Vision einer mediengestüzten Lernarbeit in der Chemie

Interview zu IPN-Projekt mit Eye-Tracking & Lernvideos

Das Verstehen von Reaktionsmechanismen ist eine Schlüsselfähigkeit in der Organischen Chemie – gleichzeitig aber auch eine zentrale Hürde für viele Studierende. Die größten Probleme führt Herr Dr. Sascha Bernholt (IPN) auf ein mangelndes Verständnis der Darstellungsformen zurück. Mithilfe multimedialer Lernvideos will er Studierenden jetzt vor Augen führen, was genau bei einzelnen Reaktionen passiert. Eye-Tracker und Experten-Statements sollen veranschaulichen, an welchen Stellen einer Reaktion es knifflig wird. Die technische Umsetzung des Vorhabens birgt allerdings noch Hürden.

Herr Bernholt, erläutern Sie doch einmal in groben Zügen das geplante Vorhaben. Wo sollte es ansetzen, wie und warum?

Dr. Sascha Bernholt: Die Veranstaltung, auf die wir uns konzentriert haben, ist die „Einführung in die organische Chemie“. In dieser Veranstaltung haben viele Studierende Probleme. Dort werden unheimlich viele Reaktionsmechanismen, sogenannte „Namensreaktionen“, die historisch eine große Bedeutung haben, vorgestellt. Die Studierenden sind mit einer enormen Stofffülle konfrontiert. Alle Studierenden – sei es im Hauptfach, im Lehramt oder eben auch im Nebenfach – müssen diese Veranstaltung belegen. Aufgrund der Stofffülle neigen viele jedoch dazu, die vorgestellten Reaktionen einfach nur auswendig zu lernen – und verstehen dadurch nicht wirklich, warum, wie und wieso die einzelnen Reaktionen ablaufen. Das macht es wiederum schwierig, das Gelernte auf neue Fälle zu übertragen.

Wir wollten die Studierenden mehr auf eine inhaltliche Eben bringen, damit sie die Abläufe wirklich begreifen. Dabei wollten wir zwei Elemente in den Vordergrund stellen. Zum einen haben wir versucht, verschiedene Aufgaben zu kombinieren, in denen Reaktionen leicht abgewandelt vorliegen. Dadurch sollten die Studierenden erkennen, welche Stellschräubchen dafür sorgen, dass in einer Reaktion dieses passiert – in einer leicht abgewandelten Reaktion aber jenes. Wir arbeiten also eher mit Vergleichsaufgaben als mit reinen linearen Abläufen. Das andere innovative Element sind die Lernvideos, denen wir die Vergleichsaufgaben zugrunde gelegt haben und die wir zuvor mit Experten aus dem Team von Professor Rainer Herges (IPN) durchgesprochen haben. Wir haben die Experten den Mechanismus erklären lassen und dabei zugleich ihre Blickbewegungen mit einem Eye-Tracker aufgenommen. Die Mechanismusabfolge auf dem Computer, die Erklärung, die aufgenommen wurde, zusammen mit den Blickbewegungen– das alles haben wir in Lernvideos zusammengefügt. Diese Videos sollen langfristig im Rahmen von Tutorien aber auch außerhalb der Tutorien genutzt werden, um prototypische Reaktionsmechanismen nachzuvollziehen.

 

Das heißt, dass das, was im Fokus steht, entsprechend der Augenbewegung der Experten gehighlightet wird?

Genau. Das bedeutet, dass der Bereich heller gemacht wird, der gerade vom Experten angeschaut wird. In den Lernbüchern werden zwar bei den Reaktionen die relevanten Stellen in den Molekülen benannt, aber die Studierenden können häufig in der Schnelle einer Reaktionen gar nicht nachvollziehen, welche Stelle genau gerade wichtig ist. Sie verstehen nicht immer, in welchem Teilschritt sie sich gerade befinden. An welcher Stelle passiert gerade was genau? Wie muss ich eine Darstellung überhaupt lesen und wo fange ich an?

Durch die Blickbewegung der Experten zeigen wir den Studierenden die Stellen, auf die sie achten müssen, um sie von oberflächlichen Merkmalen wegzubringen, die sofort ins Auge springen, hin zu den inhaltlichen Merkmalen einer Reaktion.

 

Welche Erfahrungen können Sie weitergeben? Was ist bei der Planung eines solchen Projektes zu bedenken? Welche Hindernisse gibt es?

Das größte Problem war für uns die technische Seite. Inhaltlich konnten wir uns im Vorfeld schon alles gut vorstellen, auch die Auswahl der Beispiele und die Entwicklung der Erklärungen. Das ist ja unser Kerngebiet. Die technische Umsetzung war für uns dagegen Neuland. Die Aufnahme mit dem Eye-Tracker ließ sich zwar problemlos umsetzen, aber diese dann zielführend in den Lernvideos zu nutzen, war doch ein härterer Weg als erwartet. Weil es ja nicht nur einen Prototypen geben sollte, sondern eine ganze Video-Serie, kamen viele unerwartete Probleme auf uns zu. Auch mit den Nutzern: Was zum Beispiel ist eigentlich eine intuitive Bedienung – und was nicht?

Wir haben deshalb mehrere Video-Prototypen entwickelt, zurzeit sind es fünf. Doch die Lernvideos sind zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht so weit, dass die Studierenden sie in dieser Form gut benutzen könnten. Dadurch dass wir keine Informatiker sind, gibt es an vielen Stellen noch technische Notlösungen. Im Vorfeld hatten wir uns beispielsweise vorgenommen, dass man die Blickbewegungen und Erklärungen an- und ausschalten kann, damit man den Studierenden die Entscheidung überlassen kann, welche Hilfestellung sie brauchen und welche nicht. Doch die technischen Herausforderungen, die damit verbunden waren, hatten wir unterschätzt. Wir hätten uns früher jemanden mit ins Boot holen müssen, der in diesem Feld Experte ist.

 

Könnten Sie sich vorstellen, mit anderen Fachbereichen der Uni zusammenzuarbeiten, um diese Probleme anzugehen?

An sich ja, aber es stellt sich natürlich die Frage, welchen Nutzen das für die anderen Fachbereiche hätte. Ich weiß, dass es ähnliche Konzepte zum Beispiel in der Medizin zum Thema Diagnostik gibt. Ich weiß aber nicht, ob es in Kiel jemanden gibt, der damit arbeitet. Für uns wäre es hilfreich, wenn wir jemanden hätten, der die technische Seite besser abdecken kann. Wobei die technischen Herausforderungen nur eine Seite des Problems sind: Die Studierenden kamen auf uns zu und haben uns mitgeteilt, was für sie überhaupt hilfreich wäre. Es sind durchaus auch Dinge dabei, die wir technisch nicht werden lösen können. Es wird ein iterativer Prozess bleiben, bis wir zu einem Endprodukt kommen, das für die Studierenden wirklich hilfreich ist. Die technische Versiertheit der Studierenden ist natürlich auch ein Faktor: Lerne ich überhaupt mit Online-Materialien?

Wir haben festgestellt, dass zudem viel von der Vorerfahrung abhängt. Wenn es schon Berührungen mit Blended-Learning-Konzepten gab, sind die Studierenden offener für dieses Format. Und wenn jemand bereits inhaltliche Probleme hat, kann das neue Format durchaus eher eine zusätzliche Hürde bedeuten als eine Hilfestellung. Das ist vielleicht eine neue Frage, die man untersuchen müsste: Wer profitiert am Ende überhaupt von unseren Videos? Nur die, die ohnehin schon gut sind – oder wirklich die gesamte Breite der Studierenden?

Wo sollen die Videos denn eigentlich veröffentlicht werden?

Die ursprüngliche Idee war, in den wöchentlichen Tutorien jeweils ein Eingangsvideo zu zeigen, das eine Reaktion darstellt – und dann im weiteren Verlauf der Veranstaltungen mit schriftlichen Übungszetteln zu arbeiten. Für diese Videos hätten wir auf OpenOlat als Verteilungsplattform gesetzt. Langfristig wäre es natürlich reizvoller gewesen, die Videos im eigenen Rahmen darzustellen, Kontextinformationen und Zusammenhänge zwischen den Videos inklusive.

 

Was würden Sie potentiellen Nachahmer_innen empfehlen?

Wir würden alle Beteiligten früher ins Boot holen, also die Studierenden, für die das Produkt am Ende gedacht ist, aber auch die Tutoren. Bei den Tutoren, die bislang Interesse an dem neuen Vermittlungsformat gezeigt haben, war immer auch eine Portion Skepsis dabei: Schließlich handelt es sich um ein Übungsformat, das sie selbst während ihres Studiums nicht kennengelernt haben. Plötzlich sollten sie etwas verkaufen, was für sie selbst völlig neu war. Es hätte vielleicht geholfen, wenn man die Tutoren von Anfang an mehr am Entwicklungsprozess teilhaben lassen hätte, sodass es für sie kein zusätzlicher Aufwand gewesen wäre, sich einzuarbeiten.

Die andere Baustelle ist der enge Zeitrahmen, an den wir aufgrund unserer Förderung durch den PerLe-Fonds für Lehrinnovation gebunden waren. Wir würden die technische Unterstützung früher suchen und die Entwicklungsschleifen systematischer durchführen.

 

Bleiben Sie am Ball? Wie entwickeln Sie Ihre Ideen nun weiter?

Die Absprache zwischen Herrn Herges und mir ist, dass wir es im Wintersemester nochmals versuchen werden. Wir entwickeln die Videos bis dahin weiter und überlegen, wie man das Handling, die Bedienung der Videos, verbessern kann.  Zudem versuchen wir, in einer Sequenz an Videos in wöchentlichen Veranstaltungen über ein Semester lang Fragen zu realisieren – dann leider nicht mehr im Rahmen des Perle-Fonds. Die ursprüngliche Idee bleibt auf jeden Fall, in den Details kann man natürlich nochmal schauen. Von der IPN-Seite her wollen wir den Ansatz gern auch weiter erforschen, gezielt mit den Studierenden stärker schauen, wie sie die Videos nutzen, wer die Videos nutzt, welchen Effekt sie langfristig haben u.v.m.

 

Dieses Projekt wurde mit dem PerLe-Fonds für Lehrinnovation gefördert.

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