TY - GEN A1 - Bruechner, Dominik A1 - Renz, Jan A1 - Klingbeil, Mandy T1 - Creating a Framework for User-Centered Development and Improvement of Digital Education T2 - Scale N2 - We investigate how the technology acceptance and learning experience of the digital education platform HPI Schul-Cloud (HPI School Cloud) for German secondary school teachers can be improved by proposing a user-centered research and development framework. We highlight the importance of developing digital learning technologies in a user-centered way to take differences in the requirements of educators and students into account. We suggest applying qualitative and quantitative methods to build a solid understanding of a learning platform's users, their needs, requirements, and their context of use. After concept development and idea generation of features and areas of opportunity based on the user research, we emphasize on the application of a multi-attribute utility analysis decision-making framework to prioritize ideas rationally, taking results of user research into account. Afterward, we recommend applying the principle build-learn-iterate to build prototypes in different resolutions while learning from user tests and improving the selected opportunities. Last but not least, we propose an approach for continuous short- and long-term user experience controlling and monitoring, extending existing web- and learning analytics metrics. KW - learning platform KW - user experience KW - evaluation KW - HPI Schul-Cloud KW - user research framework KW - user-centered design Y1 - 2019 SN - 978-1-4503-6804-9 U6 - https://doi.org/10.1145/3330430.3333644 PB - Association for Computing Machinery CY - New York ER - TY - GEN A1 - Renz, Jan A1 - Shams, Ahmed A1 - Meinel, Christoph T1 - Offline-Enabled Web-based E-Learning for Improved User Experience in Africa T2 - 2017 IEEE Africon N2 - Web-based E-Learning uses Internet technologies and digital media to deliver education content to learners. Many universities in recent years apply their capacity in producing Massive Open Online Courses (MOOCs). They have been offering MOOCs with an expectation of rendering a comprehensive online apprenticeship. Typically, an online content delivery process requires an Internet connection. However, access to the broadband has never been a readily available resource in many regions. In Africa, poor and no networks are yet predominantly experienced by Internet users, frequently causing offline each moment a digital device disconnect from a network. As a result, a learning process is always disrupted, delayed and terminated in such regions. This paper raises the concern of E-Learning in poor and low bandwidths, in fact, it highlights the needs for an Offline-Enabled mode. The paper also explores technical approaches beamed to enhance the user experience inWeb-based E-Learning, particular in Africa. KW - Educational Technology KW - E-Learning KW - Internet KW - Bandwidth KW - Mobile Learning KW - Mobiles KW - MOOC KW - Offline-Enabled KW - Ubiquitous Y1 - 2017 SN - 978-1-5386-2775-4 U6 - https://doi.org/10.1109/AFRCON.2017.8095574 SN - 2153-0025 SP - 736 EP - 742 PB - IEEE CY - New York ER - TY - GEN A1 - Renz, Jan A1 - Meinel, Christoph T1 - The "Bachelor Project" BT - Project Based Computer Science Education T2 - 2019 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON) N2 - One of the challenges of educating the next generation of computer scientists is to teach them to become team players, that are able to communicate and interact not only with different IT systems, but also with coworkers and customers with a non-it background. The “bachelor project” is a project based on team work and a close collaboration with selected industry partners. The authors hosted some of the teams since spring term 2014/15. In the paper at hand we explain and discuss this concept and evaluate its success based on students' evaluation and reports. Furthermore, the technology-stack that has been used by the teams is evaluated to understand how self-organized students in IT-related projects work. We will show that and why the bachelor is the most successful educational format in the perception of the students and how this positive results can be improved by the mentors. KW - computer science education KW - project based learning KW - bachelor project Y1 - 2019 SN - 978-1-5386-9506-7 U6 - https://doi.org/10.1109/EDUCON.2019.8725140 SN - 2165-9567 SP - 580 EP - 587 PB - IEEE CY - New York ER - TY - GEN A1 - Malchow, Martin A1 - Renz, Jan A1 - Bauer, Matthias A1 - Meinel, Christoph T1 - Embedded smart home BT - remote lab grading in a MOOC with over 6000 participants T2 - 11th Annual IEEE International Systems Conference (SysCon) N2 - The popularity of MOOCs has increased considerably in the last years. A typical MOOC course consists of video content, self tests after a video and homework, which is normally in multiple choice format. After solving this homeworks for every week of a MOOC, the final exam certificate can be issued when the student has reached a sufficient score. There are also some attempts to include practical tasks, such as programming, in MOOCs for grading. Nevertheless, until now there is no known possibility to teach embedded system programming in a MOOC course where the programming can be done in a remote lab and where grading of the tasks is additionally possible. This embedded programming includes communication over GPIO pins to control LEDs and measure sensor values. We started a MOOC course called "Embedded Smart Home" as a pilot to prove the concept to teach real hardware programming in a MOOC environment under real life MOOC conditions with over 6000 students. Furthermore, also students with real hardware have the possibility to program on their own real hardware and grade their results in the MOOC course. Finally, we evaluate our approach and analyze the student acceptance of this approach to offer a course on embedded programming. We also analyze the hardware usage and working time of students solving tasks to find out if real hardware programming is an advantage and motivating achievement to support students learning success. Y1 - 2017 SN - 978-1-5090-4623-2 U6 - https://doi.org/10.1109/SYSCON.2017.7934728 SN - 1944-7620 SP - 195 EP - 200 PB - IEEE CY - New York ER - TY - THES A1 - Renz, Jan T1 - Lebensbegleitendes Lernen in einer digitalen Welt BT - Nutzerzentrierte Konzepte und Lösungen zum Optimieren digital gestützten Lernens in Schule und Arbeitsleben BT - User centric concepts and solutions to optimize digital enhanced learning in schools and working life N2 - In unserer digitalisierten Welt verlagert sich das Lernen in die Cloud. Vom Unterricht in der Schule und der Tafel zum Tablet, hin zu einem lebenslangen Lernen in der Arbeitswelt und sogar darüber hinaus. Wie erfolgreich und attraktiv dieses zeitgemäße Lernen erfolgt, hängt nicht unwesentlich von den technologischen Möglichkeiten ab, die digitale Lernplattformen rund um MOOCs und Schul-Clouds bieten. Bei deren Weiterentwicklung sollten statt ökonomischen Messgrößen und KPIs die Lernenden und ihre Lernerfahrungen im Vordergrund stehen. Hierfür wurde ein Optimierungsframework entwickelt, das für die Entwicklung von Lernplattformen anhand verschiedener qualitativer und quantitative Methoden Verbesserungen identifiziert, priorisiert und deren Beurteilung und Umsetzung steuert. Datengestützte Entscheidungen sollten auf einer ausreichenden Datenbasis aufbauen. Moderne Web-Anwendungen bestehen aber oft aus mehreren Microservices mit jeweils eigener Datenhaltung. Viele Daten sind daher nicht mehr einfach zugänglich. Daher wird in dieser Arbeit ein Learning Analytics Dienst eingeführt, der diese Daten sammelt und verarbeitet. Darauf aufbauend werden Metriken eingeführt, auf deren Grundlage die erfassten Daten nutzbar werden und die somit zu verschiedenen Zwecken verwendet werden können. Neben der Visualisierung der Daten in Dashboards werden die Daten für eine automatisierte Qualitätskontrolle herangezogen. So kann festgestellt werden, wenn Tests zu schwierig oder die soziale Interaktion in einem MOOC zu gering ist. Die vorgestellte Infrastruktur lässt sich aber auch verwenden, um verschiedene A/B/n-Tests durchzuführen. In solchen Tests gibt es mehrere Varianten, die an verschiedene Nutzergruppen in einem kontrollierten Experiment erprobt werden. Dank der vorgestellten Testinfrastruktur, die in der HPI MOOC Plattform eingebaut wurde, kann ermittelt werden, ob sich für diese Gruppen statistisch signifikante Änderungen in der Nutzung feststellen lassen. Dies wurde mit fünf verschiedenen Verbesserungen der HPI MOOC Plattform evaluiert, auf der auch openHPI und openSAP basieren. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich Lernende mit reaktivierenden Mails zurück in den Kurs holen lassen. Es ist primär die Kommunikation der unbearbeiteten Lerninhalte des Nutzers, die eine reaktivierende Wirkung hat. Auch Übersichtsmails, die die Forenaktivität zusammenfassen, haben einen positiven Effekt erzielt. Ein gezieltes On-Boarding kann dazu führen, dass die Nutzer die Plattform besser verstehen und hierdurch aktiver sind. Der vierte Test konnte zeigen, dass die Zuordnung von Forenfragen zu einem bestimmten Zeitpunkt im Video und die grafische Anzeige dieser Informationen zu einer erhöhten Forenaktivität führt. Auch die experimentelle Erprobung von unterschiedlichen Lernmaterialien, wie sie im fünften Test durchgeführt wurde, ist in MOOCs hilfreich, um eine Verbesserung der Kursmaterialien zu erreichen. Neben diesen funktionalen Verbesserungen wird untersucht wie MOOC Plattformen und Schul-Clouds einen Nutzen bieten können, wenn Nutzern nur eine schwache oder unzuverlässige Internetanbindung zur Verfügung steht (wie dies in vielen deutschen Schulen der Fall ist). Hier wird gezeigt, dass durch ein geschicktes Vorausladen von Daten die Internetanbindungen entlastet werden können. Teile der Lernanwendungen funktionieren dank dieser Anpassungen, selbst wenn keine Verbindung zum Internet besteht. Als Letztes wird gezeigt, wie Endgeräte sich in einem lokalen Peer-to-Peer CDN gegenseitig mit Daten versorgen können, ohne dass diese aus dem Internet heruntergeladen werden müssen. N2 - In our digitized world, learning is moving to the cloud. From blackboards to tablets, from learning in classes to lifelong learning at our workplaces and even beyond. How successful this contemporary learning plays out, however, depends not insignificantly on the technological possibilities that digital learning platforms offer around MOOCs and school clouds. In their further development, instead of economic measurements and key performance indicators (KPI), the focus should be on learners and their learning experiences. For this purpose, an optimization framework was developed that identifies and priorities improvements for the development of learning platforms using various qualitative and quantitative methods — and controls their assessment and implementation. Databased decisions should be based on a sufficient range of data. However, modern web applications often consist of several micro-services, each with its own data storage. A lot of data is therefore no longer easily accessible. Therefore, a learning analytics service is introduced in this thesis, which collects and processes the data of microservices. Building on this, several metrics are introduced. On their basis, the recorded data is made usable for various purposes. In addition to visualizing the data in dashboards, the data is used for automated quality control. This way it can be determined if tests are too difficult or the social interaction in a MOOC is too low. The infrastructure presented can also be used to perform various A/B/N tests. In such tests, there are several variants that are tested on different user groups in a controlled experiment. Thanks to the test infrastructure presented, which was integrated into the HPI MOOC platform, it can be determined whether statistically significant changes in usage can be determined for these groups. This was evaluated with five different improvements to the HPI MOOC platform, on which openHPI and openSAP are also based. Learners, for example, can be brought back into the course with reactivating emails, which notify the users about learning content they did not engage with yet. Overview emails summarizing forum activity also have a positive effect. Target-driven onboarding can result in a better understanding of the platform and therewith more active users. The fourth test of this thesis indicates that the assignment of forum questions at a certain point in videos as well as the graphical display of this information leads to increased forum activity. Experimental testing of different learning materials, like in the fifth test, is also helpful in MOOCs in order to improve the course materials. In addition to these functional improvements, it is being investigated how MOOC platforms and school clouds can offer benefits if users only have a weak or unreliable internet connection (as is the case in many German schools). Here the internet connection can be relieved by a smart preloading of data. Parts of the learning applications work thanks to these adaptations, even if there is no connection to the Internet. Finally, it is shown how end devices can mutually supply each other with data in a local peer-to-peer content delivery network (CDN) without having to download the data again from the Internet. T2 - Lifelong learning in a digitized world KW - Digitale Bildung KW - MOOCs KW - Learning Analytics KW - Lernerlebnis KW - Bildungstechnologien KW - P2P KW - Education technologies KW - Digital education KW - Learning Analytics KW - Learning experience Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-472573 ER - TY - BOOK A1 - Meinel, Christoph A1 - Renz, Jan A1 - Grella, Catrina A1 - Karn, Nils A1 - Hagedorn, Christiane T1 - Die Cloud für Schulen in Deutschland BT - Konzept und Pilotierung der Schul-Cloud N2 - Die digitale Entwicklung durchdringt unser Bildungssystem, doch Schulen sind auf die Veränderungen kaum vorbereitet: Überforderte Lehrer/innen, infrastrukturell schwach ausgestattete Unterrichtsräume und unzureichend gewartete Computernetzwerke sind keine Seltenheit. Veraltete Hard- und Software erschweren digitale Bildung in Schulen eher, als dass sie diese ermöglichen: Ein zukunftssicherer Ansatz ist es, die Rechner weitgehend aus den Schulen zu entfernen und Bildungsinhalte in eine Cloud zu überführen. Zeitgemäßer Unterricht benötigt moderne Technologie und eine zukunftsorientierte Infrastruktur. Eine Schul-Cloud (https://hpi.de/schul-cloud) kann dabei helfen, die digitale Transformation in Schulen zu meistern und den fächerübergreifenden Unterricht mit digitalen Inhalten zu bereichern. Den Schüler/innen und Lehrkräften kann sie viele Möglichkeiten eröffnen: einen einfachen Zugang zu neuesten, professionell gewarteten Anwendungen, die Vernetzung verschiedener Lernorte, Erleichterung von Unterrichtsvorbereitung und Differenzierung. Die Schul-Cloud bietet Flexibilität, fördert die schul- und fächerübergreifende Anwendbarkeit und schafft eine wichtige Voraussetzung für die gesellschaftliche Teilhabe und Mitgestaltung der digitalen Welt. Neben den technischen Komponenten werden im vorliegenden Bericht ausgewählte Dienste der Schul-Cloud exemplarisch beschrieben und weiterführende Schritte aufgezeigt. Das in Zusammenarbeit mit zahlreichen Expertinnen und Experten am Hasso-Plattner-Institut (HPI) entwickelte und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Konzept einer Schul-Cloud stellt eine wichtige Grundlage für die Einführung Cloud-basierter Strukturen und -Dienste im Bildungsbereich dar. Gemeinsam mit dem nationalen Excellence-Schulnetzwerk MINT-EC als Kooperationspartner startet ab sofort die Pilotphase. Aufgrund des modularen, skalierbaren Ansatzes der Schul-Cloud kommt dem infrastrukturellen Prototypen langfristig das Potential zu, auch über die begrenzte Anzahl an Pilotschulen hinaus bundesweit effizient eingesetzt zu werden. N2 - Digitalization is transforming our education system. At the same time, schools are inadequately prepared to meet the changes taking place. Overwhelmed teachers, poorly equipped infrastructures in the classroom, and insufficient computer networks reflect the current situation. Instead of facilitating digital education, outdated hard- and software only hinder innovative teaching and learning. A “future-proof” approach involves the transfer of educational content in schools from the computer to the cloud. Modern education requires state-of-the-art technology and a future-oriented infrastructure. The School Cloud (https://hpi.de/schul-cloud) can help to achieve digital transformation in schools and to enhance interdisciplinary lessons with digital content. Such a cloud opens up new possibilities for pupils and teachers: easy access to the latest, professionally maintained applications; interconnectivity of different learning venues; optimal lesson preparation; and differentiation. School Cloud offers flexibility, promotes cross-curricular and interdisciplinary application, and fulfills an important prerequisite for social participation in creating the digital world. In addition to the technical components, this report describes selected School Cloud services by way of example and outlines further steps. Developed in cooperation with the experts at Hasso Plattner Institute (HPI) and funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), School Cloud provides an important foundation for the introduction of cloud-based infrastructures and educational services. The pilot phase—in conjunction with the excellence school network MINT–EC—has already begun. By reason of its modular, scalable approach, School Cloud’s infrastructural prototype has the long-term potential of efficient deployment—extending far beyond the limited number of pilot schools and across the nation. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 116 KW - digitale Bildung KW - Schule KW - IT-Infrastruktur KW - Cloud KW - digital education KW - school KW - IT-infrastructure KW - cloud Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-103858 SN - 978-3-86956-397-8 SN - 1613-5652 SN - 2191-1665 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - BOOK A1 - Meinel, Christoph A1 - Renz, Jan A1 - Luderich, Matthias A1 - Malyska, Vivien A1 - Kaiser, Konstantin A1 - Oberländer, Arne T1 - Die HPI Schul-Cloud BT - Roll-Out einer Cloud-Architektur für Schulen in Deutschland N2 - Die digitale Transformation durchdringt alle gesellschaftlichen Ebenen und Felder, nicht zuletzt auch das Bildungssystem. Dieses ist auf die Veränderungen kaum vorbereitet und begegnet ihnen vor allem auf Basis des Eigenengagements seiner Lehrer*innen. Strukturelle Reaktionen auf den Mangel an qualitativ hochwertigen Fortbildungen, auf schlecht ausgestattete Unterrichtsräume und nicht professionell gewartete Computersysteme gibt es erst seit kurzem. Doch auch wenn Beharrungskräfte unter Pädagog*innen verbreitet sind, erfordert die Transformation des Systems Schule auch eine neue Mentalität und neue Arbeits- und Kooperationsformen. Zeitgemäßer Unterricht benötigt moderne Technologie und zeitgemäße IT-Architekturen. Nur Systeme, die für Lehrer*innen und Schüler*innen problemlos verfügbar, benutzerfreundlich zu bedienen und didaktisch flexibel einsetzbar sind, finden in Schulen Akzeptanz. Hierfür haben wir die HPI Schul-Cloud entwickelt. Sie ermöglicht den einfachen Zugang zu neuesten, professionell gewarteten Anwendungen, verschiedensten digitalen Medien, die Vernetzung verschiedener Lernorte und den rechtssicheren Einsatz von Kommunikations- und Kollaborationstools. Die Entwicklung der HPI Schul-Cloud ist umso notwendiger, als dass rechtliche Anforderungen - insbesondere aus der Datenschutzgrundverordnung der EU herrührend - den Einsatz von Cloud-Anwendungen, die in der Arbeitswelt verbreitet sind, in Schulen unmöglich machen. Im Bildungsbereich verbreitete Anwendungen sind größtenteils technisch veraltet und nicht benutzerfreundlich. Dies nötigt die Bundesländer zu kostspieligen Eigenentwicklungen mit Aufwänden im zweistelligen Millionenbereich - Projekte die teilweise gescheitert sind. Dank der modularen Micro-Service-Architektur können die Bundesländer zukünftig auf die HPI Schul-Cloud als technische Grundlage für ihre Eigen- oder Gemeinschaftsprojekte zurückgreifen. Hierfür gilt es, eine nachhaltige Struktur für die Weiterentwicklung der Open-Source-Software HPI Schul-Cloud zu schaffen. Dieser Bericht beschreibt den Entwicklungsstand und die weiteren Perspektiven des Projekts HPI Schul-Cloud im Januar 2019. 96 Schulen deutschlandweit nutzen die HPI Schul-Cloud, bereitgestellt durch das Hasso-Plattner-Institut. Weitere 45 Schulen und Studienseminare nutzen die Niedersächsische Bildungscloud, die technisch auf der HPI Schul-Cloud basiert. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt läuft in der gegenwärtigen Roll-Out-Phase bis zum 31. Juli 2021. Gemeinsam mit unserem Kooperationspartner MINT-EC streben wir an, die HPI Schul-Cloud möglichst an allen Schulen des Netzwerks einzusetzen. N2 - Digital transformation affects all social levels and fields, as well as the education system. It is hardly prepared for the changes and meets them primarily on the basis of the personal commitment of its teachers. Structural reactions to the lack of high-quality further training, poorly equipped classrooms and computer systems that are not professionally maintained have only recently emerged. However, while persistent efforts among educators are also widespread, the transformation of the school system requires a new mindset and new forms of work and cooperation. Contemporary teaching requires modern technology and modern IT architectures. Only systems that are effortlessly available for teachers and students, user-friendly and didactically flexible will find acceptance in schools. For this purpose, we have developed the HPI Schul-Cloud. It provides easy access to the latest professionally maintained applications, a wide variety of digital media, the networking of different learning locations and the legally compliant use of communication and collaboration tools. The development of the HPI Schul-Cloud is all the more necessary because legal requirements - particularly those arising from the EU’s General Data Protection Regulation (GDPR) - make it impossible to use cloud applications, which are common in modern working places, in schools. The most common educational applications are to a large degree technically outdated and not user-friendly. This deficiency forces federal states to develop their own costly applications with expenses in the tens of millions - projects that have partly failed. Thanks to the modular micro-service architecture, the federal states will be able to use the HPI Schul-Cloud as the technical basis for their own or joint projects in the future. The aim here is to create a sustainable structure for the further development of the open source software HPI Schul-Cloud. This report describes the development status and further perspectives of the HPI Schul-Cloud project in January 2019. 96 schools across Germany use the HPI Schul-Cloud, provided by the Hasso-Plattner-Institute. A further 45 schools and study seminars use the Niedersächsische Bildungscloud, which is technically based on the HPI Schul-Cloud. The project, which is funded by the German Federal Ministry of Education and Research, is currently being rolled out until July 31, 2021. Together with our cooperation partner MINT-EC we aim to use the HPI Schul-Cloud possibly at all schools in the network. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 125 KW - digitale Bildung KW - Schule KW - IT-Infrastruktur KW - Cloud KW - German schools KW - digital education KW - IT-infrastructure KW - cloud Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-423062 SN - 978-3-86956-453-1 SN - 1613-5652 SN - 2191-1665 IS - 125 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER -