Lehre an Schulen und Hochschulen in Zeiten von Corona - Ein Erfahrungsbericht aus Sicht der Physikdidaktik - Qucosa.Journals
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Lessons Learned 1, 1&2 (2021)
Submitted: 31.05.2021
Accepted: 21.06.2021
DOI: https://doi.org/10.25369/ll.v1i1/2.29
ISSN: 2749-1293 (Print); 2749-1307 (Online)
Lehre an Schulen und Hochschulen in Zeiten von Corona
– Ein Erfahrungsbericht aus Sicht der Physikdidaktik
K. Falconer, S. Hoffmann, A. Schadschneider*
Institut für Physikdidaktik, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Universität zu Köln
Abstract
Die Einschränkungen in der Präsenzlehre sind insbesondere für experimentelle Wissenschaften
wie die Physik eine besondere Herausforderung. In diesem Beitrag wollen wir einige Hilfsmittel
und Konzepte vorstellen, die sich in der Ausbildung von angehenden Physiklehrer*innen be-
währt haben. Wir werden getrennt auf die verschiedenen Veranstaltungsformen (Vorlesungen,
Seminare, Praktika) eingehen und diskutieren, wie sie in einem Online-Format umgesetzt wer-
den können. Tools wie Zoom, Ilias, Mural etc. können dabei insbesondere kooperative Lernfor-
men unterstützen, die in der Online-Lehre besonders nützlich sind, um ein Mindestmaß an so-
zialer Interaktion zu gewährleisten. Außerdem stellen wir Konzepte vor, die zu einer reflektier-
teren Auseinandersetzung mit den Inhalten der Veranstaltung führen. Schließlich werden die
Probleme bei Online-Prüfungen diskutiert, bei denen ein Kompromiss zwischen bestmöglicher
Überwachung und der Wahrung der Privatsphäre gefunden werden muss. Hier schlagen wir
mögliche Lösungen vor, die sich bereits in der Praxis bewährt haben.
The limitations of face-to-face teaching are a particular challenge for experimental sciences such
as physics. In this paper, we will present some tools and methods that have proven successful
in the preparation of prospective physics teachers. We will look separately at the different types
of courses (lectures, seminars, practical labs) and discuss how they can be implemented in an
online format. Tools such as Zoom, Ilias, Mural etc. can support cooperative learning groups in
particular, which are especially useful in online teaching to ensure a minimum of social interac-
tion. We also introduce methods that lead to students' more reflective engagement with the
content of the course. Finally, we discuss the problems of online examinations, where a com-
promise has to be found between the best possible supervision and the preservation of privacy.
Here we suggest possible solutions that have already proven themselves in practice.
*Corresponding author: as@thp.uni-koeln.de
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K. Falconer et al. / Lehre an Schulen und Hochschulen in Zeiten von Corona
1. Einleitung Ein weiterer Grund für die Entscheidung für
Zoom waren die guten Erfahrungen, die am
Die Notwendigkeit zur Online-Lehre stellt Institut für Physikdidaktik bereits seit mehre-
Schule und Hochschule vor enorme Heraus- ren Jahren gemacht wurden. Dadurch konn-
forderungen. Gleichzeitig bietet sie (nicht ten Mitarbeiter*innen auch als Ausbilder*in-
nur) für Didaktiker die Chance, Ideen und nen für universitätsinterne Fortbildungen in
Konzepte in einem großen Maßstab zu tes- der Zoom-Nutzung eingesetzt werden.
ten. In diesem Beitrag soll an einigen Beispie-
Bereits vor der pandemiebedingten Ausset-
len aus diesem großen Experiment diskutiert
zung der Präsenzlehre haben wir mobile Whi-
werden, welche Chancen aber auch Risiken
teboards (ca. 80 x 60 cm große kunststoffbe-
dies birgt.
schichtete und mit Filzschreibern beschreib-
Eine wichtige Frage ist die nach der geeigne- bare Holztafeln) für Gruppenarbeiten in Se-
ten Veranstaltungsform. Vorlesungen lassen minaren, Vorlesungen und Laboren für for-
sich nicht 1-zu-1 in ein Online-Format über- matives Assessment verwendet. Formatives
setzen. Welche Möglichkeiten gibt es hier? Assessment ist die kontinuierliche Überprü-
Und wie kann man die Studierenden bzw. fung und Erhebung des Wissensstandes des
Schüler*innen aktivieren? Lernenden im Lernprozess. Für den Dozen-
Besondere Herausforderungen bestehen für ten bietet es eine Möglichkeit, den Stand des
die experimentellen Wissenschaften, insbe- Verständnisses der Studenten für die Materi-
sondere wenn durch die Randbedingungen alien zu ermitteln. Gleichzeitig ist es ein Werk-
Präsenz in Laboren nicht möglich ist. Hier zeug, um die Beurteilung des eigenen Unter-
sind neue Ideen gefragt, wenn man diese richts- und Lehrplanmaterials zu erleichtern.
Praktika interessant, lehrreich und sicher Die formative Bewertung besteht also nicht
durchführen möchte. nur darin, zu prüfen, ob die Studierenden
Schließlich stellt sich die Frage nach der Zu- richtig liegen, sondern soll gleichzeitig die zu-
kunft der Lehre in der Post-Corona-Zeit! Wird grunde liegenden Vorstellungen und Kompe-
wieder alles wie vorher? Gibt es Neuerungen, tenzen der Studierenden untersuchen. Eine
die sich bewährt haben und die auch nach sehr anschauliche Einführung und Diskus-
Corona den Lehrbetrieb bereichern werden? sion der Vor- und Nachteile des formativen
Assessments findet man in [1].
Mit den oben angesprochenen Whiteboards
2. Technische Vorbemerkungen konnten Dozenten auf einen Blick sehen, wel-
ches Verständnis die Studierenden entwickelt
Der Erfolg von Online-Lehre hängt natürlich
hatten. Nach der Implementierung von On-
wesentlich von den technischen Randbedin-
line-Kursen haben wir versucht, die in Zoom
gungen ab. Auf die damit verbunden Prob-
integrierten Whiteboards zu verwenden.
leme (z.B. Qualität der Internetverbindung,
Während die Whiteboards für Diskussions-
Datenschutz etc.) soll hier nur am Rande ein-
zwecke nützlich waren, war es nicht einfach,
gegangen werden.
alle Boards auf einen Blick zu sehen und
Die Universität zu Köln (UzK) hat sich hinsicht- Boards zu organisieren und dokumentieren.
lich der Präsenzlehre während der Corona- Nach der Erprobung verschiedener Alternati-
Krise relativ konservativ positioniert, so dass ven wählten wir Mural [2] als Ersatz für die
die Lehre seit März 2020 fast ausschließlich physischen Whiteboards aus. Wir haben fest-
online durchgeführt werden konnte. Um hier gestellt, dass die großen Vorlesungen in
die technischen Voraussetzungen für Mitar- Zoom Break Out Rooms (BORs) unterteilt
beiter und Studierende zu schaffen, hat die werden können und dass der Dozent mit
UzK 50000 Zoom-Lizenzen erworben. Hilfe von vervielfältigten Gruppen-Murals in
Dadurch konnten mit dem Hersteller güns- Echtzeit sehen kann, woran die Studierenden
tige Konditionen ausgehandelt werden, ge- arbeiten und welches Verständnis sie erzie-
rade im Hinblick auf die Datenschutzbestim- len können. Dies ermöglicht auch ein einfa-
mungen. So werden die Daten nur auf Ser- ches Teilen von Arbeitsergebnissen durch
vern innerhalb der EU verarbeitet. Studierende in Seminaren, Vorlesungen und
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Praktika. Der Echtzeit-Modus erlaubt es, alle Lernmaterialien erstellt und verfügbar ge-
Aktivitäten bis hin zu Cursor-/Mausbewegun- macht werden können. Sie bietet vielfältige
gen aller Studierenden und Lehrenden einzu- Möglichkeiten von der Planung von Veran-
blenden. Dies ist allerdings für alle Beteiligten staltungen bis hin zur Lernfortschrittskon-
mit größerer Rechenleistung im Browser auf trolle mit verschiedenen Testformaten. Au-
dem Computer oder auf der Tablet-App ver- ßerdem wird die Kommunikation mit den
bunden. Dieser Modus kann allerdings deak- Studierenden über E-Mail, Chats oder Foren
tiviert werden. unterstützt. Diese Plattform ist den Studie-
Ein weiteres Tool, das seit vielen Jahren stan- renden sehr vertraut, was den Übergang zu
dardmäßig in der Lehre eingesetzt wird, ist Online-Formaten deutlich erleichtert hat.
die Lernplattform Ilias (Integriertes Lern-, In-
formations- und Arbeitskooperations-Sys-
tem) [3], mit der internetbasierte Lehr- und
Abb. 1: Einsatz von Murals in einem Didaktik-Seminar: Studierende entwickeln in Gruppen ein Verständnis für einfa-
che elektrische Schaltungen. Die Abbildung zeigt die Ansicht des Lehrenden. Jedes Feld stellt das Mural einer Gruppe
(bzw. eines Breakout-Rooms) dar. Die Lehrenden haben daher den Überblick über die Aktivitäten aller Gruppen und
können ggfs. unterstützend eingreifen. Ein vergrößerter Ausschnitt ist in Abb. 2 dargestellt.
3. Vorlesungen einer Powerpoint-Präsentation arbeiten. Der
offensichtliche Vorteil ist, dass hier (außer
Vorlesungen sind das zentrale Veranstal- den technischen Randbedingungen) nicht viel
tungsformat an Hochschulen. Für die Reali- gegenüber den klassischen Vorlesungen ver-
sierung im Rahmen der Online-Lehre gibt es ändert werden muss. Nachteilig wirkt sich
zahlreiche Optionen. Die einfachste Möglich- aber aus, dass die Kommunikation zwischen
keit besteht natürlich darin, so wenig wie den Dozenten und den Studierenden noch
möglich zu ändern. Die Vorlesung findet schwieriger wird. Aus Sicht der Dozierenden
dann live via Zoom statt, wobei die Dozieren- fehlt vor allem das unmittelbare Feedback
den wahlweise in einem Hörsaal vor einer Ta- über Mimik oder Gestik. Daher lässt es sich
fel stehen oder vom Home Office aus z.B. mit nur sehr schwer abschätzen, wie gut die Vor-
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lesung „ankommt“. Dies wird weiter durch Wie kann man gewährleisten, dass die Stu-
die Tatsache verstärkt, dass die meisten Zu- dierenden regelmäßig das Skript bzw. die
hörer*innen die Kameras abschalten und Vorlesungsvideos ansehen? Als ein geeigne-
man daher in Zoom nur auf schwarze Ka- tes Mittel haben sich hier Tests erwiesen, die
cheln schaut. Es fehlt jegliches Feedback von sich z.B. in Ilias einfach realisieren lassen. Ilias
der Zuhörerschaft. Fragen werden kaum ge- bietet eine Testumgebung mit unterschiedli-
stellt, da dies den Vortragsfluss unterbricht. chen Fragentypen an, z.B. Single- oder Mul-
Die Funktionen in Zoom („Hand heben“) sind tiple-Choice, Zuordnungs-, Lückentextfragen
hier keine wirkliche Hilfe, da man diese oft oder auch Fragen mit Freitextantworten. Die
nicht im Auge behalten kann. Testauswertung geschieht automatisch (was
Ein erster Schritt weg von der Live-Vorlesung aber bei Freitextantworten eher nicht zu
über das Internet sind Vorlesungsaufzeich- empfehlen ist). Daher erhalten die Studieren-
nungen. In der einfachsten Varianten sind es den unmittelbar nach Testende ein Feed-
im wesentlichen Live-Vorlesungen, die aufge- back.
zeichnet und idealerweise noch editiert wer- Solche Tests lassen sich sehr gut zur Inhalts-
den. Aus didaktischer Sicht sollte die Länge sicherung einsetzen. So gibt es zu jedem Ka-
der üblichen Aufmerksamkeitsspanne ange- pitel des Skripts (mindestens) einen Test, wo-
passt sein. Mehrere kurze Videos, idealer- bei sich die Fragen alleine mit dem Skript be-
weise mit einem thematisch abgeschlosse- antworten lassen. Im Schnitt sollten hier 1-2
nen Inhalt, sind effektiver als eine 90-minü- Fragen pro Seite des Skriptes gestellt werden.
tige Aufzeichnung. Dieser Effekt wird noch Durch eine Deadline für die Bearbeitung lässt
verstärkt, wenn sich an ein solches kurzes Vi- sich sicherstellen, dass die Studierenden „am
deo eine angepasste Übung anschließt, die Ball bleiben“ und nicht den Anschluss an die
das Verständnis weiter vertieft. Vorlesung verlieren. Außerdem sollen die
Fragen der Orientierung der Studierenden
Vorlesungsvideos sind in Befragungen von
dienen. Anhand von Skripten oder Büchern
den Studierenden sehr gut bewertet worden.
ist es für Anfänger oft sehr schwer erkennbar,
Als Hauptvorteil wird dabei ein individuelles
was wirklich wichtig und was eher Beiwerk ist.
Lerntempo angesehen. So lassen sich Teile
Dies lässt sich durch geeignete Fragen etwas
der Vorlesung leicht öfter ansehen, was be-
besser steuern. Für die Vergabe der Credit
sonders bei sehr „dichten“ Präsentationen
Points ist dann u.a. das Bestehen aller Tests
wichtig ist. Ein großes Problem, gerade bei
ein Kriterium. Durch eine hohe Mindest-
den Live-Vorlesungen, ist aber die man-
punktzahl (mindestens 75%) für das Beste-
gelnde Aktivierung der Studierenden. Hier
hen kann man auch dafür sorgen, dass dieser
sollten immer wieder Phasen eingebaut wer- nicht „zufällig“ bestanden werden kann. Dies
den, in denen sie selbst aktiv werden müssen, sollte aber durch die Möglichkeit, einen Test
sei es in Diskussionsrunden oder mit kleine- (mehrfach) zu wiederholen, flankiert werden.
ren Aufgaben.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass sich die Stu-
Eine vollkommen andere Herangehensweise dierenden - trotz bestandener Tests – nur
ist der flipped oder inverted classroom. Hierbei oberflächlich mit den vorzubereitenden In-
werden die klassischen Rollen von (Präsenz- halten auseinandergesetzt haben. Oftmals
)Vorlesung und selbstständig zu bearbeiten- wird gerade genug getan, um den Test beste-
den Übungen (in der Regel als Hausaufgaben) hen zu können. Daher haben wir im zweiten
vertauscht. Die Inhalte der Vorlesung werden Online-Semester diese Tests durch ein neues
z.B. über ein Skript zur Verfügung gestellt. Die Hilfsmittel ersetzt bzw. ergänzt, das eine re-
Zeit, in der üblicherweise die Vorlesung statt- flektierte Auseinandersetzung mit den Inhal-
gefunden hätte, wird dann für Fragen, Dis- ten fördert. Die Studierenden mussten dabei
kussion und Bearbeitung von Übungsaufga- eine Art Logbuch (Reading Log) [4,5] führen,
ben genutzt. Dies erleichtert das Erkennen bei dem u.a. gewisse Leitfragen zu beantwor-
von grundlegenden Verständnisproblemen. ten waren. In der ersten Version wurde
Das Konzept lässt sich auch sehr gut mit Vor- hierzu Reading Logs, die bereits seit Jahren
lesungsaufzeichnungen kombinieren. erfolgreich an amerikanischen Hochschulen
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eingesetzt werden, an die Gegebenheiten ei- und mit dem Übungsleiter bzw. Betreuer.
ner deutschen Hochschule angepasst. Dies kann online nur schwer erreicht werden.
Die Studierenden sollen den vorzubereiten- Eine Möglichkeit hierzu ist die Arbeit in Klein-
den Teil des Skripts (mindestens) zweimal le- gruppen, z.B. in Breakout Rooms (BORs) in-
sen. Nach dem ersten Lesedurchgang sollen nerhalb von Zoom Meetings. Die Betreuer
dann die wesentlichen Inhalte in sehr kurzer wechseln dabei regelmäßig zwischen den
Form stichwortartig oder durch Skizzen etc. Räumen um Fragen zu beantworten und zu
zusammengefasst werden. Außerdem wer- sicherzustellen, dass zielgerichtet gearbeitet
den in einem Glossar die neu aufgetauchten wird. Gerade in den Lehramtsstudiengängen
Begriffe und Größen und ihre Definition oder hat es sich bewährt, dass dabei komplemen-
eine Beschreibung zusammengefasst. Um zu täre Aufgaben in den BORs bearbeitet wer-
einer reflektierteren Beschäftigung mit den den. Alle Studierenden kommen dann immer
Inhalten zu gelangen, sollen außerdem of- wieder in der Hauptsitzung zusammen, um
fene Fragen notiert werden, die sich beim Le- ihre Ergebnisse vorzustellen und zu diskutie-
sen ergeben haben. Dies soll den Blickwinkel ren. Dies führt auch zur notwendigen Ab-
für den zweiten Lesedurchlauf fokussieren. wechslung und verbessert die Aufmerksam-
Nach dem zweiten Lesen sollen dann noch keit, da immer wieder neue Impulse gegeben
einmal die drei wichtigsten neuen Ideen auf- werden.
geführt werden. Weiterhin soll das neue Wis- Übungselemente können auch direkt in Vor-
sen in einen größeren Kontext eingeordnet lesungen eingebaut werden. Dies liefert eine
werden, z.B. über mögliche Anwendungen unmittelbare Rückmeldung über mögliche
oder bereits bekannte Ergebnisse aus ande- Verständnisprobleme. Gleichzeitig werden
ren Bereichen. Abschließend sollen die Stu- die Studierenden aktiviert und bleiben nicht
dierenden kurz diskutieren, welche neuen nur passiv in ihrer Rolle als Zuhörer. Z.B. kön-
Einsichten sich durch das nochmalige Lesen nen Multiple Choice Fragen für ein formatives
ergeben haben und ob weiterführende Fra- Assessment in Präsenzveranstaltungen be-
gen bestehen, die man in der Vorlesung dis- nutzt werden. Hierzu haben wir auch schon
kutieren sollte. Außerdem soll noch die für früher in Präsenzveranstaltungen Software
das Lesen und Ausfüllen des Logbuchs benö- wie ILIAS-Live-Votings, Plickers [7] oder Kahoot
tigte Zeit notiert werden. [8] eingesetzt. Es gibt bereits zahlreiche Kon-
zept- und Anwendungsfragen in Multi-
Die Logbücher sind am Tag vor der Vorlesung
Choice-Formaten (Konzept-Tests [9]).
über Ilias einzureichen. Die Studierenden er-
In den Online-Kursen konnten einige dieser
halten (in der Regel) noch vor der Veranstal-
Tools ebenso verwendet werden. Darüber
tung ein Feedback zu ihrem Logbuch. Im
hinaus nutzen wir die Umfrage-Funktion von
Sinne des Just-in-Time-Teaching [6] wird in
Zoom (Abb. 2), die den Vorteil hat, dass sie in
der Vorlesung auf die eingereichten Logbü-
das Zoom-Userinterface integriert ist und
cher eingegangen. Man erhält durch dieses
sich automatisch für die Studierenden im
Vorgehen einen sehr guten Überblick dar-
Vordergrund öffnet. Nachteil ist allerdings,
über, ob die Studierenden wirklich die we-
dass keine Abbildungen in Fragen oder Ant-
sentlichen Inhalte erkannt und verstanden
worten eingefügt werden können. Der Zoom-
haben. Es wird vor allem versucht, auf die
Chat erwies sich ebenso häufig als schnelles
Fragen einzugehen, um die Sinnhaftigkeit der
Mittel für ein individuelles Feedback.
Logbücher zu illustrieren.
Die Plattform Mural bietet einen so genann-
ten „Private Mode“, in dem Studierende nicht
länger sehen, welche Änderungen andere
4. Übungen und Praktika
Lehrende und Studierende vornehmen.
Übungen leben i.a. sehr stark von den Inter- Dadurch können individuelle Vorhersagen
aktionen der Studierenden untereinander abgefragt und später diskutiert werden.
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Abb. 2: Dieser vergrößerte Ausschnitt aus Abb. 1 zeigt die Bearbeitung der Aufgabe „Welche Schaltung bringt die
Glühbirne zum Leuchten? Halten Sie Ihre Vorhersagen in Zeichnungen fest und überprüfen diese mit der PhET-Simu-
lation „Stromkreise schalten: Gleichstrom“ [10].“ durch eine Studierendengruppe in einem Mural. Die hervorgeho-
bene Abbildung zeigt Details der Bearbeitung einer Gruppe, z.B. auf virtuellen Post-It Zetteln festgehaltene Kommen-
tare und das Ergebnis einer Zoom-Umfrage (links), die als Diskussionsgrundlage dient und das Ergebnis der anschlie-
ßenden Diskussionen.
Praktika sind vermutlich am stärksten von der Versuchsergebnisse geschieht dann wie
den Einschränkungen für Präsenzveranstal- im Präsenzbetrieb.
tungen betroffen. Gerade die notwendigen Eine alternative Herangehensweise versucht
Erfahrungen im Umgang mit Geräten lassen die Kreativität der Studierenden zu nutzen
sich eigentlich nur in Präsenzveranstaltungen und sie in eine geeignete Bahn zu lenken.
vermitteln. Wenn eingeschränkte Präsenz Man kann z.B. relativ allgemeine Aufgaben
möglich ist, kann man sich mit verschiedenen vergeben, die dann mit den jeweils zur Verfü-
Notlösungen behelfen. Z.B. ist eine Art gung stehenden Mitteln (z.B. im Haushalt) zu
lösen sind. Die Studierenden müssen dann
„Schichtbetrieb“ möglich, bei der die Studie-
die Experimente selbst konzipieren statt, wie
renden einzeln statt in Kleingruppen Versu-
leider oft in Praktika üblich, an fertig aufge-
che durchführen. Dies ist allerdings mit sehr
bauten Versuchen zu arbeiten. Bei solchen
starken Belastungen für die Betreuer verbun-
Experimenten lassen sich sehr gut die Mög-
den. Daher wurden zum Teil Versuche mit ei-
lichkeiten moderner Smartphones oder Tab-
nem Gruppenmitglied im Labor und 2-3 wei- lets nutzen, die mit einer Vielzahl an Senso-
teren, über Zoom zugeschalteten Studieren- ren ausgestattet sind. Diese können mit einer
den, durchgeführt. Hier muss man allerdings Software wie phyphox [11] ausgelesen wer-
dafür sorgen, dass diese genügend sinnvolle den. Mit Apps wie Video Physics [12] lassen
Tätigkeiten zur Unterstützung haben und sich Bewegungen filmen und auswerten. Dies
nicht nur Zuschauer sind. Die Auswertung sind nur zwei Beispiele für die Möglichkeiten,
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die die Verwendung von Smartphones bietet.
Gerade für Schüler*innen ist das sehr attrak-
tiv, da man damit Beispiele aus der unmittel-
baren Lebenswelt bearbeiten kann.
Eine weitere Möglichkeit, die aber in der Re-
gel eher eine Ergänzung denn Ersatz für reale
Versuche sein wird, ist die Verwendung von
Simulationen. Für die Naturwissenschaften,
insbesondere die Physik, ist hier PhET [13]
sehr empfehlenswert. Diese Plattform wurde
vor fast 20 Jahren vom Physiknobelpreisträ-
ger Carl Wieman gegründet und umfasst
Abb. 4: Ein programmierbarer CodeyRocky Robo-
mittlerweile mehr als 150 Simulationen mit ter von Makeblock. Die Roboter sind beweglich und
fast 3000 Anwendungsbeispielen von Prakti- können mit verschiedenen Sensoren ausgestattet
kern aus Schule und Hochschule. Neben Si- werden.
mulationen aus dem Bereich der Physik gibt
es auch solche zur Chemie, Mathematik, Bio-
logie und den Geowissenschaften. Für die 5. Prüfungen
Physikausbildung an der Hochschule sind die
Zum Studium gehören immer auch Prüfun-
Apps zu elektrischen Schaltkreisen oder zur
gen. Um größere Verzögerung zu vermeiden,
Optik sehr hilfreich, da sie durch ihre Gestal-
ist es natürlich nicht möglich, ein Jahr oder
tung konzeptionell sehr nahe an realen Ver- mehr auf jegliche Prüfungstätigkeit zu ver-
suchen sind. Man kann „echte“ Messungen zichten.
durchführen, z.B. an einfachen Schaltungen
Gute Erfahrungen haben alle Beteiligten mit
(Abb. 3).
mündlichen Prüfungen via Zoom (und ande-
ren Videokonferenzsystemen) gemacht. Der
Ablauf ist hier relativ ähnlich zu dem einer
Präsenzprüfung. Plattformen wie Ilias stellen
oft Möglichkeiten für elektronische Tests zur
Verfügung (siehe oben im Abschnitt „Vorle-
sungen“), in der Regel mit der Option für eine
automatische Auswertung von Multiple
Choice Tests. Dies erscheint auf den ersten
Blick sehr praktisch, ist aber mit zahlreichen
Gefahren verbunden. Die Qualität solcher
Tests für die Leistungsüberprüfung steht und
Abb. 3: PhET-App zu Gleichstromkreisen [10] fällt mit der Qualität der Fragen und insbe-
sondere der Distraktoren, also der angebote-
Eine Alternative, die für Studierende sehr at- nen falschen Antworten. Um einen guten und
traktiv ist, ist das Arbeiten mit programmier- aussagekräftigen Multiple Choice Test zu er-
baren Robotern. Hier haben wir gute Erfah- stellen, muss man bereits eine sehr gute Vor-
rungen mit den Robotern („Codey Rocky“) von stellung von den Präkonzepten („Fehlvorstel-
Makeblock [14] gemacht (Abb. 4). Diese lassen lungen“) der Studierenden haben. Man muss
also die möglichen Fehler antizipieren und
sich mit der einfachen Programmiersprache
die Antworten dementsprechend wählen. In
Scratch [15], die am MIT speziell für jüngere
vielen Bereichen der Physik sind Präkonzepte
Kinder entwickelt wurde, programmieren.
sehr gut untersucht, z.B. in der Mechanik und
Die Roboter lassen sich mit zahlreichen Sen-
der Elektrik.
soren ausstatten und ermöglichen so die
Durchführung von physikalischen Projekten. Die Durchführung klassischer Klausuren in
Ein konkretes Beispiel werden wir in Ab- Online-Formaten ist zwangsläufig mit großen
schnitt 6 vorstellen. Problemen behaftet, insbesondere durch
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den Konflikt zwischen der notwendigen Über- im gleichen Raum befinden und unerlaubte
wachung und dem Schutz der Privatsphäre. Unterstützung geben. Außerdem können
Es gibt aber auch hier Möglichkeiten, diesen leicht Rückfragen gestellt werden. Mikrofon
Spagat zu bewältigen. Dabei ist aber zu be- und Lautsprecher auf Seiten der Klausurteil-
achten, dass die Studierenden die Möglich- nehmer sind permanent angeschaltet, damit
keiten moderner Medien sehr gut kennen Fragen und Hinweise der Aufsichtspersonen
und für sich zu nutzen wissen. Dies hat in we- gehört werden. Die Aufsichtspersonen schal-
niger gut konzipierten Online-Klausuren zu ten ihre Mikrofone nur bei Bedarf ein, da sie
groß angelegten Täuschungsversuchen ge- mit mehreren Geräten mehrere BORs gleich-
führt [16]. Solche Täuschungen, z.B. durch zeitig überwachen.
Kommunikation der Teilnehmer*innen un-
tereinander (inklusive einer „Aufteilung“ der
Aufgaben [17]) sind auch in Formaten wie
Open-Book Klausuren möglich, bei denen die
Nutzung externer Hilfsmittel wie Bücher
und/oder Internetquellen erlaubt sind.
In Abstimmung mit dem Justitiariat der Uni-
versität zu Köln haben wir ein Format entwi-
ckelt, das die Durchführung von Klausuren
ermöglicht, bei gleichzeitiger Videoüberwa-
chung der Teilnehmer*innen im Rahmen der
rechtlichen Möglichkeiten. Eine solche Über-
wachung ist möglich, wenn nur eine Kamera
verwendet wird und der Bildausschnitt die Abb. 5: Erlaubte Form der Videoüberwachung bei
Privatsphäre wahrt [17]. Zur Kontrolle vor der Online-Klausuren über die Kamera eines Mobilte-
Prüfung oder in Verdachtsfällen ist auch ein lefons.
schneller Kameraschwenk durch den Raum
erlaubt. Ein illustratives Beispiel ist in Abb. 5 Natürlich bietet auch dieses Verfahren keine
gezeigt. Zur Videoübertragung wird in der Re- 100%ige Sicherheit gegenüber Täuschungs-
gel ein Smartphone verwendet, das heute versuchen. Das ist aber auch gar nicht wün-
praktisch alle Studierenden besitzen. Es wird schenswert! Prinzipiell sollten die Online-
so angebracht, dass es einen Blick über die Klausuren eine Sicherheit bieten, die mit der
Schulter des Klausurteilnehmers erlaubt, wo- bei den klassischen Präsenzklausuren ver-
bei stets die Hände und der Bildschirm des gleichbar ist.
Rechners, auf dem Aufgaben zur Verfügung
Wir haben solche Klausuren im vergangenen
gestellt werden, zu sehen sind. Für die Halte-
Semester mehrfach erfolgreich durchge-
rung des Smartphones gibt es viele kreative
führt. Die Studierenden waren dabei sehr ko-
Ideen, die sich Haushaltsgegenstände zu
operativ und zeigten volles Verständnis für
Nutze machen (Abb. 6).
die Maßnahmen. Technische Probleme sind
Zur Durchführung der Klausur werden die dabei nur sehr selten aufgetreten. Sie waren
Teilnehmer*innen auf BORs verteilt, wobei etwa so häufig wie bei klassischen Klausuren,
jedem BOR neben einem Teilnehmer noch wo z.B. Störungen im Nahverkehr öfter dazu
eine Aufsichtsperson zugeordnet wird. führen, dass Studierende Klausuren verspä-
Diese Aufteilung erlaubt es, neben dem Video tet beginnen oder gar ganz versäumen. In
auch den Ton übertragen zu lassen, ohne den gemäß dem oben beschriebenen Verfah-
dass dadurch andere Teilnehmer*innen ge- ren durchgeführten Klausuren kam es außer-
stört werden. Dies verhindert die Kommuni- dem zu keinen offensichtlichen Täuschungs-
kation mit anderen Personen, die sich ggfs. versuchen.
1/2.29-8 Lessons Learned | Volume 1 (2021) | Ausgabe 1&2
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Abb. 6: Ausschnitt aus den Hinweisen für Klausurteil-
nehmer*innen mit kreativen Lösungsvorschlägen für
die selbstgebaute Halterung eines Smartphones als
Kamera. Weitere Ideen finden sich z.B. in YouTube Vi-
deos.
6. Konkrete Beispiele Classroom Format durchgeführt, mit durch-
wachsenen Ergebnissen.
Im Folgenden möchten wir an einigen kon-
kreten Beispielen demonstrieren, wie sich Bei der Umstellung auf ein Online Format
oftmals nicht erwartete positive Ergebnisse wird in BORs mit maximal 5 Personen gear-
durch Online Lehre erzielen lassen. beitet. In jedem Raum ist ein Studierender als
Tutor dafür verantwortlich, dass alle Aufga-
In der Veranstaltung „Mathematische Metho-
den“ lernen angehende Physik-Lehrer*innen ben besprochen und alle Probleme geklärt
an Haupt-, Real- und Gesamtschulen das not- werden. Hilfskräfte stehen als Mentoren be-
wendige mathematische Rüstzeug für das reit, um aufkommende Fragen zu beantwor-
Studium. In diesem Fall geht es nur unwe- ten und sonstige Hilfestellungen zu geben. Es
sentlich über den üblichen Stoff in einem Ma- zeigt sich, dass die Studierenden in einem
thematik-Leistungskurs hinaus (den aber in solchen Format viel fokussierter arbeiten und
der Regel nur ein kleiner Teil der Teilneh- der übliche Schwund in der Beteiligung im
mer*innen besucht hat!). Diese Veranstal- Laufe des Semesters deutlich geringer ist als
tung wird schon seit vielen Jahren im Inverted in der Präsenzvariante. So hat an der Ab-
Lessons Learned | Volume 1 (2021) | Ausgabe 1&2 1/2.29-9
K. Falconer et al. / Lehre an Schulen und Hochschulen in Zeiten von Corona schlussklausur ein deutlich höherer Prozent- sowohl eine Scratch-basierte als auch eine satz der Studierenden teilgenommen als dies Python-basierte Version von mBlock. Beide in der Präsenzvariante der Fall. Dies hatte kei- Programmiersprachen sind kostenlos über nen Einfluss auf die Bestehensquote, die so- die mBlock-Website erhältlich [18]. Die Trans- gar leicht besser war im Vergleich zu den ver- feraufgabe beinhaltete eine Programmier- gangenen Jahren. Challenge, in der die Studierenden in Pro- In einem Seminar über die Nutzung von Me- grammierteams gegeneinander antraten. dien im Physikunterricht führen wir die Stu- Die Programmier-Aufgabe wurde zunächst dierenden in die objektorientierte Program- im Plenum der Veranstaltung vorgestellt mierung mit Scratch [15] ein. Scratch ist eine (Abb. 7). In der restlichen Seminarsitzung kostenlose, für Kinder und Jugendliche leicht konnten die Studierenden Teile Ihrer Pro- zugängliche Programmierumgebung, die auf gramme in BORs des Zoom-Veranstaltungs- der ganzen Welt verwendet wird. Die Studie- meetings ausprobieren, in dem sie die Pro- renden erstellten in Gruppen einfache indivi- gramm-Dateien per Zoom-Chat an die Semi- duelle Programme in Scratch, um den Um- narbetreuer übermittelten. Die Betreuer gang mit dem Tool zu erlernen und die beim spielten die Programme auf die im Labor vor- Programmieren verwendeten Objekte zu ver- handenen Codey Rocky Roboter und führten stehen. Als Transferaufgabe wurde den Stu- die Programme live in ZOOM aus, so dass die dierenden später im Semester der Roboter Studierenden genaueres Feedback zur Wir- Codey Rocky (siehe Abb. 4) gezeigt, der mit kungsweise Ihrer Programmteile erhielten mBlock5 programmiert werden kann. Die und somit zielgerichtet Änderungen am Code mBlock-Programmierumgebung unterstützt vornehmen konnten. Abb. 7: Programmier-Challenge: Steckbrief der zu lösenden Aufgabe; zum Gießen modifizierter Codey-Rocky; Test- strecke; Durchführung der Challenge live in ZOOM. 1/2.29-10 Lessons Learned | Volume 1 (2021) | Ausgabe 1&2
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Basierend auf diesen Tests hatten die Teams Literatur
zwei Wochen Zeit, die Challenge-Programme
fertigzustellen und einzureichen. Die fünf ferti- [1] P. Greutmann: 19 Techniken des „Formative Assess-
gen Programme der Gruppen wurden vor der ment“ (2019) in https://blog.hslu.ch/e-bausteine/fi
les/2019/07/Greutmann_Formatives-Assessment-
Seminarsitzung auf fünf verschiedene Codey
Techniken-Allgemein_Genehmigung.pdf
Rockys aufgespielt und konnten live im Zoom- [2] https://www.mural.co
Veranstaltungsmeeting gegeneinander antre- [3] https://www.ilias.de/
ten. Für den zweiten Teil des Semesters konn- [4] S. Carroll, S. Beyerlein, M. Ford, D.K. Apple: The
Learning Assessment Journal as a tool for structured
ten sich einige Projektgruppen einen Codey
reflection in process education. Technology-Based Re-
Rocky und Materialien für die Erstellung ihres Engineering Engineering Education Proceedings of
Projekts ausleihen. Frontiers in Education FIE'96 26th Annual Confer-
ence, pp. 310-313 (1996)
[5] D. MacIsaac (SUNY Buffalo State College): persönli-
7. Was wird bleiben? che Mitteilung
[6] G.M. Novak, E.T. Patterson, A.D. Garvin, W. Chris-
Werden wir nach dem Ende der Pandemie wie- tian: Just-In-Time Teaching: Blending Active Learning
der zu den alten Formen zurückkehren? Wir With Web Technology (Prentice Hall Series in Educa-
denken nicht, denn viele Kolleg*innen haben tional Innovation, 1999)
in der Krise neue Unterrichtsformen (inverted [7] https://get.plickers.com
[8] https://kahoot.com
classroom etc.) und deren Vorteile für sich ent- [9] C.H. Crouch, E. Mazur: Peer instruction: Ten years of
deckt! Dies wird sich sicher auch in der zukünf- experience and results. American Journal of Physics,
tigen Präsenzlehre widerspiegeln. Vorlesungs- 69(9), 970-977 (2001)
aufzeichnungen sind gerade bei den Studie- [10] https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-con
struction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-
renden beliebt, da sie ein individuelles Lern- dc_de.html
tempo unterstützen. Dieses Tool wird uns er- [11] https://phyphox.org/de/home-de/
halten bleiben, da auch an vielen Hochschulen [12] https://www.vernier.com/product/video-physics-
aufgerüstet wurde, um die technischen Vo- for-ios/
[13] https://phet.colorado.edu/
raussetzungen dafür zu schaffen. Allerdings [14] https://education.makeblock.com/
sollten die Dozenten darauf achten, dass nicht [15] https://scratch.mit.edu/
in jedem Jahr die alten Aufzeichnungen aus [16] https://www.t-online.de/region/ko
dem Schrank geholt werden, sondern die Ver- eln/news/id_89534636/koeln-verbotenes-team
work-onlinepruefungen-erleichtern-betrug-an-der-
anstaltungen immer weiterentwickelt werden. uni.html
Insgesamt erwarten wir, dass die Präsenzlehre [17] https://www.spiegel.de/panorama/bild
weiter sehr wichtig bleibt, aber bewusster und ung/gerichtsentscheidungen-studenten-in-kiel-und-
zielgerichteter angewendet werden wird. For- hagen-muessen-online-ueberwachung-bei-prue
fungen-dulden-a-ffdbfddd-c26f-421b-a6ff-
mate aus der Online-Lehre werden auch wei- 788cb8f7d29a
terhin eine Rolle spielen, aber in vielen Fällen [18] http://www.mblock.cc/software/
eher als Ergänzung denn als Hauptunterrichts-
form.
Aus unserer Sicht wird sich die Qualität der
Lehre als Folge der Online-Lehre insgesamt
verbessern! Dies liegt vor allem daran, dass
sich viele Dozierende und Lehrer*innen mit
neuen Lehrkonzepten auseinandersetzen
mussten und deren Vorteile bei der konkreten
Umsetzungen erfahren haben. Auf der ande-
ren Seite hat die Online-Lehre aber auch ge-
zeigt, wie wichtig soziale Interaktionen zwi-
schen den Studierenden und mit den Lehren-
den sind.
Lessons Learned | Volume 1 (2021) | Ausgabe 1&2 1/2.29-11Sie können auch lesen
