Maple T.A. ist ein webbasiertes System zur Erstellung von Tests und Aufgaben. Mithilfe des Computeralgebrasystems Maple ist es möglich Aufgaben zu randomisieren und Studierendenantworten automatisch zu bewerten. Obwohl die Software auf einem Server am Institut für Mathematik läuft, ist Maple T.A. ein kostenpflichtiges Produkt von DigitalEd. Das Institut für Mathematik besitzt eine befristete Lizenz.
In den Großveranstaltungen Mathematik I und II, ihren englischsprachigen Versionen und den zugehörigen Repetitorien verwendet das Institut für Mathematik seit etwa 2015 Maple T.A. für wöchentliche Hausaufgaben und seit dem Wintersemester 2019/20 auch für die Modulprüfung Mathematik I mit über 1200 angemeldeten Studierenden. Mit der Hilfe von Maple T.A. können wir mittels Reverse Engineering und Randomisierung die Prüfungen bei einheitlichem Schwierigkeitsgrad für jeden Studierenden effizient individualisieren. Für unsere Prüfungen nutzen wir adaptive Aufgaben mit automatischer Korrektur. Dadurch lässt sich eine Fehlerbehandlung analog zur händischen Bewertung inklusive Folgefehlerregelung abbilden. Nähere Informationen dazu sind auch in Gallaun, Kruse & Seifert 2019 und 2020 zu finden.
Möglichkeiten von Maple T.A.
Mit Maple T.A. lassen sich komplexe Aufgaben erstellen. Die Aufgaben können mit LaTeX geschrieben werden und es können Bilder und Videos eingebunden werden. Optional kann zu einer Aufgabe ein Algorithmus geschrieben werden, der verschiedene Realisierungen zufällig generiert. Durch die Möglichkeit sowohl im Algorithmus als auch bei der Bewertung Maple-Code zu nutzen, können auch komplizierte Konzepte realisiert werden.
Aufgaben in Maple T.A. können aus einem oder mehreren der folgenden Aufgabentypen bestehen:
Mathematische Formel
Über einen Formeleditor können Studierende mathematische Formeln eingeben. Maple T.A. überprüft die Antwort auf mathematische Äquivalenz. Ist die richtige Antwort zum Beispiel $cos(x)^2$, dann akzeptiert Maple T.A. auch $1-sin(x)^2$. Es stehen verschiedene Untertypen zur Auswahl wie z.B. (un)geordnete Listen von Formeln oder chemische Gleichungen, ...
Maple-bewertet
Die Studierenden können ihre Antwort über einen Formeleditor oder über Maple-Code eingeben. Bei diesem Aufgabentyp ist es möglich den Bewertungsalgorithmus mit Hilfe von Maple-Code selbst zu schreiben. So ist es z.B. möglich auch ergebnisoffene Fragen mit unendlich vielen Antwortmöglichkeiten zu stellen, wie „Geben Sie ein Beispiel für eine invertierbare Matrix an“.
Adaptive Aufgaben
Bei diesem Aufgabentyp hat man die Möglichkeit, nach falscher Eingabe des Endergebnisses, die Studierende schrittweise zur Lösung zu führen, dabei die Zwischenergebnisse abzufragen und Musterlösungen der Teilschritte zu zeigen. Es ist möglich mehrere Versuche mit reduzierter Punktzahl für eine Aufgabe zu geben. Adaptive Aufgaben können ein guter Weg sein bei Rechenaufgaben mit Folgefehlern umzugehen.
Multiple Choice
Für Multiple Choice Aufgaben bietet Maple T.A. verschiedene Möglichkeiten, wie z.B. die einzelnen Aussagen zu permutieren oder die Anzahl der korrekten Aussagen zu variieren. Die Aussagen können über einen Algorithmus erzeugt werden und es können Bilder/Videos eingebunden werden.
Drag n Drop
Maple T.A. bietet einen Aufgabentyp, bei dem eine Liste von Objekten in zufälliger Reihenfolge von links nach rechts sortiert werden muss. Bei den einzelnen Objekten ist es auch möglich Bilder, Videos, o.ä. einzubinden. Am Institut für Mathematik haben wir eine Variante dieses Aufgabentyps geschrieben, bei der man die Objekte auch untereinander anordnen kann und einen eigenen Bewertungsalgorithmus nutzen kann. Mit diesem Aufgabentyp lassen sich z.B. Beweis- oder Algorithmus-Puzzle prüfen.
Graphen zeichnen
Die Studierenden können als Antwort den Graphen einer Funktion zeichnen. Zur Auswahl stehen Funktionen aus einem vorgegebenen Katalog (Graden, Parabeln, Exponentialfunktionen, ...). Zeichnen kann man Punkte auf dem Graphen in der Ebene und die Funktion wird dabei automatisch angepasst.
Freikörperbild
Bei diesem Aufgabentyp können die Studierenden Kräftepfeile an bestimmten Kontrollpunkten in ein Bild einzeichnen und diese beschriften. Das Hintergrundbild muss separat erstellt werden und kann bei Maple T.A. hochgeladen werden. Bewertet werden die Winkel der eingezeichneten Vektoren bis auf eine festgelegte Toleranz.
Numerische Antwort
Die numerische Antwort muss mit der Lösung bis auf eine festgelegte Toleranz übereinstimmen. Es ist möglich die Antwort mit physikalischen Einheiten zu versehen. Dann werden z.B. Centimeter und Meter automatisch umgerechnet.
Lückentext
Lücken im Text können über ein Dropdown-Menü oder Freitextfeld mit einem fehlenden Wort oder Satzteil gefüllt werden. Es ist möglich mehrere korrekte Antworten zuzulassen.
Anklickbares Bild
Mit diesem Antwortfeld kann man in einem hochgeladenen Bild verschiedene anklickbare Bereiche definieren. Die Studierenden können dann in diesem Bild einen oder mehrere Bereiche auswählen.
Freitext
In diesem Antwortfeld können die Studierenden freien Text mit einer optional festgelegten Anzahl an Wörtern schreiben. Es ist möglich auch mathematische Formeln über einen Editor einzugeben. Diese Antworten werden nicht automatisch bewertet und müssen manuell bepunktet werden. Dabei ist es möglich Kommentare zur Bewertung zu schreiben.
Entscheidungshilfe
Vorteile von Maple T.A.
Aufgaben können durch eine Zusammenstellung verschiedener Antwortfelder ohne Programmierkenntnisse sehr vielseitig gestaltet werden.
Mit Hilfe des Computeralgebrasystems Maple ist es leicht Aufgaben zu randomisieren und mathematisch äquivalente Lösungen zu akzeptieren.
Adaptive Aufgaben bieten die Möglichkeit Folgefehler fair automatisch zu bewerten.
Es ist möglich auch komplexe Bewertungsalgorithmen zu schreiben.
Maple T.A. bietet hilfreiche Tools zur Nutzerverwaltung wie ein Notenbuch und die Identifizierung der Nutzer über die RZ-Kennung.
Nachteile von Maple T.A.
Nutzer von Maple T.A. sind abhängig von einem Unternehmen. Es bestehen Lizenzkosten und man ist gebunden an die zukünftige Entwicklung des Prüfungssystems.
Aufgabenersteller sind beschränkt auf die bestehenden Aufgabentypen von Maple T.A.
Der Umgang mit dem Prüfungssystem muss gelernt werden. Nicht alle Funktionen sind intuitiv oder selbsterklärend.
Alternativen zu Maple T.A. an der TUHH
Ilias
Das Content-Management System Ilias ist über eine Schnittstelle mit Stud.IP verbunden und wird in vielen Bereichen an der TUHH eingesetzt. Mit Ilias lassen sich Onlinetests schnell und ohne Programmierkenntnisse erstellen. Neben klassischen Aufgabentypen stehen auch anklickbare Bilder oder Anordnungsfragen zur Auswahl. Die Möglichkeiten zur Randomisierung der Aufgaben oder Gestaltung der Bewertungsalgorithmen sind im Vergleich zu Maple T.A. eingeschränkt.
ViPS
Mit dem virtuellen Prüfungssystem (ViPS) können Onlinetests innerhalb von Stud.IP angelegt werden. Zur Verfügung stehen klassische Aufgabentypen wie Multiple Choice, Freitext oder Lückentext, die zum Teil automatisch bewertet, aber nicht randomisiert werden können. Mehr Informationen finden Sie hier.
YAPS
Das Prüfungssystem YAPS (Yet another Prüfungssystem), das aktuell an der TUHH entwickelt wird, bietet nützliche Funktionen für die Prüfungssituation, wie einen abgesicherten Browser oder die Administration über eine Handy-App. Aufgaben werden aktuell über browserbasierte Eigenentwicklungen (wie z.B. hier) eingebunden. Programmierkenntnisse sind dafür erforderlich. Geplant ist, dass sich das System mit anderer web-basierter Software kombinieren lässt. Ansprechpartner hierzu sind Prof. Dr.-Ing. Görschwin Fey und Fin Bahnsen.
Weitere Informationen
Wenn Sie Interesse an Maple T.A. haben und die Software ausprobieren wollen, schreiben Sie gerne eine E-Mail an Dennis Gallaun.
Wir planen einen Workshop, an dem interessierte Mitarbeiter einen tieferen Einblick erhalten und auch schon selbst erste Erfolge beim Erstellen elektronischer Aufgaben erleben. Für mehr Informationen wenden Sie sich an Dennis Gallaun.
