Kohortenzuweisung als Problem für die Schulgemeinde in Corona Zeiten
Die aktuelle Pandemie in Corona stellt die gesamte Gesellschaft vor große Herausforderungen. Da sich in Schulen eine große Anzahl von Schülern in geschlossenen Räumen aufhält, besteht die Befürchtung, dass sich hier Infektionscluster bilden werden. Eine Möglichkeit, die Ansteckungsgefahr zu verringern, sind sogenannte Kohortenstrategien, d.h. die Aufteilung von Klassen in kleinere Gruppen, die getrennt voneinander unterrichtet werden. Wie eine Simulationsstudie gezeigt hat, kann eine Kohorteneinteilung, bei der Kontakte möglichst kohortenübergreifend getrennt werden, Infektionen um über 70% reduzieren. Eine solche Partitionierung ist jedoch kein einfaches Problem. Während es bei kleinen Klassen mit wenigen Schülern noch möglich sein mag, eine optimale Aufteilung von Hand zu bestimmen, hat dieser Ansatz in der Praxis seine Grenzen: Meist gibt es klassenübergreifende Kurse, so dass einzelne Klassen nicht isoliert betrachtet werden können.
Die vorliegende Kohortendivisor-MIRO-App ist inspiriert von der hervorragenden Arbeit Corona-Schuleinteilung der AG Opt an der Universität Kaiserslautern.
Das grundlegende Konzept des Kohortendivisors sind Gruppen. Eine Gruppe kann aus den Schülern einer Klasse oder eines Kurses bestehen. Darüber hinaus können auch Schüler aus dem gleichen Ort, die zusammen im Schulbus sitzen, Geschwister oder Freunde eine Gruppe bilden. Für jede Gruppe muss der Benutzer angeben, wie die Gruppe vom Kohorten-Divisor behandelt werden soll. Zum Beispiel müssen die Schüler einer Klasse so aufgeteilt werden, dass nicht mehr als eine bestimmte Anzahl in dieselbe Kohorte kommt. Wenn es jedoch nur sehr wenige Schüler in einer Gruppe gibt, darf diese überhaupt nicht geteilt werden. Zum Beispiel sollten Geschwistergruppen möglichst nicht aufgeteilt werden. Der Kohortendivisor hat die folgenden Gruppen Modi:
Split: Die Gruppe wird geteilt und jede Hälfte darf eine bestimmte Maximalgröße nicht überschreiten
Split even: Die Gruppe wird geteilt und jede Hälfte soll die gleiche Anzahl von Schülern haben
Prevent split: Wenn möglich, wird die Gruppe nicht aufgeteilt, aber falls doch wird die Anzahl der Schüler im kleineren Teil so klein wie möglich gehalten.
Die verschiedenen Eingaben für den Kohortendivisor sind einfach und Excel-ähnlich:
- Informationen über die Gruppen. Die Gruppen mit dem Modus "split" erfordern die Angabe einer maximalen Größe, während die anderen Gruppen eine "Priorität" erfordern. Die Priorität (normalerweise zwischen 1 und 99) ist ein Maß dafür, wie wichtig es ist, gleichmäßig aufzuteilen oder eine Aufteilung zu verhindern. Je größer der Prioritätswert ist, desto höher ist die Priorität, das Ziel zu erreichen. Die Priorität von 100 für "Aufteilung verhindern" Gruppen veranlasst den Kohortendivisor, sehr hart zu arbeiten, um die Gruppe in einer Kohorte zu halten.
- Informationen über die Schüler in der Gruppe: Eine einfache Gruppe-Schüler-Liste wird benötigt, um zu wissen, wie viele Schüler in den verschiedenen Gruppen vorhanden sind. Natürlich kann ein Schüler in mehreren Gruppen vorhanden sein.
- Der Kohortendivisor kann auch eine bestehende Kohortenzuordnung berücksichtigen und versuchen, nahe an dieser bestehenden Zuordnung zu bleiben. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn das Programm wiederholt über einen Zeithorizont angewendet wird und man nicht zu viele Änderungen von bereits veröffentlichten Kohortenzuordnungen haben möchte. Die Registerkarte "Bestehende Kohorten" zeigt die bereits vorhandene Kohorteneinteilung an und ermöglicht per Drag-and-Drop die manuelle Änderung der vorhandenen Kohortenzuordnungen. Der Benutzer kann auch einen Filter anwenden, um die Kohorteneinteilung nur für Schüler in ausgewählten Gruppen anzuzeigen:
Die Priorität für das Beibehalten einer bestehenden Kohortenzuordnung, die mit den Prioritäten für das Verhindern einer Teilung und das Erreichen einer gleichmäßigen Teilung konkurriert, kann im Reiter "Priorität für das Beibehalten der bestehenden Kohortenzuordnung" mit einem Schieberegler eingestellt werden:
Eine Priorität von 0 bedeutet dabei, dass die bestehende Kohortenzuordnung überhaupt nicht berücksichtigt wird und der Kohortendivisor bei Null beginnt.
Wenn die Eingabe zufriedenstellend ist, muss der Benutzer die Optimierung durch Drücken der Schaltfläche "Modell lösen" starten:
Nun wird kurz ein Optimierungsprotokoll angezeigt, welches vom normalen Benutzer ignoriert werden kann, und danach wird das Ergebnis des Cohort Divisors angezeigt:
Die Zuordnung im Reiter "Schülerzuweisung" kann nun mit einem Klick auf den Pfeil oben rechts in den Eingabereiter "Bestehende Kohorten" verschoben werden und der Vorgang kann modifiziert und wiederholt werden. Außerdem gibt es einen Gruppenbericht im Register "Bericht über Gruppen" und einen über Kohorten im Register "Bericht über Kohorten".
Import und Export von Daten
Die Eingabe aller Gruppen- und Schülerinformationen ist eine mühsame Aufgabe und die Informationen (möglicherweise anonymisiert) sind vermutlich bereits in einigen Excel-Arbeitsmappen vorhanden. Der MIRO-Kohortendivisor kann deshalb die Daten aus einer Excel-Arbeitsmappe importieren. Die Struktur einer solchen Arbeitsmappe muss von der Anwendung erkannt werden können. Daher ist es wahrscheinlich am besten, mit einer Arbeitsmappe zu beginnen, die Beispieldaten enthält, die Sie hier finden.
- Öffnen Sie die Arbeitsmappe in Excel und kopieren Sie Ihre Daten in die Blätter "Gruppeninfo" und "Gruppenzuordnung". Existiert bereits eine Kohorteneinteilung, die durch die Anwendung verbessert werden soll, kann die Einteilung in das Blatt "Bestehende Kohorten" eingetragen werden.
Beginnen Sie die Daten genau dort, wo die Beispieldaten begonnen haben. Leerzeilen können den Importer verwirren. In den einzelnen Excel-Blättern finden Sie weitere Informationen zum Datenformat und Inhalt.
- Importieren Sie in der Anwendung die Excel-Arbeitsmappe, indem Sie im linken Bereich auf "Daten laden" klicken, nach der Excel-Datei suchen und auf "Laden" klicken:
Nun sollten Sie Ihre Daten in den Eingaberegistern sehen.
Wenn Sie die Ergebnisse rechts oben in der Applikation unter "Szenario" -> "Exportieren" als Excel Datei exportieren, nachdem der Kohortendivisor das Modell gelöst hat, ist die Ausgabe im Blatt "studentgroupcohort (Output)" verfügbar. Man kann einen Excel-Filter in der Spalte B (Überschrift "gc" für "A" und "B") einfügen, um die Zuordnung der Schüler zu den Kohorten zu erhalten. Alternativ kann man die aktuelle Datenansicht im Ausgabetab "Schülerzuweisung" exportieren, indem man auf die Schaltfläche "CSV herunterladen" klickt:
Dadurch wird die aktuelle Ansicht in eine CSV-Datei exportiert, die auch mit Excel geöffnet werden kann und wie folgt aussieht:
