Abschlussreferat Bedeutung der Hierarchie von Lerninhalten für Game Based Learning 602.966 ES...
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Abschlussreferat Bedeutung der Hierarchie von Lerninhalten für Game Based
Learning 602.966 ES Forschungsmethodik III
O. Univ.-Prof. Dr. Dietrich Albert20.01.2009
Gruppe 6Neururer Cornelia [email protected] Georg [email protected] Prietl Verena [email protected]
FM3 Abschlussreferat 2
Inhalt
Theoretischer Hintergrund Ableitung der Fragestellung und Hypothese Methode Ergebnisse Diskussion Verständnisfragen Literatur
FM3 Abschlussreferat 3
Game Based Learning
Definition
„Die Anwendung bildschirm-, computer- oder
internetbasierten Spielen zu Lehr- und
Lernzwecken“ (e-teaching, 2008)
Kennzeichen „guter Computerspiele“ Probleme sind vorstrukturiert Abgestufte Levels
(Schwan, 2006)
FM3 Abschlussreferat 4
Wissensraumtheorie
Strukturierung eines Wissensbereiches durch
Voraussetzungsbeziehungen
Von Jean-Paul Doignon & Jean-Claude Falmagne
1985 entwickelt Adaptive Wissensdiagnose
Ökonomische Testung
(Hockemeyer, 2002)
FM3 Abschlussreferat 5
Wissensraumtheorie
Wissensbereich (Knowledge Domain)
Endliche, nichtleere Menge Q von Aufgaben Aufgaben können gelöst oder nicht gelöst werden
(dichotom)
(Falmagne et al., 1990)
FM3 Abschlussreferat 6
Wissensraumtheorie
Prerequisite Relation
Annahme von Abhängigkeiten zwischen Aufgaben eines Wissensbereiches Q Prerequisite Relations
Innerhalb der Menge Q als binäre Relation ≤ a ≤ b… Lösung der Aufgabe b beinhaltet die Lösung der
Aufgabe a reflexiv, transitiv Quasiordnung antisymmetrisch Partialordnung
(Falmagne et al., 1990)
FM3 Abschlussreferat 7
Wissensraumtheorie Beispiel: Q = {a, b, c, d, e}
a) 378 x 605 = ?b) 58.7 x 0.94 = ?c) 1/2 x 5/6 = ?d) What is 30% of 34?e) Gwendolyn is 3/4 as old as Rebecca.
Rebecca is 2/5 as old as Edwin. Edwin is 20 years old. How old is Gwendolyn?
(Falmagne et al., 1990)
FM3 Abschlussreferat 8
Wissensraumtheorie
Wissenszustand (Knowledge State) Teilmenge K von Aufgaben aus Q, die gelöst
werden können 2n mögliche Wissenszustände {a, b, c} Q möglicher Wissenszustand {b, c, d} Q kein möglicher Wissenszustand
(Falmagne et al., 1990)
FM3 Abschlussreferat 9
Wissensraumtheorie
Wissensstruktur (Knowledge Structure) Sammlung K von Wissenszuständen innerhalb Q
Wissensstruktur K = { { } , {a}, {c}, {a, c}, {a, b}, {a, b, c}, {a, b, d}, {a, b, c, e},
{a, b, c, d}, Q} Eigenschaften: abgeschlossen bezüglich Mengenvereinigung
und Mengendurchschnitt K, K’ einer Wissensstruktur K K’ und K K’
Wissenszustände der Wissensstruktur
(Falmagne et al., 1990)
FM3 Abschlussreferat 10
Wissensraumtheorie
Methoden zur Erfassung von Wissensstrukturen
Analyse erhobener Daten Analyse von Curricula und Didaktik Analyse von Anforderungen Analyse Kompetenz und Performanz ExpertInnenbefragung
(Albert & Kaluscha, 1997)
FM3 Abschlussreferat 11
Wissensraumtheorie
Überprüfung der Validität einer Wissensstruktur
Correlation Agreement Coefficient (CA) Distance Agreement Coefficient (DA) Diskrepanz Index (DI) Analyse von Lösungshäufigkeiten
FM3 Abschlussreferat 12
Wissensraumtheorie
Correlation Agreement Coefficient (CA)
Überprüfung, welche der „konkurrierenden“ Strukturen mehr mit den empirischen Daten übereinstimmt
Vergleich der beobachteten Korrelationen zwischen den Aufgaben mit den erwarteten Korrelationen
Je höher der Wert, desto besser die Struktur und desto besser passt die Struktur zu den Daten
(Van Leeuwe,1974; aus http://css.uni-graz.at/projects/CbKSTCourse/release/)
FM3 Abschlussreferat 13
Wissensraumtheorie
Distance Agreement Coefficient (DA) Vergleich der empirisch erhaltenen Antwortmustern mit den
Zuständen des Wissensraums Gesucht wird die „minimale symmetrische Distanz“ dmax = Q/ 2 Q…Anzahl der Aufgaben
(Schrepp,1999; aus http://css.uni-graz.at/projects/CbKSTCourse/release/)
Diskrepanz Index durchschnittliche symmetrische Distanzen Je geringer mittlere Distanz, desto mehr Übereinstimmung
(Kambouri et al., 1994; aus http://css.uni-graz.at/projects/CbKSTCourse/release/)
FM3 Abschlussreferat 14
Wissensraumtheorie
Analyse der Lösungshäufigkeiten (relativ und absolut)
Codierung: 1 = Aufgabe gelöst
0 = Aufgabe nicht gelöst
Aufgabennummer 1 2 3 4 5 ……..
Relative Häufigkeit ? ? ? ? ? ?
Absolute Häufigkeit ?% ?% ?% ?% ?% ?%
(Schrepp,2001; aus http://css.uni-graz.at/projects/CbKSTCourse/release/)
FM3 Abschlussreferat 15
Wissensraumtheorie
Studie: „An empirical Test of a Process Model for Letter Series Completion Problems“ (Martin Schrepp,1999)
Verbindung zwischen den Annahmen der Wissensraumtheorie und dem Prozessmodell, welches dem Lösen/Fortsetzen von Buchstabenreihenfolgen (LCS- Problemen), zugrunde liegt
Empirische Überprüfung möglich, indem man Wissensstruktur erstellt und mit Antwortmuster vergleicht
FM3 Abschlussreferat 16
Wissensraumtheorie
20 Buchstabenreihenfolgen Erstellung einer Surmise Relation
mit aufsteigendem Schwierigkeitsgradaufgrund der Annahmen des Prozess-modells
Versuchspersonen: 51 (25 Frauen, 26 Männer)
Aufgabe:- Fortsetzen der Buchstabenabfolge um 3 weitere Buchstaben
FM3 Abschlussreferat 17
Wissensraumtheorie
Ergebnisse: Durchschnittliche Lösungshäufigkeit: 81% Berechnung der symmetrischen Distanzen
dmax= 10 Durchschnittliche Distanz: 0,92
Ergebnisse zeigen, dass die aus dem Prozessmodell hergeleitete Surmise Relation fähig ist die Schwierigkeit von Buchstabenreihenfolgen ausreichend vorherzusagen.
FM3 Abschlussreferat 18
Ableitung der Fragestellung
Kennzeichen „guter Computerspiele“ (Schwan, 2006)
Probleme sind vorstrukturiert abgestufte Levels
Wissensraumtheorie Hierarchische Strukturierung eines Wissensbereiches
(Falmagne et al., 1990)
Empirische Überprüfung von Wissensstrukturen (http://css.uni-graz.at/projects/CbKSTCourse/release/)
FM3 Abschlussreferat 19
Fragestellung
Gibt es einen Unterschied bezüglich der Lernleistung zwischen Personen, die nach der vorgegebenen Reihenfolge der Levels von spielbasierten Lernprogrammen lernen und Personen, die nach einer zufällig ausgewählten Reihenfolge der Levels lernen?
FM3 Abschlussreferat 20
Forschungshypothesen
Ho: Personen, die nach der vorgegebenen Reihenfolge der Levels eines
spielbasierten Lernprogramms lernen, zeigen keine bessere Lernleistung als Personen, die nach einer zufällig ausgewählten Reihenfolge der Levels lernen.
FM3 Abschlussreferat 21
Forschungshypothesen
H1: Personen, die nach der vorgegebenen Reihenfolge der Levels eines
spielbasierten Lernprogramms lernen, zeigen eine bessere Lernleistung als Personen, die nach einer zufällig ausgewählten Reihenfolge der Levels lernen.
FM3 Abschlussreferat 22
Methode
FM3 Abschlussreferat 23FM3 Planungsreferat 23
Stichprobe
Rekrutierung- Bekanntenkreis, PsychologiestudentInnen
Umfang 24 Personen: 12 Frauen und 12 Männer
Art der Stichprobe Maturaniveau zwischen 18 und 40 Jahren (M=25,58; SD=3,17)
Untersuchungsort PC-Raum, am Institut für Psychologie, KFU Graz
Entlohnung Versuchsschein
FM3 Abschlussreferat 24
Material
Testheft Demographische Daten und Screening Instruktion Strukturiertes Interview Wissenstest
FM3 Abschlussreferat 25
MaterialTestheft
Screening
Wie gut kennen Sie die Namen der Regionen (und deren
Hauptstädte) Mexikos?
Gar nicht kaum mittelmäßig ziemlich Außerordentlich gut
FM3 Abschlussreferat 26
MaterialTestheft
Wissenstest
Acht Fragen in Papier-Bleistift-Form aus dem Lernprogramm Sheppard
Hierarchische Struktur der Fragen Level 1: Fünf Fragen Level 2 bis 4: Jeweils eine Frage
FM3 Abschlussreferat 27
MaterialTestheft
Strukturiertes Interview
„Wie ist es Ihnen ergangen?“ „Hat Ihnen das Lernspiel Spaß gemacht?“ „Wie schätzen Sie die Schwierigkeit der
Aufgaben ein?“ „Wäre eine andere Reihenfolge der Aufgaben
leichter gewesen? Wenn ja, welche?“
FM3 Abschlussreferat 28
Material Apparatur
10 PCs (Pentium 4, 160 GB HD; 1 GB RAM) Windows Xp 17 Zoll TFT- Bildschirme (1280 x 1024 Pixel) Internetzugang (Mozilla Firefox)
FM3 Abschlussreferat 29
Material Software
„Sheppard Software“ verschiedene
Online- Lern- Spiele
Themen: Chemie, Mathematik…
Geographie Mexiko (Hauptstädte)
(http://www.sheppardsoftware.com/)
FM3 Abschlussreferat 30
MaterialSoftware
Tutorial:
Aufgabe des/der SpielerIn ist es die Länder auf der Karte anzuklicken
Der/die SpielerIn erfährt den Namen der Hauptstadt und weitere Informationen zum zugehörigen Land
(http://www.sheppardsoftware.com)
FM3 Abschlussreferat 31
MaterialSoftware
Nach dem Tutorial folgen verschiedene Levels, die nach aufsteigender Schwierigkeit geordnet sind Beginner: „Find and Click by Region“ Intermediate: „Find the correct capital for the country“ Expert: „Find the correct country for the capital“ Cartographer: „Type the first three letters of the name of the
country's capital
(http://www.sheppardsoftware.com/)
FM3 Abschlussreferat 32
Untersuchungsplan
UV: Darbietung der Levels Vorgegebene Reihenfolge der Levels Zufällig gewählte Reihenfolge der Levels
AV: Antwortmuster SV: Vorwissen (Ausschluss)
FM3 Abschlussreferat 33
Untersuchungsplan Vorgegebene Reihenfolge der Levels
Tutorial Beginner Intermediate Expert Cartographer
Zufällig gewählte Reihenfolge der Levels Tutorial Expert Intermediate Cartographer Beginner
FM3 Abschlussreferat 34
Auswertungsmethoden
ePsyt
ePsyt- electronic Psychology tools Online verfügbar Institut für Psychologie Arbeitsbereich
Allgemeine Psychologie Knowledge Space Theory: Punkt „Software“ – „ePsyt“
Auf Grundlage der Wissensraumtheorie entwickelt
(http://wundt.uni-graz.at/epsyt/epsyt/index.php)
FM3 Abschlussreferat 35
Auswertungsmethoden
ePsyt
Tools für Konstruktion eines Wissensraumes (Constr) Berechnen der symmetrischen Distanzen
(distance) Berechnen des Correlation Agreement Coefficient u.a
(http://wundt.uni-graz.at/epsyt/epsyt/index.php)
FM3 Abschlussreferat 36
Untersuchungsablauf
Gruppe-
srukturiert
Begrüßung DatenblattScreening
Instruktion
strukt.
Spiel
Strukturiertes Interview
Wissenstest Verabsch.
Gruppe-
unstrukturiet Instruktion
unstrukt.
ca. 5 min ca. 5 min 20 min*
ca. 5 min 10 min
* Tutorial: 5 min.
Bearbeitung der Levels: 15 minDauer gesamt: ca. 45 min
FM3 Abschlussreferat 37
Ergebnisse
FM3 Abschlussreferat 38
ErgebnisseLösungshäufigkeiten
Lösungshäufigkeiten strukturiert
n=12
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 Ges.
Absolute Häufigkeit 4 7 2 7 5 0 4 1 30
Relative Häufigkeit 33,3 58,3 16,7 58,3 41,7 0 33,3 8,3 31,3
FM3 Abschlussreferat 39
ErgebnisseLösungshäufigkeiten
Lösungshäufigkeiten unstrukturiert
n=12
Aufgabe 1 2 3 4 5 6 7 8 Ges.
Absolute Häufigkeit 6 11 0 10 6 2 6 0 41
Relative Häufigkeit 50,0 91,7 0 83,3 50,0 16,7 50,0 0 42,7
FM3 Abschlussreferat 40
ErgebnisseLösungshäufigkeiten
Strukturiert vs. Unstrukturiert
FM3 Abschlussreferat 41
ErgebnisseBasis
Erstellen der Basis des Wissensraums
Basiszustände:
(a), (b), (c), (d), (e), (a,b,c,d,e,f), (a,b,c,d,e,f,g), (a,b,c,d,e,f,g,h)
FM3 Abschlussreferat 42
ErgebnisseBasis
Basis des Wissensraums
8 Anzahl der Aufgaben8 Anzahl der Basiszustände
1000000001000000001000000001000000001000111111001111111011111111
FM3 Abschlussreferat 43
ErgebnisseWissensraum
Erstellung des Wissensraums mittels des ePsyt-Tools „constr“ aufgrund der Basis
Es ergeben sich 35 mögliche Wissenszustände
Vergleich der Antwortmuster der Vpn mit den Zuständen des Wissensraums!
Anwendung des Tools „distance“
FM3 Abschlussreferat 44
FM3 Abschlussreferat 45
ErgebnisseDiskrepanzindex- strukturiert
Distanz Häufigkeit
0 6
1 6
Durchschnittliche Distanz: 0,5
Standardabweichung: 0,5
FM3 Abschlussreferat 46
FM3 Abschlussreferat 47
ErgebnisseDiskrepanzindex- unstrukturiert
Distanz Häufigkeit
0 5
1 6
2 1
Durchschnittliche Distanz: 0,6667
Standardabweichung: 0,6236
FM3 Abschlussreferat 48
ErgebnisseSimulation
Vergleich der Antwortmuster mit gesamten Wissensraum (28 mögliche Wissenszustände)
Strukturiert: Distanz = 1,417
SD = 1,255
Unstrukturiert: Distanz = 2,417
SD = 1,32
FM3 Abschlussreferat 49
ErgebnisseSimulation
Vergleich der Antwortmuster mit einem zufällig konstruierten Wissensraum
Strukturiert: Distanz = 1,417
SD = 0,493
Unstrukturiert: Distanz = 1,5
SD = 0,5
FM3 Abschlussreferat 50
ErgebnisseReproduzierbarkeitskoeffizient
Reproduzierbarkeitskoeffizient nach Guttman
Gibt den Prozentsatz der Daten an, der durch das Modell erklärt werden kann
Rep = 1 - [d / (a * n)] d… Anzahl der Fehler
a… Anzahl der Items
n… Anzahl der VPn/Gruppe
≥ 0,9 modellkonform Bortz & Döring (2003)
FM3 Abschlussreferat 51
ErgebnisseReproduzierbarkeitskoeffizient
Strukturiert:
1-[6/(8*12)] = 0,9375
Unstrukturiert:
1-[8/(8*12)] = 0,9167
FM3 Abschlussreferat 52
ErgebnisseStrukturiertes Interview
Wie ist es Ihnen ergangen?
Hat Ihnen das Lernspiel Spaß gemacht?
Strukturiert Unstrukturiert
gut mittel schlecht gut mittel schlecht
25% 33.3% 41.7% 25% 58.3% 16.7%
Strukturiert Unstrukturiert
ja mittel nein ja mittel nein
66.7% 16.7% 16.7% 66.7% 16.7% 16,7%
FM3 Abschlussreferat 53
ErgebnisseStrukturiertes Interview
Wie schätzen Sie die Schwierigkeit ein?
Wäre eine andere Reihenfolge leichter gewesen?
Strukturiert Unstrukturiert
leicht mittel schwer leicht mittel schwer
8.3% 33.3% 58.3% 0% 33.3% 66.7%
Strukturiert Unstrukturiert
ja nein ja nein
8.3% 91.7% 83.3% 16.7%
FM3 Abschlussreferat 54
Diskussion
FM3 Abschlussreferat 55
Diskussion
Zusammenfassung der Ergebnisse Diskrepanzindex: mittlere symmetrische Distanz
Strukturiert: 0,5 Unstrukturiert: 0,667
Antwortmuster „strukturiert“: mehr Ähnlichkeit mit Wissensraum
Reproduzierbarkeitskoeffizient nach Guttman Strukturiert: 0,9375 Unstrukturiert: 0,9167
Beide Bedingungen modellkonform
FM3 Abschlussreferat 56
Diskussion
Zusammenfassung der Ergebnisse Relative Lösungshäufigkeiten
Strukturiert: 31,3% Unstrukturiert: 42,7%
Hypothese Personen, die nach der vorgegebenen Reihenfolge
der Levels eines spielbasierten Lernprogramms lernen, zeigen eine bessere Lernleistung als Personen, die nach einer zufällig ausgewählten Reihenfolge der Levels lernen.
trifft nicht zu
FM3 Abschlussreferat 57
Diskussion
Hasse Diagramm
der 8 Aufgaben
Aufgabe a b c d e f g h
Strukt. 33,3% 58,3% 16,7% 58,3% 41,7% 0% 33,3% 8,3%
Unstrukt. 50,0% 91,7% 0% 83,3% 50,0% 16,7% 50,0% 0%
FM3 Abschlussreferat 58
Diskussion Aufgabe c: Cuernavaca ist die Hauptstadt von?
Dazugehöriges Land sehr klein Verwechslungsfehler
FM3 Abschlussreferat 59
Diskussion Aufgabe f: Toluca ist die Hauptstadt von?
Länder waren nicht eingezeichnet
FM3 Abschlussreferat 60
Diskussion
Aufgabe g: Die Hauptstadt von Chiapas ist? Antwortmöglichkeiten waren gegeben
FM3 Abschlussreferat 61
Diskussion
Strukturiertes Interview: „ Wäre eine andere Reihenfolge leichter gewesen?“
Trotzdem: Lösungshäufigkeit „Unstrukturiert“ höher als „Strukturiert“
Strukturiert Unstrukturiert
ja nein ja nein
8.3% 91.7% 83.3% 16.7%
FM3 Abschlussreferat 62
Diskussion
Allgemein/ Empfehlung für nachfolgende Studien
Größere Stichprobe Zeitdruck Mehr Voruntersuchungen Studierende vs. Nicht-Studierende Sprache
FM3 Abschlussreferat 63FM3 63
Literatur Albert, D. & Kaluscha, R. (1997). Adapting Knowledge Structures in Dynamic
Domains. In C. Herzog (Ed.), Beiträge zum Achten Arbeitstreffen der GI–Fachgruppe 1.1.5/7.0.1 "Intelligente Lehr–/Lernsysteme'', September 1997, Duisburg, Germany [Contributions of the 8th Workshop of the GI SIG "Intelligent Tutoring Systems''] (pp. 89–100). TU München.
Bortz, J., Döring, N. (2003). Forschungs- und Evaluationsmethoden für Human- und Sozialwissenschaftler. (3.Auflage) Berlin Heidelberg: Springer.
Falmagne, J. C., Koppen, M., Villano, M., Doignon, J. P., & Johannesen, L. (1990). Introduction to knowledge spaces: How to build, test and search them. Psychological Review, 97, 201–224.
Hockemeyer, C. (2002). A Comparison of Non–Deterministic Procedures for the Adaptive Assessment of Knowledge. Psychologische Beiträge, 44, 495–503.
Schrepp, M. (1999). An Empirical Test of a Process Model for Letter Series Completion Problems. In D. Albert & J. Lukas (Eds.), Knowledge Spaces: Theories, Empirical Research Applications (pp. 133–154). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
FM3 Abschlussreferat 64
Literatur Schwan, S. (2006). Game Based Learning – Computerspiele in der Hochschule.
Zugriff am 19.01.2009, von http://www.e-teaching.org/didaktik/konzeption/methoden/lernspiele/game_based_learning/gamebasedlearning.pdf
http://css.uni-graz.at/projects/CbKSTCourse/release/
[Stand: 19.01.2009]
http://www.e-teaching.org/didaktik/konzeption/methoden/lernspiele/game_based_learning
[Stand: 19.01.2009]
http://www.sheppardsoftware.com/
[Stand: 19.01.2009]
http://wundt.uni-graz.at/epsyt/index.php
[Stand: 19.01.2009]
FM3 Abschlussreferat 65
Verständnisfragen
1. Aus welchem Grund war die Berechnung des „Correlation Agreement Coefficient“ für unsere Untersuchung nicht relevant?
2. Wieso wurden Simulationen durchgeführt?