Just-in-Time Teaching in Übungen für das Fach Game Physik

Kurzzusammenfassung:

Bei dem hier vorgestellten Ansatz von Just-in-Time Teaching (JiTT) in vorlesungsbegleiteten Übungen im Fach Game Physik wird die gemeinsame Präsenzphase anhand von formativem Feedback der Studierenden gestaltet, welche die Lehrperson aufgrund von bearbeiteten Aufgaben der Studierenden erhält. Die Studierenden liefern hierbei Lösungsvorschläge in Form von Programmcode, aber auch Lösungen in textueller Form im Falle von theoretischen Aufgaben. Diese werden dann von der Lehrperson vor der Übung evaluiert. Die Ergebnisse werden klassifiziert und Beispiele daraus herausgegriffen. Im Anschluss daran werden die aufbereiteten Ergebnisse in der Übungen mit allen Beteiligten besprochen.


Übersicht

Ziele:

  • Die Studierenden können Programmcode zu Anwendungen einer Game Physik Engine lesen und verstehen.
  • Die Studierenden verstehen die Ursache von fehlerhaftem Systemverhalten bei einer Game Physik Engine.
  • Die Studierenden können die Qualität ihrer Lösung beurteilen.

Didaktische Funktion(en):

  • Wiederholung & Festigung
  • Beurteilung
  • Rückmeldung & Feedback

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Das hier vorgestellte Lehr-Lern-Arrangement für das Fach Game Physik basiert, wie bereits aufgezeigt, auf der Methode Just-in-Time Teaching, kurz JiTT, welche in den 90er Jahren entwickelt wurde (vgl. Novak 1999). Der Grundgedanke hiervon ist, dass sich Studierende in einer Selbstlernphase Wissen aneignen und der Lehrperson vor der gemeinsamen Präsenzveranstaltung eine Rückmeldung zu ihrem Lernstand geben. Durch diese Form des formativen Feedbacks erfahren Lehrende wie es Studierenden mit dem bisherigen Stoff geht, ob Unklarheiten und offene Fragen bestehen. Die Präsenzveranstaltung wird daraufhin anhand dieser Rückmeldungen konzipiert und kann beispielsweise dazu genutzt werden „interaktiv Fehlvorstellungen zu korrigieren, Fragen zu klären und weiterführende Inhalte zu behandeln“ (Hoechstetter 2013). Auf diese Weise wird das selbstständige Lernen unterstützt und der Lehr-Lern-Prozess interaktiv gestaltet. Das Lehrkonzept versteht die Lernenden nicht als passive Konsumenten von Bildung, sondern als zentrale Akteure, welche den Lehr-Lern-Prozess aktiv mitgestalten (vgl. Novak 1999). Andere Lehr-Lern-Arrangements, welche auf der Methode JiTT basieren, sind zum Beispiel für Gruppen mit maximal 30 Studierenden dokumentiert.

Sozialform(en):

Einzelarbeit, Plenum

Anzahl der Lernenden:

ab 2 Personen


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

Lehrperson(en) benötigen sehr gute Kenntnisse im Programmieren. Lernende benötigen je nach Aufgabentyp Vorkenntnisse im Bereich Programmieren.

Ausstattung & Medien:

Server, bei dem Studierende Lösungsvorschläge einreichen können; Seminarraum je nach Anzahl der Lernenden, PC, 1 Beamer


Ablauf

Beispiele oder Materialien:

Beispielaufgabe - Theorie:

Wie in der Vorlesung behandelt, reduzieren wir die Geschwindigkeit für Teilchen, damit wir sie noch fliegen sehen. Was müssen wir tun, damit die Teilchen trotz geringerer Geschwindigkeit auf einer ähnlichen Bahn fliegen, wie sie mit ursprünglicher Geschwindigkeit geflogen wären? (ohne Luftwiderstand)

Aufbereitung durch Lehrperson:
Kategorie 1 (falsch): Masse des Teilchens verändern
* Die Masse des Particles muss erhöht werden
* Man kann ja die Masse des Teilchens proportional zu Geschwindigkeit erhöhen
* ...

Kategorie 2 (falsch): Die Kugelgröße muss verändert werden
* Man muss die Kugel größer machen, damit sie mehr gebremst wird.
* ...

Kategorie 3 (richtig): Schwerkraft verändern
Kategorie 3a: zu ungenau
* Die Gravitationskraft muss geändert werden
* Der Gravitationskraftgenerator muss eine kleiner Gravitationskraft wirken

Kategorie 3b: richtig
* Die neue Gravitationskraft muss gemäß der Formel:
"g_neu = (g_alt * v_alt) / v_neu" aktualisiert werden.

In der Übung:
* 2-3 Beispiele aus den falschen Kategorien 1, 2 und 3a
* 1 Beispiel aus der richtigen Kategorie 3b

Hinweise zur Vorbereitung:

Die Lehrperson muss alle abgegebenen Lösungsvorschläge evaluieren und ähnliche Lösungsvorschläge kategorisieren. Es muss mindestens eine korrekte Lösung vorbereitet werden.

Hinweise zur Nachbereitung:

Ergebnisse der Diskussion in der Übung werden ggf. gespeichert und den Lernenden zur Verfügung gestellt.

Hinweise zur Dauer: Insgesamt ca. 60 Min.


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

Es unterstützt Studierende, eigenen und fremden Programmcode zu beurteilen. Es unterstützt Studierende, Fehler in ihrer eigenen Programmierhaltung zu erkennen.

Grenzen und Schwächen:

Sehr zeitaufwändig

Sonstige Hinweise:

Das Lehr-Lern-Arrangement „JiTT“ ist sehr allgemein gehalten und lässt sich deswegen auf beliebige andere Bereiche übertragen. Essenziell sind in diesem Kontext die vorherige Abgabe von Lösungsvorschlägen durch Studierende, die Aufbereitung dieser Lösungen durch die Lehrperson (vor der Übung) und die anschließende Besprechung mit allen Beteiligten.


Literatur und weiterführende Hinweise
  • Bartel, A., Hagel, G. (2016): Gamified Just-in-Time Teaching – A Conceptual Approach Based on Best Practices. In: Proceedings of the European Conference of Software Engineering Education. Aachen: Shaker, S. 1-17.
  • Hagel, Georg; Mottok, Jürgen; Müller-Amthor, Martina (2013): Drei Feedback-Zyklen in der Software Engineering-Ausbildung durch erweitertes Just-in-Time-Teaching. In: Spillner, Andreas; Lichter, Horst (Hrsg.): Software Engineering im Unterricht der Hochschulen SEUH 2013, Aachen. S. 17-26.
  • Hoechstetter, Karsten (2013): Just-in-Time Teaching: Vorbereitete Studierende, maßgeschneiderte Lehre – geht das? In: MINTTENDRIN Lehre erleben – Tagungsband zum 1. HDMINT Symposium, S. 80-88.
  • Novak, G. M., Patterson, E. T., Gavrin, A. D., Christian, W. (1999): Just-in-Time Teaching: Blending active Learning and Web Technology. Upper Saddle River, NJ, U.S.A.: Prentice Hall.
  • Tao, Y. et al. (2014): Just-in-Time Teaching in software engineering: A Chinese-German empirical case study. IEEE: Global Engineering Education Conference EDUCON, Istanbul. S. 983-986.