Individuell Übungsaufgaben lösen mit digitalem Tool

Das Lehrangebot:

• Studiengang: B. Sc. Physik und B. Sc. Meteorologie
• Lehrveranstaltung/Modul: Mathematische Methoden – Methoden der klassischen Physik
• Format: Vorlesung und Übung mit wöchentlich abzugebenden Übungsaufgaben
• Größe der Gruppe: 100 Studierende
• Verwendete Software, Technik, Hilfsmittel etc.: Moodle

Herr Dr. Schnauß, PhySTACK tut mehr, als Übungsaufgaben einfach nur digital abzubilden. Worin liegt die Besonderheit?

In unserem Projekt erstellen wir mit Hilfe des Moodle-Plugins STACK digitale Übungsaufgaben. STACK steht für „System for Teaching and Assessment using a Computer algebra Kernal“ und arbeitet mit einem Computer-Algebra-System im Hintergrund.

Dies bietet mehrere Vorteile gegenüber einer normalen Aufgabe. So werden die erstellten Aufgaben randomisiert, so dass die Studierenden unterschiedliches Zahlenmaterial oder auch Parameter bzw. Variablen erhalten. So können Aufgaben mit dem gleichen Rechenschema immer wieder mit neuen Ausgangswerten gegeben bzw. wiederholt werden, da nie die gleiche Aufgabe gestellt wird. Dies wird gerade für die Klausurvorbereitungen rege genutzt.

Im Einsatz für die regulären Übungsaufgaben als Prüfungsvorleistung erschwert es das Abschreiben von Lösungen, und Lösungswege müssen mit den eigenen Ausgangswerten gerechnet werden. All diese Punkte unterstützen den Lernprozess der Studierenden.

Darüber hinaus ermöglicht das Computer-Algebra-System eine automatische Bewertung der Lösung. Hierbei können auch verschiedene Lösungen als richtig erkannt werden, da das System Lösungen auf algebraische Äquivalenz prüft. Durch die gleichzeitige Bewertung von Folgefehlern wird der Korrekturaufwand minimiert. Dies geht einher mit unserem Nachhaltigkeitsgedanken, da einmal erstellte Aufgaben beliebig oft verwendet und auch mit anderen Nutzer:innen ausgetauscht werden können. So kooperieren wir mit anderen Hochschulen für einen ressourcenschonenden Austausch von STACK-Aufgaben.

Wie lauten die Rückmeldungen von Studierenden und Lehrenden, die mit PhySTACK arbeiten?

Von den Studierenden erhalten wir überwiegend positive Rückmeldung für den Einsatz von STACK-Aufgaben. Viele schätzen die Möglichkeit der Wiederholung und damit der Klausurvorbereitung sowie die schnelle Korrektur.

Natürlich gibt es vereinzelt auch negative Rückmeldungen, da man die erarbeiteten Lösungen nochmal digital eintragen muss. Gerade in ersten Durchläufen neuer Aufgaben kann es zudem zu kleineren Fehlern in der Bewertung kommen, da beispielsweise durch die Randomisierung Sonderfälle erzeugt werden können. Dies probieren wir aber anschließend zu verbessern und das Feedback der Studierenden in die Gestaltung der Aufgaben einfließen zu lassen.

Der Austausch am letztjährigen Tag der Lehre hat auch gezeigt, dass sich weitere Dozierende für STACK interessieren und es einsetzen wollen. So ist bereits eine erste Kooperation mit den Wirtschaftswissenschaften entstanden. Gleichzeitig setzen einige Dozierende in den physikalischen Modulen die Aufgaben ein und geben uns Feedback zur Umsetzung, um unsere Aufgaben weiter zu verbessern.

Könnte PhySTACK auch in anderen Studiengängen angewendet werden?

Ja, das ist möglich. Der Einsatz von STACK bietet sich insbesondere in mathematisch geprägten Modulen an. Dies ist zum Beispiel in den Wirtschaftswissenschaften seit diesem Semester der Fall. Auch in anderen MINT-Studiengängen könnte STACK eingesetzt werden. Seit Projektstart haben wir auch einige Anfragen, beispielsweise aus ingenieurswissenschaftlichen Studiengängen, erhalten. Wir stellen allen Interessierten gerne unsere bereits erstellten Aufgaben zur Verfügung.