transMINT4.0 – Grenzen überwinden, MINT-Bildung verbinden durch außerschulische Lernorte und den Einsatz digitaler Medien. Eingeladener digital synchroner Vortrag in der MINT-Aktionswoche von MINTvernetzt - Blumberg, Eva; Schulze, Jan Roland; Temmen, Katrin; Schäfers, Johannes

Measuring Students’ Device Specific Competencies Using an Eye-Tracking Study on Oscilloscopes - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin (Advances in Intelligent Systems and Computing)

Selbstbau eines digitalen Low-Cost-Fotometers für den Chemieunterricht - Witte, Thomas; Hanemann, Stefan; Sommerfeld, Herbert; Temmen, Katrin; Fechner, Sabine (CHEMKON)
Keywords: digital; technology; teacher education

Die Rolle des Beruflichen Gymnasiums Fachbereich Technik bei der Gewinnung von Lehramtsstudierenden für gewerblich- technische Fächer – Ergebnisse einer Untersuchung im Regierungsbezirk Detmold (NRW) - Graefe, Grit; Temmen, Katrin (Bildung beruflicher Lehrkräfte)

Posterbeitrag: Didaktisches Konzept und Prototyp eines auf Augmented Reality basierenden virtuellen Vorpraktikums in der Elektrotechnik - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin
Es existieren bisher zahlreiche Studien, die das Potenzial von Augmented Reality (AR) in verschiedenen Bildungsbereichen und seine Auswirkungen auf die Lernenden hinsichtlich ihrer erhöhten Motivation, verbesserter Lernfähigkeit, Konzentration auf das Thema usw. hervorheben. Dabei eignen sich AR-Anwendungen sowohl für den Einsatz in formellen, als auch informellen Lernumgebungen und Bildungsinstitutionen, beginnend mit Kunstkursen in Vorschulen über Biologie, Geschichte, Chemie, Physik etc. in weiterführenden Schulen und Universitäten [1]. Trotz der steigenden Zahl an Studien liegen nur wenigen AR-Anwendungen ein geeignetes didaktisches Konzept zu Grunde. Ferner fehlen allgemeine Studien, die die lernfördernden Eigenschaften von AR im Bereich der Vorbereitung und Begleitung von Laborpraktika untersuchen. Aktuelle Anwendungen erweitern lediglich gedruckte Lerninhalte mit zusätzlichen Links, Videos oder statischen 3D-Modellen oder benötigen spezielle Voraussetzung für die Nutzung der AR-Anwendung [2]. Der vorliegende Beitrag untersucht und konzentriert sich daher auf ein didaktisches Konzept für eine auf mobilen Geräten basierende AR-Anwendung (App) zum Erwerb und zur Vertiefung praktischer Fertigkeiten im Umgang mit elektrotechnischen Laborgeräten und -komponenten. In einer früheren Arbeit wurden die Möglichkeiten und Grenzen der AR-Technologie in der Ingenieurausbildung mit besonderem Fokus auf Laborarbeit untersucht, um häufige Fehler im Designkonzept zu vermeiden. Das didaktische Grundkonzept beruht auf dem „Constructive Alignement“ nach Biggs [3] mit der Definition der drei obligatorischen Schritte: Lernziele, Lehr- / Lernaktivitäten und Prüfungsmethoden. Die Lernziele werden – angelehnt an die modifizierte Bloom-Taxonomie nach Anderson und Krathwohl [4] – weiter konkretisiert, woraus dann im weiteren Schritt mögliche Lehrszenarien in AR gestaltet wurden.
Keywords: Augmented Reality; Laborpraktikum; didaktische Konzepte; Constructive Alignment

Teaching an Oscilloscope through Progressive Onboarding in an Augmented Reality Based Virtual Laboratory - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin (2019 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON))
The first impression is important in many aspects of human decision-making. In mobile apps, this impression can be influenced by an onboarding process. In addition, not only the user experience (UX) can be improved via onboarding, but also the user can get a very good didactical introduction to a new topic or different functionalities of an app. Therefore, this study examines different onboarding types and develops an onboarding process into an Augmented Reality (AR) based mobile application (app) that teaches students how to use and operate electro-technical laboratory equipment. This onboarding process is then assessed by students through a subsequent questionnaire in terms of attractiveness, functionality, and novelty. The results of this field study serve to examine this first prototype for possible optimizations and to further develop the app accordingly.
Keywords: Augmented Reality; Laboratory Training; Engineering Education; Progressive Onboarding

Didaktisches Konzept und Prototyp eines auf Augmented Reality basierenden virtuellen Vorpraktikums in der Elektrotechnik - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin

Gamification in an Augmented Reality Based Virtual Preparation Laboratory Training - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin (The Challenges of the Digital Transformation in Education)
Through technological progress during recent years, Augmented Reality (AR) technology can be used on ordinary smartphones with applications (Apps) in many formal and informal learning environments and educational institutions (e.g. [1, 2]). It is emerging as a suitable technology for teaching psychomotor skills. Simultaneously, gamification has become increasingly popular in the teaching field, providing famous examples, such as Duolingo (for the acquisition of foreign languages) or Codecademy (for learning programming languages) [3]. Many papers have already highlighted the beneficial aspects of gamification and AR for education and teaching (e.g. [1, 2, 4, 5]. While gamification is useful for improving students’ motivation and engagement, AR can be applied to teach them operational skills without any time, costs and place constraints. Hence, this opens up numerous possibilities and forms to combine these two aspects (AR and gamification) for higher education teaching. However, there has been less research focusing on how gamification and AR can be combined in a useful manner to keep up students’ initial motivation aroused through novelty effects of AR learning environments. Accordingly, this paper will present such a gamification concept for an AR based virtual preparation laboratory training to overcome the risk of demotivation, once AR will settle as a mainstream technology such as learning videos. The focus of the AR-App – presently being developed at the University of Paderborn – is to remedy the students’ lack of practical skills when operating electro-technical laboratory equipment during their compulsory laboratory training.
Keywords: Augmented Reality; Laboratory Training; Engineering Education; Gamification

The lecture hall laboratory: Design of a field experiment for effectiveness analysis - Nofen, Barbara; Temmen, Katrin (2018 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON))

Eine Untersuchung mit Studierenden über den Umgang mit ihrer Zeit - Friederici, D.-P. (Die Hochschullehre)

Design concept and prototype for an augmented reality based virtual preparation laboratory training in electrical engineering - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin (2018 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON))
There have been numerous studies so far highlighting the potential of Augmented Reality (AR) in different educational domains and its impact on learners regarding their increased motivation, improved learning, concentration on the topic etc. Ever since high-end AR applications could be used on smartphones, this technology has become suitable to be used in many formal and informal learning environments and educational institutions, beginning with Arts courses in preschool over Biology, History, Chemistry, Physics etc. in K-12 and universities as well as in vocational schools ([1], [2]), e.g. for assembly trainings [3]. However, less research has been done regarding proper educational design principles and guides identifying the learning-promoting characteristics as to their efficacy in an AR environment ([1], [4]). Particularly there is a big lack for design concepts in the field of preparation and accompanying tools for laboratory work, since current studies are only extending real papers or books with additional links, videos or static 3D models (e.g. [5], [6]). Hence, this paper investigates and focuses at a design concept for mobile device based AR application (App) to acquire and deepen practical skills in dealing with electro-technical laboratory equipment and components. In a previous paper, the potentials and limitation of AR technology regarding engineering education with a special focus on laboratory work have been investigated to avoid common mistakes in the design concept.

Das Hörsaallabor - Messpraxis trotz hoher Teilnehmerzahl - Nofen, Barbara; Temmen, Katrin (Hochschuldidaktik im Dialog - Beiträge der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Hochschuldidaktik (dghd) 2015)

Möglichkeiten und Grenzen von Virtual-und Augmented Reality im Laborpraktikum - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin (Digitalisierung in der Techniklehre - ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung)
Obwohl die Idee von Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) so alt ist wie die Verbreitung erster Spielekonsolen und Computer, hat das Thema erst durch den technologischen Fortschritt und dem damit verbundenen Preisverfall an Bedeutung gewonnen [1]. So lassen sich mittlerweile bereits anspruchsvolle AR- und VR-Anwendungen auf handelsüblichen Smartphones und Tablets betreiben [1][2]. Daraus erschließen sich neue Möglichkeiten in der Lehre, z.B die Visualisierung räumlicher Darstellungen, die Förderung der räumlicher Vorstellungskraft der Studierenden, sowie die Vermittlung von abstrakten und damit schwer verständlichen Konzepten in den Naturwissenschaften [3]. Zahlreiche Studien zeigen bereits, dass, wenn AR effektiv in der Lehre eingesetzt wird, nicht nur das Lerninteresse, sondern auch die Konzentration der Lernenden gesteigert werden kann [3][4]. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass zunächst lernförderliche Merkmale identifiziert und bzgl. ihrer Wirksamkeit in einer VR- oder AR-Umgebung untersucht werden [5]. Zu den Pflichtveranstaltungen eines Elektrotechnik-Studiums an der Universität Paderborn gehören drei fächerübergreifende Laborpraktika, die der Vertiefung theoretischer Vorlesungsinhalte dient. Ein großes Problem stellt dabei die Bedienung der elektrotechnischen Laborgeräte dar. Sowohl Studierende als auch die betreuenden Laboringenieure kritisieren, dass ein erster Kontakt mit den Geräten erst innerhalb des Praktikums stattfindet. Um dieser Problematik entgegen zu wirken, soll eine Lernumgebung entwickelt werden, in der Studierende den Umgang mit dem Laborequipment sowohl zeit- als auch ortsunabhängig erlernen können. In diesem Beitrag wird daher untersucht, welche Potentiale die VR- und die AR-Technologie auf mobilen Endgeräten bieten, um praktische Fertigkeiten im Umgang mit elektrotechnischer Laborausstattung als Vorbereitung auf das praktische Arbeiten im Labor zu erwerben und zu vertiefen. Es wird gezeigt, wo die besonderen Unterschiede und Vorzüge beider Technologien sind und insbesondere wie die (Inter-)Aktion des Lernenden innerhalb einer VR- oder AR-Umgebung aussehen kann. In einer anschließenden Arbeit soll ausgehend von den hier erarbeiteten Potentialen und den zu bekannten lerntheorethischen und kognitionspsychologischen Thereorien des Wissenserwerbs ein Konzept zur Gestaltung einer VR- und einer AR-Umgebung im Rahmen eines Laborpraktikums entwickelt werden. Dabei werden motivationspsychologische Aspekte, z.B. etablierte Gamification-Konzepte analysiert, die in solch einer Umgebung genutzt werden können, um u.a.die Lernmotivation weiter zu fördern.
Keywords: Virtual Reality; Augmented Reality; Laborpraktika; Ingenieurdidaktik; Labordidaktik

Überlegungen zur Bewertung der Wirksamkeit von AR in der Hochschuldidaktischen Lehre. Entwicklung eines Forschungsdesigns für die Evaluation eines Elektrotechnik-Laborsimulators - Alptekin, Mesut; Temmen, Katrin (Digitalisierung in der Techniklehre - ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung)
Obwohl die Idee von Augmented Reality (AR) so alt ist wie die Verbreitung erster Spielekonsolen und Computer, hat das Thema erst durch den technologischen Fortschritt und dem damit verbundenen Preisverfall an Bedeutung gewonnen. Zunehmend rückt diese Technik auch in den Vordergrund der Lehre. In dem hier erläuterten Forschungsdesign wird eine geplante Studie aufgezeigt, um eine Aussage über den sinnvollen Einsatz dieser Techniken beim Umgang mit labortechnischen Geräten durch die Nutzung einer AR-Anwendung treffen zu können.
Keywords: Augmented Reality; Laborpraktika; Wirksamkeitsmessung; Labordidaktik

Lehrerbildung im Mechatronik Studium an der Hochschule Hamm-Lippstadt - Jonas-Ahrend, Gabriela; Thikomirov, Dmitri (Digitale Vernetzung der Facharbeit)

MiLeNa – ein überregionales Programm zur MINT-Lehrernachwuchsförderung - Salinga, Christian; Heinke, Heidrun; Jonas-Ahrend, Gabriela; Theyßen, Heike; Bahr, Ursula; Erb, Roger

Lecture meets laboratory experimental experiences for large audiences: Results of a first implementation and recommendation - Nofen, Barbara; Temmen, Katrin (2015 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON))

The project virtual science fair for promoting inquiry learning - Jonas-Ahrend, Gabriela (Initiatives in mathematics and science education with global implications)

Raising students’ interest in STEM and encouraging career choice in science and engineering - Jonas-Ahrend, Gabriela; Rafaeli-Mishkin, Hagit; Wengrovicz, Niva; Dori, Yehudit Judy

Lecture meets laboratory experimental experiences for large audiences: Concept and implementation - Temmen, Katrin; Nofen, Barbara; Wehebrink, Markus (2014 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON))