Online-Tests zur Selbstüberprüfung des Lernstoffes im technischen Bereich 1

„Beton angeschliffen“ von Ralf Saalmueller, Lizenz: CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en),Quelle: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1004861

Teil 3 innerhalb der dreiteiligen Beitragsreihe „Nutzungsmöglichkeiten von moodle im technischen Bereich“, in der Melanie Fiedler ihre Erfahrungen zum moodle-Einsatz in der Lehrveranstaltung „Werkstoffe im Bauwesen – Teil Werkstoffmechanik“ weitergibt. Die Grundfachveranstaltung richtet sich an Bachelorstudierende des Fachbereichs Bau- und Umweltingenieurwissenschaften im 3. Semester mit ca. 500 Vorlesungsteilnehmer_innen.

Wie im Anfangsbeitrag dieser Reihe „Nutzungsmöglichkeiten von moodle im technischen Bereich“ bereits angesprochen, werden in der Lehrveranstaltung „Werkstoffe im Bauwesen – Teil Werkstoffmechanik“ sowohl Online-Lektionen als auch ein Online-Klausurtrainer in moodle angeboten, damit die Studierenden den Lernstoff vertiefen können und vor allen Dingen selbst überprüfen können, wo sie mit ihrem eigenen Lernstand stehen.

Im zweiten Beitrag ging es um die konkreten Erfahrungswerte hinsichtlich der Umsetzung von Online-Lektionen. In diesem Beitrag wird von den Erfahrungen mit Online-Tests im technischen Bereich berichtet.

Die Moodle-Aktivität „Test“

Im Rahmen der moodle-Plattform gibt es verschiedene Möglichkeiten Online-Selbsttests zu modellieren. Das moodle-Tool „Test“ soll deshalb kurz vorgestellt werden.

Innerhalb des moodle-Tools Test gibt es eine Vielzahl von möglichen Grundeinstellungen. Erwähnenswert sind dabei die zeitliche Beschränkbarkeit des Tests (z.B. auf 90 Minuten Bearbeitungszeit), die Anzahl an Versuchen (einer oder mehrere) oder auch die Anzahl an Teilnehmern des Tests (Einzel- oder Gruppenbearbeitung).

Passende Aufgabentypen für MINT-Fächer

Für die MINT-Fächer sind innerhalb der Test-Umgebung die Aufgabentypen Berechnet, Berechnet Multiple-Choice, Multiple-Choice, Numerisch und Lückentext relevant.

versch. Fragetypen für Online-Tests in moodle

• Mit Multiple-Choice können Aufgaben mit mehreren Antwortmöglichkeiten modelliert werden. Achtung: Auch hier gilt wieder, in den Antworten sind Diagramme und Bilder nicht möglich! Die Verknüpfung mehrerer Fragen miteinander ist nicht (sinnvoll) möglich.
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• Mit Numerisch können Aufgaben modelliert werden, bei deren Antwort die Studierenden einen Zahlenwert (mit oder ohne Einheit) eingeben müssen. Achtung: Zwischen den Aufgaben ist dabei keine Abhängigkeit möglich.
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• Mit Berechnet können Aufgaben modelliert werden, die von Variablen und von anderen Aufgaben abhängig sein können. Dafür wird eine Variablendatenbank in moodle angelegt und die einzelnen Aufgaben können auf diese Variablen verweisen und ihre Werte daraus beziehen.
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• Mit Berechnet Multiple-Choice können verschiedene Antwortmöglichkeiten generiert werden, die sich wiederum auf die Berechnet-Variablendatenbank beziehen. Die Lösungen werden dabei aus den von der Lehrperson definierten Formeln automatisch berechnet.
  Zum Beispiel a)=Höhe*Breite*Tiefe, b)Höhe*Breite/Tiefe, c) Höhe*Breite*Tiefe*2, siehe Abbildung unten Beispiel einer Berechnet Multiple-Choice-Frage. Die Werte für Höhe, Breite und Tiefe wurden automatisch von moodle aus einem zuvor definierten Werte-Intervall ausgewählt.

Beispiel einer Berechnet Multiple-Choice-Frage

Diese vier Aufgabentypen (Berechnet, Berechnet Multiple-Choice, Multiple-Choice, Numerisch) eignen sich bestens für die Modellierung von „starren“ Tests, also Tests mit einer vordefinierten Reihenfolge der Aufgaben. Sollen die Aufgaben hingegen gemischt bzw. deren Reihenfolge und Auftreten in der Testumgebung zufällig sein, so ist von der Verwendung von „Berechnet“ und „Berechnet Multiple-Choice“ abzuraten. Sonst wird es mitunter passieren, dass moodle Aufgabenteil c) vor a) einordnet und die Studierenden die Aufgaben (bei bestehender Abhängigkeit zwischen den Aufgaben) so nicht mehr lösen können.

Um sich Beispiele zu diesen Aufgabentypen anzuschauen, wurde in moodle ein Testkurs mit dem Titel „E-Learning Stammtisch 09.05.2017“ (WiSe 17/18) eingerichtet, in den sich TU-Angehörige mit dem Passwort „EStamm0905“ einloggen können. Dort wurden diese innerhalb des Tests „Feste Reihenfolge“ einmal beispielhaft modelliert, um sie sich genauer anschauen und ausprobieren zu können (Berechnet: Frage 1; Berechnet Multiple Choice: Frage 3; Numerisch: Frage 4; Multiple Choice: Frage 7).

Modellierung eines Klausurtrainers

Im Rahmen der Veranstaltung „Werkstoffe im Bauwesen – Teil Werkstoffmechanik“ sollte ein Klausurtrainer realisiert werden. Ziel dieses Trainers war, dass für Studierende automatisch Klausuren aus einem Aufgabenpool generiert, sinnvoll zusammengestellt und ausgewertet werden sollten. Die Altklausuren im Grundfach bestanden dabei meistens aus 5 Oberthemen zu denen je eine große Aufgabe mit Teilaufgaben a) bis f) gestellt wurde. Für jedes Oberthema sollten dann 4-5 große Aufgaben als Online-Aufgaben modelliert werden, so dass den Studierenden ein Aufgabenpool mit 24 Aufgaben (mit durchschnittlich ca. 10 Unteraufgaben a) bis j)) zur Verfügung stehen würde. Für die automatische Zusammenstellung einer Klausur waren somit 4*5*5*5*5= 2.500 Kombinationsmöglichkeiten denkbar.

Veranschaulichung zur Konzeption des Klausurtrainers

Mit den zuvor vorgestellten Aufgabentypen ist ein solches Konzept nicht umsetzbar. Entweder konnte nur eine einzelne Frage modelliert werden (Berechnet, Numerisch) oder die Fragen mussten eine feste, nicht zufällige und nicht mischbare Reihenfolge wegen der Abhängigkeiten haben (Berechnet, Berechnet Multiple-Choice). Eine sinnvolle Modellierung eines Klausurtrainers erschien damit erstmal nicht möglich.

Doch wie bereits im Abschnitt „Passende Aufgabentypen für MINT-Fächer“ erwähnt, stellten sich insgesamt fünf Fragetypen als sinnvoll heraus. Neben den bereits beschriebenen, ist zusätzlich der Frage-Typ Lückentext für die MINT-Fächer relevant. Hiermit ist es möglich, eine einzelne riesige Rechenaufgabe inkl. Unteraufgaben als einen Lückentext zu modellieren.

Innerhalb des Fragetextes kann beliebig Text, Formeln, Bilder oder Diagramme eingebunden werden. In jede „Lücke“ kann dabei eine Frage vom Typus Multiple-Choice oder Numerisch modelliert werden. Für jede richtige oder falsche Antwort können dabei Punkte vergeben und Feedback gegeben werden. Da jede Aufgabe inkl. ihrer Teilaufgaben nun von moodle als eine einzige Aufgabe erkannt wird, können die Aufgaben durchmischt werden, ohne dass Reihenfolge und Sinn der Unteraufgaben verloren gehen. Um einen sinnvollen Klausurtrainer zu gestalten mussten nun anschließend nur noch die Fragen in 5 Kategorien eingeteilt werden und dem Test-Tool eine Zufallsaufgabe aus jeder Kategorie zugeordnet werden. So ist es jetzt möglich, dass Studierende selbst Zufallstests generieren und automatisch korrigieren lassen können.

Dieser Online-Trainer wird von Studierenden gerne als Vorbereitung auf die Altklausur-Rechenphase oder auch als Lastminute-Check vor der eigentlichen Klausur verwendet.

Ein Beispiel für die Umsetzung des Lückentext-Typus gegenüber der Originalaufgabe der Altklausur ist in folgender Abbildung gegeben.

Links Ausschnitt einer Altklausur, rechts Ausschnitt der Modellierung eines Lückentextes (zum Vergrößern drauf klicken)

Mehrere Beispiele für lange Rechenaufgaben, die mit dem Frage-Typ Lückentext umgesetzt wurden, können sich TU-Angehörige innerhalb des oben erwähnten Testkurs „E-Learning Stammtisch 09.05.2017“ anschauen.

Die folgende Tabelle listet noch einmal die Vor- und Nachteile der Modellierung eines solchen Online-Trainers mit Hilfe des Lückentext-Typs auf.

[table id=8 /]

Die Modellierung einer solchen Lückentext-Aufgabe konnte teilweise mehrere Stunden dauern, je nachdem wie viele Zeichnungen, Zusatzrechnungen, etc. für die einzelnen Multiple-Choice-Optionen der Unteraufgaben notwendig waren. Dennoch hat sich die Erstellung des Klausurtrainers aus meiner Sicht gelohnt, da er von ca. der Hälfte der Prüflinge (gerade auch von Drittprüflingen und unsicheren Studierenden) genutzt wird und quasi keinerlei Wartungszeit notwendig ist. Natürlich weisen wir die Studierenden auch darauf hin, dass ein solcher Online-Klausurtrainer nur eine Zusatzoption ist und niemals das händische Berechnen von Altklausuren ersetzen kann.

Studienleistungen mit dem Klausurtrainer erstellen

Bei Bedarf können mit dem Klausurtrainer auch Studienleistungen erbracht werden. Denkbar wäre zum Beispiel ein festes Zeitfenster, in dem Studierende unter Zeitlimit auf den Klausurtrainer zugreifen können. Dadurch dass der Klausurtrainer die Klausuren automatisch und zufällig zusammenstellt und 2500 Kombinationsmöglichkeiten möglich sind, ist es unwahrscheinlich, dass zwei Studierende die gleiche Klausur erhalten. Zusätzlich kann in moodle eingeschränkt werden, ob die Studierenden eine Aufgabe erneut bearbeiten oder in den Aufgaben vor- und zurückspringen können. Wird dazu noch aktiviert, dass die Aufgaben auch in Ihrer Reihenfolge gemischt werden, sind pro Klausur 5*4*3*2*1=120 Reihenfolgen möglich, also bei 2500 Kombinationsmöglichkeiten * 120 Reihenfolgemöglichkeiten = 300.000 verschiedene Klausuren möglich.
Eine ungewollte Teamarbeit wird so komplett unterbunden.
Somit ist für die Durchführung einer Studienleistung mit dem Klausurtrainer kein großer PC-Pool notwendig, die Studierenden können die Studienleistung vom heimischen PC aus lösen oder alternativ per Laptop in einem großen Hörsaal. Die Benotung und Bepunktung wird automatisch von moodle übernommen, die Lehrperson muss sich anschließend nur eine Excel-Tabelle herunterladen, was ein deutliches Plus an Zeit und Geld bedeutet.

Fazit zu den Nutzungsmöglichkeiten von moodle im technischen Bereich

Wie im Teil 1, Teil 2 und auch in diesem dritten Teil der Beitragsreihe „Nutzungsmöglichkeiten von moodle im technischen Bereich“ deutlich aufgezeigt wurde, ist mit moodle für ingenieurtechnische bzw. naturwissenschaftliche Fächer viel möglich. Oft ist jedoch etwas Fantasie bei der Umsetzung gefragt.