Effizienz von Mathematik-Vorkursen an der Fachhochschule Technikum Wien - ein datengestützter Reflexionsprozess

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Effizienz von Mathematik-Vorkursen an der
   Fachhochschule Technikum Wien – ein
      datengestützter Reflexionsprozess

              Carina Prendinger und Franz Embacher
                         Universität Wien
                  Fachhochschule Technikum Wien

                    Beitrag zur zweiten khdm-Arbeitstagung
    Mathematik im Übergang von Schule zu Hochschule und im ersten Studienjahr
                    Universität Paderborn, 20. – 23. 2. 2013
Fachhochschule Technikum Wien

14 Bachelorstudiengänge:
   • 8 Studiengänge Vollzeitstudium
          Biomedical Engineering | Elektronik | Informatik |
          Mechatronik/Robotik | Sports Equipment Technology | Urbane
          Erneuerbare Energietechnologien | Verkehr und Umwelt |
          Wirtschaftsinformatik
   • 4 Studiengänge berufsbegleitend
          Elektronik/Wirtschaft | Informations- und Kommunikationssysteme
          | Internationales Wirtschaftsingenieurwesen |
          Wirtschaftsinformatik
   • 2 Studiengänge im Fernstudium
          Electronics and Business | Business Informatics
Anzahl der Studierenden

0
    5
          10
                  15
                          20
                                        25
                               Studiengänge
Fachhochschule Technikum Wien
19 Masterstudiengänge:
   • 7 Studiengänge Vollzeit
          Biomedical Engineering Sciences | Game Engineering und Simulation |
          Gesundheits- und Rehabilitationstechnik | Intelligent Transport Systems
          | Mechatronik/Robotik | Multimedia und Softwareentwicklung | Sports
          Equipment Technology
   • 11 Studiengänge berufsbegleitend
          Embedded Systems | Erneuerbare Urbane Energiesysteme | Industrielle
          Elektronik | Informationsmanagement und Computersicherheit |
          Innovations- und Technologiemanagement | Internationales
          Wirtschaftsingenieurwesen | Mechatronik/Robotik | Technisches
          Umweltmanagement und Ökotoxikologie | Telekommunikation und
          Internettechnologien | Tissue Engineering and Regenerative Medicine |
          Wirschaftsinformatik
   • Studiengang im Fernstudium
          Information Systems Management
Warm-up-Kurse an der
                FH Technikum Wien
Angebot seit 2008:
   • Kurse in Mathematik, Physik und Informatik
   • Dauer: 4 Wochen (vor Studienbeginn), 60 Stunden
   • Angebot: Parallelkurse für Vollzeitstudierende und
     berufstätige Studierende.
   • Ziel: Senkung der Drop-out Rate in den ersten
     Semestern durch den Versuch, einen Mindestlevel für
     Mathematikleistungen zu erzielen.
   • Ab Sommer 2013 – Einsatz der Blended-Learning
     Plattform
Lehrinhalte der Warm-up-Kurse
                   (Mathematik)
Inhalte: „unverbindliche“ Empfehlung, nicht vereinheitlicht!
   • Logik, Mengen, Zahlen
   • Umformen von Termen (Ausmultiplizieren, Faktorisieren,
     Rechnen mit Brüchen, Potenzen, Logarithmen,…)
   • Gleichungen (lineare, Betrags-, Bruch-, quadratische,
     logarithmische und Exponentialgleichungen)
   • Prozentrechnung
   • Einfache lineare Gleichungssysteme
   • Ungleichungen
   • Elementare Funktionen (lineare Funktionen, Exponentialfunk-
     tion, Logarithmusfunktion, Potenzfunktion, Winkelfunktionen)
   • Differentialrechnung
Geschlecht der TeilnehmerInnen
                          70
Anzahl der Studierenden

                          60

                          50

                          40

                          30

                          20

                          10

                           0
                                  männlich     weiblich   nicht angegeben
Probleme

• Viele Studierende wählen berufsbegleitendes Studium als
  zweiten Bildungsweg, d.h. kaum Beschäftigung mit
  Mathematik in den letzten Jahren.
• Inhalte sind den Studierenden teilweise völlig fremd
  (Mengenlehre, Fallunterscheidungen).
• Nur 4 Wochen, um die wichtigsten Kapitel
  (aus Sekundarstufe I und II) zu wiederholen.
• Unterschiedliche Ergebnisse in verschiedenen Kursen
  (Vollzeit/berufsbegleitend, Studiengänge, LektorInnen).
Berufstätigkeit
                          60
Anzahl der Studierenden

                          50

                          40

                          30

                          20

                          10

                           0
                                  nicht      0 - 10 h /   10 - 20 h /   20 - 40 h /   > 40 h /     nicht
                               berufstätig    Woche        Woche         Woche        Wooche     angegeben
Anzahl der Studierenden

        0
            5
                  10
                          15
                                  20
                                                         25
1985
1987
1990
1992
1994
1997
1998
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
                                       Jahr des Schulabschlusses

2008
2009
2010
2011
2012
 n.a.
40
                          35
                               Schulabschluss
Anzahl der Studierenden

                          30
                          25
                          20
                          15
                          10
                           5
                           0
Jahr 2012 – datengestützter
                 Reflexionsprozess

• Wunsch der FH: Weitere Senkung der Drop-out-Rate
  erwünscht!
• Daher Vorschlag an die FH: Leistungszuwächse der
  Studierenden erheben und konstruktiv damit arbeiten, um
  die Warm-up-Kurse langfristig zu verbessern.
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse werden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wird über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess werden dem
  Technikum Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-
  up- Kurse unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse werden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wird über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess werden dem Technikum
  Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-up- Kurse
  unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
Anfangs- und Endtest: 11 Themengebiete

Anfangstest Aufgabe 3a:
   • Lösen Sie die folgende Gleichung:
                  | 2x + 1 | = 7

Endtest Aufgabe 3a:
   • Lösen Sie die folgende Gleichung:
               2 x − | 3 − x | = 18
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse wurden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wurde über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess wurden dem
  Technikum Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-
  up- Kurse unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
45

                          40
                                   Zufriedenheit mit dem Kurs
                          35
Anzahl der Studierenden

                          30

                          25

                          20

                          15

                          10

                          5

                          0
                               1     2     3     4      5       6   n.a.
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse wurden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wurde über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess wurden dem
  Technikum Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-
  up- Kurse unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse wurden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wurde über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess wurden dem
  Technikum Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-
  up- Kurse unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse wurden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wurde über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess wurden dem
  Technikum Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-
  up- Kurse unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse wurden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wurde über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess wurden dem
  Technikum Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-
  up- Kurse unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
2012 – Ablauf
• Beginn der Warm-up-Kurse:
  Anonymisierter, Codierter Anfangstest.
• Ende der Warm-up-Kurse:
  Endtest, der dem Anfangstest ähnlich war (teilweise mit geringfügig
  schwierigeren Aufgaben) und diesem zugeordnet werden kann (N = 97).
• Zusätzliche Erhebung einiger Daten der Studierenden.
• Auswertung der Tests, um den Leistungszuwachs festzustellen.
• Ergebnisse wurden den LektorInnen zur Selbstreflexion zur Verfügung
  gestellt.
• In einer Reflexionssitzung wurde über die Ergebnisse diskutiert und
  reflektiert.
• Durch diesen datengestützten Reflexionsprozess wurden dem
  Technikum Wien Vorschläge zur Verbesserung der Qualität der Warm-
  up- Kurse unterbreitet.
• Umsetzung der Vorschläge im Sommer 2013.
Ergebnisse im Detail
                                     Auswertung: Anfangs- und Endtests;
100,00%

 90,00%

 80,00%

 70,00%

 60,00%

 50,00%                                                                                             Anfangstest alle Kurse
                                                                                                    Endtest alle Kurse
 40,00%

 30,00%

 20,00%

 10,00%

  0,00%
          1   2   3a   3b   3c   4    5   6a   6b   7   8a1 8a2 8b1 8b2   9   10a 10b 10c 11a 11b
Leistungszuwachs
0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4                                                                                                            Kurs 1
0,3                                                                                                            Kurs 2
                                                                                                               Kurs 3
0,2
                                                                                                               Kurs 4
0,1
                                                                                                               Kurs 5
  0                                                                                                            Kurs 6
       1   2   3a   3b   3c   4   5    6a   6b   7   8a1   8a2   8b1   8b2   9   10a   10b   10c   11a   11b
-0,1                                                                                                           Kurs 7

-0,2

-0,3

-0,4

-0,5

-0,6
1

0,9
              Anfangstest: Vormittags-/Abendkurse
0,8

0,7

0,6

0,5                                                                                               Vormittagskurs
                                                                                                  Abendkurs
0,4

0,3

0,2

0,1

 0
      1   2    3a 3b   3c   4   5   6a   6b   7   8a1 8a2 8b1 8b2   9   10 a 10b 10 c 11 a 11 b
1
                 Endtest: Vormittags-/Abendkurse
0,9

0,8

0,7

0,6

0,5                                                                                            Vormittagskurs
                                                                                               Abendkurs
0,4

0,3

0,2

0,1

 0
      1   2   3a 3b   3c   4   5   6a 6b   7   8a1 8a2 8b1 8b2   9   10 a 10b 10 c 11 a 11 b
Veränderungsvorschläge der Reflexionsrunde
   Vorschlag                             Vorteil
   Stoffreduktion                        Mehr Zeit für die verbleibenden Inhalte.

   Bekanntgabe eines detaillierten       Bessere Orientierung der Studierenden über
   Zeitplans durch die KursleiterInnen   die anfallenden Inhalte.

   Belohnung der Teilnahme               Motivation, Anerkennung.
   (Anwesenheit) durch „Goodies“

   Wöchentliche Selbstkontrolle der      Bessere Orientierung der Studierenden.
   Studierenden (Tests) via Plattform

   Anfangs- und Endtests in der jetzigen Basisdaten für kontinuierliche Optimierung der
   Form beibehalten                      Kurse.

   Wöchentliche eMail-                   Regelmäßige Erinnerung, v.a. für Spät-
   Benachrichtigungen der                EinsteigerInnen.
   TeilnehmerInnen beibehalten
Veränderungsvorschläge der Reflexionsrunde
Vorschlag                    Vorteil                                   Umsetzbarkeit

Standardisierung der Kurs-   Vereinheitlichung der Kurse, bessere      Erstellung eines derartigen Katalogs
Inhalte, Lehrziel- und       Abstimmung mit Studiengängen              ist zeitaufwändig.
Kompetenzkatalog mit         möglich.
typischen Aufgaben

Abstimmung Mathematik- und   Unklar: wären weniger mathematische
Physik-Kurse                 Schwierigkeiten in den Physik-Kursen zu
                             erwarten?

Blockveranstaltung an        Günstig für berufstätige Studierende      Nachfrage muss festgestellt
Samstagen                    (Anwesenheit, Konzentration).             werden.
Veränderungsvorschläge der Reflexionsrunde
Vorschlag                     Vorteil                                 Umsetzbarkeit
Einteilung der                Bessere Möglichkeit, die Studierenden   Um-Organisation des Kurssystems
TeilnehmerInnen nach Leistung dort „abzuholen“, wo sie stehen.        nötig. Bei Einteilung durch
in einem Anfangstest                                                  Anfangstest wäre dieser dann
                                                                      nicht mehr anonym.

Verbindliche Hausübungen       Intensivere Auseinandersetzung mit     Schwierig, (i) da Kurse freiwillig,
(zumindest für Vollzeit-       den Kurs-Inhalten.                     (ii) wegen der Zeitprobleme der
Studierende)                                                          Studierenden, (iii) da bei
                                                                      Unterscheidung zwischen Vollzeit-
                                                                      Studierenden und Studierenden
                                                                      mit berufsbegleitenden Studien
                                                                      eine weitere Um-Organisation der
                                                                      Kurse nötig wäre.
Reaktion der Fachhochschule

• Der extern unterstützte Reflexionsprozess wurde als
  sinnvolle Erweiterung des internen Qualitätsmanagement
  wahrgenommen.
• Die Aufarbeitung der Veränderungsvorschläge und die
  Konkretisierung der Maßnahmen für die Kurse im Sommer
  2013 werden in weiteren Gesprächen mit den LektorInnen
  vorgenommen.
• Beibehaltung des erweiterten Reflexionsprozesses mit
  Anfangs- und Endtest zur Erhaltung der Quantifizierbarkeit.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

  Diese Präsentation finden Sie demnächst am Web unter
http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/MatheDidaktik/EffizienzVorkurse
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