Zusammenfassung

Ziel: Das arbeitsprozessintegrierte Lernen ist von zentraler Bedeutung für die Aus- und Weiterbildung von Mitarbeitenden. Obwohl diese seit jeher eine zentrale Aufgabe jedes Unternehmen ist, werden durch die zunehmende Digitalisierung und Automatisierung von Fertigungsprozessen neue Anforderungen an die Fertigkeiten und Kenntnisse von Mitarbeitenden gesetzt. Diese intensive Dynamik verändert rund ein Drittel aller Arbeitsplätze in der Produktion so stark, dass Arbeitnehmende aus- und weitergebildet werden müssen, um weiterhin am Arbeitsmarkt teilnehmen zu können. Die bestehende Forschung reagiert auf diese Herausforderungen mit einer zunehmenden Betonung der Bedeutung des arbeitsprozessintegrierten Lernens, um Mitarbeitende während ihrer Arbeit das notwendige Fachwissen zu vermitteln. Obwohl neue Konzepte wie Microlearning das Lernen im Arbeitsprozess erleichtern sollen, stellt die Entwicklung solcher Lernmaterialien immer noch eine Herausforderung dar. Die mit der Automatisierung und Digitalisierung zusammenhängenden schnellen Änderungen erfordern eine häufige und rapide Anpassung von Lernmaterialien, damit diese wirkungsvoll im Arbeitsalltageinsetzbar sind, was eine unmittelbare Einbeziehung der Produktionsmitarbeiter erfordert. Vor diesem Hintergrund können informationstechnisch (IT) gestützte Ko- Kreationssysteme Mitarbeitende unterstützen, qualitativ hochwertige Lernmaterialien zu entwickeln. Bei der Integration solcher Systeme in den Arbeitsprozess stellen sich jedoch Herausforderungen, um Mitarbeitende während des Erstellungsprozesses von Lernmaterialien zu unterstützen. Aber nicht nur in der Aus- und Weiterbildung können diese Lernmaterialien unterstützend eingesetzt werden, sondern auch in der Hochschullehre, um selbstgesteuerte Lernprozesse zu unterstützen. Mit dem Ziel, Design Wissen für die Entwicklung von Lernanwendung zu entwickeln, welche die arbeitsprozessintegrierte Gestaltung und Nutzung von Lernmaterialen mittels Ko-Kreation ermöglicht, gingen mehrere wissenschaftliche Herausforderungen einher, welche sich die vorliegende Dissertation widmet: 1) Es existieren uneindeutige Forschungsergebnisse hinsichtlich der Entwicklung von Ko-Kreationssysteme, welche die Entwicklung von Microlearnings im Arbeitsprozess unterstützen können. 2) Obwohl es eine ganze Reihe von Forschungsergebnissen für das Design solcher Systeme existieren, fokussieren diese nicht auf die Nutzung im Arbeitsprozess oder für den Einsatz in der Aus- und Weiterbildung allgemein. 3) Darüber hinaus ist die Gestaltung von videobasiertem interaktivem Microlearning für den Einsatz in anderen Kontexten wie der Hochschulbildung und der Berufsbildung eine Herausforderung, da es an Gestaltungsrichtlinien fehlt, die die Entwickelnden von Lerninhalten unterstützen könnten. 4) Es gibt unklare Forschungsergebnisse hinsichtlich der individuellen Effekte von Ko-Kreationsprozessen auf die beteiligten Ko-Kreatoren und Lernenden.

Methode: In der Konsequenz befasst sich die vorliegende Dissertation mit den oben genannten Forschungsherausforderungen. Sie hat zum Ziel, die Entwicklung effektiver arbeitsprozessintegrierter Lern- und Entwicklungsanwendungen zu ermöglichen, die die Herausforderungen des Lernens während der Arbeit berücksichtigen, die Erlernen von neuen Fertigkeiten und Kenntnissen im Erstellungsprozess fördern, und die Gestaltung hochwertiger Microlearnings ermöglicht. Zur Erreichung dieses Ziels wird zunächst mittels einer systematischen Literaturanalyse ein theoretisches Modell entwickelt, welches die unterschiedlichen beeinflussenden Kontextfaktoren im arbeitsprozessintegrierten Lernen aufzeigt. Hierauf aufbauend konzentriert sich der nachfolgende gestaltungsorientierte Ansatz auf die Entwicklung eines Ko-Kreationssystems, welcher diese Faktoren berücksichtigt und die Produktion von arbeitsprozessintegriertem Lernmaterial ermöglicht. Dabei wird das System innerhalb von drei Evaluationszyklen konzipiert und realisiert, um die Entwicklung von Microlearnings in der Produktion eines Gesundheitszulieferers zu untersuchen. Da sich die Nutzenden des Systems in einer ständigen Ablenkungssituation durch den Arbeitsprozess befinden, wird aufbauend auf der Cognitive Load Theory das System mittels eines Mixed-Method Ansatzes unmittelbar in der Produktion in China und Deutschland als auch in einer Berufsschule evaluiert. Um das arbeitsprozessintegrierte Lernen zu erleichtern, wird im Rahmen eines weiteren gestaltungsorientierten Ansatzes ein 360° Lernmodul entwickelt, welcher die Einbindung von Microlearnings in eine virtuelle Lernumgebung ermöglicht. Hierzu wird in einer dreiteiligen Workshopserie die iterative Entwicklung des Moduls mittels Interviews, Videoanalysen und Concept Maps kontinuierlich evaluiert. Um die Entwicklung von Microlearnings im Hochschulkontext vertiefend zu erörtern, wird im Rahmen eines Design Science Research Ansatzes ein Pattern basierter Entwicklungsprozess kreiert, um die Entwicklung von interaktiven Lernvideos zu unterstützen. Dabei wird im Rahmen eines zweischritten iterativen Gestaltungsansatzes mittels Fokusgruppen Workshops und Pre-Post Experimenten die Nützlichkeit des Prozesses aufgezeigt. Um die Auswirkungen des IT-gestützten Ko-Kreationsprozesses vertiefend zu untersuchen, werden die im Rahmen der Evaluation der Ko-Kreationssystems entwickelten Concept Maps auf ihre semantische Schwere und Dichte untersucht, um Veränderungen bei den Fähigkeiten der Wissenserhebung und -ausarbeitung der beteiligten Ko-Kreatoren zu erhalten.

Ergebnisse: Diese Dissertation hat, neben anderen Ergebnissen, fünf wesentliche Kernergebnisse. Zum einen zeigt diese Dissertation auf, wie Kontextfaktoren Ko-Kreationsprozesse für arbeitsprozessintegrierte Lerndienstleistungen beeinflussen können. Hierbei wird ein Rahmenmodell aufgezeigt, welches die Wertgenerierung in solchen kontext-sensitiven Lerndienstleistungssystemen erläutert. Zweitens werden in dieser Dissertation Erkenntnisse über die Gestaltung von Ko-Kreationssystemen zur Entwicklung von Microlearnings unter Berücksichtigung der Gegebenheiten des arbeitsprozessintegrierten Lernens in Produktionsbetrieben erläutert. Durch die umgebungsbedingt hohe kognitive Grundlast wird die Bedeutung eines systematischen Entwicklungsprozesses von Microlearnings hervorgehoben, um Mitarbeitende bei der Gestaltung von hochwertigen Lernmaterialien zu unterstützen. Drittens entwirft die Dissertation Möglichkeiten zur situativen Integration von Microlearnings in einer virtuellen 360° Lernumgebung. Durch die Ableitung von Anforderungen aus Theorie und Praxis, und deren Überführung in Gestaltungselemente konnte ein positiver Effekt auf den Lernprozess nachgewiesen, und damit die Eignung dieses Ansatzes für den Einsatz im arbeitsprozessintegrierten Lernen aufgezeigt werden. Viertens zeigt diese Dissertation auf, dass Microlearnings auch im Hochschulkontext einen positiven Einfluss auf die Lernergebnisse von Studierenden besitzen können. Hierzu bietet das entwickelte Prozessmodell mit integrierten Design Pattern eine strukturierte Möglichkeit auf, wie interaktive Lernvideos als Art von Microlearnings entwickelt werden können, um Lernvideoentwickler bei der Entwicklung als auch Studierende während der Nutzung der interaktiven Lernvideos zu unterstützen. Abschließend zeigen die Evaluationen auf, dass die im Rahmen dieser Dissertation entwickelten Ko-Kreationsprozesse -und systeme einen positiven Einfluss auf die Fertigkeiten der Ko-Kreatoren zur Wissenserbringung- und ausarbeitung besitzen.

Theoretischer Beitrag: Bezogen auf diese fünf Kernergebnisse hat die vorliegende Dissertation vier Beiträge zur Theorie. Der erste Beitrag stellt eine Systematisierung der Relevanz von Kontextfaktoren für die Individualisierung von Lernanwendungen dar. In diesem Zusammenhang wird ein Verständnis für die Auswirkungen von kontext-sensitiven Lerndienstleistungen auf Lernprozesse im arbeitsprozessintegrierten Lernen gegeben. Der zweite theoretische Beitrag ist mit einem Designforschungsansatz und einer entsprechenden Designtheorie verbunden. Dabei werden bekannte Richtlinien für das instruktionale Design von Lernanwendungen auf den Bereich der Ko-Kreation von Lernmaterialien im arbeitsprozessintegrierten Lernen erweitert. Aufbauend auf den Ergebnissen der Studien 2 und 3 werden Design Richtlinien vorgestellt, welche konkrete Lösungsansätze für die Berücksichtigung der kognitiven Last im Arbeitsprozess aufzeigen, um das situative Lernen zu fördern. Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse auf, dass bestehende Richtlinien für das Instruktionale Design den Herausforderungen in komplexen Lernumgebungen an ihre Grenzen stoßen, da in diesen Lernumgebungen eine hohe kognitive Grundlast vorliegt. Drittens zeigt diese Dissertation einen gestaltungsorientierten Prozess zur Entwicklung von interaktiven Microlearning Videos auf, welcher mittels Design Pattern unterstützt und angereichert wird. Als letzten Beitrag zeigen die Ergebnisse einen positiven Effekt auf die Fähigkeiten zur Wissenserhebung und -generierung der Mitarbeitenden im Ko-Kreationsprozess auf.

Praktischer Beitrag: Aus praktischer Sicht liefert die vorliegende Dissertation insbesondere vier Hauptbeiträge. Erstens zeigt das entwickelte Modell die verschiedenen Möglichkeiten zur Berücksichtigung von Kontextfaktoren in beruflichen Lernprozessen und -services auf und bietet damit einen Ansatzpunkt, um den Einfluss dieser Faktoren auf die gemeinsame Wertschöpfung zu erklären. Gleichzeitig bieten die dargestellten relevanten Kontextfaktoren einen Überblick für Praktiker, welche Kontextfaktoren in beruflichen Lernprozessen berücksichtigt werden sollten, um Lernprozesse individualisieren zu können. Zweitens gibt die vorliegende Dissertation detaillierte Erkenntnisse über die Gestaltung von Ko-Kreationssystemen und entsprechenden Lernsystemen, welche auf die Gegebenheiten im arbeitsprozessintegrierten Lernen angepasst worden sind, um bestehende Lernumgebungen zu bereichern und die Lernergebnisse zu steigern. Dies umfasst die Bereitstellung von Ansatzpunkten, welche aufzeigen, wie die Integration solcher Systeme in den Arbeitsprozess von Mitarbeitenden gelingen kann, ohne diese kognitiv zu überlasten. Darüber hinaus präsentiert die Arbeit, wie durch Ko-Kreation entwickelte Lernmaterialien z.B. durch virtuelle Lernumgebungen in den Arbeitsalltag integriert werden können, mit dem Ziel, das arbeitsprozessintegrierte Lernen zu fördern und zu erleichtern. Drittens zeigt diese Dissertation einen konkreten Design Prozess für Microlearnings im Hochschulkontext auf. Durch die Ergänzung um Design Pattern ermöglicht der Prozess die Entwicklung von qualitativ hochwertigen interaktiven Lernvideos. Viertens zeigt diese Dissertation für Berufsbildungsverantwortliche auf, das Ko-Kreationssysteme, welche systematisch auf Arbeitsprozesse abgestimmt worden sind, positive Effekte auf die beteiligten Mitarbeitenden haben. Das unterstützt Anbieter solcher Systeme bei der Integration von Ko-Kreationssystemen in die Praxis, was dem Ziel dient, Mitarbeitende systematisch in Lernprozesse während der Arbeit zu integrieren.

Ausblick: Diese Dissertation bietet verschiedene Richtungen für die weitere Forschung. Zum einen sollen die entwickelten Theorien rund um die kognitive Last im arbeitsprozessintegrierten Lernen näher konkretisiert werden. Zwar bieten die präsentierten Design Prinzipien einen ersten Ansatzpunkt für die Entwicklung eines konkreten Instruktionalen Designs für das arbeitsprozessintegrierte Lernen, jedoch fehlt es an Leitlinien für die Gestaltung von Lernumgebungen, welche sich durch eine hohe inhärente kognitive Last auszeichnen. Zum anderen sollte diese Problematik durch die detaillierte Betrachtung unterschiedlicher Kontextfaktoren aufgearbeitet werden, da durch eine vollumfänglichere Berücksichtigung dieser Faktoren eine individualisierbare Lernerfahrung geschaffen werden kann, welche sich noch besser auf den Arbeitskontext der Mitarbeitenden als auch den Lernprozess von Studierenden anpassen kann. Des Weiteren könnte durch den Einsatz neuer Technologien wie Conversational Agents die Entwicklung von komplexeren Microlearnings im Arbeitsprozess gefördert werden, welche durch die hohe kognitive Belastung im Arbeitsprozess normalerweise nicht möglich wären.

Abstract

Purpose: Work-process-integrated learning is of central importance for the training and education of employees. Although it has always been a primary task of every company, the increasing digitalization and automation of manufacturing processes are placing new demands on employees' skills and knowledge. These intense dynamics are changing about one-third of all manufacturing jobs to such an extent that employees need to be educated and trained to continue participating in the labor market. Existing research is responding to these challenges with an increasing emphasis on the importance of work-process-integrated learning to provide employees with the necessary expertise while they work. Although new concepts such as microlearning offer possibilities to facilitate learning in the work process, developing such learning materials still poses a challenge for employees. The rapid changes associated with automation and digitization require frequent and rapid adaptation of learning materials to be used effectively in everyday work, which requires the direct involvement of production employees. Against this background, information technology (IT)-supported co-creation systems can support employees in developing high-quality learning materials. However, when integrating such systems into the work process, challenges arise in supporting employees while creating learning materials. However, these learning materials can be used not only in training and further education, but also in university teaching to support self-directed learning processes. The goal of developing design knowledge for the development of learning applications that enable work-process-integrated design and use of learning materials through co-creation was accompanied by several scientific challenges, which this dissertation addresses: 1) Ambiguous research findings exist regarding the development of co-creation systems that can support microlearning development in the work process. 2) Although a body of research exists for the design of such systems, it does not focus on their use in the work process or for use in general vocational education and training (VET). 3) In addition, the design of video-based interactive microlearning for the use in other contexts like higher education and VET is challenging because there are missing design guidelines which could support instructional co-creators. 3) There are unclear research results regarding the personal effects of co-creation processes on the co-creators and learners involved.

Methodology: As a consequence, this dissertation addresses the above research challenges. It aims to enable the development of effective work-process-integrated learning and development applications that take into account the challenges of learning on the job, promote the development of new skills and knowledge in the creation process, and enable the development of high-quality microlearning. To achieve this goal, I conduct a systematic literature review to develop a theoretical model that identifies the different influencing contextual factors in work-processintegrated learning. Based on this, the following design-oriented approach focuses on developing a co-creation system, which considers these factors and enables the development of work-process-integrated learning material. In doing so, the system is designed and implemented within three evaluation cycles to allow the development of microlearning in the production of a healthcare supplier. Since the system users are constantly distracted by the work process, the system is evaluated directly in production in China and Germany and a vocational school using a mixed-method approach based on the Cognitive Load Theory. To facilitate work-process-integrated learning, I develop a 360-degree learning module in the context of another design science research approach, which enables the integration of microlearnings into a virtual learning environment. For this purpose, the iterative development of the module was continuously evaluated in a three-part workshop series using interviews, video analyses, and concept maps. To discuss the development of microlearning in a university context in more depth, a pattern-based development process is created within the framework of a design science research approach to enable the development of interactive learning videos. The usefulness of the process is demonstrated in a two-step iterative design approach using focus group workshops and pre-post experiments. To investigate the effects of the IT-supported co-creation process in more depth, the concept maps developed during the evaluation of the cocreation system are examined for their semantic weight and density to obtain changes in the knowledge elicitation and elaboration skills of the co-creators involved.

Findings: This dissertation has five major core outcomes, among others. First, this dissertation shows how context factors can influence co-creation processes for workprocess-integrated learning. In doing so, it highlights a framework that explains value generation in context-sensitive learning service systems. Second, this dissertation presents findings on the design of co-creation systems for microlearning development considering the circumstances of work-process-integrated learning in manufacturing companies. Due to the environmental high basic cognitive load, the importance of a systematic development process of microlearnings is emphasized to support employees in designing high-quality learning materials. Third, the dissertation provides guidelines to situationally integrate microlearning in a 360-degree virtual learning environment. By deriving requirements from theory and practice and translating them into design elements, a positive effect on the learning process could be demonstrated, thus showing the suitability of this approach for use in workprocess-integrated learning. Fourth, this dissertation demonstrates that microlearning can also have a positive impact on student learning outcomes in a higher education context. For this purpose, the developed process model with integrated design patterns offers a structured way how interactive learning videos can be developed as a kind of microlearning in order to support learning video developers during the development as well as students during the use of the interactive learning videos. Finally, the evaluations reveal that the co-creation processes and systems developed in this dissertation positively influence the co-creators' knowledge elicitation and elaboration skills.

Theoretical Contribution: Related to these five core results, this dissertation has four contributions to theory. The first contribution presents a categorization of contextual factors for the individualization of learning applications. Thus, an understanding of the impact of context-sensitive learning services on learning processes in work-process-integrated learning is given. The second theoretical contribution relates to a design research approach and a corresponding theory of design and action. Thereby, well-known guidelines for the instructional design of learning applications are extended to the domain of the co-creation of learning materials in work-process-integrated learning. Building on the results of studies 2 and 3, design guidelines are presented that provide concrete solutions for addressing the cognitive load in work processes to promote situational learning. At the same time, the results show that existing guidelines for instructional design face the challenges in complex learning environments, such as in work-process-integrated learning, based on the environmental cognitive load of work processes. Third, this dissertation demonstrates design knowledge for a design-oriented process for developing interactive microlearning videos, which is supported and enriched using design patterns. As a final contribution, the results indicate a positive effect on employees' knowledge elicitation skills in the co-creation process and a general increase of knowledge elaboration of expert knowledge.

Practical Contribution: This dissertation makes four main contributions from a practical perspective. First, the developed model shows different ways of considering contextual factors in professional learning processes and services and thus provides a starting point for explaining the influence of these factors on value co-creation. At the same time, the relevant contextual factors presented provide an overview for practitioners on which contextual factors they should consider in work-processintegrated learning to individualize learning processes. Second, this dissertation offers detailed insights into the design of co-creation systems and corresponding learning systems that have been adapted to the realities of learning during work to enrich existing learning environments and enhance learning outcomes. This includes the provision of starting points that show how the integration of such systems into the work process of employees can succeed without cognitively overloading them. Furthermore, the thesis shows how learning materials developed through co-creation can be integrated into everyday work, e.g., through virtual learning environments, to promote and facilitate work-process-integrated learning. Third, this dissertation demonstrates a concrete design process for microlearning in a higher education context. By adding design patterns, the process enables the development of highquality interactive learning videos. Fourth, this dissertation shows VET professionals that co-creation systems that are systematically adapted to work processes positively affect the learning process of the employees involved. This positive effect supports providers of such systems in integrating co-creation systems into practice, which aims to integrate employees into learning processes during work.

Outlook: This dissertation offers several directions for future research. First, the theories developed around cognitive load in work-process-integrated learning should be specified in more detail. While the presented design principles offer a starting point for the development of a concrete instructional design for work-process-integrated learning, there is a lack of guidelines for designing learning environments characterized by a high inherent cognitive load. On the other hand, this issue should be addressed by looking at different contextual factors in detail, as a fuller consideration of these factors can create an individualizable learning experience that is even more adaptable to the work context of employees as well as the learning process of students. Furthermore, using new technologies such as conversational agents could promote the development of more complex microlearning in the work process, by considering the employees' cognitive abilities.