Design und Entwicklung einer mobilen Lernanwendung unter Einbeziehung des Human-Centered Design Prozesses zur Vermittlung des Travelling Salesman Problems anhand von Geokoordinaten des Global Positioning Systems

Abstract

Smartphones stellen für heranwachsende Kinder und Jugendliche einen wichtigen Teil ihres Lebens dar, da sie damit den Großteil ihrer soziale Interaktion organisieren und dementsprechend viel Zeit damit verbringen. Wenn sie ihrem gewohnten Verhalten mit digitalen Medien auch in der Schule nachgehen wollen kann dies zu Problemen führen, da innerhalb der meist relativ starren Unterrichtsstrukturen oft kein Platz für die Benutzung von mobilen Endgeräten ist. Vielmehr werden sie als Ablenkung oder Störung empfunden, weshalb die Diskussion entbrannt ist, ob es nicht besser wäre sie komplett aus der Schule zu verbannen. Da die (meisten) heutigen Schülerinnen und Schülern als "digital natives" aufgewachsen sind, also es von Beginn an gewohnt waren, mit digitalen Medien umzugehen, kann der für sie ungewohnte Unterricht mit ausschließlich konventionellen Unterrichtsmethoden etwas befremdlich wirken. Vor allem für Unterrichtsgegenstände, die von einem Großteil der Lernenden als eher langweilig, uninteressant oder überfordernd wahrgenommen werden, kann der Einsatz von Serious Games einen positiven Zugang zu den zu vermittelnden Inhalten schaffen. Mathematik stellt zwar die Grundlage vieler heutzutage, selbstverständlich angewandter Technologien zur Verfügung, ohne die das Leben nicht mehr denkbar wäre, trotzdem genießt das Unterrichtsfach einen schlechten Ruf. Um sowohl die vorhandenen mobilen Geräte der Schülerinnen und Schüler sinnvoll in den Unterricht zu integrieren, als auch das Interesse an einem Themengebiet der Mathematik zu wecken wird eine digitale Lernmethode kreiert, die einen Einblick in die Welt der Routenprobleme und -optimierung gibt. Diese mobile Android Applikation signalisiert anhand der gemessenen GPS-Daten die Bewegungen, die im Rahmen der Aufgabenstellungen durchgeführt werden und bietet mit dem Anzeigen des zurückgelegten Weges visuelles Feedback. Zudem ist es möglich durch Berechnung der zurückgelegten Distanz, die in Highscorelisten angezeigt wird, in Konkurrenz mit Anderen zu treten. Neben der Vermittlung praktischer Fähigkeiten sind im Rahmen von freizuspielenden Levels auch Lernfragen zu beantworten. Mit der Gegenüberstellung der aufgenommenen Kenntnisse und Fähigkeiten im Bereich der Routenplanung vor und nach einer einwöchigen Testphase wird gezeigt, dass sich das Verständnis für das Hamiltonpfadproblem und das Travelling-Salesman-Problem durch Anwendung der mobilen Applikation zu verbessern scheint. Es bietet sich somit an, die mobile Applikation im Rahmen des Unterrichts als "Opener" für die Thematik zu benutzen oder als Belohnung für das Erfüllen zuvor gestellter Aufgaben. Die mobile Anwendung stellt eine gute Möglichkeit dar, den traditionellen Unterricht mit motivierenden digitalen Elementen zu bereichern.

Smartphones are an essential part of childrens and teenagers life. They spend a lot of time in organization their social lives with it. However the usage of smartphones in school is often seen as problematic since in most part of school there is no space for them because teachers might register them as a distraction or disruption which is logically not desired. Due to this there's coming up a discussion about the total prohibition of smartphones in school. Most pupils nowadays are so called "digital natives" who grew up with digital media. Therefore the usage of digital media as addional teaching method to the conventional teaching methods has shown as in the last years. Especially for unpopular subjects, such as mathematics, digital media can help teachers to bring playful mathematical concepts into their classrooms. For these subjects it would be a great idea to provide a better access to them by using stuff like serious games. For example, mathematics is probably the most unliked subject. Although it provides the basics of many today used technologies mathematics has still a bad reputation. For this purpose a mobile application were developed to integrate the smartphones meaningful into school as well as increasing their interest on route problems and -optimization. This mobile android application tracks the covered distance with GPS-technology, show ways on a map and offers a possibility to be in a competition with others. The app should learn practical abilities and theoretic aspects of the problems which are tested in the part of the learning questions. A pre-test and post-test were used to verify if test persons had a better understanding in solving parts of route problems. The result shows that the understanding of the testers with respect to the hamiltonpathproblem and the travelling salesman problem seems better due to the use of the mobile application. In summary it can be said the application offers teachers two different possibilities during their lectures. It could either be used to give pupils an introduction into a new topic or seen as a reward during the lessons for performing given tasks. The mobile application offers a very good possibility to complement the traditional education with new motivating digital elements.