Entwurf & Einsatz von smarten, interaktiven Skripten in MINT-Grundlagenfächern (smartiS)

Im Rahmen dieses Projekts werden smarte, interaktive Kurzskripte (smartiS) entwickelt, welche didaktisch aufbereitete, theoretische Grundlagen enthalten. Zudem können die Studierenden mithilfe der Skripte direkt und interaktiv Berechnungen durchführen und grafisch darstellen.
Erstellt am 16.01.2020

Eckdaten

Kann Lösungsansätze für folgende Problemstellungen der Lehre bieten:

  • Passivität der Studierenden
  • Geringe Selbstregulationsfähigkeit der Studierenden

Nutzt folgende Medieneigenschaften zur Unterstützung des Lernprozesses:

Interaktivität: 5 (trifft vollkommen zu)
Adaptivität: 1 (trifft überhaupt nicht zu)
Synchronizität: 3 (trifft zu)
Selbststeuerung: 3 (trifft zu)

Eignet sich für folgende Virtualisierungsgrade:

  • Integration

Im Rahmen dieses Projekts werden smarte, interaktive Kurzskripte (smartiS) entwickelt, welche didaktisch aufbereitete, theoretische Grundlagen enthalten und in denen die Studierenden direkt und interaktiv Berechnungen durchführen und grafisch darstellen können. Eingeführt werden die interaktiven Grafiken in der Vorlesung – dadurch angeleitet setzen die Studierenden sie anschließend selbst in Übung, Tutorium und zur Klausurvorbereitung ein. Die Grafiken ermöglichen es, den Einfluss unterschiedlicher Parameter auf definierte Zielgrößen zu beobachten und damit ein Verständnis für Wirkungszusammenhänge zu entwickeln. Zur technischen Umsetzung wird die Open-Source-Software Jupyter Notebook eingesetzt.
Durch die Interaktivität des Konzeptes wird anstelle des eher rezeptiven Lernens die Eigeninitiative und Selbstorganisation der Studierenden angesprochen und somit ein teamorientiertes Lernen gefördert. Dabei zählen zur Zielgruppe dieses niederschwelligen Angebots Studierende in den ersten Semestern, die Grundlagenvorlesungen besuchen. Hier eignet sich der Einsatz besonders gut: Die Studierenden lernen, wie man leistungsfähige Software (bspw. Python oder MATLAB) wie einen Taschenrechner verwenden kann. Berührungsängste vor dem Einsatz von Software-Tools werden somit gleich zu Beginn des Studiums abgebaut.
Zur Evaluierung der Lehrinnovation soll u.a. der Fragebogen zur Evaluation digitaler Lehr- und Lernmaterialien vom Center für Digitale Systeme der Freien Universität Berlin zum Einsatz kommen. Darüber hinaus sollen in semesterbegleitenden Bonustests Verständnisfragen zum Einfluss von Parametervariationen, die bereits in vorangegangenen, nicht veröffentlichten Bonusklausuren gestellt wurden, wiederholt werden. Die vorangegangenen Semester dienen bei der Evaluation als Vergleichsgruppe.
Das Projekt wird durch das „Fellowship für Innovationen in der digitalen Hochschullehre“ des Ministeriums für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen und dem Stifterverband gefördert.

 

Medieneigenschaften zur Unterstützung des Lernprozesses

Interaktivität: 5 (trifft vollkommen zu)

Die Studierenden arbeiten direkt an interaktiven Grafiken, die ihnen die Vorlesungsinhalte näherbringen sollen.

Adaptivität: 1 (trifft überhaupt nicht zu)

Synchronizität: 3 (trifft zu)

Hauptsächlich soll dieses Projekt das selbstständige Lernen fördern. Nichtsdestoweniger können und sollen die erstellten Grafiken veröffentlich werden und so einer breiten Öffentlichkeit zur Verfügung stehen.

Selbststeuerung: 3 (trifft zu)

Das selbstständige Lernen steht im Vordergrund. Nur durch das eigene Experimentieren können Studierende erfahren, wie bestimmte, dargestellte Prozesse funktionieren.

Lösungsansätze für Problemstellungen der Lehre

Für die folgenden Problemstellungen kann das Praxisbeispiel Lösungsansätze bieten:

  • Passivität der Studierenden:
    Dieses Projekt fördert die Eigeninitiative der Studierenden. Auch in großen Gruppen ist es möglich individuell Aufgaben zu bearbeiten und jede*n anzusprechen.
  • Geringe Selbstregulationsfähigkeit der Studierenden:
    Durch die hohe Interaktivität des Konzeptes wird anstelle des eher rezeptiven Lernens die Eigeninitiative und die Selbstorganisation der Studierenden angesprochen und somit ein stärker teamorientiertes Lernen gefördert.

Virtualisierungsgrad

Der Virtualisierungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen Präsenz- und virtuellen Phasen. Das Praxisbeispiel unterstützt die folgenden Virtualisierungsgrade:

  • Integration

Ressourcen

Soft- und Hardware

  • BYOD ("Bring Your Own Device"), MATLAB, Python, Jupyter Notebook

Open Educational Resources

Kontakt

Sie möchten mehr über das Praxisbeispiel erfahren? Hier können Sie Kontakt zu den Autorinnen und Autoren aufnehmen:

Prof. Dr.-Ing. Katrin Temmen
Warburger Straße 100
D- 33098 Paderborn
Mail: katrin.temmen@upb.de
Home: https://www.uni-paderborn.de/person/30086/

 

Prof. Dr.-Ing. Peter Kersten
Marker Allee 76-78
D- 59063 Hamm
Mail: peter.kersten@hshl.de
Home: https://www.hshl.de/personen/prof-dr-ing-peter-kersten

 

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