Vorlesung zum Mitmachen: „Modellbildung in der Geographie“

Umgesetzte Maßnahme

Ziele

Das Ziel des Lehrveranstaltungsprojekts ist es, eine „klassische“ Vorlesung zu einer „Vorlesung zum Mitmachen“ umzugestalten. Dabei werden E-Learning-Methoden, Teamteaching und viele andere innovative Werkzeuge im Sinne eines Blended Learning-Ansatzes verwendet. Die Hauptmotive für die Neugestaltung der Vorlesung waren die Schaffung einer zur Gänze in einer kollaborativen E-Learning-Umgebung abrufbaren Lehrveranstaltung, die vollständige und permanente Nachvollziehbarkeit und Abrufbarkeit der Lehrveranstaltung, die Gestaltung einer Vorlesung mit interaktivem E-Learning, die Offenheit bezüglich Erweiterbarkeit und Aktualisierung sowie die objektive Bewertbarkeit der studentischen Leistungen während und nach der Lehrveranstaltung. Der so erstellte Kurs soll in nächster Zeit zu einem Online-Kurs weiterentwickelt werden, der zum Beispiel über die europäische Lehr-Plattform iversity.org auch öffentlich angeboten werden kann. Gespräche dahingehend wurden schon geführt. Die Ausgangslage für diesen Projektkurs ist die Abhaltung eine Serie von Lehrveranstaltungen unterschiedlicher Art (Vorlesung, Proseminar, Kurs, Vorlesung mit Proseminar) seit dem Wintersemester 2000/01 mit dem Rahmenthema „Modellierung und Simulation geographischer Systeme“. Die Lehrveranstaltungen wurden stets hochschuldidaktisch und inhaltlich innovativ gestaltet, wie z.B. durch Erstellung einer CD-ROM mit allen Unterlagen und PC-Programmen, durch die Vorstellung und Bearbeitung konkreter und aktueller Best Practice-Beispiele zur Geosimulation und Modellierung (Simulationsspiele, 3D-Visualisierung, Regionalisierungsmodelle, Geo-Web-Modelle etc.) und jeweils unter Verwendung einer aktuellen E-Learning-Umgebung (selbst erstellte Webpages, Claroline und Moodle). Die aktuelle Version der Lehrveranstaltung ist vom Typ einer Vorlesung mit zwei Semesterwochenstunden Länge und vier ECTS-Punkten Wertigkeit. Die Lehrveranstaltung hat die Nummer 320.091 an der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt und wird in diesem Studienjahr zum dritten Mal in dieser Form im Sommersemester abgehalten.

Beschreibung

Eine der Methoden moderner Wissenschaft, wie auch der Geographie, ist die Erstellung und der Betrieb von computerbasierten Modellen. Diese können aus klassisch statistischen Ansätzen stammen oder neuen nichtlinearen dynamischen oder individuenbasierten Ansätzen folgen. Die Modellierung explizit räumlicher Sachverhalte erfordert Erweiterungen dieser Ansätze oder die Kopplung derselben an räumliche Datenbanken oder Geographische Informationssysteme.

In dieser Vorlesung werden einleitend Konzepte und Vorgangsweisen geographischer Modellbildung und Modellverwendung besprochen, die anhand einiger Beispiele praxisrelevanter geogra-phischer Modelle erläutert werden. Der zentrale Teil der Vorlesung stellt unterschiedliche Model-lierungsansätze theoretisch und in praktischen Anwendungen vor. Zur Vertiefung der einzelnen Ansätze werden Literatur und Computerprogramme vorgeschlagen und Vorträge bzw. Videos prä-sentiert, in denen eingeladene Expertinnen und Experten ihre speziellen räumlichen Anwendungs-gebiete und Modelle vorstellen.

Die Lernergebnisse der Vorlesung sind das Verständnis der theoretischen Grundbegriffe compu-terbasierter geographischer Modellbildung und Modellverwendung, die Erprobung einiger Modellierungsprogramme sowie die Erlangung der grundlegenden Beurteilungsfähigkeit der Nützlichkeit und Anwendbarkeit solcher Methoden in der Geographie.

Folgende Lehrmethoden werden in der Blended Learning Veranstaltung, die als „Vorlesung zum Mitmachen“ bezeichnet werden kann, verwendet:

1. Vorträge werden vom Lehrveranstaltungsleiter und externen Expert/inn/en gehalten. Während und am Ende der Vorträge können Fragen gestellt werden. Mittels eines „student engagement systems“ (Learning Catalytics) werden während des Vortrags Fragen zum Verständnis gestellt und die Antworten mit den dort vorhandenen Werkzeugen analysiert und visualisiert. Über die Inhalte der Vorträge wird am Ende der Sitzung diskutiert. In den letzten fünf Minuten der Sitzung und am Beginn der nächsten Sitzung werden drei bis Testfragen, unter Verwendung unterschiedlicher Werkzeuge von Moodle, gestellt, damit die Studierenden und die Lehrenden über den Lernfortschritt aktuell informiert sind. Die Ergebnisse werden nicht zur Beurteilung herangezogen, es können allerdings ähnlich Fragen auch bei der abschließenden Klausur vorkommen.

2. Alle Präsentationen werden aufgezeichnet, in passende Abschnitte entsprechend den Kapiteln in den Präsentationsfolien zerteilt und stehen als Kurzvideos (5 bis 15 Minuten) ständig zur Nach- und Vorbereitung zur Verfügung.

3. Literatur, gut kommentierte Folien von anderen Vorträgen und open access Software zum Ausprobieren der Modelle werden zum Herunterladen und Installieren bzw. zum Ausprobieren im Webbrowser angeboten.

4. Aufgezeichnete Vorträge von externen Expert/inn/en werden gezeigt und verwendet. Sie sind entweder Hauptinhalt der Sitzung oder zusätzliches Material, mit dessen Hilfe die Inhalte au-ßerhalb der Lehrveranstaltung vertieft und erweitert werden können.

5. Es werden ein oder zwei asynchrone Vorlesungstermine durchgeführt. Die Präsentationsfolien, die Videos und ergänzende Materialien stehen auf der Moodle-Plattform zur Verfügung. Durch Aufforderungen in einem Diskussionsforum werden die Studierenden zum Durcharbeiten des Materials und einer asynchronen Diskussion aufgefordert und angeregt. Für Diskussionsbeiträge gibt es Zusatzpunkte.

6. Ein oder zwei interaktive Live-Webinare werden abgehalten. Dazu sind ein oder zwei externe Expert/inn/en eingeladen. Die Studierenden sitzen gleichzeitig vor einem Gerät (an der Uni, zu Hause oder an jedem anderen beliebigen Ort), an dem das Webinar verfolgt werden kann. Von den Expert/inn/en werden Motivationsvorträge gehalten und danach werden Diskussionen mündlich oder schriftlich abgehalten. In solchen Webinaren können mehrere unterschiedliche Lehrveranstaltungen „virtuell“ zusammengeschlossen werden, was meist sehr interessante Diskussionen (z.B. zwischen Universitäts- und FH-Studierenden) hervorbringt.

7. Die Prüfung wird in einer sog. Slotprüfungswoche online durchgeführt. Dabei sitzen die Studie-renden, die unterschiedliche Lehrveranstaltungen kolloquieren, gleichzeitig im Online-Prüfungssaal und arbeiten individuell an Ihren Prüfungsdokumenten. Die Fragen werden geschichtet und zufällig aus einem großen Fragenkatalog entnommen. Es gibt multiple choice und offene Fragen.

8. Die einzelnen Sitzungen der Lehrveranstaltung werden in englischer oder deutscher Sprache durchgeführt, die Sprachen auf den Folien und die zu lesenden Texte sind nur in einer der bei-den Sprachen abgefasst und Beiträge sind in beiden Sprachen möglich. Die Beantwortung der Fragen und Beiträge sind ebenfalls in beiden Sprachen möglich. So wird bewusst die „wissenschaftliche Zweisprachigkeit“ in dieser Vorlesung für Höhersemestrige gefördert, geübt und unterstützt. Das Blended Learning-Konzept wurde von den Studierenden in der LV-Evaluation als besonders abwechslungsreich, interessant, methodenvielfältig und manchmal auch etwas verwirrend (etwa die gleichberechtigte Verwendung zweier Sprachen) beurteilt. Weiters wird in der Evaluation vermerkt, dass man Versäumtes sehr gut nachholen kann und die Interaktivität der Vorlesung sehr positiv ist.

Die Kompetenzen, die die Studierenden durch die Lehrveranstaltung erlangen oder einüben können, sind: Fachkompetenzen: Überblickswissen zu geographischen Modellen und Geosimulation; Fähigkeit, Modelle in Typen einzuteilen und deren Charakteristika zu beschreiben; für jeden Modelltyp Bei-spielmodelle genau beschreiben und erklären; richtiges methodisches Vorgehen beim Modellieren und Simulieren; an einer professionellen Diskussion qualifiziert teilnehmen; Interdisziplinarität. Selbstkompetenzen: Wissen aus Literatur, Live-Vorträgen, aufgezeichneten Vorträgen und aus Diskussionen heraus erlernen; mit Ausdauer komplexe Inhalte und Modelle verstehen; Kritikfähigkeit; Visualisierungsfähigkeiten; Flexibilität; Reflexionsfähigkeit; Eigenverantwortung; Selbständigkeit. Sozialkompetenzen: erfolgreiche Beteiligung an unterschiedlichen Unterrichtsformen (auch des E-Learnings); unterschiedliche Diskussionsformen (asynchron in einem Forum, synchron in einem Webinar und direkt in der Präsenzveranstaltung) beherrschen; Kritikfähigkeit; Gender- und Diversitätskompetenz; Vernetzungsfähigkeit. Methodenkompetenzen: Problemlösen; Typisieren; Sprachkompetenz für Deutsch und Englisch in gleicher Weise; Abstraktes und strukturiertes Denken; systemisches Denken; Modellieren; Computereinsatz; Internetkompetenz.

Die Prüfungsfragen sind speziell auf die Feststellung der Erlangung dieser Kompetenzen ausgerich-tet. Dadurch ist eine Analyse der Prüfungsergebnisse, geschichtet nach Kompetenzen, leicht möglich und dient zur Verbesserung der Lehrinhalte und Methoden. Die in der Vorlesung vorgestellten Modelle sind sowohl Standardmodelle der Geographie (von-Thünen-Modell, Regressionsmodell, GIS-Modelle) als auch Modelle, die aus der Forschungspraxis kommen (agentenbasierte Modelle, Kriminalitätsprädiktionsmodelle, Wasserhaushaltsmodell) und hochaktuell sind. In einem Proseminar, das man begleitend zu einem speziellen in der Vorlesung vorgestellten Thema machen kann und das zum selben Modul des Bachelor-Curriculums gehört, werden Modelle von den Studierenden selbständig erstellt und damit Geo-Simulationen betrieben. Der Anwendungskontext der Modelle und die Herkunft der Expert/inn/en sind multidisziplinär, die Ergebnisse der Computersimulationen können inter- und transdisziplinär verwendet werden. Die Vorlesung ist ein prototypisches Beispiel für forschungsgeleitete Lehre. Den Forschungsbereich der Geo-Modellierung und Geo-Simulation gibt es in Klagenfurt am Institut für Geographie und Regionalforschung schon seit etwa 30 Jahren. Viele der Konzepte und Modellbeispiele, die in der Vorlesung gezeigt werden, stammen aus dieser Forschung und den dabei entstandenen Publikationen. Es sind dies Forschungsbeiträge zu agentenbasierter Modellierung, Anwendungsprojekte mit GIS-Modellierungen oder Fuzzy-Reasoning-Modelle konkreter geographischer Systeme. Die Problemorientiertheit der Beispiele ist durch Lösungsvorschläge für Fragestellungen in der naturwissenschaftlichen, der sozialwissenschaftlichen und der wirtschaftswissenschaftlichen Geographie konkretisiert. Damit aber auch andere Anwendungskontexte in der Vorlesung vorkommen und auch mit den „hauseigenen“ verglichen werden können, kommen pro Lehrveranstaltung etwa fünf externe Kol-leg/inn/en zu Wort und stellen ihre Modellansätze vor. Als Lernmaterial werden während der Lehrveranstaltung auch viele Videos über weitere Applikationsfelder angeboten und z.T. als prüfungsrelevant vorgegeben. Die Forschungsprojekte werden in der Vorlesung diskutiert. Bei den Projektvorstellungen wird besonderer Wert darauf gelegt, dass die Modelle nicht nur ober-flächlich erklärt werden, sondern dass auch auf die zugrundeliegenden Theorien, Algorithmen und Programme eingegangen wird. Die Studierenden sollen aufgrund der Vorlesung in der Lage sein, ähnliche Modellansätze entweder in dem zugeordneten Proseminar oder bei eigenen wissen-schaftlichen Arbeiten zu verwenden. Damit die vorgestellten Forschungsprojekte stets aktuell sind, werden diese maximal zwei bis drei Lehrveranstaltungszyklen beibehalten und dann durch neue ersetzt. Das neueste Kapitel, dass im vergangenen Jahr in die Vorlesung integriert wurde und das schon als eigenes Online-Kurs-Kapitel asynchron zu verwenden ist, heißt „Data, Concepts and Models of a Spatial Data Science by Linking Geography, GI-Science and Data Analytics“, ist in englischer Sprache verfasst und mit vielen externen Materialien (Videos, Folien, Texten, Literaturlisten etc.) erweitert. Das Kapitel gibt Einblick in die neuesten Entwicklungen im Forschungsbereich der Data Science und von Big Data und zeigt den neuesten Forschungsbereich der Klagenfurter Geographie.Im Mittelpunkt der Lehrveranstaltung stehen die Studierenden und deren Lernfortschritt. Wenn sich bei den begleitenden Tests herausstellt, dass manche Themen nur partiell verstanden wurden, kann es eine teilweise oder auch gesamte Wiederholung der Unterrichtseinheit geben. Das kann von einer Aufforderung, die Einheit per Video zu wiederholen, über eine Wiederholung der direkten Unterrichtssequenz bis zu einem Wechsel der Lehrmethode reichen. Die Aufzeichnungen der Lernplattform bezüglich der Zugriffe auf die Materialien können auch zur Entscheidungsunterstützung für die Art der Wiederholung beitragen. Die abschließende Online-Klausur bereitet die Studierenden auf immer häufiger werdende Online Prüfungen, z.B. die Concours der EU, vor. Es ist auch möglich, die Lehrveranstaltung völlig „virtuell“ zu absolvieren und an den Präsenzterminen gar nicht teilzunehmen. Es hat sich gezeigt, dass die Prüfungsergebnisse von Studierenden, die ständig anwesend waren und von denen, die fast nie anwesend waren, keine signifikanten Unterschiede aufweisen. Daher eignet sich die rein virtuelle Version der Vorlesung auch besonders gut für berufstätige Studierende. Die vielen eingerichteten Foren und Tests ermöglichen trotz Abwesenheit eine rege Beteiligung und Interaktion. Die ständige und in Zukunft auch öffentliche Verfügbarkeit der Vorlesungsmaterialien ermöglichen auch kontinuierliche Kompetenzentwicklung durch wiederholte oder auch nur teilweise Befassung mit den Themen. Nicht nur die gegenwärtige Form der Lehrveranstaltung, sondern besonders die geplante Annähe-rung der Veranstaltung an ein MOOC (Massive Open Online Course)-Konzept, erfordert besonderes Engagement der Lehrenden. Es werden dazu Tutor/inn/en zur Beantwortung der anstehenden Fragen und zur Beteiligung an den vielen Diskussionen nötig sein. Die Kombination der in einer (nicht prüfungsimmanenten) Lehrveranstaltung - einer „Vorlesung zum Mitmachen“ - verwendeten Unterrichtsstile zu einer Blended Learning-Veranstaltung macht das „traditionelle“ Konzept der „Vorlesung“ reif, auch heute noch an Universitäten verwendet zu werden. Es stellt eine, wie sich in den Evaluationen zeigt, geschätzte und zeitgemäße, auch für „Massenfächer“ geeignete Form der Vermittlung wichtiger Kompetenzen dar. Das Konzept ist vielfältig erweiterbar und auf so gut wie alle Kontexte übertragbar. Durch die Wiederverwendbarkeit der erzeugten Medien und Materialien ist die Lehrveranstaltung nachhaltig und vielfältig einsetzbar. In den folgenden Auflagen der Lehrveranstaltung (ab Sommersemester 2016) sollten folgende Veränderungen bzw. Verbesserungen vorgenommen werden: Die Student Engagement Systems sollten verstärkt benutzt werden. Besonders geeignet sind diese elektronischen Echtzeit-Beteiligungssysteme bei großen Teilnehmendenzahlen. Aber sie dienen auch sehr gut der sofortigen Erhebung des Verständnisses von Lerninhalten durch die Studierenden. Die Studierenden müssen motiviert werden, die Diskussionsforen häufiger, vor allem auch vielfältiger (zum Lernen, Diskutieren und Fragen) zu nutzen. Ergänzende prüfungsimmanente Lehrveranstaltungen sollten stärker integriert werden. Die Öffnung des Kurses nach außen kann durch Öffnen des Moodle Kurses für alle Studierenden der Universität erfolgen, durch Veröffentlichung einzelner Videosequenzen über YouTube (LV-Channel der AAU o.ä.) oder aber durch die Produktion und den Betrieb von Online-Kursen. Die Übertragung des Konzepts auf weitere Lehrveranstaltungen, wie die neue Vorlesung „Spatial Data Science”, das Proseminar „Kartographie, Geoinformation und Fernerkundung“ oder das als Online Lehrveranstaltung geplante Proseminar „Geomedien“ für das Lehramtsstudium ist für die nächsten Semester geplant.

Positionierung des Lehrangebots

Bachelorstudium Geographie/Gebundenes Wahlfach: Geosimulation u. Modellierung / empfohlen im 3.- 6. Semester; Lehramtsstudium Unterrichtsfach Geographie u. Wirtschaftskunde / 2. Studienabschnitt / Pflichtfach: Methoden der Raumanalyse u. räumliche Modellb

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2016 nominiert.