Escape Room zum Thema Kryptographie

Kurzzusammenfassung:

In diesem Lehr-Lern Arrangement geht es darum, dass Studierende Wissen über kryptografische Methoden und Hash-Algorithmen vertiefen. Dies soll erreicht werden, indem Studierende im Rahmen von GBL (game-based learning) auf spielerische Weise Lehrinhalte vermittelt bekommen. Dabei werden Escape Rooms, eine spezifische Ausprägungsform des GBL, verwendet. In Escape Rooms versuchen die Teilnehmer, Puzzles und Rätsel mit ihrem bereits gelernten Wissen zu lösen, sodass sie sich aus einem verschlossenen Raum befreien können. Die Aufgaben des Escape Rooms behandeln verschiedene IT Security Inhalte wie kryptografische Methoden und Hash Algorithmen wie AES-256, RSA, SHA3-512.


Übersicht

Ziele:

  • Motivation und Interesse der Studierenden gegenüber den Themengebieten fördern
  • Ein grundlegendes Verständnis über die Wichtigkeit und Funktionalität der Kryptografie im Bereich der IT Security vermitteln:
    • Die Studierenden sollen in der Lage sein, Kryptografie zu definieren und verschiedene kryptografische Methoden (symmetrisch und asymmetrisch, Hash Funktionen) aufzuzählen
    • Die Studierenden sollen in der Lage sein, verschiedene Methoden zur Ver- und Entschlüsselung sowie verschiedene Hash-Funktionen zu erklären und zu vergleichen
    • Die Studierenden sollen in der Lage sein, verschiedene Ver- und Entschlüsselungsmethoden sowie Hash-Funktionen für verschiedene Anwendungen zu beurteilen und zu diskutieren

Didaktische Funktion(en):

  • Informationsaneignung
  • Wiederholung & Festigung
  • Anwendung

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Sozialform(en):

Kleingruppenarbeit

Anzahl der Lernenden:

4-6 Personen pro Gruppe


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

  • Betreuer benötigen Kenntnisse im Bereich Kryptografie
  • Betreuer benötigen Kenntnisse zum Aufbau der technischen Ausstattung
  • Vorlesungseinheit zum Thema Kryptografie
  • Präsenzeinheit für Escape Room (mit Änderung des technischen Aufbaus auch virtuell möglich)

Ausstattung & Medien:


Ablauf

Beispiele oder Materialien:

Creative Commons Lizenzvertrag
Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Ablauf der Aufgaben des Educational Escape Room (beginnend mit Code Logical, über freie Aufgaben, endend mit Logic Puzzle)

Hinweise zur Vorbereitung:

Hinweise zur Nachbereitung:

  • Falls nötig: Debriefing der Teilnehmer mit Auflösung der Aufgaben
  • Zurücksetzen des Setups (PCs, Daten etc.) für erneutes Spiel

Hinweise zur Dauer: Die reine Spieldauer beträgt ca. 60-90 Minuten (je nach Geschwindigkeit der Gruppe und ob nach 90 min. abgebrochen (klassischer Escape Room) oder verlängert wird (Erreichen des Erfolgserlebnisses)). Es sollten für Organisation am Anfang und Besprechung am Ende noch ca. 5-10 min eingeplant werden.


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

  • Teilnehmer bekommen Hands-On Erfahrung mit Kryptografie
  • Sonst eher theoretische und trockene Inhalte werden spielerisch und praktisch behandelt
  • Erhöhte Motivation und Zusammenarbeit im Team

Grenzen und Schwächen:

  • Großes technisches Setup mit Erstellung eigener Videos als Hilfestellung
  • Gruppengröße sollte 6 Personen nicht übersteigen, da sonst Gefahr der Nichtbeteiligung
  • Erstellen der Story/des Szenarios und der Aufgaben im Verhältnis zu „normalen“ Übungsaufgaben zeitaufwändiger

Sonstige Hinweise:

Die Studierenden sollten bereits Vorwissen zum Inhalt, also IT Security, aufweisen und eine Vorlesung zu dem Thema besucht haben.


Literatur und weiterführende Hinweise
  • S. Seebauer, S. Jahn, J. Mottok (2019). Escape Rooms for teaching IT-Security. In: Proc. 12th annual International Conference of Education, Research and Innovation (ICERI), Seville, Spain.
  • S. Seebauer, S. Jahn, J. Mottok (2020). Learning from Escape Rooms? A Study Design Concept Measuring the Effect of a Cryptography Educational Escape Room. In: 2020 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), Porto, Portugal.
  • C. S. Teoh and A. K. Mahmood. (2018): “Cybersecurity Workforce Development for Digital Economy,” The Educational Review, USA.
  • S. J. Clarke, S. Arnab, H. Keegan, L. Morini, and O. Wood. (2016). “EscapED: Adapting Live- Action,  Interactive Games to Support Higher Education Teaching and Learning Practices,” in Lecture Notes in Computer Science, Games and Learning Alliance, R. Bottino, J. Jeuring, and R. C. Veltkamp, Eds., Cham: Springer International Publishing, pp. 144 – 153
  • S. J. Clarke et al., “EscapED: A Framework for Creating Educational Escape Rooms and Interactive Games to For Higher/Further Education,” vol. 4, no. 3, 2017.
  • Y. Sedelmaier and D. Landes, (2015). „Active and inductive learning in software engineering education“, in 2015 IEEE/ACM 37th IEEE International Conference on Software Engineering. IEEE, pp. 418-427
  • D. Gramß, P. Pillath, and C. Schwozer (2018) „Escape room – mitarbeitende für digitales lernen begeistern. In: Dachselt, R. & Weber, G. (Hrsg.), Mensch und Computer 2018 – Workshopband. Bonn: Gesellschaft für Informatik e.V.
  • C. Giang, M. Chevalier, L. Negrini, R. Peleg, E. Bonnet, A. Piatti, and F. Mondada (2018). „Exploring escape games as a teaching tool in educational robotics“, in: Educational Robotics in the Context of the Maker Movement
  • M. J. Prince, R. M. Felder (2006. Inductive teaching and learning methods: Definitions, comparisons, and research bases. In: Journal of Engineering Education, vol. 95, no. 2, pp. 123-138

Kartenspiel zum Thema Softwaretest

Kurzzusammenfassung:

In diesem LLA wird im Rahmen eines Kartenspiels die Implementierung von aktivem Lernen vorgestellt, um Studierenden die Möglichkeit zu bieten, Wissen zum Thema Softwaretest zu vertiefen. Wir beschreiben ein Kartenspiel für fortgeschrittenes Lernen, das die Zusammenarbeit und den Wissensaustausch der Studierenden auf spielerische und wettbewerbsfähige Weise fördert. Das Design des Spiels basiert auf konstruktiven und kooperativen Theorien.


Übersicht

Ziele:

  • Die Studierenden spielen und lernen gemeinsam
  • Die Studierenden beantworten Fragen zum Thema Softwaretest
  • Studierende vertiefen Inhalte

Didaktische Funktion(en):

  • Aktivierung
  • Wiederholung & Festigung

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Sozialform(en):

Einzelarbeit, Partnerarbeit oder Gruppenarbeit

Anzahl der Lernenden:

ab 1 Person, idealerweise jedoch mehr


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

  • Mind. 1 Lehrperson
  • Lehrperson(en) benötigen gute Kenntnisse im Bereich Softwaretest

Ausstattung & Medien:

  • Seminarraum
  • Keine weiteren Medien nötig

Ablauf
  1. Studierende werden zufällig in Gruppen eingeteilt und werden mit dem Spiel und dem Regelwerk vertraut gemacht.
  2. Anschließend wird das Spiel (ca. 1,5 Stunden) gespielt.
  3. Ausfüllen eines Fragebogen, in dem sie ihre Gedanken und Gefühle zum Spiel im Allgemeinen, ihre Meinungen zur Verwendung dieses Kartenspiels und ihr Gameplay darlegen.

Beispiele oder Materialien:

Creative Commons Lizenzvertrag
Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Der Spieler kann seine Spielstrategie basierend auf seinem Wissensstand wählen. Das Spiel ist als Wettbewerbsspiel konzipiert, bei dem die Schüler je nach Spielsituation alleine oder zusammen mit einigen Gruppenmitgliedern spielen können. Die Karten haben unterschiedliche Schwierigkeitsgrade und Belohnungswerte und können allein oder in Zusammenarbeit gelöst werden. Abhängig von ihrer Auswahl werden die Punkte entweder für eine Person vergeben oder zwischen Partnern aufgeteilt. Die Aufgaben auf den Karten, um die Punkte zu erreichen, basieren auf dem theoretischen Inhalt des International Software Testing Qualifications Board (ISTQB) – Foundation Level. Der Spieler, der die meisten Punkte erzielt, ist der Gewinner.

Hinweise zur Vorbereitung:

Konzeption von Aufgaben und zugehörigen Karten

Hinweise zur Nachbereitung:

Keine

Hinweise zur Dauer: 90 Minuten


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

  • Ermöglicht aktive Beteiligung der Studierenden, statt Frontalunterricht
  • Ermöglicht kooperatives Lernen
  • Laut Studierenden sowohl eine nützliche Lektion als auch eine erfreuliche Erfahrung

Grenzen und Schwächen:

Insbesondere das Ausbalancieren von Bonuspunkten von Karten und das Gameplay im Allgemeinen sind Aufgaben, die überarbeitet werden müssen


Literatur und weiterführende Hinweise

Prensky, M. (2003). „Digital game-based learning”, in: Computers in Entertainment (CIE), vol.1, no. 1.

Prince, M. J., Felder, R. M. (2006). Inductive teaching and learning methods: Definitions, comparisons, and research bases. In: Journal of Engineering Education, vol. 95, no. 2, pp. 123-138.