elearning in der LehrerInnen-Ausbildung Physik Franz Embacher Fakultät für Physik der Universität Wien

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1 elearning in der LehrerInnen-Ausbildung Physik Franz Embacher Fakultät für Physik der Universität Wien Vortrag gehalten auf der Fachtagung elearning-didaktik TGM, Wien, An der Fakultät für Physik der Universität Wien beginnt mit dem Studienjahr 2006/7 eine Phase verstärkter Einbeziehung von elearning in die Lehre. Schwerpunkte liegen unter anderem in der mathematischen Grundausbildung von Lehramtsstudierenden und in Lehrveranstaltungen zur Fachdidaktik. Das Projekt elearnphysik Im laufenden Wintersemester 2006/7 beginnt die erste Umsetzungsphase des Projekts elearnphysik an der Fakultät für Physik der Universität Wien. Gemäß dem von der Universität eingeschlagenen Weg hat jede Fakultät die Möglichkeit, eine ihrem Fach und ihren Rahmenbedingungen angemessene elearning-strategie zu entwickeln. Das Projekt elearnphysik begann im Dezember 2005 und ist auf eine Laufzeit von drei Jahren angelegt. Während des ersten Jahres wurden die grundlegenden Konzepte entwickelt, im zweiten und dritten Projektjahr werden die konzipierten Maßnahmen in eine Reihe ausgewählter Lehrveranstaltungen integriert. Das Projekt setzt an den Hauptproblemen in der Lehre an: - Die von den StudienanfängerInnen mitgebrachten Vorkenntnisse variieren sehr stark. - Studierende haben in hohem Maß Probleme, fachspezifische Begriffe, Strukturen und Zusammenhänge zu erfassen und mit ihnen zu operieren. - Studierende wurden bisher nur unzureichend mit den Möglichkeiten moderner wissenschaftlicher Software (v.a. Computeralgebra, Visualisierung, numerische Mathematik) und der computergesteuerten Messdatenerfassung bekannt gemacht. - Lehramtsstudierende benötigen in ihrem Beruf Kenntnisse über elearning. Das Hauptziel des Projekts besteht darin, diesen Problemen durch die systematische Integration von elearning-elementen in das Physikstudium zu begegnen. Die konzipierten Maßnahmen richten sich schwerpunktmäßig (aber nicht ausschließlich) an StudienanfängerInnen. Insbesondere sind die wichtigsten Lehrveranstaltungen der Studieneingangsphase, die die höchsten Studierendenzahlen aufweisen, betroffen.

2 Neben dem Aufbau eines Content-Pools für die Studierenden, der Integration von elearning in die Bologna-Curricula und dem Ausbau der technischen Infrastruktur zählen insbesondere die Entwicklung geeigneter Lehr-/Lernszenarien und der verstärkte Einsatz von Computeralgebra in der Lehre zu den wichtigsten Aktivitäten des Projekts. Die einbezogenen Lehrveranstaltungen (im laufenden Semester) zählen einerseits zum Einführungsblock für StudienanfängerInnen (Vorlesungen, Übungen, ein Proseminar und ein Praktikum) und sind andererseits Seminare der fachdidaktischen Ausbildung für Lehramtsstudierende. Der vorliegende Bericht bezieht sich auf diese letztgenannten Maßnahmen, soweit sie Studierende des Lehramts betreffen. Eine detailliertere Beschreibung aller weiteren Aspekte des Projekts steht unter An den Planungen und Vorbereitungen, die während des vorangehenden Semesters stattfanden und hauptsächlich vom Projektteam durchgeführt wurden, waren die betreffenden Lehrenden in Form mehrerer Gesprächsrunden beteiligt. Im ersten Semester der Umsetzung sind 13 Lehrveranstaltungen beteiligt (Auflistung unter bis zum letzten Semester des Projekts wird diese Zahl etwa auf das Doppelte gestiegen sein. etutorinnen Um sowohl die Studierenden als auch die Lehrenden zu unterstützen, kommt ein Team von sieben etutorinnen zum Einsatz. Der Zusatz e bezieht sich auf eine vom Projektzentrum Lehrentwicklung ( und vom Zentralen Informatikdienst ( angebotene Zusatzqualifikation über Methoden der elearning-didaktik und die Handhabung der universitätsweiten elearning- Plattform WebCT Vista. Gleichzeitig sind diese Personen FachtutorInnen, d.h. sie besitzen einen geeigneten fachlichen Hintergrund (sind fortgeschrittene Studierende der Physik) und bringen bereits Erfahrung in der Unterstützung der Lehre mit. Einer der etutorinnen betreut Lehrveranstaltungen der fachdidaktischen Ausbildung, während die verbleibenden sechs zwar wie üblich einzelnen Lehrveranstaltungen zugeordnet sind, darüber hinaus aber als Team die Betreuung des gesamten Jahrgangs der StudienanfängerInnen des Wintersemesters 2006/7 übernehmen. Sie halten Treffen zur Koordinierung ab und nutzen Synergien, d.h. bieten Betreuungsformen, die über die einzelnen Lehrveranstaltungen hinausgehen. Insbesondere bieten sie den Studierenden in eigenen Veranstaltungen Einführungen in die eingesetzte Software an. Ergänzende Web-Ressourcen Das bereits in früherer Zeit bestehende Zusatzangebot für Studierende, Ressourcen (Skripten u. dgl.) aus dem Web zu beziehen, wird ausgebaut. So werden beispielsweise die StudienanfängerInnen von Beginn an auf Materialien verweisen, die ihnen sowohl das Erlernen der für das Physikstudium nötigen mathematischen Kenntnisse als auch den Umgang mit elektronischen Tools (vor allem Computeralgebra) erleichtern. Anhand einfacher Aufgabenstellungen können sie sich (auf freiwilliger Basis und begleitend zu einer Block-

3 Lehrveranstaltung über physikalische Rechenmethoden) auf diese Weise auf die darauffolgenden Lehrveranstaltungen vorbereiten bzw. später im Laufe ihres Studiums darauf zurückgreifen ( Praktikum In einem für Lehramtsstudierende angebotenen Vorpraktikum wird das Angebot an computergestützter Experimentierarbeit vergrößert und verbessert. Weiters wird den Studierenden für jeden Praktikumstag eine elearning-sequenz zur Verfügung gestellt, die eine optimale Vorbereitung für die experimentelle Tätigkeit garantieren soll. Multimediale Dokumentation von Experimenten In einigen der einführenden Lehrveranstaltungen bei Studienbeginn spielen physikalische Experimente (die entweder von den Vortragenden oder von den Studierenden durchgeführt werden) eine wichtige Rolle. Diese werden während des laufenden Semesters durch Videoaufnahmen und Fotografien dokumentiert. Das auf diese Weise erstellte, mit Zusatzinformationen angereicherte Material steht den Studierenden zur Nachbereitung (und ab dem kommenden Jahr auch zur Vorbereitung) zur Verfügung ( Einsatz von Computeralgebra Computeralgebra gehört zum state of the art der modernen Physik und ist aus ihr nicht mehr wegzudenken. Im Zuge der Vorbereitungen des Projekts elearnphysik gelang es, gemeinsam

4 mit der Fakultät für Mathematik und dem Zentralen Informatikdienst der Universität, eine attraktive Studierenden-Lizenz des Programms Mathematica bereitzustellen. Dadurch ist es möglich, die Anwendung elektronischer Rechen- und Darstellungsmethoden, beginnend mit dem ersten Semester, in das Physikstudium zu integrieren. In allen in das Projekt einbezogenen Übungen und Proseminaren wird es den Studierenden ermöglicht, bei der Bearbeitung von Aufgaben elektronische Tools (mit einem Schwerpunkt auf Mathematica) zu nutzen und die bearbeiteten Aufgaben statt an der Tafel am PC vorzuführen. Je nach Lehrveranstaltung nehmen die Studierenden die von ihnen vorbereiteten Dateien auf einem Datenstick mit oder schicken sie am Tag zuvor per an den Kursleiter/die Kursleiterin. Die notwendige Infrastruktur (PC und Beamer) wird bereitgestellt. In der Regel handelt es sich dabei um ein Angebot auf freiwilliger Basis, in manchen Fällen ist es obligatorisch. Wie bereits erwähnt, bieten die etutorinnen Einführungskurse in Mathematica an und stehen den Studierenden in den betreffenden Lehrveranstaltungen für Fragen und trouble shooting Arbeit in Gruppen im Wiki Da sich die Eigentätigkeit der Studierenden im herkömmlichen Übungsbetrieb in der Regel in Grenzen hält, wird ihnen in einigen dieser Lehrveranstaltungen als zusätzliche Möglichkeit die Teilnahme an einer Arbeit in Gruppen geboten. Dabei erhält eine Gruppe von Studierenden eine spezielle Aufgabenstellung, die außerhalb der Übungsstunden bearbeitet werden soll. Das Ergebnis soll (nach einigen Wochen) in einem Online-Wiki-System (öffentlich) präsentiert werden ( der Arbeits- und Diskussionsprozess wird auf einer internen Seite dokumentiert (und vom etutor/der etutorin betreut). Die Details der Umsetzung sind in den betroffenen Lehrveranstaltungen verschieden. Um zu vermeiden, dass unklare Arbeitsteilung zu Leerläufen führt, werden beispielsweise in einem Proseminar für Lehramts-Studierende 5-er Gruppen gebildet und unter den betreffenden Personen die Verantwortlichkeiten Verantwortung für Organisatorisches (Moderation, Einhaltung der Zeit,...) Verantwortung für den ersten inhaltlichen Beitrag Verantwortung für die Außenperspektive ("GutachterIn") Verantwortung für die Online-Präsentation der Ergebnisse Verantwortung für eine mündliche Präsentation der Ergebnisse aufgeteilt. Da dieser Ansatz einerseits in besonderem Maße fachliche und überfachliche Kompetenzen anspricht und fördert, andererseits aber für die Studierenden mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden ist (der etwa im Ausmaß einer Tafelmeldung honoriert wird), wird es besonders interessant sein, wie gut er aufgenommen wird. Entsprechend der erzielten Erfahrungen wird er in den kommenden Semestern variiert und gegebenenfalls auf eine größere Zahl von Lehrveranstaltungen ausgedehnt werden.

5 Fachdidaktische Ausbildung Als Vorbereitung für den Beruf des Lehrers/der Lehrerin ist die Befähigung zu einem praktischen Umgang mit Lernplattformen und Lernumgebungen besonders wichtig. Letztere dienen hier nicht nur als Methode, sondern sind auch Lerninhalt. Insbesondere sollen die Studierenden lernen, Lernsequenzen selbständig zu gestalten und geeignete Einsatzszenarien zu entwerfen. In drei in das Projekt elearnphysik einbezogenen Seminaren der fachdidaktischen Ausbildung (teilweise begleitend zum Schulpraktikum) werden PC-Labor und universitäre Lernplattform in diesem Sinn intensiv genutzt. Einsatz der Lernplattform WebCT Vista Die gesamtuniversitäre elearning-plattform WebCT Vista ( wird in allen am Projekt teilnehmenden Lehrveranstaltungen als zentraler Einstieg in das elektronische Angebot und zur Kommunikation organisatorischer Informationen genutzt. In einigen Fällen werden weitere Funktionalitäten wie ein Forum (zur Rückmeldung an den/die VortragendeN oder zur Diskussion der Studierenden untereinander) und die Abgabe elektronischer Dokumente (Protokolle, Übungsaufgaben) hinzugezogen. Ein Großteil der für die (zum Teil auch von den) Studierenden entwickelten Ressourcen wird aber nicht in der Plattform, sondern auf öffentlich zugänglichen Seiten angebotenen und steht damit der Gesamtheit der Studierenden und darüber hinaus allen an der Physik Interessierten Ausblick Da die beschriebenen Maßnahmen zum gegenwärtigen Zeitpunkt (Oktober 2006) erst anlaufen, kann hier noch keine Bilanz präsentiert werden. Es kann aber der Hoffnung Ausdruck verliehen werden, dass die den Bedürfnissen des Faches angepassten Elemente von elearning mithelfen werden, den Studienerfolg in der Studieneingangsphase zu erhöhen (und damit die Dropout-Quote zu senken) und einen neuen Maßstab für Selbstverantwortlichkeit im Lernen zu setzen.