In university courses with hundreds of students, instructors cannot interact with each student individually. This leads to the problem that students engage less or not at all in the learning activities and build up misconceptions due to lack of guidance. Existing teaching approaches such as blended learning, experiential learning, or active learning focus on instructor-student interaction in smaller courses. This habilitation introduces a new teaching philosophy called interactive learning, a scalable and adaptive learning approach specifically for larger courses, and the associated teaching platform Artemis. Interactive learning allows instructors to teach small pieces of content in short cycles. Students can practice and reflect on the taught concepts in real-time based on the instructor’s individual feedback. Interactive learning encourages creativity and does not limit students to sample solutions. Artemis reduces the overhead of correcting and providing feedback in exercises and exams. It automatically grades programming and quiz exercises and uses a supervised machine learning approach to grade modeling and text exercises based on similarity analysis semi-automatically. Artemis has been deployed in 63 courses across ten universities and has been used by 30,000 students in these courses. In addition, 8,500 students completed their exams on Artemis in 31 online examinations with realistic exercises based on constructive alignment. Interactive learning and Artemis have been empirically evaluated in multiple case studies in computer science courses using a design-based research process with four hypotheses. The case studies show that interactive learning is scalable to courses with more than 1,500 active students (H1) and increased student engagement by up to 165 % compared to traditional courses (H2). Interactive learning improved the students’ learning outcome in modeling exercises by up to 87 % (H3). The semi-automatic grading process with individual feedback reduced the grading effort by up to 80 % (H4). These results show that individual interaction between instructors and students is possible even in larger courses. The teaching platform Artemis enables future research projects in the field of learning analytics and adaptive learning.     «

In university courses with hundreds of students, instructors cannot interact with each student individually. This leads to the problem that students engage less or not at all in the learning activities and build up misconceptions due to lack of guidance. Existing teaching approaches such as blended learning, experiential learning, or active learning focus on instructor-student interaction in smaller courses. This habilitation introduces a new teaching philosophy called interactive learning, a s...     »

In Universitätskursen mit Hunderten von Studierenden können die Lehrenden nicht auf jeden einzelnen Teilnehmer eingehen. Dies führt zu dem Problem, dass sich die Studierenden weniger oder gar nicht auf die Lernaktivitäten einlassen und aufgrund mangelnder Anleitung falsche Vorstellungen aufbauen. Bestehende Lehransätze wie integriertes Lernen, erfahrungsbasiertes Lernen oder aktives Lernen konzentrieren sich auf die Interaktion zwischen Lehrenden und Studierenden in kleineren Kursen. Diese Habilitation stellt eine neue Lehrphilosophie namens interaktives Lernen vor, ein skalierbarer und adaptiver Lernansatz speziell für größere Kurse, und die dazugehörige Lehrplattform Artemis. Interaktives Lernen erlaubt es den Lehrenden, kleine Teile des Inhalts in kurzen Zyklen zu vermitteln. Die Studierenden können die vermittelten Konzepte auf der Grundlage des individuellen Feedbacks des Lehrenden in Echtzeit üben und reflektieren. Interaktives Lernen fördert die Kreativität und beschränkt die Studierenden nicht auf Musterlösungen. Artemis reduziert den Aufwand für Korrekturen und Feedback in Übungen und Prüfungen. Es bewertet automatisch Programmier- und Quizaufgaben und verwendet einen überwachten Ansatz zum maschinellen Lernen, um Modellierungs- und Textaufgaben auf Basis einer Ähnlichkeitsanalyse halbautomatisch zu bewerten. Artemis wurde in 63 Kursen an zehn Universitäten eingesetzt und von 30.000 Studierenden in diesen Kursen genutzt. Darüber hinaus haben 8.500 Studierende in 31 Online Klausuren mit realitätsnahen, auf konstruktivem Abgleich basierenden Übungen ihre Prüfungen mit Artemis abgelegt. Interaktives Lernen und Artemis wurden in mehreren Fallstudien in Informatikkursen empirisch evaluiert, wobei ein designbasierter Forschungsprozess mit vier Hypothesen verwendet wurde. Die Fallstudien zeigen, dass interaktives Lernen auf Kurse mit mehr als 1.500 aktiven Teilnehmern skalierbar ist (H1) und das Engagement der Studierenden im Vergleich zu traditionellen Kursen um bis zu 165 % erhöht (H2). Interaktives Lernen verbesserte den Lernerfolg der Studierenden bei Modellierungsaufgaben um bis zu 87 % (H3). Der halbautomatische Bewertungsansatz mit individuellem Feedback reduzierte den Bewertungsaufwand um bis zu 80 % (H4). Diese Ergebnisse zeigen, dass eine individuelle Interaktion zwischen Lehrenden und Studierenden auch in größeren Kursen möglich ist. Die Lehrplattform Artemis ermöglicht künftige Forschungsvorhaben im Bereich Lernanalytik und adaptives Lernen.     «

In Universitätskursen mit Hunderten von Studierenden können die Lehrenden nicht auf jeden einzelnen Teilnehmer eingehen. Dies führt zu dem Problem, dass sich die Studierenden weniger oder gar nicht auf die Lernaktivitäten einlassen und aufgrund mangelnder Anleitung falsche Vorstellungen aufbauen. Bestehende Lehransätze wie integriertes Lernen, erfahrungsbasiertes Lernen oder aktives Lernen konzentrieren sich auf die Interaktion zwischen Lehrenden und Studierenden in kleineren Kursen. Diese Habi...     »