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1st international STACK Conference15th and 16th November 2018 in Fürth

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Table of ContentsAbout ILI ................................................................................................................................ 3Programme ............................................................................................................................ 4ABSTRACTS ......................................................................................................................... 61. Sketching of functions as a digital task with automated feedback .................................. 62. Dynamic nature of mathematical concepts –

experiences of learning materials in Moodle-Stack system ............................................ 63. STACK-Aufgaben im formativen eAssessment: Einsatzmöglichkeiten des Feedbacks . 64. STACK kann mehr als Mathe – Entwicklung von Online-Aufgaben für

Elektrotechnik und technische Mechanik ........................................................................ 75. E-homework with individual feedback for large Groups .................................................. 76. Writing questions: one year in ........................................................................................ 87. Development of new content in mathematics for Pre-Calculus students

using STACK at University of Agder .............................................................................. 88. STACK trifft H5P – interaktives, audiovisuelles Feedback in STACK-Aufgaben

basierend auf H5P .......................................................................................................... 89. GoMaxima: Eine performante Verwendung von STACK und Maxima in

Lernmanagementsystemen ............................................................................................ 910. Delivering an online course using STACK ...................................................................... 911. Using randomized quizzes in undergraduate linear algebra and multvariable calculus .. 912. STACK-Fragen zur Unterstützung der Selbstlernphasen in einem

Studienvorbereitungsangebot für beruflich Qualifizierte ............................................... 1013. Erhöhung der Validität und der Fehleraufklärungsquote digitaler diagnostischer

Testaufgaben durch STACK ......................................................................................... 1014. MAOAM – STACK for applied sciences ........................................................................ 1015. Adaptive Selbstlernaufgaben mit STACK .......................................................................1116. Ein Online-Trainingscenter zur Stärkung der Rechenfähigkeiten ................................. 12Workshop: Developing Interactive Graphical Questions with STACK and JSXGraph......... 13Workshop: GeoGebra und STACK – Erstellung von Aufgaben mit randomisierten interaktiven graphischen Elementen ................................................................................... 13Workshop: development process and roadmap of STACK ................................................. 13Tourist information on the venue ......................................................................................... 14

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About ILIThe Institute for Learning Innova-tion (ILI) is an institute for scien-tific research and the center for e-learning at the Friedrich-Al-exander-University Erlangen-Nu-remberg (FAU) as part of the Faculty of Philosophy (based on Psychology).An interdisciplinary team of around 30 people in the field of the huma-nities and technological sciences, research and develop digital, me-dia-supported learning methods for people of all age groups, from school children to seniors. To-gether with a large network of Eu-ropean and national partners, the ILI realizes relevant projects and offers services, consulting and knowledge transfer.

Some bullet points on our profile:

• Center for e-learning at the University Erlangen-Nuremberg• Media, Technology and Learning• Founded in 1976, technology enhanced learning since 1986, • European research & development projects• Interdisciplinary institution• About 300 European and national projects so far• Currently about 20 projects

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Programme 15th NovemberPresentations 1 Presentations 2 Workshop

12:30 – 13:00 Registration13:00 – 13:30 Welcome13:30 – 14:30 Keynote: STACK – Past, Present and Future

Chris Sangwin, University of Edinburgh14:30 – 15:00 BREAK15:00 – 15:30 1. Sketching of

functions as a digital task with automated feedbackTobias Mai, Universität Paderborn

2. Dynamic nature of mathematical concepts – experiences of learning materials in Mood-le-Stack systemMartti E. Pesonen and Henri Tanskanen, University of Eastern Finland

15:35 – 16:05 3. STACK-Aufgaben im formativen eAs-sessment: Einsatz-möglichkeiten des FeedbacksMiriam Weigel, DHBW Mannheim

4. STACK kann mehr als Mathe – Entwicklung von Online-Aufgaben für Elektrotechnik und technische MechanikMikko Vasko, Hochschu-le Karlsruhe – Technik und Wirtschaft

16:05 – 16:35 BREAK16:35 – 17:05 5. E-homework with

individual feedback for large GroupsChristoph Scheicher, Universität zu Köln

6. Writing questions: one year inKonstantina Zerva, Uni-versity of Edinburgh

Workshop: Develo-ping Interactive Graphical Questions with STACK and JSXGraphMikko Vasko, Hochschule Karls-ruhe – Technik und Wirtschaft

17:10 – 17:40 7. Development of new content in mathe-matics for pre-calculus students using STACK at University of AgderMorten Brekke, University of Agder

8. STACK trifft H5P – interaktives, audio-visuelles Feedback in STACK-Aufgaben basie-rend auf H5PMike Altieri, Hochschule Ruhr WestMatthias Staupe, Hoch-schule Bochum

17:45 – 18:15 Plenary18:15 Museum Guided Tour (25 Pers.)20:00 Social Event Grüner Brauhaus

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Programme 16th NovemberPresentations 1 Presentations 2 Workshop

09:00 – 09:15 Welcome09:15 – 09:45 9. GoMaxima: Eine

performante Verwen-dung von STACK und Maxima in Lernma-nagementsystemenKarin Landenfeld, HAW Hamburg

10. Delivering an online course using STACKGeorg Kinnear, Uni-versity of Edinburgh

09:50 – 10:20 11. Using randomized quizzes in undergradu-ate linear algebra and multvariable calculusJörg Härterich, Ruhr-Universität Bochum

12. STACK-Fragen zur Unterstützung der Selbstlernphasen in einem Studienvorbe-reitungsangebot für beruflich QualifizierteStephan Bach, Verbundprojekt OTH mind

10:20 – 10:50 BREAK10:50 – 11:20 13. Erhöhung der

Validität und der Feh-leraufklärungsquote digitaler diagnostischer Testaufgaben durch STACKMarcel Schaub, TU Darmstadt

14. MAOAM – STACK for applied sciencesHendrikje Schmidt-pott, Universität Kassel

Workshop: GeoGebra und STACK – Erstel-lung von Aufgaben mit randomisierten inter-aktiven graphischen ElementenTim Lutz, PH Heidelberg

11:25 – 11:55 15. Adaptive Selbstler-naufgaben mit STACKEva Glasmachers, Ruhr-Universität Bochum

16. Ein Online-Trai-ningscenter zur Stärkung der Rechen-fähigkeitenWigand Rathmann, FAU Erlangen-Nürn-berg

12:00 – 13:30 LUNCHBREAK Kofferfabrik13:30 – 14:00 Plenary14:00 – 15:30 Workshop on the future of STACK15:30 – 16:00 Closing Plenary

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ABSTRACTS

1. Sketching of functions as a digital task with automated feedback

Tobias Mai and Alexander Meyer, Universität PaderbornWe would like to propose a type of task that utilizes the possibility of connecting STACK with a dynamic geometry system and asks learners to sketch the graph of a function, e. g. f(x) = - x^2+2x+3. We will present a working prototype/example of such a task, discuss strengths and weaknesses of the required input format and look at the design of an appropriate response tree – always from a technical and a didactical point of view.

2. Dynamic nature of mathematical concepts – experiences of learning materials in Moodle-Stack system

Martti E. Pesonen and Henri Tanskanen, University of Eastern FinlandMany University freshmen have difficulties with abstract mathematical concepts. Our students are mostly pre-service mathematics teacher students, and the focus in their maths studies is in understanding, not the needs for technical education. We discuss and show parts of the learning and exam problems we develop to support first year students‘ abstraction processes in courses Introduction to Mathematics and Line-ar Algebra. The problems are Stack questions in Moodle, mostly based on interactively used dynamic JSXGraph figures.

3. STACK-Aufgaben im formativen eAssessment: Einsatzmöglichkeiten des Feedbacks

Miriam Weigel, DHBW MannheimAbstract: „Im Hochschulverbundprojekt „optes“ entstehen Angebote zur Unterstützung in der Studienvorbereitung und der Studieneingangs-phase. Das Teilprojekt „Formatives eAssessment und Propädeutika“

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(DHBW Mannheim) setzt den Schwerpunkt für die Aufgabenentwicklung auf ein aufschlussreiches, automatisiertes Feedback. Hierfür ist der Fra-getyp STACK prädestiniert. Im Beitrag werden Beispielaufgaben und deren technische Umsetzung unter Berücksichtigung der unterschiedli-chen Einsatzmöglichkeiten vorgestellt.“

4. STACK kann mehr als Mathe – Entwicklung von Online-Aufgaben für Elektrotechnik und technische Mechanik

Peter Becker, Cosima Klischat und Mikko Vasko, Hochschule Karlsruhe – Technik und WirtschaftNeben Mathematik eignen sich STACK-Aufgaben auch für viele an-dere Lehrveranstaltungen. In diesem Beitrag werden die Vorteile und Herausforderungen von STACK-Aufgaben anhand reeller Beispiele aus technischer Mechanik, elektrischer und magnetischer Felder, so-wie Gleichstromtechnik diskutiert. Statt reinem Abprüfen des Wissens kann mit STACK auch echte Lernaufgaben entwickelt werden. Durch die Einbindung interaktiver JSXGraph-Elemente können auch grafische Aufgaben Online abgebildet werden.

5. E-homework with individual feedback for large Groups

J. Fath, P. Hansen and C. Scheicher, T. Umbach, Universität zu KölnWe implemented two different blended learning concepts using STACK. The aim was to enhance continuous learning activity of about 800 un-dergraduates in each of our courses right from the beginning of a term. In both scenarios, classroom exercises were partially replaced by vo-luntary e-learning tasks. In the first scenario, lecture hours were used to spend more time on difficult exercises in the classroom. In the second, lecture hours were reduced and bonus points for the final exam could be earned by submitting additional e-homework.

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6. Writing questions: one year in

Konstantina Zerva, University of EdinburghThis talk reports a project within the School of Mathematics at the Uni-versity of Edinburgh. During the academic year 2017/18 we created over 700 questions, using the STACK Computer Aided Assessment system, for 4 major 1st Year mathematical courses. Our primary goal is to create high quality questions, with random versions and full worked solutions. The talk reports our first steps in creating a framework for systematic review and quality improvement.

7. Development of new content in mathematics for Pre-Calculus students using STACK at University of Agder

Morten Brekke, University of AgderTeaching Mathematics to engineering students at our University is a challenge. 40% of our students starting on an engineering programme do not have the required qualifications in mathematics when they enter. To deal with this problem we will try to improve our 6-week summer pre-course. In this project we will produce exercises and problems using STACK, with a special focus on providing “weaker” students good feed-back when working on problems.

8. STACK trifft H5P – interaktives, audiovisuelles Feedback in STACK-Aufgaben basierend auf H5P

Matthias Staupe, Mike Altieri, Thomas Skill, Evelyn Schirmer, Dirk Paluch, Erik Kunze, Hochschule Ruhr WestVerschiedene Gruppen arbeiten an Erweiterungen klassischer STACK-Aufgaben. Noch nicht ausreichend berücksichtigt wurde die In-tegration von audiovisuellem Feedback, das zu den lernförderlichsten Faktoren zählt. Es wird gezeigt, wie sich dieses Feedback durch inter-aktive H5P-Videos in STACK realisieren lässt. Theoretische Grundlage ist das Feedbackmodell von Hattie, das Rückmeldungen auf der Aufga-benebene, der Prozessebene und der Selbstregulationsebene vorsieht. Neben einer Diskussion der technischen Anforderungen erfolgt ein Aus-blick auf weitere Entwicklungen.

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9. GoMaxima: Eine performante Verwendung von STACK und Maxima in Lernmanagementsystemen

Karin Landenfeld, HAW HamburgIn dem Beitrag wird mit GoMaxima eine Alternative zu MaximaPool vor-gestellt. GoMaxima wurde an der HAW Hamburg entwickelt und steigert die Performance von Moodle-Tests, die Aufgaben mit Stack und Maxi-ma beinhalten, sehr deutlich. In dem Beitrag soll das Konzept und die Umsetzung von GoMaxima erläutert werden. GoMaxima wurde sowohl mit Moodle als auch mit Ilias erprobt.

10. Delivering an online course using STACK

George Kinnear, University of EdinburghI will report on recent work to develop a new online course in introduc-tory university mathematics. The course is delivered entirely as a series of quizzes, which interleave textbook-style written content with STACK questions and other interactive elements. I will describe how ideas from education research have informed the design of the course, from its structure to the content of individual questions, and I will show examples of STACK questions which put these ideas into practice.

11. Using randomized quizzes in undergraduate linear algebra and multvariable calculus

Jörg Härterich, Ruhr-Universität BochumAbstract: Building interesting randomized quizzes for advanced linear algbra, single and multivariable calculus classes can be quite challenge. I will report on my experience in establishing regular STACK quizzes as part of the students weekly homework, trying to make them as diver-sified as possible and providing detailed feedback. In particular, I will show some data how the students use these quizzes. Moreover, I will explain some randomization approaches. Tricky or trivial - decide for yourself.

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12. STACK-Fragen zur Unterstützung der Selbstlern-phasen in einem Studienvorbereitungsangebot für beruflich Qualifizierte

Stephan Bach, Verbundprojekt OTH mindDas studienvorbereitende Angebot BeVorStudium der OTH Am-berg-Weiden richtet sich an Studieninteressierte ohne Abitur und ver-mittelt die für ein WiMINT-Studium notwendigen Mathematik-Vorkennt-nisse. Wesentlicher Baustein der Selbstlernphasen sind regelmäßige Online-Tests mit STACK-Fragen. Im Beitrag wird auf die didaktische Konzeption sowie auf Erfahrungen aus der Umsetzung eingegangen. Dabei werden Besonderheiten im Zusammenhang mit der nicht zuletzt von der beruflichen Bildung geprägten Zielgruppe aufgezeigt.

13. Erhöhung der Validität und der Fehleraufklärungs-quote digitaler diagnostischer Testaufgaben durch STACK

Marcel Schaub, TU DarmstadtAbstract: Ein Vergleich der Ergebnisse des Eingangstests der VE-MINT-Vorkurse des WS 16/17 mit denen des WS 15/16 zeigte, dass die meisten Aufgaben im offenen Format empirisch signifikant schwieriger sind. Es wird im Kontext der Validität diskutiert, bei welchen Ar-ten von Aufgaben durch ein Formatwechel Effekte zu erwarten sind. Zudem werden Chancen und Grenzen der automatischen Generierung von Rückmeldetexten auf Basis fehleranalytischer Erkenntnisse über die techn. Möglichkeiten von STACK dargestellt.

14. MAOAM – STACK for applied sciences

Hendrikje Schmidtpott-Schulz, Prof. Dr. Andreas Bley, Prof. Dr. Wolfram Koepf, Dr. habil. Sebastian Petersen, Dr. Anen Lakhal, Universität KasselStudents of electrical engineering or computer science face the need to be firm with all sorts of calculations. Without the possibility to exercise on simple questions, it’s almost impossible to reach a level of dexterity, where students can perform well on tasks that require to apply mathe-

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matical concepts to multi-level tasks. Exercising is a routine job that needs a lot of guidance and direct feedback. Unfortunately there are hardly enough resources to guarantee helpful feedback for complicated tasks.This can be solved by the use of computer aided assessments. This way, students may know about their results as soon as they complete a task. At the University of Kassel, we are developing questions for more than one year. We offer them to students in their linear algebra and cal-culus classes.The STACK-Plugin for moodle offers a reasonable way to build mathe-matical questions and to analyse the answer of a student. STACK is based on the CAS MAXIMA and the features are quite similar.Using randomization, there is an infinite pool of similar but different questions that can be generated for moodle and might be used in tests. This way students can work on the same concept over and over again and won’t raise the workload of teachers and tutors by doing so. Never-theless, they will have their results verified immediately after commit-ting their answers and might even have their mistakes analysed. On the other hand, to randomize questions takes huge effort. It is necessary to guarantee that no possible random number will cause any degeneracies or singularities and to make sure, that all versions of the question will stay in the same range of difficulty.This talk features some examples of our exercises and their implemen-tation in moodle with a focus on randomization for multi-dimensional calculus.

15. Adaptive Selbstlernaufgaben mit STACK

Eva Glasmachers, Ruhr-Universität BochumDie Beschäftigung mit Übungsaufgaben ist das wichtigste Lerninstru-ment für die Mathematik. An der Ruhr-Universität Bochum werden fä-cherübergreifend Studierenden zur eigenverantwortlichen Vor- und Nachbereitung digitale Mathematikaufgaben in einem eLearning-Kurs zum Selbststudium angeboten. Diese nutzen intensiv die Randomisie-rungs- und die ausgefeilten Feedback-Möglichkeiten des Aufgabentyps STACK. Erste Aufgaben wurden nun durch adaptive Aufgabenstellun-gen, die bei Bedarf die Abfrage der Zwischenschritte ermöglichen, er-gänzt.

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16. Ein Online-Trainingscenter zur Stärkung der Rechenfähigkeiten

Wigand Rathmann, FAU Erlangen-NürnbergDie Studierenden der Ingenieurwissenschaften weisen in ihren ersten Semestern häufig Mängel in den grundlegenden Rechenfertigkeiten auf. In der Vorlesung bleibt keine Zeit diese aufzugreifen. Im schlimms-ten Fall bestehen Studierende eine Prüfung deshalb nicht, weil sie z.B. keine Terme umformen können. Hier wurde an der FAU angesetzt, in-dem durch randomisierte Tests mit randomisierten STACK-Fragen „un-endliche“ Übungsmöglichkeiten geschaffen wurden zum selbstständi-gen Training der Rechenfertigkeiten. Es wird v.a. vorgestellt, wie das Angebot umgesetzt wurde.

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Workshop: Developing Interactive Graphical Questions with STACK and JSXGraph

Mikko Vasko, Hochschule Karlsruhe – Technik und WirtschaftJSXGraph is a JavaScript library for developing interactive graphics. It can be used for geometry and function plotting, but also for mechanics and elec-tronics. Combining JSXGraph-elements with STACK makes it possible to create questions, where the students do not enter their answers as mathe-matical expressions, but instead their interaction with a graphic, such as drawing a vector, is the answer. In this workshop the participants learn to combine JSXGraph-elements with STACK questions.

Workshop: GeoGebra und STACK – Erstellung von Aufgaben mit randomisierten interaktiven graphischen Elementen

Tim Lutz, PH HeidelbergMittels GeoGebra lassen sich graphische Applets erzeugen, die in STACK-Aufgaben eingebunden werden können: Randomisierte STACK-Variablen steuern das Erscheinungsbild des Applets, und über Interaktion gesteuer-te GeoGebra-Variablen können als Antworten für die Auswertung in STACK ausgelesen werden. Der Workshop zeigt dies anhand von Beispielen u.a. aus den Bereichen Arithmetik, Funktionen und Geometrie und gibt Gelegen-heit, selbst eigene Aufgabenideen zu realisieren.

Workshop: development process and roadmap of STACK

Chris Sangwin (University of Edinburgh), Fred Neumann (FAU Erlangen-Nürnberg)With growing a growing number of STACK users in the moodle and ILIAS communities, the questions around the development plans for both versions become important. In this workshop we like to address and discuss the follo-wing questions: What is the roadmap of STACK? Where should the commu-nities commonly propose and discuss core features? How will it be decided what features are implemented? What is needed to get and maintain a com-pletely LMS independent core? How can common developments be funded?

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Tourist information on the venue

Uferstadt Fürth• Located along the banks of the Pegnitz, on the site of the former Fürth

spa complex. • In the imperial period: spa complex with spring, excursion place of the

Fürthers and Nuremburgers (spa house and the fountain house of the „König-Ludwig-Quelle I“ of the König-Ludwig-Bad are still present on the site today).

• After the First World War there was no success, the area lay largely fallow. • The spa complex was acquired by Max Grundig after the Second World

War, on which he founded the RVF Elektrotechnische Fabrik in 1947 from which the later Grundig AG emerged.

• Up to 800 employees worked in 25 production halls and administration buildings. Monthly production amounted to 12,000 radio sets, the market share was 20 percent, making Grundig the market leader.

• After the Grundig company abandoned the site in 2001, the „Uferstadt Fürth“ was established, which today serves as a research and industrial park for the city of Fürth and also houses various FAU facilities.

Rundfunkmuseum• Radio museum of the city of Fürth since 29 October 1993, at that time in

the outbuilding of the castle Burgfarrnbach • Since 2001 in the old management building of Grundig in the Uferstadt

Fürth • Exhibits from the radio, television and consumer electronics sectors• History of the company Grundig • More than one hundred years of broadcasting history on over 750 square

meters of exhibition space • Focus: Technology and social relevance of broadcasting as a medium • Has one of the largest collections of radio history in Germany • Focus: Recording and preservation of personal memories of people (con-

temporary witnesses of regional industrial history and radio history as well as consumers of radio)

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Comödie Fürth/Berolzheimerianum• One of the most beautiful art nouveau buildings in Fürth • 1904 donated by Heinrich Berolzheimer, Jewish pencil manufacturer and

Fürth honorary citizen • 1906 ceremonial opening in the presence of Prince Ludwig of Bavaria• Built as a public library and educational home for the working class• 1998 Renovation by the four operators (Volker Heißmann, Martin Rassau,

Marcel Gasde and Michael Urban)• The Art Nouveau building is listed as a historical monument.• Today: „Comödie Fürth“ (guest theatre with a total of 460 seats) with the

restaurant „Grüner Brauhaus“ with attached brewery.

Kofferfabrik• The Kofferfabrik-House was built in the middle of the 19th century and is

one of the last remaining industrial buildings on the city border to Nurem-berg.

• 19th century: Manufacture of mirrors • From 1919: Production of suitcases for the Bermas company.• In the 1980s, the production of all types of suitcases by the Bermas com-

pany on the site was discontinued.• Independent cultural centre since 1994• Today the Kofferfabrik houses a pub, a beer garden, a gallery and four

open stages.• Free cultural centre in Fürth • Meeting point of the (sub)cultural scene from Fürth and Nuremberg

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