Advancing Flipped Classroom am Beispiel "Communications Engineering"

Umgesetztes Projekt

Ziele

Das Modul „Communications Engineering“ ist ein verpflichtend zu absolvierender Bestandteil des Bachelorstudiums Wirtschaftsinformatik an der Johannes Kepler Universität Linz im Ausmaß von 6 ECTS. Dem idealtypischen Studienverlauf folgend ist es im 5. Studiensemester vorgesehen. Es besteht formal aus einer Vorlesung (VL) und einer Übung (UE) mit jeweils 3 ECTS, die getrennt beurteilt werden. Es wird einmal jährlich jeweils im Wintersemester angeboten. Die Studierendenzahlen lagen lange Zeit zwischen 60 und 80 TeilnehmerInnen. Seit einigen Jahren verzeichnet das Studium der Wirtschaftsinformatik steigende Studierendenzahlen, was im Wintersemester 2016/17 bereits zu 106 Anmeldungen führte. Die Anzahl der TeilnehmerInnen wird in den nächsten Jahren voraussichtlich weiter in diesem Ausmaß steigen. Traditionell ist an der Johannes Kepler Universität Linz ein großer Anteil von Studierenden neben dem Studium berufstätig. Dies trifft insbesondere auch auf die Studierenden der Wirtschaftsinformatik in den höheren Semestern zu, die von der regionalen Wirtschaft bereits während des Studiums stark nachgefragt werden. Der Anteil jener TeilnehmerInnen, die Termine ohne Anwesenheitspflicht (etwa die Vorlesungen) besuchen, lag in den Vorjahren im Durchschnitt zwischen 20% und 30%.

 

Vor diesem Hintergrund wurden in den letzten Jahren unterschiedliche Maßnahmen gesetzt, um eine aktivere Partizipation der Studierenden zu ermöglichen. Seit 2004 wurden die Unterlagen zur Lehrveranstaltung in einer am Institut entwickelten Lern- und Kommunikationsplattform digital zur Verfügung gestellt und Fragen durch die Lehrenden nicht nur in der Präsenzlehre, sondern auch innerhalb der Plattform beantwortet. Seit 2010 werden Videoaufzeichnungen der Präsenzveranstaltungen erstellt und den Studierenden zur Verfügung gestellt. Die steigenden Studierendenzahlen in Kombination mit dem von den Lehrenden und den Studierenden geäußerten Wunsch nach interaktiveren Formaten mit Möglichkeiten zur inhaltlichen Vertiefung führten zu einer tiefgreifenden Neukonzeption des Moduls auf Basis des Flipped Classroom Konzeptes.

 

Ziel dieser Neukonzeption war es, eine Lehrveranstaltung anzubieten, die für Raum für eine aktive inhaltliche Auseinandersetzung mit dem Lernstoff und dessen praxisnahe Vertiefung bietet und gleichzeitig berufstätigen Studierenden eine weitgehend zeit- und ortsautonome Teilnahme ermöglicht.

Kurzzusammenfassung

Aufgrund stetig steigender Studierendenzahlen und erhöhtem Bedarf nach Angeboten, an denen auch berufstätige Studierende adäquat teilnehmen können, wurde das Modul „Communications Engineering“ im Bachelorstudium Wirtschaftsinformatik an der Johannes Kepler Universität Linz auf Basis des Flipped Classroom neu konzipiert. Das Flipped Classroom Konzept beruht darauf, Elemente der klassischen Präsenzlehre wie Vorträge außerhalb der Präsenzphase anzubieten und dafür jene Aktivitäten, die in traditionellen Lehrkonzepten außerhalb der Präsenzphase durchgeführt werden (wie Übungsaufgaben) in die Präsenzphase zu verlagern und dort die Ressourcen der Lehrenden zur Unterstützung der Studierenden bei der Anwendung des Lernstoffes zu nutzen.

 

Den Kern der Umsetzung bildet eine Kombination aus für das eigenständige Lernen aufbereiteten Unterlagen, die in einer Lern- und Kommunikationsplattform zur Verfügung gestellt wird, insgesamt etwa 15 Stunden Videos, in denen die Inhalte im Lehrvortrag vorgestellt werden, sowie vertiefende Präsenzphasen in Vorlesung und Übung, in denen die Inhalte praxisorientiert angewandt werden und verbleibende Unklarheiten in Peer-Settings und bedarfsorientierten Beziehung der Lehrenden aufgelöst werden.

 

Eine die erste Umsetzung des Moduls begleitende empirische Untersuchung konnte zeigen, dass das Konzept seine Ziele erreichen konnte und von annähernd allen Studierenden einer klassischen Kombination aus traditioneller Vorlesung und Übung vorgezogen wird.

Nähere Beschreibung

Das Flipped Classroom Konzept beruht auf dem Ansatz, klassische Elemente der Präsenzlehre wie Vorträge oder andere Theorieinputs außerhalb der Präsenzphase durchzuführen und im Gegenzug jene Aktivitäten, die Studierende in traditionellen Lehrkonzepten außerhalb der Präsenzphase durchführen (wie Übungs- und Vertiefungsaufgaben) in der Präsenzphase durchzuführen und dort die Ressourcen des bzw. der Lehrenden für die Unterstützung der Studierenden bei der Anwendung des Lernstoffes zu unterstützen. Die verbesserten Möglichkeiten der Erzeugung und Bereitstellung von multimedialen Lernmaterialien (wie Videoaufnahmen von Vorträgen) haben dieses Konzept in den letzten Jahren in Schulen und an Universitäten populär und auch zu einem Forschungsgegenstand gemacht.

 

Im konkreten Anwendungsfall war es notwendig, etablierte Flipped Classroom Konzepte insofern weiterzuentwickeln, da einerseits schon aus formaler Sicht keine Anwesenheitspflicht in der Präsenzlehre bestand und andererseits die Lehrveranstaltung vor allem auch für berufstätige Studierende attraktiv und inhaltlich sinnvoll absolvierbar sein sollte. Das klassische Flipped Classroom Konzept geht jedoch von planbarer und verpflichtender Anwesenheit der TeilnehmerInnen aus.

 

Mit der Konzeption der Lehrveranstaltung wurde im Sommersemester 2016 begonnen. Die Entwicklung erfolgte in enger Abstimmung mit den anderen in der Übung beteiligten Lehrenden und einer Gruppe von Studierenden, die durch die Studienrichtungsvertretung der Österreichischen Hochschülerschaft zur Mitwirkung eingeladen wurden. In mehreren Iterationen wurde das Konzept entwickelt, das im Folgenden vorgestellt wird:

 

# Gestaltungsziele

 

Oberstes Gestaltungsziel war und ist es, die beiden Lehrveranstaltungen des Moduls (VL und UE) aufgrund der zu vermittelnden Konzeptanteile und der Erfordernis zur methodischen Vertiefung bzw. fachlichen Anwendung vollständig verzahnt durchzuführen. Trotzdem sollte es möglich sein, diese getrennt zu absolvieren, um Studierenden, denen ein kombinierter Besuch nicht möglich ist, keinen Mehraufwand zu verursachen. Die Leistungsfeststellung hat dementsprechend separat zu erfolgen, der Zeitaufwand für jede der beiden LVAs sollte sich jeweils in dem durch die ECTS-Punkte vorgegebenen Rahmen bewegen.

 

# Inhalte und Unterlagen

 

Die Lehrveranstaltung wurde didaktisch in vier Themenbereichen aufbereitet. In jedem Themenbereich wurden wiederum fünf bis sechs Themen identifiziert, die inhaltlich zu behandeln waren. Diese Themen wurden inhaltlich zueinander in Beziehung gesetzt und in mehreren thematischen Strukturen so aufbereitet, dass ihre Zusammenhänge für die Studierenden sichtbar wurden. So ergaben sich auch mehrere mögliche Lernpfade durch die Inhalte des Moduls, die von den Studierenden grundsätzlich selbständig weiterverfolgt werden konnten.

 

Für die Vorlesung wurde ein Skriptum erstellt, in dem die Themen inhaltlich abgeschlossen und entlang der Themenbereiche strukturiert vorgestellt wurden. Jeder Themenbereich wurde mit Vertiefungsliteratur hinterlegt, zu jedem Thema wurden Selbstkontrollfragen definiert, die in Komplexität und Struktur den zu erwartenden Prüfungsfragen entsprachen. Anhand dieser Fragen sollte es den Studierenden ermöglicht werden, die Durchdringung des jeweiligen Themas selbst zu überprüfen. Für jeden Themenbereich wurde zusätzlich eine integrative Fallstudie zur Verfügung gestellt, die anwendungsorientiert die Zusammenhänge der Themen des jeweiligen Themenbereichs zeigen sollte. Wo immer möglich, wurde auf Materialien unter freien Lizenzen zurückgegriffen und diese für den Einsatz in der Lehrveranstaltung ergänzt und didaktisch aufbereitet. Bei jenen Themenbereichen in denen derartige Inhalte — etwa aufgrund der Aktualität der Themen — nicht verfügbar waren, wurden die Inhalte auf der Basis von inhaltlich passenden Artikeln aus anwendungsorientierten Forschungszeitschriften aufbereitet. Für zwei der Themenbereich konnte vollständig auf frei lizenzierte Inhalte zurückgegriffen werden, weshalb diese auch als Open Educational Resources verfügbar gemacht wurden. Zu jedem Thema wurde ein Video erstellt, in dem dieses in einem Lehrvortrag im Ausmaß von 30-45 Minuten vorgestellt wurde. Um die zielgerichtete Navigation in den Videos zu ermöglichen, wurde jedem diskutierten Teilaspekt eine Sprungmarke zugewiesen, die in gängigen Video-Playern genutzt werden kann.

 

Für die Übung wurden zu jedem Themenbereich 3-5 Aufgaben definiert, die aus die Inhalte der Vorlesung Bezug nehmen. Jede dieser Aufgaben wurde hinsichtlich ihres Lernzieles, der notwendigen Vorkenntnisse, der durchzuführenden Teilaufgaben, der zu erstellenden Dokumentation, des geschätzten Zeitaufwandes und der Möglichkeiten zur Selbstkontrolle beschrieben. Für jeden Themenbereich wurden zusätzlich über das Skriptum der Vorlesung hinaus gehenden praxisorientierte Unterlagen zur Verfügung gestellt, die die Grundlage für die Durchführung der Aufgaben bilden. Für den zweiten Teil der Übung wurde eine alle Themenbereich adressierende Projektarbeit definiert, die die Studierenden in Teams zu zwei Personen umzusetzen hatten (siehe folgender Abschnitt).

 

# Operative Durchführung der Vorlesungs-Elemente

 

Die Einführung in einen Themenbereich erfolgt im Rahmen der Vorlesung, die anwendungsorientierte Vertiefung wird in den Übungen durchgeführt. Für die Vorlesung kommen Elemente des Flipped Classroom zur Anwendung. Die initiale Erarbeitung der Inhalte erfolgt selbstgesteuert und eigenverantwortlich durch die Studierenden auf Basis der zur Verfügung gestellten Videos sowie des Skriptums. Die dazu zur Verfügung stehende Zeit beträgt jeweils 2 Wochen. In diesem Zeitraum besteht die Möglichkeit, in einer Online-Lernplattform unmittelbare Verständnisfragen an alle TeilnehmerInnen, eine frei wählbare Gruppe von KollegInnen oder den Lehrveranstaltungsleiter zu stellen.

 

Jeder Themenbereich wird mit einem geblockten Präsenztermin im Umfang von 8 Einheiten (6h) abgeschlossen. In diesem werden während der individuellen Arbeitsphase aufgetretene Fragen im Plenum geklärt und anschließend die Inhalte mit interaktiven Elementen vertieft werden. Die interaktiven Elemente vertiefen die Inhalte des Skriptums und sind so gewählt, dass sie das konzeptuelle Verständnis der Inhalte erleichtern sollten, aber nicht unmittelbar prüfungsrelevant sind. Eine Abwesenheit an den Präsenzterminen verursacht so keinen Nachteil bei der Prüfung.

 

Die Präsenztermine wurden in Abstimmung mit der Studienrichtungsvertretung und der an der Konzeption mitwirkenden Studierendengruppe an vier Samstagen angesetzt. Um die aktive Teilnahme zu attraktiveren, kann in jedem Präsenztermin durch Mitarbeit und Abgabe einer individuellen Dokumentation einer Vertiefungsaufgabe ein Bonus auf die bei der Prüfung für jeweiligen Themenbereich erreichbaren Punkte erreicht werden kann. Dieser Bonus beträgt maximal 33% der für den Themenbereich erreichbaren Punkte. Bei der schriftlichen Prüfung selbst können pro Themenbereich bei der maximal 100% der vorgesehenen Punkte erreicht werden (eine vollständig korrekte Beantwortung der jeweiligen Fragen und ein vollständiger Bonus führt also trotzdem nicht zu einer Kompensation von Lücken in den anderen Themenbereichen).

 

# Bearbeitung der Übungs-Elemente

 

Verschränkt mit den Vorlesungsinhalten werden im ersten Teil der Übung konkrete Anwendungen der Inhalte durchgeführt. Die Aufgaben werden in Arbeitsbereichen organisiert angeboten. Jeder Arbeitsbereich enthält — wie oben erwähnt — drei bis fünf Aufgaben, die mono-thematisch sind und deren Bearbeitung jeweils nicht mehr als 1-2 Stunden in Anspruch nimmt. Die Arbeitsbereiche werden in der Online-Lernplattform bereitgestellt, die auch für die Unterstützung der Vorlesung verwendet wird. Zur Erarbeitung der Aufgaben werden für jeden Arbeitsbereich zusätzliche Rechercheunterlagen zur Verfügung gestellt, sowie ein Tutoriums-Termin mit 4 Einheiten (3h), und eine Sprechstunde (2h) für individuelle Fragen durchgeführt. Die Tutoriums-Termine werden aufgezeichnet und über die Online-Plattform zur Verfügung gestellt.

 

Die Durchführung der Aufgaben erfolgt freiwillig und in frei gewählter Sozialform. Jede/r TeilnehmerIn ist aufgefordert, eine Dokumentation der Aufgaben zu erstellen und diese in der Online-Plattform hochzuladen. Diese Dokumentation darf als Arbeitsunterlage bei dem die erste Übungsphase abschließenden Übungstest verwendet werden. Den TeilnehmerInnen wird dazu unmittelbar vor dem Test ein Ausdruck des eigenen Lerntagebuchs zur Verfügung gestellt. Teile, die als Kopien von Einträgen anderer TeilnehmerInnen identifiziert wurden, werden nach vorangegangener Benachrichtigung der/des betroffenen TeilnehmerIn entfernt. Der Übungstest ist praxis-orientiert und besteht aus Varianten der Aufgaben aus den Arbeitsbereichen. Der Übungstest geht zu 60% in die Note ein und muss positiv absolviert werden, um die Übung fortsetzen zu können.

 

Der zweite Teil der Übung besteht aus einem Abschlussprojekt, in dem die bis dahin vorgestellten Inhalte in Kombination zum Einsatz gebracht werden. Die Bearbeitung erfolgt in Teams zu 2 Personen. Die Gruppen können von den TeilnehmerInnen nach ihren Wünschen gebildet werden. Das Thema wird dabei jeweils aus einem anwendungsorientierten Themenbereich der Vorlesung gewählt (etwa „sozio-technische Arbeitsgestaltung & -unterstützung“). Für das Thema werden durch die LVA-LeiterInnen 2-3 Anwendungsfälle definiert, die umzusetzen sind. Die Anwendungsfälle sind so zu spezifizieren, dass deren Umsetzung in jeweils maximal 15-20 Arbeitsstunden möglich ist (Gesamtarbeitszeit pro Person bei etwa 25-30 Stunden).

 

Die Ausarbeitung des vorgegebenen Szenarios ist domänenadäquat (d.h. üblicherweise mittels konzeptueller Modelle) zu dokumentieren. Die technische Umsetzung erfolgt mittels einem der Ansätze, die in einem der Themenbereiche vorgestellt wurden. In einem Kick-off-Präsenztermin wird das Szenario sowie die verwendete Technologie (bzw. das zur Umsetzung vorbereitete Framework) vorgestellt. Etwa zur Halbzeit der Arbeitsphase wird ein freiwilliges Supportgespräch angeboten. Das Projekt wird mit einem Abgabegespräch abgeschlossen, in dem jedes Team seine Lösung vorstellt und Fragen zur Implementierung beantwortet. Die Beurteilung erfolgt auf Basis dieses Abgabegesprächs, das anhand eines Fragenrasters durchgeführt wird, und der Dokumentation des Projektes. Dieser Teil geht zu 40% in die Note ein und muss ebenfalls positiv absolviert werden.

 

# Begleitende empirische Untersuchung

 

Die Durchführung der Lehrveranstaltung wurde im Rahmen einer Bachelorarbeit durch eine empirische Untersuchung begleitet, in der die Wahrnehmungen der Studierenden hinsichtlich des Lehrveranstaltungskonzeptes und dessen Umsetzung untersucht wurden. Dazu wurden die Studierenden mittels einem auf aktueller Flipped-Classroom-Forschung basierenden Fragebogen befragt, zusätzlich wurden qualitative semi-strukturierte Interviews mit sechs Studierenden geführt und die Nutzungsdaten der Online-Lernplattform sowie der Video-Auslieferungsplattform ausgewertet.

 

Ohne hier auf die detaillierten Ergebnisse einzugehen, zeigt sich, dass das über 90% der Studierenden das neue Konzept einer traditionellen Lehrveranstaltung vorziehen. Häufig wird als wesentlicher Vorteil die zeitlich unabhängige Nutzung und die Möglichkeit des wiederholten Konsums der Videos zur Klärung etwaiger Unklarheiten erwähnt. Auch die generell bessere Vereinbarkeit mit einem Beruf oder einem weiter entfernten Wohnort wurde wiederholt genannt. Wichtig war die Möglichkeit, dass der Vortragende in den Präsenztermine auf Anfrage einzelne isolierte Gebiete nochmals erklären kann. Die Studierenden haben durchwegs den Eindruck, dass der insgesamt zu investierende Zeitaufwand im Vergleich zu traditionellen Lehrveranstaltungen in etwa gleich hoch ist.

 

In den Prüfungsergebnissen zeigt sich im Vergleich zu den Vorjahren ein positiver Trend, auch wenn die Bonuspunkte in einem Vergleich außen vor gelassen werden. Die Lernerfolge scheinen sich insbesondere bei Themen zu verbessern, die stark verständnisorientiert aufgebaut sind (etwa bei Zusammenhängen zwischen Protokollen in Computernetzwerken). Insgesamt konnte das Lehrveranstaltungskonzept alle gesetzten Ziele erreichen und wird in der vorliegenden Form aktuell auch in einem weiteren durch das Institut angebotenen Modul im Bachelorstudium ausgerollt.

Mehrwert

Aus den Ergebnissen der begleitenden empirischen Untersuchung ist zu erkennen, dass die Studierenden vor allem die Möglichkeit schätzen, die Vorlesungsinputs zeit- und ortsautonom zu konsumieren und bei komplexen Sachverhalten die Aufnahme zu pausieren oder erneut anzuhören. Die interaktiven Präsenzphasen wurden als verständnisfördernd wahrgenommen. Aufgrund der dort eingesetzten gemischten Sozialformen bei der Aufgabenerfüllung scheint es gelungen zu sein, den Studierenden trotz der hohen TeilnehmerInnenzahl weitgehend individualisierte Unterstützung bei Verständnisproblemen zu bieten (mittels Diskussion mit Peers und bei fortgesetzten Problemen durch Klärung mit dem Lehrenden). Die Incentivierung der aktiven Teilnahme an den Präsenzterminen durch das Bonuspunktesystem wurde über die Erwartungen hinaus gut angenommen - im Schnitt waren bei den Präsenzterminen zwischen 60 und 70% der TeilnehmerInnen anwesend und arbeiteten aktiv mit. In der Übungskomponente wurde durch die Kombination aus freiwilligen Übungsaufgaben und einem auf diesen aufbauenden Übungstest eine Unterstützung unterschiedlicher Lernstile erreicht. So konnte der erste Teil der Übung durch eine einmalige intensivere Lernphase genauso erfolgreich absolviert werden wie durch kontinuierliche Mitarbeit. Das anwendungsorientierte Projekt im zweiten Teil der Übung wurde von den Studierenden (wie bereits in den Vorjahren) als gute Gelegenheit wahrgenommen, das Zusammenspiel unterschiedlicher Technologien in einem abgegrenzten und überschaubaren Szenario zu explorieren.

 

Für die Lehrenden ergibt sich nach dem initialen Mehraufwand durch die Videoerstellung in den folgenden Umsetzungen der Lehrveranstaltung eine Zeitersparnis bei der Durchführung der Vorlesungskomponente. Die Videoaufnahmen für jene Themen, die als Grundlagen zu betrachten sind (etwa Netzwerktechnologie) werden längerfristig verwendbar bleiben, lediglich jene Inhalte, die im Sinne der forschungsgeleiteten Lehre auf aktuellen Forschungsergebnissen beruhen, müssen aktualisiert werden. Insgesamt skalieren sowohl die Vorlesungs- als auch die Übungskomponente aufgrund der Betonung der Eigenverantwortlichkeit der Studierenden und der Aufbereitung für Lernprozesse mit wenigen Präsenzterminen besser bei steigenden Studierendenzahlen als traditionelle Konzepte.

Profitierende

  • Studierende
  • Lehrende

Aufwand

Die initiale Erstellung des Skriptums inklusive dessen Aufbereitung im Sinne des Lehrveranstaltungskonzeptes (Selbstkontrollfragen, Erstellung der thematische Strukturen) nahm zeitlich etwa ein Äquivalent von zwei Arbeitswochen in Anspruch. Die Erstellung der Videoaufnahmen (im Ausmaß von insgesamt etwa 15 Stunden) nahmen inkl. Nachbearbeitung und Schnitt etwa eine Arbeitswoche in Anspruch. Die eigentliche Durchführung der Vorlesungskomponente des Moduls beschränkte sich auf die vier Blocktermine (jeweils etwa 5-6h) inkl. Vor- und Nachbereitung (jeweils etwa 4h). Insgesamt überstieg der investierte Aufwand bei der erstmaligen Umsetzung der Lehrveranstaltung den für eine traditionelle Vorlesung zu investierenden Aufwand etwa um das 1,5fache. Es kann aber wie bereits erwähnt von einer Zeitersparnis in zukünftigen Umsetzungen ausgegangen werden. Der Aufwand für die Betreuung der Übungskomponente des Moduls bewegte sich insgesamt (unter Berücksichtigung der individuellen Mentoringtermine in der zweiten Übungsphase sowie der Betreuung der Foren in der Onlineplattform) in einem mit traditionell abgehaltenen Übungen vergleichbaren Umfang.

 

Die Bereitstellung der Lernplattform sowie das Hosting der Videos erfolgte über die existierende Infrastruktur des Instituts und führte zu keinen zusätzlichen Kosten. Die Aufnahme und Aufbereitung der Videos wurde unter Einsatz von Arbeitsplatzrechnern des Instituts und handelsüblicher Schnittsoftware durchgeführt, die durch den Lehrenden privat lizenziert wurde. Auch hier entstanden somit keine zusätzlichen Kosten.

Positionierung des Lehrangebots

Bachelor Wirtschaftsinformatik - 5 Semester (lt. idealtypischem Studienverlauf)

Weiterführende Information


Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2017 in der Kategorie Digitale Lehr- und Lernelemente in Verbindung mit traditionellen Vermittlungsformen nominiert.