Einsatzmöglichkeiten virtueller und hybrider Praktikumslehrformen in MINT-Fächern am Beispiel chemisch-analytischer Lehrveranstaltungen

Projektakronym

ChemVRHyb

Fakultät

Fakultät 2 (Chemie und Physik)

Zielgruppe

Studierende im Bachelor- und Diplomstudiengang Chemie sowie im Bachelorstudiengang Angewandte Naturwissenschaften

Funktion

Weiterentwicklung von methodischen, sozialen und organisatorischen Kompetenzen bei den Studierenden

Beschreibung

Konzeptionierung, Umsetzung und Evaluierung voll- und teildigitaler chemisch-analytischer Praktika

Sprache

deutsch

Kontakt

Dr. Jan Zuber, Telefon: 03731/39-4193, E-Mail: Jan.Zuber@chemie.tu-freiberg.de

 

Innerhalb des VirtFa-Projektes beschäftigt sich das Institut für Analytische Chemie damit, wie chemisch-analytische Praktika in ein hybrides bzw. digitales Umfeld überführt werden können. Dieser Prozess umfasst die Planung, Umsetzung, Evaluation und Anpassung der eigenen Konzepte. Die Arbeiten werden dabei innerhalb des Modulpraktikums „Instrumentelle Analytische Chemie“ (IAC) durchgeführt. Durch den gezielten Einsatz digitaler Lernhilfen (Lernvideos, Online-Selbsttests, Wiki etc.) sollen innerhalb der Lehrveranstaltung sowohl die methodischen Kompetenzen der Studierenden als auch deren Soft Skills (Lerntransfer, Selbstorganisation, individuelle Lerngestaltung, Teamarbeit, …) verbessert werden. Anhand der im Projektverlauf erhaltenen Erfahrungen soll abschließend ein Leitfaden zum Aufbau digitaler und hybrider Praktika in MINT-Fächern erstellt werden. Dieser Leitfaden ermöglicht es anderen Lehrenden besser einschätzen zu können, welche Chancen digitale Lernhilfen in praxisorientierten Studiengängen für den Lernprozess ihrer Studierenden bieten und wo die Grenzen hybrider bzw. digitaler Praktikumsformen liegen.


Projektidee

Durch die projektrelevanten Arbeiten, die exemplarisch im Rahmen des IAC-Praktikums stattfinden, soll herausgefunden werden, in welchem Maße sich digitale Lerninhalte innerhalb praxisorientierter Lehrveranstaltung sinnvoll einbinden lassen. Hierzu ist es zunächst notwendig, sowohl ein volldigitales als auch ein hybrides Praktikum zu konzeptionieren. In diesen Prozess inkludiert ist die Weiterentwicklung von institutseigenen Online-Lernhilfen, die allesamt zentral in einem OPAL-Modulkurs für die Studierenden zugänglich sind. In einem ersten Teilschritt führen die Studierenden im Modul das Praktikum dabei partiell volldigital und partiell klassisch (nicht-digital) durch, sodass die notwendigen Bestandteile eines klassischen Versuchspraktikums und der Mehrwert einer digitalen Praktikumsunterstützung auf Basis selbst erstellter Evaluationsfragebögen identifiziert werden können. Diese Ergebnisse werden anschließend verwendet, um die Vorteile einer klassischen Praktikumsdurchführung sowie eines volldigitalen Praktikums zu kombinieren, was in einem neuen, hybriden Modulpraktikum resultiert. Der exemplarische Ablauf eines hybriden Versuches im IAC-Praktikum ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.

 

Durch diese methodische Kombination soll das Tiefenverständnis der Studierenden für die in den einzelnen Praktikumsversuchen behandelten analytischen Methoden gesteigert werden. Außerdem entwickeln die Lernenden dadurch ihre Soft Skills weiter, da sie ihren Lernprozess selbstständig organisieren und individuell gestalten müssen. Die Langzeitwirkung der im IAC-Modul getroffenen Neuerungen soll außerdem im weiteren Studienverlauf der Studierenden evaluiert werden.

Alle Resultate und Erfahrungswerte, die im Projektverlauf durch unsere Arbeitsgruppe erhalten wurden, werden abschließend dafür verwendet, einen allgemeinen Leitfaden zu erstellen. Dieser Leitfaden beschreibt, wie hybride bzw. digitale praxisorientierte Lehrveranstaltung konzeptioniert und umgesetzt werden sollten. Wir möchten dadurch andere Lehrende für den Einbau digitaler Lehrmaterialien in ihre Praktika motivieren, sowie diesen Interessenten eine Step-by-Step-Anleitung für die erfolgreiche Umsetzung zur Verfügung stellen.

 

 


Projektablauf

Arbeitspaket 1: Konzeptionierung der digitalen Praktikumsversuche

  • Beurteilung des Ist- und Soll-Zustandes des E-Learning-Angebots im Modul „Instrumentelle Analytische Chemie“

  • Konzeptionierung eines Ablaufplanes für digitale Versuche im IAC-Praktikum

  • Entwurf eines Evaluationsfragebogens für die digitalen bzw. hybriden Praktikumsversuche und Umsetzung als ONYX-Fragebogen

Arbeitspaket 3: Durchführung des digitalen Praktikums vergleichend zum klassischen Praktikumsablauf

  • Verwendung der produzierten Lehrvideos und anderer, bereits vorhandener, Lernhilfen (OPAL-Modulkurs, ONYX-Selbsttests, ONYX-Antestattests, Wiki, Forum, digitale Versuchsdatensätze) für ausgewählte, digitale Praktikumsversuche

  • Pro Praktikumsgruppe: 1 Versuch digital, 6 Versuche klassisch

  • Evaluation des Praktikums aus studentischer Sicht anhand des erstellten Fragebogens

  • Identifizierung der Vor- und Nachteile einer klassischen und einer rein digitalen Versuchsdurchführung

Arbeitspaket 5: Evaluation der Langzeitwirkung und Aufbau eines Leitfadens

  • Konzeptionierung und Umsetzung eines Evaluationsformates zur Feststellung der Langzeitwirkung des digitalen bzw. hybriden IAC-Praktikums im Rahmen von Lehrveranstaltungen, die die Studierenden im weiteren Studienverlauf am Institut für Analytische Chemie absolvieren

  • Zusammenstellung und Publikation der Erfahrungen und Resultate aus dem VirtFa-Projekt in einem allgemein gültigen Leitfaden zum Aufbau voll- bzw. teildigitaler Praktika in MINT-Fächern

Meilenstein 3: Erstellung und Publikation eines Leifadens zum Aufbau hybrider bzw. digitaler Praktika

 

Arbeitspaket 2: Produktion der Lehrvideos

  • Erstellung einer Cooperate-Design-Vorlage für die Lehrvideos zu den verschiedenen Versuchen im IAC-Praktikum

  • Konzeptionierung der einzelnen Lehrvideos gemeinsam mit den Versuchsbetreuer:innen (Storyboards, Voice-Over-Texte, versuchsspezifische Präsentationsfolien)

  • Durchführung der Realfilm-, Screencast- und Audioaufnahmen für die einzelnen Versuche mit Hilfe des Medienzentrums der TU Bergakademie Freiberg

  • Nachbearbeitung und Zusammenführung der audiovisuellen Inhalte der versuchsspezifischen Lehrvideos mittels ActivePresenter

  • Upload der finalen Lehrvideos auf der Videoplattform der TU Bergakademie Freiberg und Einbindung im OPAL-Modulkurs

Meilenstein 1: Fertigstellung der notwendigen Lernhilfen zur Durchführung der digitalen Praktikumsversuche

Arbeitspaket 4: Konzeptionierung und Durchführung des neuen, hybriden IAC-Praktikums

  • Weiterentwicklung der digitalen Lernhilfen auf Basis des studentischen Feedbacks

  • Erstellung eines Konzeptes für hybride IAC-Praktikumsversuche zur Bündelung der Positivmerkmale einer klassischen und einer rein digitalen Versuchsdurchführung

  • Durchführung und Evaluation des hybriden IAC-Praktikums

  • Überarbeitung des Konzeptes für die hybriden IAC-Praktikumsversuche auf Basis des studentischen Feedbacks

Meilenstein 2: Konzeptionierung und Umsetzung der finalen, hybriden Praktikumsform


bisherige Projektergebnisse

Im Rahmen unseres VirtFa-Teilprojektes wurden verschiedene Konzepte entwickelt, wie digitale bzw. hybride praxisorientierte Lehrveranstaltungen in MINT-Fächern konzipiert, umgesetzt und evaluiert werden sollten. Zur Umsetzung dieser Maßnahmen wurden dabei für die sieben Versuche im IAC-Modulpraktikum individuelle Lehrvideos erstellt. Pro Versuch existieren dabei verschiedene Videos, die einerseits die Grundlagen der Analysenmethode als auch die eigentliche Durchführung des Praktikumsversuches beleuchten. Mit Hilfe zusätzlicher Einleitungsvideos werden die Lernziele des jeweiligen Versuches für die Studierenden verständlich dargestellt. Außerdem existieren für jeden Versuch spezielle Videos, die den Studierenden bei der Auswertung der analytischen Datensätze helfen sollen. Dadurch haben die Lernenden die Möglichkeit spezifische Aspekte des IAC-Modulpraktikums in ihrem individuellen Lerntempo nachzuvollziehen. Neben einer erfolgreichen Praktikumsvor- und ‑nachbereitung ist dies vor allem hilfreich für eine zielführende Prüfungsvorbereitung.

Anhand des Feedbacks der Studierenden zu den volldigitalen und klassischen Praktikumsversuchen war es uns dabei möglich, die Wichtigkeit der Teilaspekte eines chemisch-analytischen Praktikumsversuches besser einzuschätzen. Beispielsweise wurde im Rahmen der Evaluation deutlich, dass es für den Lernprozess der Studierenden unabdinglich ist, dass sie aktiv die chemisch-präparativen Arbeiten sowie die Probenanalysen durchführen. Die im Projektverlauf erstellten Lernhilfen sind dabei vor allem für eine selbstständige Versuchsvor- und -nachbereitung essentiell, da sich die Lernenden durch diese digitalen Hilfsmittel besser auf die Praktikumsversuche vorbereitet fühlten. Für die Studierenden ist es hierbei allerdings wichtig, dass klar kommuniziert wird, wann und wie mit welchen Lernhilfen gearbeitet werden sollte. Dieses studentische Feedback ist wichtig für uns, da es uns hilft, die Vorteile der volldigitalen und klassischen Praktikumsversuche zu erkennen und in einem neuen, hybriden IAC-Praktikum zu bündeln.

Jegliche Resultate und Erfahrungswerte, die unsere Arbeitsgruppe im Projektverlauf erzielte, werden in Form von digitalen und kollaborativen Mindmaps gesammelt. Diese Mindmaps sind die Basis dafür, dass der angestrebte Leitfaden erstellt werden kann. Dieser Leitfaden soll eine Handreichung für andere Lehrende darstellen, die innerhalb einer praxisorientierten Lehrveranstaltung digitale Lernhilfen einsetzen wollen. Unser Leitfaden soll diesen Prozess unterstützen und auf Chancen und Risiken der digitalen Inhalte, speziell in Praxislehrformaten der MINT-Fächer, hinweisen.