Exemplarische Entwicklung und Evaluation Interaktiver Skripte im Projekt „Aha-Momente schaffen“

Bereits seit Jahren werden seitens des Ministeriums für Wissenschaft und Forschung des Landes NRW zusammen mit dem Stifterverband Fellowships für Innovationen in der digitalen Hochschullehre ausgeschrieben. Das Ziel hierbei ist, Freiräume und Ressourcen für die Durchführung von Lehrinnovationen, insbesondere von digital gestützten Lehrformaten zu schaffen. Im Jahr 2022 hat dieses Prof. Dr. rer. nat. Christian Effertz (Fachbereich 8: Maschinenbau und Mechatronik) mit dem Projekt „Aha-Momente schaffen, Kompetenzen entwickeln, Wissen verstetigen mit digitalen, interaktiven Skripten in der Physik“ (kurz Interaktive Skripte) gewonnen.

Im nachfolgenden Interview ermöglicht Prof. Effertz einen Einblick in das Konzept sowie in den derzeitigen Entwicklungsstand der interaktiven Skripte.

Herr Professor Effertz, wie ist die Idee für diese Skripte entstanden? Und welcher didaktische Mehrwert wird dadurch angestrebt?

Das Fach Physik für Maschinenbauer und Co im ersten Bachelor-Semester umfasst einen hohen Anteil an Selbstlernphasen. Dabei greifen die Studierenden häufig zu Skripten oder Lehrbüchern und versuchen eventuelle Lücken zu schließen und Brücken zwischen den Lernformen des Moduls zu schlagen. Gerade in dieser Phase findet ein wichtiger Teil der Vorstellungsbildung bzw. -änderung und Erkenntnisgenerierung statt.

Heutige Lehrbücher und Skripte bieten den Studierenden nur die Möglichkeit, den Inhalt zu konsumieren, eine interaktive Beschäftigung findet allenfalls in dem Sinne statt, dass den Studierenden Aufgaben gestellt werden, welche sie, oft traditionell mit Stift und Papier, lösen. Digitale Technologien bieten die Möglichkeit eine vollkommen neue Art des Lernens der Physik zu schaffen: Interaktive Skripte ermöglichen den Studierenden die direkte Interaktion mit den Lerninhalten. So kann z.B. in einem klassischen Lehrbuch oder Skript die Flugbahn des Balls als gestrichelte Linie dargestellt werden. Wie der Ball sich mit der Zeit bewegt, bleibt unklar oder wird in einer zweiten statischen Graphik dargestellt. Dem/der Lernenden, der evtl. zu diesem Zeitpunkt die nötige Kompetenz fehlt beide Graphiken kognitiv in Einklang zu bringen, bleibt der Erkenntnisgewinn über die Flugbahn des Balles verwehrt.

Für genau diesen Erkenntnisgewinn sind die Interaktiven Skripte gedacht.

Wie und mit welchen Tools planen Sie diese spannende Idee umzusetzen?

Im Rahmen des Projektes soll Beispielhaft ein interaktives Skriptkapitel entwickelt werden, in denen zusätzlich zu den klassischen Text- und Formelpassagen die Abbildungen und Graphiken „zum Leben erweckt“ – also mit didaktischem Mehrwert versehenen – werden. Ziel ist es hierbei, abgeschlossene Sinneinheiten vollständig interaktiv zu gestalten, und in der Evaluierung dieser Intervention den Effekt im Vergleich zu einem klassischen Skript oder Buchkapitel zur gleichen Sinneinheit erforschen zu können.

Die Umsetzung soll in einer Kombination aus Ilias, Jupyter Notebook und HTML stattfinden und so gestaltet sein, dass einerseits die Einstiegshürde für die neuen Erstsemester mit Ilias sehr gering ist, andererseits die Grafiken allerdings mit vergleichsweise einfach programmiert und verwendet werden können.

Wie könnten auch andere Lehrende von Ihrem Konzept profitieren?

Das Projekt umfasst nicht nur die Entwicklung des Skriptes, sondern im Sinne der SoTL-Lehrforschung auch die didaktische Erforschung der Intervention. Insbesondere gilt es zu untersuchen, ob es tatsächlich möglich ist, bei gleichen Grundvoraussetzungen und mit ähnlichem zeitlichem Aufwand durch den Einsatz des Skriptes verbesserte Lernergebnisse zu erhalten.

Das erstellte Template und das „How-to“ wird so erstellt, dass es einer Vielzahl von interessierten Lehrenden ermöglicht mit einem Aufwand, der dem des Erstellens eines Skriptes in LaTeX nicht deutlich abweicht, und mit minimalen Programmierkenntnissen selbst interaktive Skripte zu erstellen.

Selberverständlich ist die Weitergabe der Arbeitsprodukte, hier insbesondere der Templates, des „How-to“ und der Beispiele als OER auf ORCA.NRW geplant.

Christian Effertz ist seit September 2021 Professor für Physik an der FH Aachen und beschäftigt sich in verschiedenen Projekten mit der Verbesserung der Physiklehre durch den Einsatz digitaler Technologien.