragsgeberseiten aufbewahrt wird, damit niemand das Trainingsmaterial ohne Erlaubnis wegnehmen kann. Wir untersuchen Möglichkeiten, um mit dieser Art von Bedrohungen umzugehen. Wir schlagen drei Ansätze vor, um die VM von einem bösartigen Host Administrator zu stärken. Um die Integrität einer VM vor der Integration in das CRVL-System zu überprüfen, schlagen wir eine Remote-Veriffkationsmethode ohne zusätzliche Hardware wie den Trusted Platform Module-Chip vor. Als Besitzer des Host-Rechners können die Host-Administratoren über Random Access Memory (RAM) auf die Daten der VM zugreifen, indem sie Live Memory Dumping, Spectre- und Meltdown-Angriffe durchführen. Um es dem bösartigen Host- Administrator zu erschweren, die sensiblen Daten aus dem RAM zu erhalten, schlagen wir eine Methode vor, die kontinuierlich sensible Daten im RAM bewegt. Wir schlagen auch eine Methode zur Überwachung des Host-Rechners vor, indem ein Agent darauf installiert wird. Der Agent überwacht die Hypervisor-Konfigurationen und die Aktivitäten des Hostadministrators. Um unsere Ansätze zu bewerten, führen wir umfangreiche Experimente mit unterschiedlichen Einstellungen durch. Der Anwendungsfall in unserem Ansatz ist Tele-Lab, eine virtuelle Laborplattform für Cybersicherheit E-Learning. Wir nutzen diese Plattform als Grundlage für die Gestaltung und Entwicklung unserer Ansätze. Die Ergebnisse zeigen, dass unsere Ansätze praktisch sind und mehr Sicherheit bieten.