Gamification: Mathe kann auch Spaß machen!

MathWeb Titelbild (Bild: TH Köln)

Die Lernplattform „MathWeb“ wurde erstmals in einer großen Lehrveranstaltung am Campus Gummersbach der TH Köln eingesetzt.

„… bis jetzt bin ich begeistert“! So lautete das Urteil von Marc Kevin Zenzen, Bachelorstudent der Informatik, über die neue Lernplattform „MathWeb“. Sie wurde im Wintersemester 2018 /19 im Rahmen der Großveranstaltung „Mathematik 1 für Informatik“ (ca. 250 Teilnehmer*innen) am Campus Gummersbach der TH Köln eingesetzt. 

MathWeb Abbildung1 Abbildung 1 Eine typische MathWeb Lernumgebung (Bild: TH Köln )

MathWeb ist eine Plattform zur Gamification des Mathematik-Lernens, die Prof. Dr. Klaus Giebermann von der Hochschule Ruhr-West (Mülheim) entwickelt hat. Gamification bedeutet, dass man spielerische Elemente zum besseren Lernen und Verstehen einsetzt. Bei MathWeb erhöht ein System von Lernkarten, farbigen Knoten und individualisierten Aufgaben die Motivation der Studierenden, sich mit Rechenaufgaben zu beschäftigen. Das Spektrum der Anforderungen reicht von den Grundrechenarten bis zur Integral- und Differenzialgleichungen.

Knoten zeigen rot, gelb und grün

MathWeb Abbildung2 Abbildung 2 Eine MathWeb Lernkarte (Bild: TH Köln)

Die Studierenden loggen sich über die Lernplattform ILIAS in MathWeb ein und finden dort beispielsweise eine Lernkarte zu einem Thema aus der Lehrveranstaltung. Diese Lernkarte besteht aus Knoten, hinter denen jeweils bestimmte Mathe-Aufgaben stehen (Abbildung 2).

Das Ziel des Spiels ist es, alle Knoten vom Anfangszustand „grau“/„rot“ auf „grün“ (oder zumindest auf „gelb“) zu bringen. Um dies zu erreichen, müssen die Studierenden individualisierte Aufgaben lösen. Wenn man nicht weiterkommt, kann man sich auch den Lösungsweg zu einer Aufgabe anschauen, die dann natürlich nicht mehr für das Ergebnis zählt. Der Clou ist, dass die Lösungswege zu jeder individualisierten Aufgabe vollautomatisch erzeugt werden. Studierende können also die korrekte Lösung Schritt für Schritt mit ihrer eigenen Lösung vergleichen. Auf Knopfdruck generiert MathWeb dann wieder eine neue Aufgabe. Wurden von den letzten fünf Aufgaben mindestens 3 korrekt gelöst, springt der Knoten in der Lernkarte von „rot“ auf „gelb“  (bei 4 von 5 auf „grün“) und gibt die nachgeordneten Knoten frei. Auf diese Weise werden die Teilnehmer durch die Lernkarte geführt und die Erfolgsquoten werden gespeichert. Das direkte Feedback und die immer wieder neuen Aufgaben-Variationen motivieren die Studierenden, am Ball zu bleiben und wie im Spiel ihre Fähigkeiten kontinuierlich zu verbessern. Die Lehrenden haben die Möglichkeit, sehr schnell individualisierte Lernkarten zu erzeugen, die spezifisch auf das eigene Lehrmodul zugeschnitten sind.

250 Studierende mit individuellen Lernkarten

Vor dem Start des Systems hatte eine Projektgruppe MathWeb in das ILIAS-System der TH Köln eingebunden. Das Team dafür bestand aus Prof. Dr. Klaus Giebermann von der HS Ruhr-West, Michelle Kubier von der Campus-IT der TH Köln und Prof. Dr. Wolfgang Konen vom Institut für Informatik. Im Oktober 2018 konnten 250 Studierende damit beginnen, begleitend zum Praktikum „Mathematik 1 für Informatiker“ ‚ihre‘ Lernkarten zu lösen. Der Server hatte keine Probleme, die zahlreichen parallelen Zugriffe zu verarbeiten, weil MathWeb seine Ressourcen sehr serverschonend einsetzt. Das System kann selbständig die Ergebniskontrolle übernehmen und die Resultate studierendenspezifisch an die Dozenten zurückspielen. 

Das Feedback der Studierenden auf das neue Lernangebot war positiv bis begeistert. Zwei Rückmeldungen als Beispiele:

„Ich finde diese Lernkarten eigentlich sehr gut, da man anhand dieser nochmal alle Themen, die bis jetzt besprochen wurden, durchnimmt. Bei dem Knoten Aussagenlogik finde ich gut, dass man da in kurzer Zeit viele Aufgaben bearbeiten kann. Allerdings bin ich bis jetzt noch nicht so weit, aber bis jetzt bin ich begeistert!“

[Marc Kevin Zenzen, Student Informatik Bachelor]

„Ich finde die MathWeb Anwendung wirklich sehr gut. Man kann viele Aufgaben rechnen und sich Beispiele für Lösungswege anzeigen lassen. Dies halte ich für eine gute Möglichkeit zum Üben.“

[Stefan Steinhauer, Student Informatik Bachelor]

Gerade die Wiederholung vieler ähnlich gelagerter Aufgaben mit individuellem Feedback zum Ergebnis kommt „Nicht-Mathe-Überfliegern“ besonders zugute. MathWeb besitzt viele interaktive Tools, die das Mathematik-Verstehen am praktischen Beispiel einüben und die Stärken der computerbasierten Interaktion geschickt nutzen.
 

MathWeb Abbildung3 Abbildung 3 Eine interaktive MathWeb Beispielaufgabe (Bild: TH Köln)

Resultate aus der Großveranstaltung (2. Lernkarte): Von 230 zu Beginn des Semesters angemeldeten MathWeb-Teilnehmern beteiligten sich 157 auch noch an der 2. Lernkarte am Ende des Semesters. Von diesen 157 hat eine erstaunliche Quote von 143 (91%) einen Lösungsgrad ³ 50% erzielt und damit die Mindestvorgabe erreicht. 113 von 157 (72%) erzielten einen Lösungsgrad ³ 75% und immerhin 34 von 157 (22%) erzielten volle Punktzahl (100% Lösungsgrad), obwohl dies gar nicht gefordert war. Dies zeigt, dass MathWeb durch die spielerischen Elemente (Gamification) einen deutlich höheren Anziehungsgrad erzeugen konnten als es sonst Mathe-Übungsaufgaben tun.

Das Team baut den Einsatz von MathWeb im laufenden Semester weiter aus, auch in anderen Lehrveranstaltungen wie z.B. „Spezielle Gebiete der Mathematik“ im Master Informatik oder „Mathematik für Wirtschaftsinformatiker“ (Bachelor).

Ansprechpartner an der TH Köln:

Prof. Dr. Wolfgang Konen; Dr. Elmar Lau; M. Sc. Samineh Bagheri, M.Sc.

Ansprechpartner an der Hochschule Ruhr-West:

Prof. Dr. Klaus Giebermann

www.mathweb.de

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