Lernfabriken als innovative Lernorte: Empirische Betrachtungen zu Lernen, Kompetenzerwerb und dem Einsatz digitaler Lernkomponenten

Reining, Nine

doi:10.24355/dbbs.084-202307082132-0

Thesis Thu Jul 27 2023 CC BY-NC-ND 4.0

Published

Lernfabriken als innovative Lernorte : Empirische Betrachtungen zu Lernen, Kompetenzerwerb und dem Einsatz digitaler Lernkomponenten

Reining, Nine

German
English

Studierende sollten bereits an der Hochschule jene Kompetenzen ausbilden, welche sie für ihre anschließende Arbeit im Umfeld der Industrie 4.0 benötigen. Lernfabriken können als praxisnahe, sichere Lernumgebungen genutzt werden, um über Wissensvermittlung und -transfer den Kompetenzerwerb zu unterstützen. Die vorliegende Dissertation betrachtet empirisch, inwiefern Lernfabriken zum Wissens- und Kompetenzerwerb beitragen, ob sie diesbezüglich besser geeignet sind als andere Lehrkonzepte und wie Lehrangebote in Lernfabriken diesbezüglich sinnvoll um digitale Anwendungen ergänzt werden können.

Ein Scoping Review bildet zunächst den aktuellen empirisch Forschungsstand zu Lern-
erfolg und Kompetenzerwerb in Lernfabriken ab. Es wurden 24 Veröffentlichungen mit insgesamt 22 Studien identifiziert. Diese zeigen mit einer breiten Methodenvielfalt, dass Lernfabriken insgesamt zum Wissens- und Kompetenzerwerb der Nutzenden beitragen. Erste Studien geben Hinweise, dass Lehrkonzepte mit Lernfabriken anderen Lehrkonzepten in Bezug auf die Lern- und Kompetenzförderlichkeit überlegen sein können.

Anschließenden wird eine spezifische Lernfabrik empirisch betrachtet. Die Lehrveranstaltungen, in welche diese Lernfabrik didaktisch eingebunden ist, wurden anhand von Fragebogenstudien im Retrospektiv-Post- (n = 40) und Pre-Post-Design (n = 81) sowie mithilfe einer Kontrollgruppe (n = 34) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Studierenden ihre Fach- und Methodenkompetenzen sowie einen Teil ihrer Selbstkompetenz signifikant verbessern konnten. Für die erhobenen Lernziele wurden Kompetenzsteigerungen erzielt. Die Zuwächse waren nicht signifikant höher als in einer vergleichbaren Kontrollgruppe, jedoch wurde die Teamarbeit in der Lernfabrik signifikant besser bewertet.

Mithilfe eines neu entwickelten Codierungsschema zur Videodatenanalyse von Gruppenlernkontexten (act4learning) wurden Videodaten von Gruppenarbeiten von Studierenden (n = 8) im Kontext ihrer Arbeit in der Lernfabrik analysiert. Die Videodaten wurden in Sinneinheiten zerlegt (567 Minuten; 12,807 Sinneinheiten) und anhand des Schemas codiert (Interraterreliabilität: κ = .71 bis κ = .73). Die Ergebnisse zeigen, dass die Studierenden von den in einer Anforderungsanalyse definierten Kompetenzen vor allem die Fach- und Methoden- sowie Sozialkompetenzen adressierten, sodass davon auszugehen ist, dass sie in diesen Bereichen am ehesten Kompetenzzuwächse verzeichnen konnten.

Das didaktische Konzept der untersuchten Lernfabrik wurde um eine Tablet-App und eine Augmented Reality-Anwendung erweitert. Usability-Studien mit Expert*innen (n = 3), potenziellen Nutzenden (n = 11) sowie Nutzenden unter Realbedingungen (n = 26) bestätigen für die Anwendungen eine überwiegend akzeptable Gebrauchstauglichkeit und geben Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen der Gebrauchstauglichkeit und dem Flow-Erleben. Zudem konnte durch die Nutzung der Anwendungen das sicherheits- und inhaltsrelevante Wissen der Nutzenden signifikant erhöhen werden.

Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass Lernfabriken allgemein und die untersuchte Lernfabrik im Speziellen Lernerfolg und Kompetenzerwerb fördern. Ob sie diesbezüglich anderen Lehr-Lern-Formaten überlegen sind, kann aufgrund weniger vorhandener Studien vermutet, anhand der empirischen Ergebnisse für die untersuchte Lernfabrik jedoch nicht bestätigen. Die digitalen Anwendungen zur Erweiterung der untersuchten Lernfabrik erwiesen sich als überwiegend gebrauchstauglich und lernförderlich.

Students should develop the competences needed for their subsequent work in the industry 4.0 environment while being at university. Learning factories can be used as practical, safe learning environments to support the development of competences through knowledge transfer. This dissertation empirically examines the extent to which learning factories contribute to the development of knowledge and competences, whether they are better suited than other teaching concepts in this regard, and how teaching concepts in learning factories can be usefully supplemented with digital applications.

A scoping review first maps the current empirical state of research on learning success and competence development in learning factories. A total of 24 publications with 22 studies were identified. These show with a broad variety of methods that learning factories in general contribute to the knowledge and competence development of the users. First studies give indications that teaching concepts with learning factories can be superior to other teaching concepts with regard to the promotion of learning and competence.

Subsequently, a specific learning factory is empirically examined. The lectures in which this learning factory is didactically integrated were examined by means of questionnaire studies in a retrospective-post (n = 40) and pre-post design (n = 81) as well as by means of a control group (n = 34). The results show that students were able to significantly improve their professional and methodological competences as well as part of their self-competence. For the surveyed learning objectives, increases in competences were achieved. The gains were not significantly higher than in a comparable control group, but teamwork in the learning factory was rated significantly better.

A newly developed coding scheme for video data analysis of group learning contexts (act4learning) was used to analyze video data of group work by students (n = 8) in the context of their work in the learning factory. The video data were decomposed into sense units (567 minutes; 12,807 sense units) and coded using the schema (interrater reliability: κ = .71 to κ = .73). The results show that of the competences defined in a prior requirements analysis the students primarily addressed professional and methodological competences as well as social competences, so that it can be assumed that they were most likely to show increases in competence in these areas.

The didactic concept of the investigated learning factory was extended by a tablet app and an augmented reality application. Usability studies with experts (n = 3), potential users (n = 11) and users under real-life conditions (n = 26) confirm that the usability of the applications is largely acceptable and indicate a correlation between usability and the flow experience. In addition, the use of the applications significantly increased the safety- and content-relevant knowledge of the users.

In summary, it is shown that learning factories in general and the investigated learning factory in particular promote learning success and competence development. Whether they are superior to other teaching or learning concepts in this respect can be assumed on the basis of a few existing studies, but cannot be confirmed on the basis of the empirical results for the learning factory investigated. The digital applications used to expand the investigated learning factory proved to be predominantly suitable for use and conducive to learning.