Supporting Qualifications-Based Learning (QBL) in a Higher Education Institution’s IT-Infrastructure

Then, Matthias

This dissertation is concerned with design, implementation, and application of an approach called Qualifications-Based Learning (QBL) that is inspired by the idea of Competence-Based Learning (CBL). The name QBL has been chosen, because it reflects the basic assumption that competence is just one of many qualification types; other examples are skill and factual knowledge. In QBL terminology, the generic term for a qualification of any type is Competence/Qualification (CQ). QBL takes up former research & development activities in the area of CBL and proposes extensions that improve the possibilities for realizing visions like: creation of CQ-based courses and study programs, design and processing of CQ-based didactic scenarios, realization and usage of personal CQ profiles, and cross-institutional comparison of CQ related information. Examples for CQ related information are learning goals of courses and study programs, and personal CQ profiles containing the students’ achieved CQs. This PhD project started with a pre-study that investigated the big picture of CBL and outlined the wide range of involved topics, approaches, specifications, and software solutions. The pre-study was the initial step of a comprehensive State of the Art research that acquired the knowledge base for conceiving QBL, designing the Qualifications-Based Learning Model (QBLM), and planning appropriate proof-of-concept implementations. A main topic of this thesis is the design of the QBLM, which consists of a Domain Model, an Architectural Model, and diverse Service Distribution Models. The QBLM describes the domain of QBL in a common modeling language, provides a basis for integrating QBL software solutions into Higher Education Institutions’ IT-Infrastructures, and outlines service-based interactions between the involved components. To validate the QBLM, diverse proof-of-concept prototypes have been designed and implemented. One of these prototypes is QBL4Moodle, an extension pack for the Learning Management System (LMS) Moodle. The initial version v0.1 emerged in the context of this thesis and primarily concentrates on QBL basis functionalities. QBL4Moodle is currently used and further developed by subsequent research projects. Another software solution that emerged from this thesis is the LTI-based Moodle-WebAssign-Integration; since winter semester 2017/18, it is a regular part of the IT-landscape at the University of Hagen (FUH; German: FernUniversität in Hagen). This feature enables transparent embedding of exercises provided by FUH’s assignment system WebAssign into Moodle courses by using services that comply with the Learning Tools Interoperability (LTI) standard. Furthermore, a concept has been designed that integrates an LMS-independent authoring tool for CQ-based courses and study programs into FUH’s IT-infrastructure. Another distributed QBL application scenario adopts and extends the LTI-based Moodle-WebAssign-Integration for CQ-based educational games. These approaches are not yet fully implemented and will be completed by subsequent QBL projects. The QBL approach, the QBLM, and the proof-of-concept prototypes have been subject of several evaluation scenarios with participation of varying target groups including researchers, developers, course authors, and software architects. The evaluation results have been positive; the documented needs for improvements are covered by subsequent development cycles. An outlook on currently running and scheduled further developments concludes this dissertation.

Der in dieser Dissertation vorgestellte Ansatz des Qualifikationsbasierten Lernens (QBL; engl. Qualifications-Based Learning) geht auf die Idee des Kompetenzbasierten Lernens (CBL; engl. Competence-Based Learning) zurück, allerdings interpretiert QBL Kompetenz (engl. competence) nur als einen von vielen Qualifikationstypen; weitere Beispiele sind Fertigkeit (engl. skill) und Kenntnis (engl. knowledge). Die Bezeichnung Kompetenz/Qualifikation (CQ; engl. Competence/Qualification) wird als Oberbegriff für Qualifikationen jeglicher Art verwendet. QBL knüpft an frühere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten im Bereich CBL an und erweitert diese im Hinblick auf Visionen wie: Erstellung CQ-basierter Kurse und Studienpläne, Entwurf und Durchführung CQ-basierter Lehr-/Lernszenarien, Realisierung und Verwendung persönlicher CQ Profile, und hochschulübergreifender Vergleich CQ-bezogener Informationen wie beispielsweise Lernziele von Kursen und Studiengängen. Zu Beginn wurde eine Vorstudie durchgeführt mit dem Ziel, einen Überblick über den Ansatz des kompetenzbasierten Lernens zu gewinnen und die Bandbreite relevanter Themen, Spezifikationen und Softwarelösungen zu erfassen. Darauf aufbauende, tiefergehende Recherchen zum aktuellen Stand von Forschung und Technik lieferten das benötigte Basiswissen für die Entwicklung des QBL-Ansatzes, des Modells des Qualifikationsbasierten Lernens (QBLM; engl. Qualifications-Based Learning Model) und diverser Softwareprototypen. Die Konzeption des QBLMs, das aus einem Domänenmodell (engl. Domain Model), einem Architekturmodell (engl. Architectural Model) und diversen Servicemodellen (engl. Service Distribution Models) besteht, ist ein Schwerpunkt dieser Dissertation. Das QBLM beschreibt die Domäne des Qualifikationsbasierten Lernens in einer gängigen Modellierungssprache, schafft eine Ausgangsbasis zur Integration CQ-basierter Softwarelösungen in IT-Infrastrukturen an Hochschulen und modelliert servicebasierte Kommunikationsprozesse zwischen den beteiligten Architekturkomponenten. Als Proof of Concept wurden verschiedene Softwareprototypen entwickelt. Einer dieser Prototypen ist QBL4Moodle, ein Plugin für das Learning Management System Moodle. Die initiale Version v0.1 entstand im Rahmen dieser Dissertation und konzentriert sich in erster Linie auf die Realisierung von QBL Basisfunktionalitäten. QBL4Moodle wird derzeit im Rahmen von Nachfolgeprojekten verwendet und weiterentwickelt. Eine weitere Softwarelösung, die aus dieser Dissertation hervorging, ist die LTI-basierte Moodle-WebAssign-Integration; seit dem Wintersemester 2017/18 ist diese fester Bestandteil der IT-Landschaft der FernUniversität in Hagen (FUH). Dieses Feature ermöglicht es, Aufgaben aus dem Online-Übungssystem der FUH (engl. WebAssign) unter Verwendung Learning Tools Interoperability (LTI) konformer Services in Moodle-Kurse einzubinden. Zudem wurde ein Konzept entwickelt, das die Integration eines eigenständigen, LMS-unabhängigen Autorenwerkzeugs zur Erstellung CQ-basierter Kurse und Studiengänge in die IT-Infrastruktur der FUH anstrebt. Ein weiteres QBL-Anwendungsszenario überträgt die Idee der LTI-basierten Moodle-WebAssign-Integration auf CQ-basierte Lernspiele. Diese Ansätze wurden noch nicht vollständig implementiert, werden aber derzeit im Rahmen von Nachfolgeprojekten weiterverfolgt. Der QBL Ansatz, das QBLM und die QBLM-basierten Softwareprototypen wurden in verschiedenen Evaluationsszenarien unter Beteiligung von Wissenschaftlern, Entwicklern, Kursautoren und Softwarearchitekten validiert. Die Ergebnisse dieser Evaluationsszenarien waren durchweg positiv; die dokumentierten Kritikpunkte und Verbesserungsvorschläge werden in nachfolgenden Entwicklungszyklen berücksichtigt. Ein Ausblick auf aktuell laufende und zukünftig geplante Weiterentwicklungen schließt diese Dissertation ab.

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Then, Matthias: Supporting Qualifications-Based Learning (QBL) in a Higher Education Institution’s IT-Infrastructure. Hagen 2020. FernUniversität in Hagen.

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