Mathematik-Übungen automatisiert

Hunderte ETH-Studierende besuchen jedes Jahr Vorlesungen zu den Mathematik-Grundlagen. Und diese – zum Beispiel das Integrieren – muss man oft viel üben, bis man sie beherrscht.

Die beiden Mathematik-Dozierenden Meike Akveld und Andreas Steiger haben deshalb automatisierte Übungssequenzen entwickelt. Studierende können mit diesen selbstständig, wann immer sie wollen, beliebig viele Aufgaben lösen und erhalten sofort ein differenziertes Feedback.

Möglich wird dies dank einem Computeralgebrasystem, mit welchem mathematische Aufgaben beurteilt und bewertet werden können. Es steht als Fragetyp mit dem Namen «STACK» auf der Lernplattform Moodle bereit. Akveld und Steiger haben darauf basierend eine umfassende Übungssammlung für ihre Ingenieurs-Analysisvorlesungen erarbeitet.

Dass die neue Lehrform selbständiges, aktives Lernen fördere, lobt die Konferenz des Lehrkörpers in ihrer Beurteilung als wegweisend. Zudem lasse sich das Konzept sehr gut skalieren und auf andere Bereiche übertragen, was angesichts des Wachstums der Studierendenzahlen an der ETH zentral ist.

Akveld und Steiger haben mit ihrem Projektmitarbeiter George Ionita die Sammlung zudem zu einem Integral-Trainer ausgebaut. Damit können die Studierenden die verschiedenen Techniken, die man für das Integrieren beherrschen muss, zuerst einzeln üben, mit Hilfestellungen in Form von Hinweisen oder automatisierten Feedbacks. Am Schluss erhalten sie offenere Aufgaben, bei denen sie die richtige Technik wählen und dann anwenden müssen.

Künftig sollen auch Prüfungen mit dem System durchgeführt werden. Als Pilot kam es bereits erfolgreich zum Einsatz. Der Korrekturaufwand sei deutlich gesunken, während die Aufgabenqualität hoch geblieben sei, schreiben die Macher:innen.