Die Digitale Tafel und die Erstellung von Live-Videos

Umgesetztes Projekt

Ziele

Aufgabe von Lektoren in universitären Einrichtungen ist der Transfer von Kompetenzen, Wissen und Fertigkeiten gemäß Curriculum. Gerade aufbauende, anspruchsvolle Grundlagenlehrveranstaltungen in MINT Fächern werden von den Studierenden oft als eine gewisse Hürde empfunden und verlangen nach besonderen didaktischen Herangehensweisen. Traditionelle Vermittlungsformen im Rahmen von Präsenzlehrveranstaltungen mit erklärendem Charakter in Verbindung mit geeigneten Lehrunterlagen sind hier üblicherweise die Basis im universitären Umfeld. Der Vortrag unterscheidet sich dabei in Bezug auf die angewandte Rigorosität signifikant von den aufbereiteten Lehrunterlagen, wobei „hemdsärmelige“, gestikulierende Erlärmuster in Verbindung mit einer rigoroseren Darstellung in der Lehrunterlage gleichsam zwei wesentliche Empfangskanäle darstellen, die vom Vorrechnen bzw. dem eigenständigen Rechnen von gut gewählten, illustrierenden Übungsbeispielen flankiert werden. Wenngleich das gleichzeitige Mitschreiben und Mitdenken im Rahmen des Vortrags gerade Studierenden in frühen Semestern schwerfällt, goutieren sie eine klassische Lehrtätigkeit des Lektors im Hörsaal und lehnen eine Dislozierung des Wissenstransfers im Rahmen von Fernlehreelementen typischerweise ab. Ziel meiner Überlegungen war es nun das Mitdenken vom Mitschreiben in der Lehrveranstaltung zu entkoppeln, und den Studierenden das Tafelbild und das dazu gesprochene Wort unabhängig von der Raumplanung der Institution in einer möglichst reduzierten Darstellung als Video zur Verfügung zu stellen.

Kurzzusammenfassung (dt.)

Ziel des Projekts ist das zusätzliche Anbieten des Vortrags im Hörsaal im Rahmen von darstellerisch reduzierten Videos um das Mitschreiben vom Mitdenken entkoppeln zu können, die Nachbereitung der Vorlesung zu erleichtern und die Prüfungsvorbereitung mit mäßig rigorosen und „hemdsärmeligen“ Erklärungen begünstigen zu können. Um die Produktion dieser Videos in allen meinen Lehrveranstaltungen kostengünstig, effizient und reichhaltig gestalten zu können, wird dazu auf der „digitalen“ Tafel (Wacom Stifttablett + Hörsaal Projektor) im Rahmen von klassischer, erklärender Hörsaaltätigkeit geschrieben, das gesprochene Wort wird via USB Mikrofon in den Computer eingekoppelt, und von Tafelbild und Ton wird ein „Live“-Video mitgeschnitten. Diese Videos werden mit einem Inhaltsverzeichnis versehen und auf YouTube hochgeladen, wobei der Link zu den YouTube Videos mit den Studierenden geteilt wird. Auf diese Art und Weise sind im Sommersemester 18 und im Wintersemester 18/19 etwa 250 Stunden Videomaterial produziert worden, das von den Studierenden im Rahmen der Nachbereitung und zur Prüfungsvorbereitung plattformunabhängig und niederschwellig zum informellen und individuellen Lernen genutzt werden kann. Die Auswertung diesbezüglicher Evaluierungen zeigt außerordentlich positive Resonanz (Vor- Nachbereitung, Nachbereitung versäumter Lehrveranstaltungen, …), wobei die Studierenden trotz teils berufsbegleitender Lehrveranstaltungen im Hörsaal großteils anwesend blieben.

Kurzzusammenfassung (engl.)

The aim of the project is to offer minimalistic videos of lectures in order to disconnect taking notes from the act of thinking, to facilitate the revision/review of the lecture and to facilitate exam preparation with moderately rigorous and “shirt-sleeve” explanations. In order to make the production of these videos in all my courses cost-effective, efficient and comprehensive, the "digital" blackboard (Wacom pen tablet + lecture hall projector) is used for this purpose as a classic, explanatory lecture hall activity, the spoken word is coupled into the computer via USB microphone, and a "live" video is recorded combining the blackboard and audio. The videos include a table of contents and are uploaded to YouTube, The YouTube link is shared with the students. In this manner, about 250 hours of video material were produced in summer semester 2018 and winter semester 18/19, which can be used by the students for informal and individual learning in a low-threshold and platform-independent way as part of the follow-up work and exam preparation. The assessment of the evaluations in this area shows an extraordinarily positive response (preparation for follow-up, follow-up to missed courses, etc.). The majority of students remained present in the lecture hall despite this being a part-time study course.

Nähere Beschreibung

Grundvoraussetzung für gute Lehre in universitären Einrichtungen ist jedenfalls (im Dunstkreis der Lehrveranstaltung) kompetentes und forschungsfähiges Lehrpersonal. Erst die Forschungsfähigkeit des Lektors stellt den für die Abhaltung und Aufbereitung der Lehrveranstaltung erforderlichen Überblick über die Disziplin sicher. Die zweite wesentliche Voraussetzung für das Gelingen von guter Lehre liegt in meinem Empfinden in der Bereitstellung von ausreichend Zeit um eigene Lehrunterlagen (Primärliteratur) aufzubereiten. Nur dadurch ist der Lektor gezwungen Wesentliches von Unwesentlichem (im Sinne des Curriculums) zu trennen, einen roten Faden durch den Lehrinhalt zu finden, an einheitlichen Erklärmustern für Teilaspekte des Inhalts zu arbeiten und eine einheitliche Notation zu entwickeln. Darüber hinaus müssen die Inhalte und Notationen der eigenen Lehrveranstaltung mit jenen von nachfolgenden bzw. vorbereitenden Lehrveranstaltungen abgestimmt werden. Gerade das gedrängte Abhalten des Curriculums an Fachhochschulen erfordert die Präsentation eines einheitlichen Erklärmusters in einheitlicher Notation um zusätzliche, unnötige Schwierigkeiten in der Aufnahme des Inhalts vermeiden zu können. Erst nach Erfüllung obiger Erfordernisse darf über die eigentliche Präsentation der Inhalte im Rahmen von Vorlesungen oder Übungen unter Verwendung neuer Medien nachgedacht werden.

 

Die Präsentation der Inhalte stellt dabei ein klassisches Sender-Empfänger Problem dar, wobei die Empfangsmöglichkeiten der Studierenden evolutionär getrieben sind. Zunächst muss über den Inhalt theoretisch gesprochen werden (Empfangskanal Hören+Sehen) und anschließend müssen die theoretisch aufbereiteten Herangehensweisen gemeinsam mit dem Referenten und vom Studierenden alleine oder kollaborativ geübt werden (Empfangskanal Tun+Sehen). Jene beiden Empfangskanäle werden in universitären Einrichtungen seit jeher im Rahmen von Vorlesungen und Übungen stimuliert. Am effektivsten können neue, fordernde Lehrinhalte über das Hören der Theorie und über das geführte bzw. eigenständige Anwenden der selbigen anhand von gut gewählten und vorgeschlagenen Beispielen in das studentische Hirn gelangen.

Der Einsatz von technolgie-getriebenen „neuen“ Medien (Videos, Lernspiele, etc. ) soll den Status quo verbessern und darf nicht zu etwaigen Verschlechterungen führen. Belastbare Studien (präsentiert von Schulmeister [1]) zeigen eindeutig, dass die physische Anwesenheit der Studierenden an ihrer Universität stets zu besseren Lernergebnissen (bessere Noten) und zu geringeren Abbrecherquoten führen. Die Gründe dafür scheinen nicht ausreichend beforscht zu sein, liegen aber möglicherweise im positiven Effekt von sozialer Interaktion beim Lernen (kollaboratives Lernen). Das von Schulmeister [1] präsentierte Faktum alleine soll aber genügen um neue Medien in der Lehre als Bereicherung und nicht als Ersatz anzusehen. Die zusätzliche Aufbereitung der Lehrinhalte im Rahmen von kurzen, hoch polierten, perfekt aufbereiteten und mit hohem Aufwand produzierten und geschnittene Lernvideos anhand eines Storyboards ist dabei kritisch zu betrachten. Während Studierende als Konsumenten eines solchen Videos den Inhalt als klar, präzise und einfach verständlich einschätzen, zeigt sich in belastbaren Studien (z.B. Muller [2]), dass die Studierenden dadurch nichts lernen, sondern nur glauben etwas gelernt zu haben (Verstehensillusion). Der Grund dafür liegt in der fehlenden Auflösung von Misskonzepten, die sich, warum auch immer, im studentischen Hirn bereits festgesetzt haben. Die Präsentation solch kurzer und aufgrund des hohen Produktionsaufwands teurer Videos liefert demnach keinen Beitrag zu guter Lehre, da die Lernergebnisse unverändert bleiben (gleich gut, wie wenn gar nichts getan würde). Man könnte nun natürlich aufwendige Videos produzieren, die diese Misskonzepte aufzulösen versuchen (ev. durch sozialen Dialog innerhalb des Videos, vorgeschlagen in [2]). Solche Videos würden zeitlich deutlich länger (und noch teurer) und die Studierenden evaluierten den Inhalt als unklar, wenig präzise und unverständlich, hätten jedoch dadurch etwas gelernt, da sie sich bei der Konsumation geistig anstrengen müssten. Es bleibt jedoch die Frage ob derartig gestaltete Videos ein Mindestmaß an akademischer Tiefe aufweisen. Nach Mayer [3] liegt der Schlüssel zu positiv wirkenden Videos (in Bezug auf Lernergebnisse der Studierenden) in der darstellerischen Reduktion des Inhalts und in lockeren persönlichen Ansprachen verbunden mit handschriftlicher Präsentation des Inhalts. Dadurch werden Ablenkungen durch „sprechende Köpfe“, und Besetzungen mit Laien oder Schauspielern vermieden, und den Studierenden gelingt die pure Fokussierung auf den Inhalt. Ein wohlbekannter Vertreter einer solchen Herangehensweise ist Salman Khan [4], der handschriftliche Erklärmuster mit persönlicher Ansprache kombiniert, damit kosteneffektive Erklärvideos (kein Schnitt) produziert und hohen Erfolg erntet. Jörn Loviscach von der Fachhochschule Bielefeld verfolgt eine ähnliche Strategie, wobei Khan-style Videos im Rahmen von Live Aufnahmen direkt aus dem Hörsaal produziert werden (z.B. [5]). Der Aufwand in der Produktion wird damit noch schlanker, persönliche Fehler in der Darstellung werden durch das höhere Konzentrationsniveau des Lektors (im Vergleich zur Produktion im Videoraum oder zuhause) im Rahmen einer Lehrveranstaltung vermieden. Passieren dennoch (Rechen)-Fehler besteht die Chance, dass sie vom Publikum identifiziert werden, und die Studierenden können bei der Beobachtung des strukturierten Ausbesserns lernen. Zusätzlich kann in einem solchen Format auf Hinweise, Fragen und Misskonzepte des Publikums eingegangen werden.

 

Aufgrund obiger Erkenntnisse und meinen daraus folgenden persönlichen Interpretationen produziere ich ab Beginn des Sommersemesters 2018 „Loviscach-style“ Videos in all meinen Lehrveranstaltungen (Technische Mechanik I und II BMMS, BWIV, BWIB, BRO, Numerische Methoden in der Mechanik BMMS, Wärme- und Strömungslehre BMMS) im Rahmen der Hörsaal-Tätigkeit. Ich trage dazu wie gehabt mit „hemdsärmeligen“ Erklärmustern und einer auf das absolute Mindestmaß reduzierter Rigorosität (im Vergleich zur rigoroseren Darstellung in der selbst erstellten Primärliteratur) vor, wobei meine Lehrveranstaltungen stets den Charakter einer integrierten Lehrveranstaltung haben. Unter dem integrierten Charakter verstehe ich die zeitliche Mischung von Diskussion der Theorie und der Anwendung der selben anhand sinnvoller Beispiele. Statt der Entwicklung eines Tafelbildes vollführe ich die Erklärungen handschriftlich auf einem Wacom© Stifttablet (ca. €380.-) [6] in Verbindung mit einem Windows-Laptop. Als Schreib- und Zeichen-Software verwendete ich im Sommersemester 2018 das Programm Mischief© ($25.-) [7] und ab dem Wintersemester 2018 das Tool Leonardo© ($39.- during beta) [8], wobei bei der Auswahl diesbezüglicher Software auf das zur Verfügung stehen einer unendlich großen Leinwand und einem beliebig (dunkel) formatierbaren Hintergrund zu achten ist. Das so entstehende Bildschirm-Tafelbild projiziere via Beamer auf die Hörsaal-Leinwand und kann somit klassisch unterrichten. Meine dazu gesprochenen Erklärungen kopple ich via USB Mikrofon (Sennheiser© PC 7 USB (€29.90) [9]) in das Laptop ein und zeichne einen Screen-Cast mittels Camtasia© 2018 (Standardsoftware an der Fachhochschule Wiener Neustadt) auf. Während ich im Sommersemester 2018 mehrere Videos pro Lehrveranstaltung mit sinnvollen Trennungen (z.B. ein Video zur Erarbeitung der Theorie [10] und eigene Videos für die illustrierenden Beispiele [11]) erstellte, produziere ich ab Wintersemester 2018 pro Lehrveranstaltung nur noch ein einziges Video, das ich mit Zeitmarken und einem Inhaltsverzeichnis versehe [12]. Die so entstandenen Screen-Casts lade ich im Anschluss an die Lehrveranstaltung auf YouTube als nicht öffentliches (d.h. das Video kann mit der Suchfunktion in YouTube nicht gefunden werden), ungeschnittenes und typischerweise nicht nachbearbeitetes Video hoch und übermittle den Studierenden den Link zum Video. Auf diese Art entstanden im Sommersemester 2018 und Wintersemester 2018/19 etwa 250 Stunden Video-Material (90% - 95% des Vorlesungsinhalts sind auf Video) bei moderatem Kosten- und Zeitaufwand (Hardware excl. Laptop: < €500.-, Videoerstellung: €0.- (da ich sowieso vorlese), broadcasting: €0.- (ich verwende nicht-monetarisiertes YouTube), Archivierung + Beschreibung + Hochladen: 20 min pro Video) [13]. Spezifische, zusätzliche Infrastruktur in den Hörsälen ist bei dem gewählten Format nicht erforderlich (vorausgesetzt ist ein Beamer), wodurch der Vorlesungscharakter und die entstehenden Videos unabhängig von der Raumplanung immer gleichbleibend sind.

Zusammenfassend bin ich als Lektor unterschiedlicher mathematisch naturwissenschaftlicher Lehrveranstaltungen mit dem gewählten Format zufrieden. Durch das Eingehen auf Fragen aus dem Auditorium bekommen Lehrveranstaltungen mit dem eigentlich gleichen Inhalt immer einen eigenen Charakter, wodurch der gleiche Inhalt mit unterschiedlichen Erklärungen auf Video für die studentische Nachbereitung zur Verfügung steht.

Die studentische Resonanz auf die gewählte Herangehensweise ist durchwegs positiv. Es zeigte sich, dass, trotz einer fast vollständigen Hörsaalaufzeichnung die Studiengangskohorte nahezu vollständig im Hörsaal anwesend war, was angesichts einer berufsbegleitenden Vorlesung über technische Mechanik von 19:00 bis 22:00 verwunderlich war. Dies lässt den Schluss zu, dass einerseits meine einleitenden Worte über die Wichtigkeit von Präsenz in den Lehrveranstaltungen und die dadurch mögliche soziale Interaktion beim Lernen von nahezu allen Studierenden geteilt werden (die so wichtige studentische Kollaboration beim Lernen ergibt sich quasi automatisch). Andererseits zeigt sich, dass die Studierenden während der Anwesenheit im Hörsaal weniger mitschreiben und sich auf wenige Notizen beschränken, während das Anfertigen einer exzerpierenden Mitschrift des Inhalts im Rahmen der Nachbereitung anhand der Videos im eigenen Tempo und unter Verwendung der „Zurückspultaste“ und ev. durch Abspielen in höherer Geschwindigkeit geschieht. Die Frage ob nun das gewählte Format sich positiv auf die Lernergebnisse auswirkt und zu weniger Studienabbrechern führt, kann nicht beantwortet werden, da für dergestalte Aussagen die zur Verfügung stehende Stichprobengröße deutlich zu klein ist und die Kontrollgruppen wohl kaum zur Verfügung stehen können, wobei die Vielzahl der Einflussparameter statistisch relevante Erkenntnisse beinahe unmöglich macht. Die Studien, die ich zu Beginn des Textes angeführt habe, zogen in [1] 670.000 Studierende bzw. in [2] alle Erstsemester Studierende der Fakultät Physik an der Universität in Sydney zur Formulierung ihrer Aussagen heran. Solche Massendaten sind an der Fachhochschule Wiener Neustadt - Fakultät Technik wennschon erst in vielen Jahren und wahrscheinlich nie verfügbar, wodurch alle Aussagen über die Ergebnisse durch Veränderung der Lehrmethode jeglicher Grundlage entbehren.

 

 

Literaturverzeichnis:

[1] Tagung "Digitale Lehrformen" - Keynote Prof. Dr. Rolf Schulmeister, www.youtube.com/watchhttps://bit.ly/2QAllPm

[2] Derek Muller: The key to effective educational science videos, www.youtube.com/watchhttps://bit.ly/1LyVmxy

[3] Mayer R.E., Multimedia Learning, Cambridge University Press, 2009

[4] Khan, S., Behind the Scenes with Sal Khan, www.youtube.com/watchhttps://bit.ly/2QtuXLA

[5] Loviscach J., 13F.1 Übersicht zu Lösungsverfahren für Differentialgleichungen, www.youtube.com/watchhttps://bit.ly/2BZKjn8

[6] Wacom Intuos Pro Graphics Tablet (size: M) and Pen Black, black, www.amazon.de/Wacom-Intuos-Stifttablett-Gr%C3%B6%C3%9Fe-Grafiktablett/dp/B01N5HZZYI/ref=sr_1_2https://amzn.to/2OBnPj9

[7] Mischief, www.madewithmischief.com

[8] Leonardo, www.getleonardo.com

[9] Sennheiser, www.onedirect.de/sennheiser-pc-7-usb

[10] Kugler, St., Zugstab - Erste Herleitung, www.youtube.com/watchhttps://bit.ly/2Pi7tcc

[11] Kugler, St., Durchrechnung der Übungsbeispiele 11.7.1 und 11.7.4, www.youtube.com/watch

[12] Kugler, St., Schubelastische Biegetheorie und ein erstes Beispiel, www.youtube.com/watch

[13] Wochen-Aktuelle Liste der verfügbaren YouTube Videos, www.dropbox.com/s/hxlqpm3frm4xt7z/Youtube-Videos.pdf

Positionierung des Lehrangebots

Technische Mechanik I & II: Grundlagenlehrveranstaltung in den Bakkalaureats-Studiengängen Wirtschaftsingenieurwesen, Mechatronik, Robotik

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2019 nominiert.