JAHRESEVALUATION des Projektes elearnphysik an der Fakultät für Physik 06/07

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1 JAHRESEVALUATION des Projektes elearnphysik an der Fakultät für Physik 06/07 Projektteam: Doz. Dr. Franz Embacher Mag. Clemens Christoph Nagel Mag. Peter Reisinger Christian Primetshofer Harald Höller Ao. Univ.-Prof. i.r. Dr. Helmut Kühnelt

2 INHALTSVERZEICHNIS Seite Stellungnahme zur Jahresevaluation von Ao. Univ.-Prof. Dr. Helmut Kühnelt I Vorwort IV 1 Einführungsblock: 1.1. Einführung in die Physik I + II 1 (VO; WS06/07, SS07) 1.2. Methoden der experimentellen Physik I + II 17 (UE; WS06/07, SS07) 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik I + II 29 (UE; SS07) 1.4. Einführung in die Physikalischen Rechenmethoden I+II 39 (VO+UE; WS06/07) 1.5. Mathematische Grundlagen für das Physikstudium (VO+PS; WS06/07, SS07) 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik 62 (Rep; SS07) 2 Physikalische Praktika: 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 70 (PR; WS06/07) Physikalisches Praktikum für das Lehramt (PR; SS07) 3 Theoretische Physik: 3.1. Übungen zur Theoretischen Physik für das Lehramt 1 79 (UE; SS07) 4 Fachdidaktik:

3 4.1. Computerunterstützer Physikunterricht mit Berücksichtigung von Notebookklassen und Blended Learning (SE; WS06/07) Physik und Technik unter dem Aspekt Gender 89 (VO; WS06/07) 4.3. Physikunterricht und Schulpraxis (SE; WS06/07) 4.4. Fachdidaktisches Coaching im Physikunterricht 90 (SE; SS07) 4.5. Exkursionsdidaktik: Geschi8chte der Physik und Großforschung 93 (EX; SS07) 4.6. Projektpraktikum 97 (PR; SS07) 5 Neuroscience: 5.1. Brainmodelling II physikalische Modelle für das Gedächtnis 101 (VO, SS07) 6 Computeralgebra: 6.1. Einführung in das funktionale und symbolische Programmieren mit Mathematica (VO; SS07) 6.2. Übungen zu Einführung in das funktionale und symbolische Programmieren mit Mathematica (UE; SS07) 102 Anhang 103 A Fragebogen zum Einführungsblock vom 22. Jänner 2007 B Leitfaden für die Interviews im SS 2007 C Fragebogen zur Einführung in die Physik II im SS 2007 D E Fragebogen zu den Rechenübungen zur Einführung in die Physik im SS07 Fragebogen zu den Mathematischen Grundlagen für das Physikstudium im SS07

4 Stellungnahme zur Jahresevaluation des Projektes elearnphysik der Fakultät für Physik der Universität Wien Helmut Kühnelt, AECC Physik Das Projekt elearnphysik steht nach Genehmigung durch das Rektorat und nach dem Arbeitsbeginn im Jänner 2006 am Beginn der zweiten Hälfte seiner bis Dezember 2008 genehmigten Laufzeit. Eine erste Bilanz kann die Entwicklung in der restlichen Laufzeit unterstützen und Schwerpunktsetzungen bei der Weiterführung unterstreichen. Meine Ausführungen stützen sich auf den Bericht Jahresevaluation, der vom elearning- Team erstellt wurde, und auf das Studium der Webseiten des Projekts. In diesem Bericht werden Fragebogenerhebungen und Interviews mit Studierenden zur Dokumentation der Akzeptanz der eingesetzten Methoden dargelegt. Eine Untersuchung, ob der Studienerfolg gefördert wurde, wäre in dieser Anlaufphase verfrüht. Der Schwerpunkt des Projekts elearnphysik liegt im 1. Studienabschnitt. Vorrangiges Ziel ist die Erhöhung des Studienerfolges und eine Senkung der Studienabbrecher-Rate durch die Bereitstellung aktueller Unterlagen und die gezielte Unterstützung von Lernprozessen. Für die Lehrenden bietet sich die Gelegenheit zum Kennenlernen und zur Erprobung von neuen Lehrund Lernformen und die Einladung, Inhalte und Präsentationsformen von Lehrveranstaltungen zu erneuern und zeitgemäß zur Verfügung zu stellen. Ziel ist blended learning, so dass Lehrveranstaltungen neben Präsenzphasen auch Phasen mit hoher Selbststeuerung der Studierenden mit Unterstützung durch elektronische Medien enthalten. 27 Lehrveranstaltungen, die etwa 250 Studierende betrafen und eine entsprechende Anzahl von Lehrenden, waren im Studienjahr 2006/07 Teil des Projekts. Unterstützt wurden die Maßnahmen durch ein Team unter der Leitung von Priv.-Doz. Dr. Franz Embacher, die Umsetzung in den größeren LVA erfolgte durch insgesamt 15 etutoren/innen. Anmerkungen zu einzelnen Gruppen von Lehrveranstaltungen Einführung in die Physik I mit Rechen- und Experimentierübungen. Sie betrifft als erste Begegnung der Studierenden mit der Physikausbildung eine große Zahl von Studierenden sowie einen großen Lehrkörper, der diese LVAen mit Unterstützung durch Hilfskräfte teilweise schon viele Jahre durchführt. Der Stoffumfang ist beträchtlich, der Anteil an Experimenten ist groß. Dieser LVA-Block stellt eine große Herausforderung an die Einführung von elearning-unterstützung in Grundvorlesungen dar. Zur Vorlesung Einführung in die Physik wurden Experimente videografiert und mit einer Kurzbeschreibung ins Netz gestellt, so dass eine beliebige Wiederholung außerhalb der LVA möglich ist. Die Qualität der Videos ist sehr gut, die Beschreibungen sind für Studierende, die nicht in der jeweiligen Vorlesung waren, vermutlich etwas knapp. Es wäre unrealistisch zu fordern, dass für Lehrveranstaltungen zur Einführung in die Physik in kurzer Zeit eine durchgängige Sammlung von Materialien zur Lernunterstützung entstehen soll. Insofern sind zwei von Studierenden erstellte Vorlesungsskripten (die mit der Website verlinkt sind) sehr zu begrüßen, stellen aber trotz offensichtlich hoher Qualität die Frage nach der Absicherung der Qualität. Als Anregung wäre vielleicht die Realisierung folgender Maßnahmen möglich: I

5 a) ein Kalender, in dem die wesentlichen behandelten Lehrinhalte und Experimente aufgeführt sind, so dass ein Überblick über die LVA möglich ist. Dieser könnte schrittweise durch schriftliche Unterlagen ergänzt werden. b) Materialien/Quizfragen zur selbständigen Überprüfung des Verständnisses des Stoffs der Vorlesung Experimente aus Methoden der experimentellen Physik wurden von den etutorinnen für die Physik-Wiki Plattform aufbereitet. Die Unterlagen stehen im Studienjahr 2007/08 rechtzeitig zur Verfügung und sind als elektronische Dokumente rasch adaptierbar im Gegensatz zu den bisherigen Typoskripten. Zusammenfassend: Entsprechend dem Umfang des LVA-Blocks Einführung in die Physik mit Rechen- und Experimentierübungen steht die Integration von elearning in diesem Bereich am Anfang. Einführung in die physikalischen Rechenmethoden (Dellago) Die LVA wird als kurzer Block gehalten. Das elektronische Skriptum wurde allgemein verwendet. Weiter gehende Angebote wurden kaum genutzt. Vermutlich ist die kurze Dauer des Einführungsblocks am Studienbeginn nicht ausreichend, um über den unmittelbar angesprochenen Inhalt hinaus Studierende zur Nutzung weiterer Angebote wie das Erlernen von Mathematica zu bewegen. Mathematische Grundlagen für das Physikstudium (Embacher) Diese Lehrveranstaltung erstreckt sich in zwei Teilen über das Studienjahr und betraf im Studienjahr 2006/07 20 Lehramtsstudierende, die nicht Mathematik als zweites Fach haben. Da der LV-Leiter selbst elearningbeauftragter der Fakultät ist, ist dies die LV mit der stärksten Einbindung von elearning in das Studium. In der LV und zur Lösung der Übungsaufgaben wird das Computer Algebra System Mathematica genutzt, es ist kein optionales Extra sondern Werkzeug und wird als solches von den Studierenden akzeptiert. Auch scheint durch die durchgehende Verwendung des Wikis der Fakultät für Physik die Akzeptanz dieser Plattform erreicht. Durch den starken Präsenzcharakter der LV ist erklärlich, dass Diskussionsforen von Studierenden nicht genutzt werden. Vorpraktikum für das Lehramt Im Zuge einer eingehenden Erneuerung des Praktikums werden elearning-materialien durchgängig bereit gestellt. Die Materialien sollen zu einer besseren Vorbereitung auf die jeweilige Praktikumseinheit führen, zum Ausgleich von Wissenslücken dienen und Hilfe für besseres Verständnis von Konzepten und Arbeitsweisen bieten. Begleitet durch eine physikdidaktische Dissertation wird gleichzeitig die Wirksamkeit der Maßnahme überprüft. Es scheint hier ein gelungener Entwicklungsschritt zu einem modernen Praktikum mit leicht adaptierbaren und unter Berücksichtigung physikdidaktischer Forschung verfassten Unterlagen und der Methodenerweiterung auf Computer unterstütztes Messen zu erfolgen. Weitere Lehrveranstaltungen In mehreren weiteren LVA wurden der Wiki-Arbeitsbereich, WebCT, Moodle (Server Erziehungswissenschaften) und BSCW (Server Informatik) als Kommunikationsmittel und zur Präsentation von Gruppenarbeiten erfolgreich verwendet. Die Studierenden haben II

6 Vorteile und Probleme von Kommunikationsplattformen kennen gelernt und sind für die Praxis dadurch besser vorbereitet. Empfehlungen Die Grundvorlesung Einführung in die Physik I stellt als Teil der Studieneingangsphase eine Visitenkarte der Fakultät gegenüber den Studienanfängern dar. Maßnahmen zur Verringerung der Ausfallquoten werden vom Rektorat gefordert. Durch den Übergang zum Bachelorstudium sind Adaptierungen erforderlich. Dadurch ergeben sich gleichzeitig Notwendigkeit und Gelegenheit zur Integration von elearning-elementen in die Lehrveranstaltungen, wenn sie den Studienerfolg erhöhen. Mit der Möglichkeit, Vorlesungsexperimente zu Hause zu wiederholen, ist ein erster Schritt gemacht. Weitere Anregungen wurden oben gegeben. Gleichzeitig ist jedoch diese LVA mit den Übungen und Experimenten durch die große Zahl der Lehrenden eine große Koordinationsaufgabe. Die Weiterentwicklung von elearning-elementen für das Anfängerpraktikum erscheint sehr wünschenswert. Die begonnene physikdidaktische Begleitforschung kann zur Optimierung der Materialien beitragen und hat bereits das Betreuerteam auf verschiedene Lerner-Typen aufmerksam gemacht. Lehrveranstaltungen, in den elearning-elemente gut integriert wurden, sollten auf die Auswirkung dieser Elemente auf den Studienerfolg (bzgl. der jeweiligen LVA) untersucht werden. III

7 Vorwort VORWORT Das Projekt Das Projekt elearnphysik ist ein Schwerpunktprojekt der Fakultät für Physik an der Universität Wien. Es wurde im Juli 2005 im Rahmen der Ausschreibung des Rektors zur Entwicklung fakultärer elearning-strategien eingereicht und im Dezember 2005 genehmigt. Seine Laufzeit beträgt 3 Jahre. Im Rahmen des Projekts wird eine fakultäre elearning-strategie entwickelt, getestet und implementiert. Sein Ziel besteht in der umfassenden und langfristigen Integration von Elementen des elearning (blended learning) in die fakultäre Lehre. Im Zentrum steht die Konzipierung und Erprobung konkreter Lehr-/Lernszenarien und der Aufbau eines Materialien-Angebots für Lehrende und Studierende. Das Projekt richtet sich an alle Studierenden der Physik, mit einem besonderen Schwerpunkt auf StudienanfängerInnen, die Vorkenntnisse auf sehr unterschiedlichen Niveaus mitbringen und den Übergang Schule - Universität zum Teil als sehr harten Bruch erleben, und an Lehramts-Studierende, für die elearning ein Teil ihrer zukünftigen Berufspraxis sein wird. Durch die im Projekt entwickelten Maßnahmen soll vor allem eine Verbesserung des Studienerfolgs in der Studieneingangsphase (Angleichung der Vorkenntnisse) durch eine gezielte Unterstützung der Lernprozesse, erhöhte Selbstverantwortlichkeit im Lernen (Leistungssteigerung durch selbstgesteuertes Lernen) und eine Senkung der Dropout-Quote erreicht werden. Das Projektteam besteht aus 11 Personen, die verschiedene Bereiche der fakultären Lehre repräsentieren. Nach einer einjährigen Phase der Konzepterstellung und Vorbereitung fand im Studienjahr 2006/7 die erste Umsetzung von Maßnahmen in insgesamt 27 Lehrveranstaltungen statt, die etwa 250 Studierende, vor allem StudienanfängerInnen, erfassten. Die Lehrenden wurden im Vorfeld vom Projektteam in die Detailplanungen einbezogen, die Studierenden werden durch einen studentischen elearning-beauftragten vertreten. Die Umsetzung der Projektmaßnahmen in Lehrveranstaltungen wurde von einem Team von 15 etutorinnen unterstützt, die, wie üblich, einzelnen Lehrveranstaltungen zugeordnet sind, aber auch als Team den Jahrgang der StudienanfängerInnen betreuen. Detailliertere Informationen zu Ziele, Strukturen und Aktivitäten des Projekts sind auf den folgenden Websites dokumentiert: Beschreibung des Projekts: Projektdokumente inklusive Antrag, Projektteam. Webseite für Studierende: Informationen und Ressourcen. Wiki der Fakultät für Physik: Bereiche für eigenständiges Arbeiten der Studierenden, Ergänzende Materialien zu den Lehrveranstaltungen. elearnphysik Jahresevaluation IV

8 Vorwort Erfahrungen und Ausblick Die Maßnahmen des Projektes im Bereich der Lehre wurden im Studienjahr 2006/7 von Mag. Clemens Nagel im Rahmen seiner Dissertation und von Christian Primetshofer begleitend evaluiert. Ao. Univ.-Prof. Dr. Helmut Kühnelt hat diese Jahresevaluation einer Metaevaluation unterzogen, die Stellungnahme bildet den ersten Abschnitt dieses Berichts. Die mit Hilfe der Evaluation entwickelten Maßnahmen sollen zu einer Verbesserung des Studienerfolges in der Studieneingangsphase, zu erhöhter Selbstverantwortlichkeit im Lernen und zur Senkung der Dropout-Quote beitragen. In welcher Weise die Umsetzungen des Projektes zu den genannten Zielen beitragen, wird sich in der Evaluation des kommenden Studienjahres 2007/8 zeigen. elearnphysik Jahresevaluation V

9 1.1. Einführung in die Physik Computerunterstützte Lehre in der Vorlesung Einführung in die Physik I+II im Studienjahr 2006/2007: Lehrende: Ao. Univ.-Prof. Dr. Paul Wagner, Ao. Univ.-Prof. Dr. Georg Reischl, V.-Prof. Dr. Markus Arndt etutoren: Mag. Marcus Rennhofer, Mag. Peter Reisinger, Bakk. Harald Höller, Christian Primetshofer Die Vorlesung bildet den Hauptbestandteil des Einführungsblocks für StudienanfängerInnen. In ihr werden sowohl die zentralen Konzepte der Physik entwickelt als auch zahlreiche Experimente vorgeführt. Das Projekt elearnphysik unterstütze im Studienjahr 06/07 die Lehrveranstaltung mit folgenden drei Maßnahmen: Parallel zur Vorlesung wurden ergänzende Materialien bereitgestellt. Einzelne Experimente wurden abgefilmt, online gestellt und ausführlich beschrieben. Zusätzlich wurden den Studierenden drei Diskussionsforen (zu fachlichen Fragen, organisatorischen Fragen und Feedback zur Vorlesung) zur Verfügung gestellt. Schließlich wurde auf die Wichtigkeit der in den begleitenden Lehrveranstaltungen des Einführungsblocks durchgeführten Maßnahmen hingewiesen, und die für die Betreuung der Studierenden des Einführungsblocks zuständigen etutoren wurden zu Beginn der Vorlesung vorgestellt. Folgende Ziele sollten durch die Computerunterstützung erreicht werden: Die Materialien dienen als Unterstützung und Vertiefung wesentlicher Themengebiete der Einführungsvorlesung. Das Diskussionsforum soll unverstandene Inhalte klären helfen und das Formulieren von physikalischen Fragestellungen fördern. Die Maßnahmen des Projektes elearnphysik wurden auf vier Weisen evaluiert: 1) Analyse der Logfiles bzw. Zugriffsdaten im Wiki der Fakultät für Physik 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 3) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen 4) Interviews mit den etutoren 1) Logfile-Analyse im Wiki der Fakultät für Physik Die ergänzenden Materialien zur Vorlesung wurden im Wiki der Fakultät für Physik ( erstellt und den Studierenden zur Verfügung gestellt. Die Software Media Wiki speichert dabei automatisch die Zugriffe der Studierenden auf die einzelnen Seiten. Die Zugriffe geben jedoch ausschließlich die Anzahl der Aufrufe wieder. elearnphysik Jahresevaluation Seite 1

10 1.1. Einführung in die Physik Für die Analyse war daher nur eine quantitative Analyse der Zugriffe möglich. Im folgenden werden die Zugriffe auf die Materialien im Wiki der Fakultät für Physik dargestellt. Die Grafiken sollen einen Überblick über die quantitative Nutzung der Materialien geben. Die folgende Grafik zeigt die Zugriffe auf die Übersichtsseite zu den Materialien zur Einführung in die Physik I. ( Uebersicht/WS06_07 ) Der Verlauf zeigt eine stetige Abnahme der Zugriffe auf die Materialien aus dem Wintersemester. Die hohe Zugriffszahl im Oktober ist auf die Erstellung der Materialien selbst zurückzuführen. Die Kurve weißt zwei Peaks auf, eine im November und eine im Ferienmonat Februar und März. Die hohen Zugriffszahlen am Beginn des Semesters sind wohl auf die Anfangsneugier der Studierenden zurück zu führen. Es ist kein vermehrter Zugriff am Ende des Semesters (Jänner) fest zu stellen. Der weitere Verlauf zeigt, dass auch am Ende des Sommersemesters ein erhöhtes Interesse an der Übersichtsseite zu den Materialien zur Einführung in die Physik I geherrscht hat. Im Folgenden werden die einzelnen Beiträge aus dem Wintersemester 06/07 betrachtet: elearnphysik Jahresevaluation Seite 2

11 1.1. Einführung in die Physik 1.1) Materialien zum Massenmittelpunktssatz: Uebersicht/WS06_07/Massenmittelpunktssatz Die Materialien zum Massenmittelpunktssatz standen den Studierenden ab November zur Verfügung. Die meisten Zugriffe auf die Materialien sind im November und im letzten Monat des Sommersemesters fest zu stellen. 1.2) Materialien zur Corioliskraft: elearnphysik Jahresevaluation Seite 3

12 1.1. Einführung in die Physik Die Materialien zur Corioliskraft wurden im November freigeschaltet. Es ist ein erhöhtes Interesse im Dezember, April und Juni fest zu stellen. Die Zugriffe waren im Durchschnitt in beiden Semestern ungefähr gleich hoch. 1.3.) Materialien zur Rotierenden- Kette: Die Materialien wurden im November freigeschaltet. Ein erhöhtes Interesse an den Materialien konnte hier neben dem Dezember im April und Juni erzielt werden. 1.4.) Materialien zur Coulombstreuung: elearnphysik Jahresevaluation Seite 4

13 1.1. Einführung in die Physik Die Zugriffe auf die Materialien zur Coulombstreuung zeigen die gleiche Charakteristik wie die vorangegangenen Themengebiete. Im April und Juni ist ein erhöhtes Interesse an den Materialien fest zu stellen. 1.5.) Materialien zu rotierenden Körpern: ) Materialien zu rollenden Zylindern: elearnphysik Jahresevaluation Seite 5

14 1.1. Einführung in die Physik 1.7.) Materialien zum Kreisel: ) Materialien zum Hydrodynamischen Paradoxon: Uebersicht/WS06_07/Hydrodynamisches_Paradoxon elearnphysik Jahresevaluation Seite 6

15 1.1. Einführung in die Physik 1.9.) Materialien zur Erhaltung der Zirkulation: Uebersicht/WS06_07/Erhaltung_der_Zirkulation Die Materialien wurden im März freigeschaltet, in jenem Monat wo auch die meisten Zugriffe der Studierenden zu verzeichnen sind ) Materialien zur Interferenz: elearnphysik Jahresevaluation Seite 7

16 1.1. Einführung in die Physik Die Materialien wurden im März freigeschaltet, in jenem Monat wo auch die meisten Zugriffe der Studierenden zu verzeichnen sind. 1.12) Sommersemester Übersichtsseite über die Materialien Die Übersichtsseite zu den Materialien des Sommersemesters wurde erst im April 07 wahrgenommen, in jenem Monat in dem weitgehend die meisten Aktivitäten im Wiki der Plattform verzeichnet wurden Materialien zu Anziehung und Abstoßung von elektrischen Ladungen: Absto%C3%9Fung_von_Ladungen elearnphysik Jahresevaluation Seite 8

17 1.1. Einführung in die Physik 1.13.) Materialien zur Influenz Teil1: ) Materialien zur Influenz Teil2: elearnphysik Jahresevaluation Seite 9

18 1.1. Einführung in die Physik 1.15.) Materialien zur Influenz Teil 3: Die Materialien wurden mit 80 Zugriffen veröffentlicht, im darauf folgenden Monat wurden die Materialien bisher am meisten aufgerufen. Eine detailiertere Logfileanalyse wird dem Projekt im kommenden Studienjahr 2007/2008 zur Verfügung stehen. Ein neuer Server mit entsprechender Software macht es möglich mehr Logfiles zu speichern und auszuwerten. 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 8 Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester, die anhand eines Leitfadeninterviews (siehe Anhang B) zu den Aktivitäten des elearning- Projekts befragt wurden, ergaben die Grundlage für eine qualitative Analyse. Die Analyse ist im Wiki der Fakultät für Physik ( ) dokumentiert. Es folgt eine kurze Zusammenfassung der qualitativen Inhaltsanalyse: Von den befragten Studierenden hat jede Person die Materialien gekannt. Aktiv zum Lernen wurden die Materialien jedoch von keiner Person verwendet. Angemerkt wurde, dass die befragten Studierenden ohnehin die Experimente in der Vorlesung sehen und somit die Videos kaum verwenden. Die begeleitenden Theorieteile wurden von den Studierenden kaum erwähnt, da diese von den Befragten meist nur quer gelesen wurden. elearnphysik Jahresevaluation Seite 10

19 1.1. Einführung in die Physik Ein Diskussionsforum wurde von allen Befragten als nicht notwendig erachtet. Die Studierenden sehen sich im ersten und zweiten Semester ohnehin täglich in den Lehrveranstaltungen. Erwähnt wurde auch, dass die Materialien sehr hilfreich sind, wenn diese von einer Vorlesung stammen, die die Studierenden nicht besuchen konnten. Alle Befragten gaben an, dass sie hauptsächlich die Mitschrift oder ein Skriptum zum Lernen verwenden. Die Befragten, die an keiner Wiki- Gruppenarbeit teilgenommen haben, haben die Materialien am wenigsten verwendet. Ein Studierender hat das verwenden der Materialien darauf zurückgeführt, das er durch die Gruppenarbeiten ohnehin viel mit der Plattform zu tun hat und dann meistens auch noch nachsieht, ob neue Materialien zur Verfügung stehen. Der Umfang der Materialien wurde kritisiert, sowie die schlechte Einbindung in die Vorlesung. 3) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen: Die Studierenden wurden am Ende des ersten Semesters mit einem 7 seitigen Fragebogen (siehe Anhang A) befragt. An der Befragung nahmen 82 Studierende aus dem ersten Semester Teil. Folgende drei Fragen mussten von den Studierenden mit trifft völlig zu bis trifft überhaupt nicht zu beantwortet werden. 1) Ich habe mir die ergänzenden Materialien im Wiki der Fakultät für Physik unter schon einmal angesehen 2) Ich habe die ergänzenden Materialien (Videos, Anleitungen) im Internet zum Lernen verwendet. 3) Die Erklärungen zu den Videos sind meiner Meinung nach auf einem fachlich zu hohen Niveau. elearnphysik Jahresevaluation Seite 11

20 1.1. Einführung in die Physik Die Abbildung zeigt das Ergebnis der Bewertung der Studierenden. In Prozent ausgedrückt haben 68,3% im ersten Semester die Materialien besichtigt und 39% haben die Materialien zum Lernen verwendet. Das Niveau der ergänzenden Materialien war angemessen. Die 31% Studierenden, die bei den 3 Fragen keine Angabe machten, sind als jene Studierenden zu werten, die die Materialien am Ende des Semesters noch nicht gesehen haben. Zusammenfassend kann also daraus geschlossen werden, dass in etwa 2/3 der Studierenden die Materialien kennen und etwa 1/3 der Studierenden die Materialien zum Lernen verwenden. Im zweiten Semester wurde ein weiterer Fragebogen (siehe Anhang C) ausgeteilt, an der 30 Studierende Teil nahmen. Es folgt eine kurze Darstellung der Fragebogenergebnisse: elearnphysik Jahresevaluation Seite 12

21 1.1. Einführung in die Physik 3.1.) Nutzung der Materialien im Wiki der Fakultät für Physik: Videos: (1:= häufig; 2; 3; 4:= nie) Die Studierenden gaben im Mittel an die ergänzenden Videos kaum zu nutzen. (Mittelwert:= 3,28) ) Theoretische Erklärungen zu den Videos: (1:=häufig;2; 3; 4:= nie) Auch die ergänzenden theoretischen Erklärungen zu den Videos nutzen die befragten 32 Studierenden kaum. (Mittelwert:= 3,22). elearnphysik Jahresevaluation Seite 13

22 1.1. Einführung in die Physik ) Weiterführende Links zu den ergänzenden Materialien: (1:=häufig;2; 3; 4:= nie) Die weiterführenden Links werden kaum genutzt, wenn auch mehr als die Videos und die theoretischen Erklärungen selbst. (Mittelwert:= 3,09) ) Wann und Wozu werden die Materialien verwendet: ) Ich verwende die Materialien zur Wiederholung des Vorlesungsinhaltes: (1:=häufig; 2; 3; 4:= nie) Die Materialien werden doch von mehr als 50% der befragten Studierenden hin und wieder zur Wiederholung des Vorlesungsstoffes genutzt. (Mittelwert:= 3,06). Etwa 1/3 verwendet die Materialien zur Wiederholung. elearnphysik Jahresevaluation Seite 14

23 1.1. Einführung in die Physik ) Ich verwende die ergänzenden Materialien zur Prüfungsvorbereitung: (1:=JA; 2:= NEIN) 59% der Studierenden nutzt die ergänzenden Materialien zur Prüfungsvorbereitung. Zusammenfassend kann aus den Ergebnissen geschlossen werden, dass die Materialien (Videos, theoretische Erklärungen und weiterführende Links) von 1/3 der Studierenden zur Wiederholung des Vorlesungsinhaltes verwendet wird und von 59% zur Prüfungsvorbereitung. 4) Interviews mit den etutoren Die ergänzenden Materialien wurden im Studienjahr 2006/2007 von den Tutoren Marcus Rennhofer und Peter Reisinger im Wintersemester und den Tutoren Harald Höller und Christian Primetshofer im Sommersemester erstellt. In beiden Semestern haben sich alle beteiligten Tutoren des Projektes zu einer begleitenden Evaluation getroffen. Die Evaluation ist im Wiki der Fakultät für Physik unter dokumentiert. Am Ende der beiden Semester wurde eine vertiefende Begleitevaluation mit Semesterrückblick durchgeführt. Die nachfolgende Zusammenfassung stammt aus den genannten Evaluationsunterlagen. Durchführung: Die beteiligten Professoren haben zu Beginn ihrer Lehrveranstaltung eine Liste mit den wesentlichsten Experimenten verfasst, die im Laufe des Semesters abgefilmt wurden. Die Tutoren haben in weiterer Folge die Verfilmungen geschnitten und mit ergänzenden Informationen umrahmt. Einige Videos wurden am selben Tag gemacht an dem die Experimente Inhalt der Vorlesung waren. Einige Videos wurden zu einem späteren Zeitpunkt noch einmal aufgebaut und gefilmt. Sämtliche ergänzenden Materialien wurden mehr als eine Woche nach der Behandlung in der Vorlesung freigeschaltet. elearnphysik Jahresevaluation Seite 15

24 1.1. Einführung in die Physik Das Diskussionsforum, das im Wintersemester eingerichtet wurde, ist von den Studierenden kaum verwendet worden. In den geplanten Diskussionsforen hätten die Studierenden die Möglichkeit gehabt Fragen jeglicher Art an die Tutoren der Lehrveranstaltung zu richten. Die Studierenden wichen auf das Diskussionsforum der Studienrichtungsvertretung aus. Aus zeitlichen Gründen wurden einige Experimente von den am Projekt beteiligten Personen (Prof. Georg Reischl, Mag. Michael Czirkovits und Peter Dangl) etwas verspätet abgefilmt. Einige Experimente aus der von Prof. Wagner und Prof. Reischl erstellten Liste wurden aus produktionstechnischen Gründen durch andere Experimente ersetzt. Zusammenfassung und Ausblick: 1) Diskussionsforum: Ein Diskussionsforum oder zusätzliche Kommunikationskanäle werden von den Studierenden als nicht notwendig erachtet. Die Studierenden sehen sich in den ersten Semestern ohnehin täglich an der Universität, um auftauchende Fragen zu diskutieren. Im kommenden Semester wird versucht die Diskussionskultur der Studierenden mit einer Frage der Woche zu beleben. Eine wöchentliche Frage, die in der Vorlesung von Hr. Prof. Wagner, Hr. Prof. Reischl und Hr. Prof. Arndt vorgelesen wird soll auf einer Diskussionsseite diskutiert werden. Es soll dazu beitragen wichtige Themengebiete zu vertiefen und zu wiederholen. Des Weiteren soll dadurch das wissenschaftliche formulieren geübt werden. 2) Verwendung der ergänzenden Materialien: Die Studierenden nutzen die Materialien hauptsächlich zur Prüfungsvorbereitung, kaum zur Wiederholung der Vorlesungsinhalte, weil sie zu diesem Zeitpunkt meist auch noch nicht online verfügbar waren. Die Videos wurden in beiden Semestern mit mindestens einer Woche Verspätung online gestellt, da eine schnellere digitale Aufbereitung nicht möglich war. Dadurch war es den Studierenden nicht möglich die Materialien zur Vor- oder direkten Nachbereitung der Vorlesungsinhalte zu verwenden. Die einzige Möglichkeit die ergänzenden Materialien zum Lernen zu verwenden war die Vorbereitung auf die Prüfung am Ende des Semesters. Jene Studierende, die an den Wiki-Gruppenarbeiten nicht oder kaum beteiligt waren, verwendeten die Materialien am wenigsten. Die Zugriffsstatistik unterstützt zum Teil die Aussagen der Studierenden. Durchschnittlich zeigen sich hohe Zugriffszahlen nach der Veröffentlichung der Materialien und einen starken Anstieg der Nachfrage im letzten Monat des Studienjahres (Juni 2007). Im Jänner, in jenem Monat wo die Prüfung für den ersten Teil der Vorlesung abgehalten wurde ist kein Peak zu finden. Im kommenden Semester finden die Studierenden im ersten Semester bereits einige fertige Materialien, wie sich dieser Parameter auf die Nutzung der Materialien auswirkt wird sich im kommenden Studienjahr zeigen. Zusätzlich zu den ergänzenden Materialien wird im kommenden Studienjahr ein laufendes Inhaltsverzeichnis erstellt. Das Inhaltsverzeichnis soll jenen Studierenden, die nicht zur Vorlesung gehen können einen Überblick über den Fortgang der Vorlesung bieten. Des Weiteren soll dadurch die Koordination mit den begleitenden Übungen verbessert werden. elearnphysik Jahresevaluation Seite 16

25 1.2. Methoden der experimentellen Physik Computerunterstützte Lehre in den Methoden der experimentellen Physik im Studienjahr 2006/2007: Lehrende: Ao. Univ.-Prof. Dr. Paul Wagner, Ao. Univ.-Prof. Dr. Georg Reischl, Ao. Univ.- Prof. Dr. Wladyslaw Szymanski, Ao. Univ.-Prof. Dr. Armin Fuith, Ao. Univ.-Prof. Dr. Harald Posch, Paul Winkler, Gerhard Steiner, etutorinnen: Anne Maißer, Julia Burkart Die Lehrveranstaltung bot den Studierenden im ersten und zweiten Semester einen Einblick in die Konzepte und Methoden der experimentellen Physik. Die Übungen bildeten ein wichtiges Element im Einführungsblock des Physikstudiums. Sie dienten zur Wiederholung, Vertiefung, Veranschaulichung und Übung der Inhalte aus der Vorlesung Einführung in die Physik II. Anhand von Experimenten wurden grundlegende Konzepte und Methoden der Physik erläutert. Im ersten Semester umfassten die Themengebiete: Absolutmessung elektrischer Spannungen und Ströme, Untersuchung differentieller Widerstände, Kontakt-, Thermo-, Piezo- und Pyroelektrizität, Resonanz in Wechselstromkreisen, Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Lecherleitung und Koaxialkabel, Abbildung durch Linsen, Gitterspektroskopie. Im zweiten Semester befassten sich die Studierenden mit folgenden Themen: Messung von gravitativen und elektrostatischen Wechselwirkungskräften, Messung der Lichtgeschwindigkeit, Erhaltung von Energie und Impuls, Methoden zur Messung der Oberflächenspannung und der Viskosität von Flüssigkeiten, Untersuchung von Strömungsvorgängen in Flüssigkeiten und Gasen, Ausbreitung von Wellen, Temperaturmessung und Kalorimetrie. Das Projekt elearnphysik unterstütze im Studienjahr 06/07 die Lehrveranstaltung mit folgenden zwei Maßnahmen: Die Materialien, die den Studierenden zur Vorbereitung dienten, wurden neu aufbereitet und mit multimedialen Elementen (Filmen und Fotos, Physlets, Animationen) ergänzt. Sie sollten den Studierenden am Ende des Semesters für die Nachbereitung der Lehrveranstaltung zur Verfügung stehen. Die multimedialen Elemente in den im Web zur Verfügung stehenden Unterlagen haben den Studierenden die Möglichkeit gegeben, die Experimente über das Internet zu simulieren. Die elearning-plattform WebCT Vista wurde zur Lernorganisation und zur Kommunikation allgemeiner Informationen in der Lehrveranstaltung eingesetzt. Weiters wurden in zwei Übungsgruppen die Protokolle der Studierenden über die Plattform abgegeben. Folgende Ziele sollten durch die Computerunterstützung der Übungen erreicht werden: Die Verbesserung der Materialien mit neuen Texten, Abbildungen, Animationen und Videos soll die Vor- und Nachbereitungsmöglichkeiten für die Studierenden verbessern sowie die Prüfungsvorbereitung optimieren. elearnphysik Jahresevaluation Seite 17

26 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Maßnahmen des Projektes elearnphysik wurden auf vier Weisen evaluiert: 1) Analyse der Logfiles bzw. Zugriffsdaten im Wiki der Fakultät für Physik 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 3) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen 4) Interviews mit den Tutorinnen 1) Logfile-Analyse im Wiki der Fakultät für Physik Die ergänzenden Materialien zu den Übungen wurden im Wiki der Fakultät für Physik ( ) erstellt und den Studierenden zur Verfügung gestellt. Die Software Media Wiki speichert dabei automatisch die Zugriffe der Studierenden auf die einzelnen Seiten. Die Zugriffe geben jedoch ausschließlich die Anzahl der Aufrufe wieder. Für die Analyse war daher nur eine quantitative Analyse der Zugriffe möglich. Der Verlauf zeigt eine stetige Abnahme der Zugriffe auf die Materialien aus dem Wintersemester. Die hohe Zugriffszahl im Oktober ist auf die Erstellung der Materialien selbst zurückzuführen. Die Kurve weißt zwei Peaks auf, eine im November und eine im Ferienmonat Februar. Es ist kein vermehrter Zugriff am Ende des Semesters fest zu stellen. Im Folgenden werden die einzelnen Beiträge aus dem Wintersemester 06/07 betrachtet: elearnphysik Jahresevaluation Seite 18

27 1.2. Methoden der experimentellen Physik 1.1) Materialien zum Cavendish-Versuch: Die Materialien zum Cavendish- Versuch standen den Studierenden ab Oktober zur Verfügung. Das Experiment wurde in den Übungen am 18., 19. und 20. Oktober durchgeführt. 1.2.) Materialien zu Coulomb- Drehwaage: elearnphysik Jahresevaluation Seite 19

28 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Materialien wurden im Oktober freigeschaltet. In jenem Monat wurden auch die meisten Zugriffe verzeichnet. Das Experiment wurde in den Übungen am 18., 19. und 20. Oktober 2006 durchgeführt. 1.3.) Materialien zur Zentrifugalkraft: Die Materialien wurden am 13. November freigeschaltet, in jenem Monat wo auch die meisten Zugriffe der Studierenden zu verzeichnen sind. Das Experiment wurde in den Übungen am 8., 9. und 10. November 2006 durchgeführt. Die Zugriffe im Oktober sind auf das Erstellen der Materialien zurück zu führen. 1.4) Materialien zur Corioliskraft: elearnphysik Jahresevaluation Seite 20

29 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Materialien zur Corioliskraft wurden im November freigeschaltet. Ein erhöhtes Interesse an den Materialien ist im November und April zu verzeichnen. Das Experiment wurde in den Übungen am 8., 9. und 10. November 2006 durchgeführt. 1.5.) Materialien zum Foucault Pendel: Die Materialien zum Foucault- Pendel wurden im Dezember freigeschaltet. Die meisten Besucher konnte im gleichen Monat verzeichnet werden. Das Experiment wurde in den Übungen am 8., 9. und 10. November 2006 durchgeführt. 1.6.) Materialien zum Impuls: elearnphysik Jahresevaluation Seite 21

30 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Materialien zum Impuls wurden im Jänner freigeschaltet. Auch hier findet sich ein erhöhtes Interesse an den Materialien im April und Juni. Das Experiment wurde in den Übungen am 15., 16. und 17. November 2006 durchgeführt. 1.7.) Materialien zur Simulation von Molekularbewegung: Uebersicht/WS06_07/Simulation_Molekularbewegung Die Materialen wurden im Dezember freigeschaltet. Im April verzeichnete die Seite nach dem Monat März die meisten Zugriffe. Das Experiment wurde in den Übungen am 15., 16. und 17. November 2006 durchgeführt. 1.8.) Materialien zum Drehimpuls: elearnphysik Jahresevaluation Seite 22

31 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Materialien wurden im Dezember freigeschaltet, in selben Monat wurden nach dem Monat Juni 2007 die meisten Zugriffe verzeichnet. Das Experiment wurde in den Übungen am 15., 16. und 17. November 2006 durchgeführt. 1.9.) Materialien zum Ring Tensiometer: Die Materialien zum Ring Tensiometer wurden im Februar freigeschaltet. Auch hier ist ein erhöhtes Interesse an den Materialien im März zu finden. Das Experiment wurde in den Übungen am 22., 23. und 24. November 2006 von den Studierenden selbst durchgeführt. Die Studierenden der Übungsgruppen hatten die Aufgabe ein Protokoll zu diesem Experiment zu verfassen. elearnphysik Jahresevaluation Seite 23

32 1.2. Methoden der experimentellen Physik 1.10.) Materialien zum Stokes- Viskosimeter: Die Materialien wurden im Dezember freigeschaltet, in jenem Monat wo auch die meisten Zugriffe der Studierenden zu verzeichnen sind. Das Experiment wurde in den Übungen am 29., 30. November und 1. Dezember 2006 von den Studierenden selbst durchgeführt. Die Studierenden hatten zusätzlich noch die Aufgabe zu dem Experiment ein Protokoll zu verfassen. Die folgende Grafik zeigt alle ergänzenden Materialien zum Wintersemester im Überblick: Aus der Grafik wird ersichtlich, dass die ergänzenden Materialien zu unterschiedlichen Zeiten genutzt werden. Das Interesse an der Übersichtsseite zu den Materialien fällt im elearnphysik Jahresevaluation Seite 24

33 1.2. Methoden der experimentellen Physik Sommersemester stark ab. Die einzelnen ergänzenden Materialien wurden im gesamten Studienjahr etwa gleich genutzt, die Monate Dezember 07, April 07 und Juni 07 heben sich in der Nutzung der einzelnen Materialien leicht von den anderen Monaten ab ) Sommersemester 07: Im Sommersemester wurden die Materialien von einem Übungstermin fertig gestellt. Die Übersichtsseite zu den Materialen des Sommersemesters konnte immerhin pro Monat mehr als 150 Zugriffe verzeichnen ) Materialien zum Absoluten Elektrometer: elearnphysik Jahresevaluation Seite 25

34 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Materialien zum Absoluten Elektrometer wurden im Mai freigeschaltet. Die große Anzahl der Zugriffe im Monat April ist auf das Erstellen der Materialien zurückzuführen. Eine detailiertere Logfileanalyse wird dem Projekt im kommenden Studienjahr 2007/2008 zur Verfügung stehen. Ein neuer Server mit entsprechender Software macht es möglich mehr Logfiles zu speichern und auszuwerten. 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester Im Sommersemester 2007 wurden 8 Studierende aus dem zweiten Semester anhand eines Leitfadeninterviews zu den Aktivitäten des elearning Projekts befragt. Die Interviews ergaben die Grundlage für eine qualitative Analyse. Die Analyse ist im Wiki der Fakultät für Physik ( ) dokumentiert. Es folgt eine kurze Zusammenfassung der qualitativen Inhaltsanalyse: Von den befragten Studierenden hat jede Person die Materialien gekannt, d.h. sie haben sich die Materialien schon einmal angesehen. Aktiv zum Lernen verwendet hat sie jedoch nur ein Studierender. Der Student hat die Unterlagen im Wiki der Fakultät für Physik zusammen mit den alten Unterlagen verwendet um sich auf die abschließende Prüfung vor zu bereiten. Als sehr angenehm hat der Studierende gefunden, dass sich die Materialien in vielen Bereichen ergänzt haben und somit dem Studierenden eine fundierte Vorbereitung ermöglicht haben. Ein zweiter Studierender hat angemerkt, dass die Materialien erst sinnvoll zu verwenden sind, wenn diese von Beginn des Semesters an verfügbar sind. Bemerkt wurde, dass die Materialien noch lange in Arbeit waren. Im Sommersemester waren keine Materialien verfügbar. 3) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen: Die Studierenden wurden am Ende des ersten Semesters mit einem 7 seitigen Fragebogen (siehe Anhang A) befragt. An der Befragung nahmen 82 Studierende aus dem ersten Semester Teil. Der Fragebogen beinhaltete 3 Fragen zur Verwendung der Methoden- Materialien. Folgende drei Fragen mussten von den Studierenden mit trifft völlig zu bis trifft überhaupt nicht zu beantwortet werden. elearnphysik Jahresevaluation Seite 26

35 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Grafik zeigt das Ergebnis der Bewertung der Studierenden. Etwa die Hälfte der Studierenden haben im Wintersemester die Materialien zur Lehrveranstaltung schon einmal angesehen, als Vorbereitung wurden diese jedoch nicht verwendet. Die geringe Zugriffstatistik unter 1) untermauert dieses Ergebnis. 4) Interviews mit den Tutorinnen Die ergänzenden Materialien wurden im Studienjahr 2006/2007 von den Tutorinnen Anne Maißer und Julia Burkart erstellt. In beiden Semestern haben sich alle beteiligten Tutoren und Tutorinnen des Projektes zu einer begleitenden Evaluation getroffen. Die Evaluation ist im Wiki der Fakultät für Physik unter dokumentiert. Am Ende der beiden Semester wurde eine vertiefende Begleitevaluation mit Semesterrückblick durchgeführt. Die nachfolgende Analyse stammt aus den genannten Evaluationsunterlagen. Die früheren Unterlagen der Übung, die in den gesetzten Maßnahmen erneuert werden, sind zum Teil noch mit einer mechanischen Schreibmaschine verfasst. Der Zusammenhang mit den Übungen aus den laufenden Semestern ist daher aus zeitlichen Gründen schon nicht mehr gegeben. Eine Digitalisierung der Unterlagen kommt somit beinahe einer kompletten Erneuerung gleich. Der zeitliche Aufwand der daher damit verbunden ist, hat sich als viel größer als angenommen herausgestellt. Die Unterlagen des Wintersemesters 06/07 konnten nicht vor dem damaligen Semesterende fertig gestellt werden. elearnphysik Jahresevaluation Seite 27

36 1.2. Methoden der experimentellen Physik Die Unterlagen für das Wintersemester wurden großteils am Ende des betroffenen Wintersemesters für die Öffentlichkeit freigeschaltet. Die Unterlagen zu vier Übungsterminen konnten aus zeitlichen Gründen im Wintersemester nicht mehr fertig gestellt werden. Große Probleme hat es mit der Abgabe von Protokollen in WebCT Vista gegeben. Hauptgründe dafür waren Probleme mit den Java-Versionen der User-PCs. Die Abgabe wurde somit von den Studierenden nicht angenommen. Hr. Prof. Wagner, Koordinator der Übungsgruppen, hat jede Ausarbeitung kontrolliert und inhaltliche und formale Verbesserungen durchgeführt. Um die Aktualität der Unterlagen zu verbessern haben die Tutorinnen im Sommersemester die laufenden Übungen besucht und mit den Unterlagen in Verbindung gebracht. Der dadurch steigende zeitliche Aufwand machte sich derart bemerkbar, dass nur ein Themengebiet während des Sommersemesters 07 fertig gestellt werden konnte. Die restlichen Unterlagen zu den Themengebieten des Sommersemesters werden von den Tutorinnen in den Sommerferien fertig gestellt. Den Studierenden wurden in den Übungen die alten Unterlagen ausgegeben, dadurch fanden nach der Meinung der etutorinnen die neuen Unterlagen nicht die nötige Beachtung. Zusammenfassung und Ausblick: Die ergänzenden Materialien wurden von den Studierenden verwendet. Die Verbesserung der Vor- und Nachbereitung der Übungen konnte aufgrund der verspäteten Fertigstellung nicht erreicht werden. Die etutorinnen waren zu sehr mit der Aktualisierung der Materialien beschäftigt, dass ein zeitgerechtes Fertigstellen nicht möglich war. Die kommenden Semester werden zeigen, wie die Studierenden die Materialien nutzen, wenn diese schon vor Übungsbeginn zur Verfügung stehen. Weiters ist hervorzuheben, dass in den Übungen selbst nach wie vor die bisherigen Unterlagen an die Studierenden verteilt wurden. Die Nutzung der Materialien zur Prüfungsvorbereitung wurde dadurch nicht verbessert. Die Studierenden haben zum Vorbereiten auf die Prüfung die Unterlagen verwendet mit denen sie auch die Übungen gemacht haben. Der Zugriffsstatistik ist zu entnehmen, dass die Materialien aus dem Wintersemester auch im Sommersemester für die Studierenden interessant sind. Einige Materialien wurden im Sommersemester häufiger aufgerufen als im Wintersemester selbst. Ein möglicher Grund dafür ist, dass neue Studierende auf die Materialien aufmerksam wurden. Der Einsatz der Lernplattform WebCT Vista in zwei Übungsgruppen ist an den Benutzeranforderungen der Software gescheitert. Beinahe alle Studierenden sind an den Einstellungshürden der Lernplattform gescheitert. Sämtliche Protokolle wurden per an die etutorin gesendet. Eine weitere Verwendung der Lernplattform für diese Zwecke wird nicht angestrebt. Im kommenden Semester steht den Studierenden bereits ein Großteil der Unterlagen digital zur Verfügung. Welche Auswirkungen dieser Parameter auf die Nutzung haben wird, sieht man im kommenden Semester. Langfristig sollte eine vollständige Integration der Materialien in den Übungsbetrieb statt finden! elearnphysik Jahresevaluation Seite 28

37 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik Computerunterstützte Lehre in den Rechenübungen zur Einführung in die Physik I + II im Studienjahr 2006/2007: Lehrende: Ao. Univ.-Prof. Dr. Regina Hitzenberger (Koordination), Ao. Univ.-Prof. Dr. Gerhard Krexner, Mag. Dr. Andreas Tröster, Mag. Dr. Caslav Brukner, Dipl.-Ing. Dr. Elisabeth Schöll-Paschinger, Mag. Peter Reisinger etutor: Mag. Harald Rennhofer Im Studienjahr 06/07 kamen in der Lehrveranstaltung folgenden Maßnahmen zum Tragen: Wintersemester 06/07: Ein Teil der in den Rechenübungen zur Einführung in die Physik ausgegebenen Übungsaufgaben eigneten sich zur Bearbeitung mit elektronischen Werkzeugen (vor allem Computeralgebra). In den (in 10 Gruppen abgehaltenen) Übungen wurde den Studierenden (auf freiwilliger Basis) die Möglichkeit gegeben, die Lösungen der Aufgaben auf dem zur Verfügung gestellten PC zu präsentieren. Die von den Studierenden vorbereiteten Dateien wurden am Tag zuvor per an den Kursleiter/die Kursleiterin geschickt. Zur Lösung allfälliger technischer Probleme stand ein etutor zur Verfügung. Weiters wurden die Studierenden auf die vom etutor für den gesamten Jahrgang angebotenen Einschulungen in Mathematica hingewiesen. Im Sommersemester ergaben sich folgende zusätzlichen Maßnahmen: Ein Teil der in den Rechenübungen zur Einführung in die Physik ausgegebenen Übungsaufgaben eigneten sich zur Bearbeitung mit elektronischen Werkzeugen (vor allem Computeralgebra). In den (in 10 Gruppen abgehaltenen) Übungen wurde den Studierenden (auf freiwilliger Basis) die Möglichkeit gegeben, die Lösungen der Aufgaben auf dem zur Verfügung gestellten PC zu präsentieren. Die von den Studierenden vorbereiteten digitalen Daten (zumeist Mathematica-Notebooks) wurden am Tag zuvor per an den Kursleiter/die Kursleiterin geschickt, auf einem USB-Stick in die Übungsstunde mitgebracht oder direkt in Mathematica eingegeben. Weiters wurden ergänzende Materialien (Skripten, Formelsammlungen, Applets, Beispiele von Mathematica-Notebooks...) zu bestimmten ausgewählten Rechenbeispielen im Wiki der Fakultät für Physik zur Verfügung gestellt. In einer Rechenübungsgruppe fand die Koordination der von den Studierenden vorbereiteten Übungsbeispiele online statt. Die zu Beginn der Rechenübungsstunden üblicher Weise verwendeten "Kreuzerllisten" wurden durch ein Online-Ankreuzesystem ersetzt, in dem die Studierenden bis eine Stunde vor Übungsbeginn angeben konnten, welche Beispiele sie vorbereitet haben. Parallel dazu können die Studierenden ihre Beurteilungen (Mitarbeit, Beispielpräsentation) abrufen. Das Online-Ankreuzesystem und die Online-Beurteilungsübersicht sollten elearning als Service für die Studierenden mehr in den Mittelpunkt rücken und es sollte dadurch auch der Zugriff auf die angebotenen elearnphysik Jahresevaluation Seite 29

38 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik Lernhilfen gesteigert werden, denn die Studierenden mussten mindestens einmal pro Woche (zum Ankreuzen) das Wiki der Fakultät für Physik aufrufen. Die Maßnahmen des Projektes elearnphysik wurden auf fünf Weisen evaluiert: 1) Befragung der Studierenden im ersten Semester mit einem Fragebogen. 2) Interviews mit den Studierenden aus dem zweiten Semester 3) Analyse der Logfiles bzw. Zugriffsdaten im Wiki der Fakultät für Physik 4) Befragung der Studierenden der Übungsgruppe 6 mit einem Fragebogen 5) Interviews mit den Tutorinnen 1) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen: Die Studierenden wurden am Ende des ersten Semesters mit einem 7 seitigen Fragebogen (siehe Anhang A) befragt. An der Befragung nahmen 82 Studierende aus dem ersten Semester Teil. 4 Fragen wurden zu den Rechenübungen gestellt. Die Tabelle zeigt die Verteilungen der Antworten. Die Schulmathematik der 82 befragten Studierenden reicht in etwa aus um die Übungsbeispiele der Rechenübungen zu lösen (Mittelwert:= 3,16). Die Studierenden haben eher ein Problem die Beispiele zu lösen (Mittelwert:=3,25) und die Art der Übungsbeispiele ist einem Großteil der Studierenden eher nicht geläufig (Mittelwert:= 3,68). Auch die wenigsten der Befragten haben im Wintersemester eine Mathematicaeinführung besucht (Mittelwert:= 3,5). elearnphysik Jahresevaluation Seite 30

39 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 8 Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester, die anhand eines Leitfadeninterviews (siehe Anhang B) zu den Aktivitäten des elearning- Projekts befragt wurden, ergaben die Grundlage für eine qualitative Analyse. Die Analyse ist im Wiki der Fakultät für Physik ( ) dokumentiert. Von den befragten Studierenden hat 1 Person die Übungen in Gruppe 6 besucht. Es folgt eine kurze Zusammenfassung der qualitativen Inhaltsanalyse: Von den 8 befragten Personen haben 4 Personen die ergänzenden Materialien gekannt und teilweise verwendet. Das Ankreuzsystem wurde natürlich nur von dem Studierenden aus der Gruppe 6 verwendet. Das Ankreuzsystem wurde als stressig" empfunden, der Studierende musste dadurch die Übungsbeispiele früher als gewohnt gerechnet haben. Das Computerprogramm Mathematica wurde von einigen Studierenden zum Lösen der Beispiele genutzt. Angemerkt wurde von einem Studierenden, dass manche Beispiele nur mit Mathematica lösbar waren. Zwei der befragten Studierenden ziehen das Rechnen per Hand einem CAS vor, da sie dabei mehr lernen. 3) Logfile-Analyse im Wiki der Fakultät für Physik Die ergänzenden Materialien zu den Übungen im Sommersemester wurden im Wiki der Fakultät für Physik ( ) erstellt und den Studierenden zur Verfügung gestellt. Die Software Media Wiki speichert dabei automatisch die Zugriffe der Studierenden auf die einzelnen Seiten. Die Zugriffe geben jedoch ausschließlich die Anzahl der Aufrufe wieder. Für die Analyse war daher eine quantitative Analyse der Zugriffe möglich. elearnphysik Jahresevaluation Seite 31

40 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik 3.1) SS07 Übersichtsseite: Interesse der Studierenden an Materialien zu den Rechenübungen ist eindeutig am Beginn und Ende des Sommersemesters 2007 fest zu stellen. 3.2) Ergänzende Materialien zu den Beispielen 1 bis 10: Die ergänzenden Materialien zu den Beispielen 1 bis 10 wurden häufig im März und April besichtigt. Der anfängliche Peak beinhaltet auch etwa 40 Zugriffe die zur Erstellung der Materialien notwendig waren. elearnphysik Jahresevaluation Seite 32

41 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik 3.3.) Ergänzende Materialien zu den Beispielen 11 bis 20: Die Materialien wurden im April freigeschalten. Abzüglich einiger Zugriffe, die für die Erstellung notwendig waren, wurden die Materialien von einigen Studierenden im April besichtigt. 3.4.) Ergänzende Materialien zu den Beispielen 21 bis 30: Die Materialien wurden im April freigeschalten. Die Studierenden verwendeten die Materialien im Monat Mai. elearnphysik Jahresevaluation Seite 33

42 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik 3.5.) Ergänzende Materialien zu den Beispielen 31 bis 50: Die Materialien zu den Beispielen 31 bis 50 wurden erst im letzten Monat (Juni 07) den Studierenden zur Verfügung gestellt. Neben den Zugriffen zur Erstellung der Materialien haben auch einige Studierende die Ergänzungen genutzt. 3.6.) Gruppe 6: Diese Seite wurde vom Übungsleiter der Übungsgruppe 6 als Informationsplattform genutzt. Die Studierenden konnten auf der Seite den aktuellen Stand der Übungsbeispiele finden, wie auch zusätzliche Bemerkungen zu einzelnen Beispielen. Die Statistik zeigt einen relativ regelmäßigen Zugriff auf diese Seite. elearnphysik Jahresevaluation Seite 34

43 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik Die Statistik zeigt eine mäßige Nutzung der ergänzenden Materialien. Die Materialien wurden verstärkt in dem Monat genutzt in dem die Materialien relevant für die Übungsbeispiele waren und am Ende des Semesters. Die Informationsseite, auf der die Studierenden auch den Link zum Online-Ankreuzsystem finden konnten, wurde viel und regelmäßig genutzt. Eine detailiertere Logfileanalyse wird dem Projekt im kommenden Studienjahr 2007/2008 zur Verfügung stehen. Ein neuer Server mit entsprechender Software macht es möglich mehr Logfiles zu speichern und auszuwerten. 4) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen: Die Studierenden der Gruppe 6 wurden am Ende des Sommersemesters mit einem Fragebogen befragt. An der Befragung nahmen 12 Studierende aus dem zweiten Semester Teil. Es folgt eine kurze Darstellung der Fragebogenergebnisse: 4.1.) Ich nutze die ergänzenden Materialien im Wiki der Fakultät für Physik zum Lösen der Übungsbeispiele. Mittelwert: 2.4 ( 1:häufig, 2, 3, 4:nie) 4.2.) Ich löse die Übungsbeispiele in Gruppenarbeit. Mittelwert: 2.75 (1:häufig, 2, 3, 4:nie) 4.3.) Ich verwende Mathematica oder ein anderes Computer-Algebra-System um Rechenübungsbeispiele zu lösen. Mittelwert: 2.75 ( 1:häufig, 2, 3, 4:nie) elearnphysik Jahresevaluation Seite 35

44 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik 4.4.) Ich halte das Online-Ankreuzsystem für sinnvoll. JA: 8 NEIN: ) Schwierigkeitsgrad der Übungsbeispiele Mittelwert: 2.75 (1:niedrig,2,3,4:hoch) 4.6.) Ich besitze eine funktionierende Mathematica-Version. JA: 6 NEIN: ) Ich besitze ein anderes Computer-Algebra-Systems (Derive, MathCad, Maple,...). JA: 6 NEIN: ) Ich besitze eine funktionierende Mathematica-Version oder ein anderes Computer- Algebra-Systems (Derive, MathCad, Maple,...). (Frage zusammen) JA: 9 NEIN: ) Ich habe eine Einführung in Mathematica besucht. JA: 4 NEIN: 7 elearnphysik Jahresevaluation Seite 36

45 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik Die Studierenden geben im Mittel an die Materialien hin und wieder zu nutzen. Auffallend ist auch die soziale Arbeitsform der Studierenden. Wie im ersten Semester gaben die Studierenden an die Beispiele selten in Gruppen zu lösen. Bei den Fragen zu Mathematica unterscheidet sich das Bild nicht wesentlich von den Erhebungen im Wintersemester. Die Studierenden besitzen durchgehend eine funktionierende Version eines CAS. Zum Rechnen verwenden es die Studierenden aber eher selten. 5) Interviews mit den Tutoren Der etutor hat im Wintersemester 06/07 ein Diskussionsforum betreut, im Sommersemester zusätzliche Materialien zu den Übungen erstellt und in beiden Semestern hat er Einführungen in Mathematica gegeben. In beiden Semestern haben sich alle beteiligten Tutoren und Tutorinnen des Projektes zu einer begleitenden Evaluation getroffen. Die Evaluation ist im Wiki der Fakultät für Physik unter dokumentiert. Am Ende der beiden Semester wurde eine vertiefende Begleitevaluation mit Semesterrückblick durchgeführt. Die nachfolgende Zusammenfassung stammt aus den genannten Evaluationsunterlagen. Wintersemester: Das Diskussionsforum zu den Rechenübungen wurde anfangs mit Interesse angenommen. Im ersten Monat haben sich 70 Studierende angemeldet. Eine aktive Diskussion ist jedoch nie zustande gekommen. Das Diskussionsforum der Studienrichtungsvertretung ( ) wurde besser besucht, allzu viele Fragen zu den Rechenübungen sind dort jedoch auch nicht zu finden. elearnphysik Jahresevaluation Seite 37

46 1.3. Rechenübungen zur Einführung in die Physik Die Einführung in das Computer-Algebra-System Mathematica wurde trotz später Abendtermine von 50 Studierenden des ersten Semesters besucht. Die Beispiele der Übungen eignen sich nicht unbedingt für das Berechnen in Mathematica. Sommersemester: Im Sommersemester war die Resonanz besser, da eine enge Zusammenarbeit mit der Übungsgruppe 6 statt gefunden hat. Die ergänzenden Materialien wurden von den Studierenden angenommen. (Siehe dazu Punkt 3). Die ergänzenden Materialien wurden hauptsächlich in der Übungsgruppe 6 propagiert. Zusammenfassung und Ausblick: 1) Diskussionsforum: Das Diskussionsforum, das im Wintersemester in WebCT eingerichtet und vom etutor Harald Rennhofer betreut wurde ist von den Studierenden nicht angenommen worden. Manche Diskussionsthemen zur Lehrveranstaltung wurden von den Studierenden in das Diskussionsforum der Studienrichtungsvertretung ausgelagert. Aber grundsätzlich lässt sich zusammenfassen, dass die Studentinnen und Studenten im Studienjahr 2006/2007 keine zusätzlichen Kommunikationswerkzeuge benötigen. Die interviewten Studierenden gaben an, dass auftretende Fragen von Mitstudierenden oder von den Lehrenden beantwortet wurden. 2) Ergänzende Materialien: Die ergänzenden Materialien zu den Rechenübungen wurden von den Studierenden verwendet. Das Interesse an den Materialien war vor allem nach erscheinen der Materialien und am Ende des Semesters besonders hoch. Da auf die Materialien fast ausschließlich in der Übungsgruppe 6 hingewiesen wurde, war den anderen Studierenden die Existenz der Erweiterungen weitgehend unbekannt. Im kommenden Studienjahr sollen die Materialien besser beworben werden und die ergänzenden Materialien zusammen mit dem Online-Ankreuzsystem in mehreren Übungsgruppen integriert werden. 3) Mathematica-Einführung: Die Mathematica-Einführung wurde von den Studierenden einigermaßen angenommen. Vom Jahrgang der Studierenden des Studienjahres 2006/2007 haben etwa 50 Prozent eine Mathematica-Einführung besucht. Auch ungefähr 50 Prozent der Studierenden verwenden das CAS zum Lösen von Übungsbeispielen. 4) Online-Ankreuzsystem: Die Übungsgruppe 6 hat als Pilotprojekt die Verwendung eines Online-Ankreuzsystems getestet. Der Ablauf funktionierte reibungslos. Im kommenden Semester wird diese Funktion auch den anderen Übungsgruppenleitern angeboten. elearnphysik Jahresevaluation Seite 38

47 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Computerunterstützte Lehre in der Einführung in die Physikalischen Rechenmethoden I+II im Wintersemester 2007: Lehrende: Univ.-Prof. Mag. Dr. Christoph Dellago, Mag. Harald Oberhofer, Mag.Wolfgang Lechner etutor: Christian Primetshofer Im Studienjahr 06/07 kamen in der Lehrveranstaltung folgenden Maßnahmen zum Tragen: Teil 1 VO: In der (in einem 14-tägigen Block zu Semesterbeginn abgehaltenen) Vorlesung wurden die Studierenden auf die im Rahmen der zugehörigen Übungen angebotenen Web- Ressourcen Einstieg in die physikalischen Rechenmethoden ( aben auf freiwilliger Basis mit Hinweisen zum Kennenlernen elektronischer Werkzeuge, insbesondere des Computeralgebra-Systems Mathematica) hingewiesen. Teil 1 UE: Im Rahmen der (in einem 14-tägigen Block zu Semesterbeginn abgehaltenen) Übungen zur gleichnamigen Vorlesung wurden den Studierenden auf der Seite Einstieg in die physikalischen Rechenmethoden ( ergänzende Aufgaben auf freiwilliger Basis zur Verfügung gestellt, die anhand der grundlegenden Begriffe der Vorlesung Hinweise zum Kennenlernen elektronischer Werkzeuge (insbesondere des Computeralgebra-Systems Mathematica) boten. Weiters wurden die Studierenden auf die vom Team der etutorinnen gesamten Jahrgang angebotenen Einschulungen hingewiesen. Teil 2 VO: In der (in einem 7-wöchigen Block abgehaltenen) Vorlesung wurden die Studierenden auf die in den zugehörigen Übungen angebotene Möglichkeit hingewiesen, Computertechniken einzusetzen. Der für die Betreuung des Proseminars zuständige etutor wurde den Studierenden zu Beginn der Vorlesung vorgestellt. Teil 2 UE: In den (in einem 7-wöchigen Block abgehaltenen) Übungen zur gleichnamigen Vorlesung kamen mehrere Maßnahmen zum Tragen: Ein Teil der von den Studierenden zu lösenden Übungsaufgaben eignete sich zur Bearbeitung mit elektronischen Werkzeugen (vor allem Computeralgebra). Die Lösungen der Übungsaufgaben konnten von den Studierenden wahlweise an der Tafel oder am bereitgestellten PC präsentiert werden. Die von ihnen vorbereiteten Dateien wurden auf einem Datenstick mitgebracht. Neben dem Präsenzbetrieb arbeiteten die Studierenden in einer Übungsgruppe auf freiwilliger Basis an einer vertiefenden Aufgabenstellung, die sich für kooperatives Arbeiten eignet. elearnphysik Jahresevaluation Seite 39

48 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Das kooperative Arbeiten wurde unter folgenden Rahmenbedingungen durchgeführt: Die Studierenden erhielten 7 Wochen Zeit, um gemeinsam eine Online-Ausarbeitung zu erstellen. Die Arbeit erfolgte in einem eigens dafür eingerichteten Wiki-Bereich ( Uebersicht/WS06_07 ). Die Online-Ausarbeitung wurde in einer allgemein zugänglichen Wiki-Seite publiziert. Der interne Arbeits- und Diskussionsprozess wurde in einer geschlossenen Wiki-Seite dokumentiert. Die Ergebnisse wurden in der letzten Übungsstunde besprochen. In der Aufgabenstellung wurden die Studierenden eigens darauf hingewiesen, ihren Text so zu gestalten, dass ihre SemesterkollegInnen davon profitieren konnten. Die gesamte Arbeitsphase wurde in fachlicher und technischer Hinsicht von einem etutor betreut. Die elearning-plattform WebCT Vista wurde zur Kommunikation allgemeiner Informationen genutzt. Schließlich wurden die Studierenden auf die vom Team der etutorinnen für den gesamten Jahrgang angebotenen Einschulungen in Mathematica und die Wiki-Software hingewiesen. Die Maßnahmen des Projektes elearnphysik wurden auf drei Weisen evaluiert: 1) Interviews mit den Studierenden aus dem zweiten Semester 2) Analyse der Logfiles 3) Interviews mit dem etutor 1) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester: 8 Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester, die anhand eines Leitfadeninterviews (siehe Anhang B) zu den Aktivitäten des elearning- Projekts befragt wurden, ergaben die Grundlage für eine qualitative Analyse. Die Analyse ist im Wiki der Fakultät für Physik ( ) dokumentiert. Von den befragten Studierenden haben alle Teil 1 besucht. Teil 2 haben nur 2 Personen besucht. Es folgt eine kurze Zusammenfassung der qualitativen Inhaltsanalyse: Das Skriptum zur Vorlesung wurde von allen Befragten verwendet. Die Ressourcen Einstieg in die physikalischen Rechenmethoden ( wurden außer von einem Studenten kaum genutzt. Die Wiki-Gruppenarbeit war für einen Studierenden eine schöne Herausforderung sich neben den Übungsbeispielen mit mathematischen Rätseln zu beschäftigen. Eine Studierende hat von der Wiki-Gruppenarbeit gewusst, aber da die Aufgaben in den Übungen nicht mehr thematisiert wurden, hat sie sich auch nicht damit beschäftigt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 40

49 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden 2) Logfile-Analyse: 2.1.) Materialien zu den mathematischen Methoden: Die Ressourcen Einstieg in die physikalischen Rechenmethoden wurden von Franz Embacher erstellt und unter den Studierenden zur Verfügung gestellt. Ein Java-Script-Modul zählt alle Zugriffe auf die einzelnen Seiten und Unterseiten ) Mathematische Methoden: Die Internetseite beinhaltet alle Materialien zu den Mathematischen Einführungen am Beginn des ersten Semesters. Die Statistik zeigt einen verstärkten Zugriff im Dezember, ansonsten wurde die Seite gleichmäßig aufgerufen. elearnphysik Jahresevaluation Seite 41

50 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden ) Einstieg in die physikalischen Rechenmethoden: Die Seite bietet den Studierenden Materialien zu den wichtigsten einführenden mathematischen Themengebieten Die Zugriffe auf die Übersichtsseite zeigen erhöhte Zugriffe im Wintersemester. Im Sommersemester steigen die Zugriffe nicht über 100 Aufrufe pro Monat ) Themengebiete des physikalischen Einstiegs in die Rechenmethoden: Die Grafik zeigt sehr gut die ähnlichen Verläufe der Zugriffe auf die Themengebiete des physikalischen Einstiegs in die Rechenmethoden. Die Ressourcen zur Bedienung von Mathematica hat im Wintersemester das meiste Interesse geweckt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 42

51 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Die Themengebiete Integrieren und Differenzieren wurden von den Studierenden zusammen mit den weiterführenden Ressourcen zu Mathematica am wenigsten genutzt. 2.2.) Gruppenarbeit im Wiki der Fakultät für Physik: Die Zugriffe auf die Seite der Gruppenarbeiten zeigen ein starkes Interesse der Studierenden im November 2006, in jenem Monat in dem auch die Gruppenarbeit begonnen hat. Auffällig ist auch, dass das Interesse an der Ausarbeitung im Sommersemester nach einem Tiefstand in den Semesterferien noch einmal ansteigt. 2.3.) WebCT Vista: Die Lernplattform WebCT Vista registriert und speichert alle Aktivitäten der Studierenden auf der Plattform. Auf der Lernplattform haben die Studierenden das Skriptum zur Vorlesung sowie ein Diskussionsforum vorgefunden. Die folgende Grafik zeigt die Nutzung der einzelnen Komponenten der Plattform während des Wintersemesters. elearnphysik Jahresevaluation Seite 43

52 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Die Grafik zeigt, dass die Studierenden die Links zu externen Ressourcen am häufigsten genutzt haben. Das Diskussionsforum zu inhaltlichen Themen wurde häufig aufgerufen, aktiv genutzt wurde es von den Studierenden nicht. Eine detailiertere Logfileanalyse wird dem Projekt im kommenden Studienjahr 2007/2008 zur Verfügung stehen. Ein neuer Server mit entsprechender Software macht es möglich Logfiles zu speichern und auszuwerten. 3) Interviews mit den Tutorinnen In beiden Semestern haben sich alle beteiligten Tutoren und Tutorinnen des Projektes zu einer begleitenden Evaluation getroffen. Die Evaluation ist im Wiki der Fakultät für Physik unter dokumentiert. Am Ende der beiden Semester wurde eine vertiefende Begleitevaluation mit Semesterrückblick durchgeführt. Die nachfolgende Zusammenfassung stammt aus den genannten Evaluationsunterlagen. In den genannten Lehrveranstaltungen hat es nur in Teil 2 in den Übungen eine Betreuung durch einen etutor gegeben. Die Gruppenarbeit wurde innerhalb von zwei Tagen von einem Studierenden gelöst. Daraufhin hat es keine weitere Beteiligung der anderen Studierenden mehr gegeben. Das begleitende Diskussionsforum wurde von den Studierenden nicht genutzt. Die Unterstützung durch den Lehrveranstaltungsleiter war gegeben, direkt in den Lehrbetrieb wurde die Gruppenarbeit jedoch aus zeitlichen Gründen nicht eingebunden. elearnphysik Jahresevaluation Seite 44

53 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Zusammenfassung und Ausblick: 1) Diskussionsforum: Das Diskussionsforum, das in Teil 2 der Lehrveranstaltung in WebCT eingerichtet und vom etutor betreut wurde ist von den Studierenden nicht angenommen worden. Die Studierenden hatten keinen Bedarf über die Inhalte der Vorlesung und Übungen zu diskutieren. 2) Skriptum: Das Skriptum von Hr. Prof. Dellago wurde von allen Studierenden verwendet. In welcher Form die Studierenden das Skriptum verwendet haben wurde keiner Evaluation unterzogen. 3) Wiki-Großgruppenarbeit: Die Großgruppenarbeit im Wiki der Fakultät für Physik zu mathematischen Themen wurde in zwei Tagen von einem Studierenden gelöst, woraufhin keine weitere Diskussion über die Inhalte entstand. Interesse an den Materialien hat, den Zugriffen nach zu urteilen, bestanden. Das erhöhte Interesse an den Materialien korreliert nicht mit den Prüfungsterminen, die im Dezember stattgefunden haben. Hohe Zugriffszahlen wurden im November registriert, im selben Monat in dem auch die Gruppenarbeit startete. Die Gruppenarbeit wurde nicht direkt in die Übung miteingebunden und es gab keinen zusätzlichen Anreiz bei der Aufgabe mit zu wirken. elearnphysik Jahresevaluation Seite 45

54 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Computerunterstützte Lehre in den Mathematische Grundlagen für das Physikstudium 2 und 3 im Studienjahr 2006/2007: Lehrende: Doz. Dr. Franz Embacher etutorinnen: Christian Primetshofer (WS 06/07), Brigitte Wolny (SS 07) Die Lehrveranstaltungen sind für Lehramtsstudierende im ersten Studienabschnitt die nicht Mathematik als Zweitfach gewählt haben. Die Lehrveranstaltungen decken in zwei Semestern die gesamte Mathematik ab die die Studierenden für das Physikstudium benötigen. Für die meisten Studierenden sind die Lehrveranstaltungen die einzigen Mathematik- Lehrveranstaltungen, die sie in ihrem Studium besuchen. Im Studienjahr 06/07 kamen in der Lehrveranstaltung folgenden Maßnahmen zum Tragen: Ein großer Teil der von den Studierenden zu lösenden Proseminaraufgaben eignete sich zur Bearbeitung mit elektronischen Werkzeugen (vor allem Computeralgebra). Die Aufgaben waren, gemeinsam mit Hinweisen auf den effizienten Einsatz elektronischer Tools (vor allem dem Computeralgebra-System Mathematica), im Online-Skriptum zu Vorlesung und Proseminar enthalten. Die Lösungen der Proseminaraufgaben konnten von den Studierenden wahlweise an der Tafel oder mit dem im Hörsaal fix installierten PC präsentiert werden. Die von ihnen vorbereiteten Dateien wurden auf einem Datenstick mitgebracht. Die Nutzung von Computeralgebra zur Bearbeitung der Proseminaraufgaben war in einigen Kapiteln obligatorisch. Eine entsprechende Auswahl von Aufgaben war von allen Studierenden zu lösen und in elektronischer Form abzugeben. Neben dem Präsenzbetrieb des Proseminars war auf freiwilliger Basis ein Arbeiten in Gruppen nach folgendem Modus möglich: o Eine Gruppe von 5 Studierenden erhielt eine vertiefende Aufgabenstellung, die sich für kooperatives Arbeiten eignete. (Spezialaufgaben: 1, 2, 3, 4). Die Studierenden erhielten einige Wochen Zeit, um gemeinsam eine Online- Ausarbeitung zu erstellen. o Dabei wurden unter ihnen die 5 Rollen 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 vergeben. o Die Arbeit erfolgte in einem eigens dafür eingerichteten Wiki-Bereich. Die Online-Ausarbeitung wurde in einer allgemein zugänglichen Wiki-Seite publiziert. Der interne Arbeits- und Diskussionsprozess wurde in einer geschlossenen Wiki-Seite dokumentiert. elearnphysik Jahresevaluation Seite 46

55 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden o o o In der Aufgabenstellung wuerden die Studierenden eigens darauf hingewiesen, ihren Text so zu gestalten, dass ihre SemesterkollegInnen davon profitieren konnten. Die gesamte Arbeitsphase wurde in fachlicher und technischer Hinsicht von einem etutor betreut. Die Teilnahme an einer solchen Gruppe wurde im Ausmaß einer Präsentation an der Tafel angerechnet. Die elearning-plattform WebCT Vista wurde zur Kommunikation allgemeiner Informationen und Verlautbarungen sowie zur Abgabe der oben erwähnten obligatorischen Bearbeitungen von Proseminaraufgaben genutzt. Schließlich wurden die Studierenden auf die vom Team der etutorinnen für den gesamten Jahrgang angebotenen Einschulungen in Mathematica und die Wiki-Software hingewiesen. Im Sommersemester ergaben sich folgende zusätzlichen Maßnahmen: Die Nutzung von Computeralgebra zur Bearbeitung der Proseminaraufgaben war in einigen Kapiteln obligatorisch. Eine entsprechende Auswahl von Aufgaben (zum Thema Gleichungssysteme und Matrizen) war von allen Studierenden zu lösen und in elektronischer Form (über die elearning-plattform WebCT Vista) abzugeben. Neben dem Präsenzbetrieb des Proseminars war - nach den positiven Erfahrungen des vorangegangenen Semesters - wieder auf freiwilliger Basis ein Arbeiten in Gruppen nach folgendem (den Rückmeldungen der Studierenden angepassten) Modus möglich: Eine Gruppe von 3-4 Studierenden erhielt eine vertiefende Aufgabenstellung, die sich für kooperatives Arbeiten eignete. (Die Aufgaben konnten auf der Informationsseite zu Vorlesung und Proseminar eingesehen werden). Die Studierenden erhielten bis Ende Mai Zeit, um gemeinsam eine Online-Ausarbeitung zu erstellen. Die Arbeit erfolgte in einem eigens dafür eingerichteten Wiki-Bereich. Die Online- Ausarbeitung wurde in einer allgemein zugänglichen Wiki-Seite publiziert. Der interne Arbeits- und Diskussionsprozess wurde in einer geschlossenen Wiki-Seite dokumentiert. In der Aufgabenstellung wurden die Studierenden eigens darauf hingewiesen, ihren Text so zu gestalten, dass ihre SemesterkollegInnen davon profitieren. Die gesamte Arbeitsphase wurde in fachlicher und technischer Hinsicht von der etutorin Brigitte Wolny betreut. Die Teilnahme an einer solchen Gruppe wurde im Rahmen eines mit den Studierenden vereinbarten Punktesystems angerechnet. Die elearning-plattform WebCT Vista wurde zur Kommunikation allgemeiner Informationen und Verlautbarungen, zur Abgabe der oben erwähnten obligatorischen Bearbeitungen von Proseminaraufgaben und zur Einholung anonymer Feedbacks der Studierenden genutzt. Die Maßnahmen des Projektes elearnphysik wurden auf vier Weisen evaluiert: 1) Analyse der Logfiles bzw. Zugriffsdaten im Wiki der Fakultät für Physik 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 3) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen 4) Interviews mit den Tutorinnen elearnphysik Jahresevaluation Seite 47

56 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden 1) Logfile-Analyse im Wiki der Fakultät für Physik Die ergänzenden Materialien zu den Übungen wurden im Wiki der Fakultät für Physik ( ) erstellt und den Studierenden zur Verfügung gestellt. Die Software Media Wiki speichert dabei automatisch die Zugriffe der Studierenden auf die einzelnen Seiten. Die Zugriffe geben jedoch ausschließlich die Anzahl der Aufrufe wieder. Für die Analyse war daher eine quantitative Analyse der Zugriffe möglich. Im Folgenden werden die einzelnen Beiträge aus dem Wintersemester 06/07 betrachtet: 1.1) WS06/07 Aufgabe1: Die Aufgabe 1 zur Eulerschen Zahl wurde offiziell einer Gruppe aus 7 Personen zugewiesen. Den Studierenden stand ein privater Arbeitsbereich zur Verfügung, der von 4 Personen aktiv verwendet wurde ( 1/privat&action=history ) Im öffentlichen Bereich ist die Aktivität von einem weiteren Studierenden fest zu stellen ( Uebersicht/WS06_07/Aufgabe1&action=history ). 2 Personen haben sich nicht beim Erstellen der Materialien im Wiki beteiligt, wie ihre Rolle im Hintergrund war, ist aus den Zugriffen nicht ersichtlich. Die Materialien wurden von den Studierenden im Dezember erstellt. Die Zugriffstatistik zeigt ein kontinuierliches Interesse im restlichen Studienjahr. elearnphysik Jahresevaluation Seite 48

57 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden 1.2) WS06/07 Aufgabe 2: Die Aufgabe 2 zu Schwingungen wurde offiziell von sechs Personen bearbeitet. Die Gruppe hat den privaten Arbeitsbereich nicht genutzt, sie haben von Beginn an ihre Texte im öffentlichen Bereich erstellt. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/WS06_07/Aufgabe2&action=history ) für den öffentlichen Bereich zeigt eine aktive Beteiligung von 3 Personen. Die Beteiligung der anderen Personen kann durch die Zugriffe alleine nicht dargestellt werden. Die Materialien wurden von den Personen im Dezember erstellt. Das Interesse an den Materialien war im restlichen Studienjahr vorhanden. elearnphysik Jahresevaluation Seite 49

58 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden 1.3.) WS06/07 Aufgabe 3: Aufgabe 3 zur graphischen Darstellung von Vektorfeldern wurde offiziell von sieben Personen bearbeitet. Auch diese Gruppe hat den privaten Arbeitsbereich nicht genutzt. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/WS06_07/Aufgabe3&action=history ) für den öffentlichen Bereich zeigt eine Aktivität von 1 Person im Dezember Die Zugriffe zeigen eine geringere Nutzung der Materialien im weiteren Verlauf des Studienjahres als bei den anderen Gruppenarbeiten. 1.4.) WS06/07 Aufgaben 4: elearnphysik Jahresevaluation Seite 50

59 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Aufgabe 4 zu den Potenzreihen wurde offiziell von sechs Personen bearbeitet. Auch diese Gruppe hat den privaten Arbeitsbereich nicht verwendet. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/WS06_07/Aufgabe4&action=history ) des öffentlichen Bereichs zeigt 3 Personen, die aktiv im Wiki die Ausarbeitung erstellt haben. Die Rolle der anderen Personen ist unbekannt. Auch diese Materialien wurden im Dezember erstellt und zudem ist ein erhöhtes Interesse am Ende des Studienjahres (Juni 07) fest zu stellen. Im Folgenden werden die einzelnen Beiträge aus dem Sommersemester 07 betrachtet: Die nächste Grafik zeigt die Zugriffe auf die Übersichtsseite ( )auf der Seite der Wiki Gruppenarbeiten im Sommersemester Eine starke Aktivität ist im März, April und Juni fest zu stellen. Im Sommersemester hat es aufgrund der geringen Nutzung im Wintersemester keine privaten Arbeitsbereiche für die Studierenden mehr gegeben. Alle Ausarbeitungen wurden in einem öffentlichen Bereich durchgeführt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 51

60 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden 1.5.) SS07 Aufgabe 1: Aufgabe 1 im Sommersemester war das Erstellen einer Formelsammlung eines Teils der Formeln aus dem Wintersemester. Die Versionsübersicht Uebersicht/SS07/Aufgabe1&action=history ) zeigt von vier der fünfköpfigen Gruppe eine aktive Arbeit im Wiki. Die fünfte Person hat vermutlich die Präsentation der Ergebnisse durchgeführt. 1.6.) SS07 Aufgabe 2: elearnphysik Jahresevaluation Seite 52

61 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Aufgabe 2 im Sommersemester war das Erstellen einer Formelsammlung eines weiteren Teils der Formeln aus dem Wintersemester. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/SS07/Aufgabe2&action=history ) zeigt lediglich von einem der vierköpfigen Gruppe eine aktive Arbeit im Wiki. Die Materialien wurden von der einen Person im Juni erstellt. Die Beteiligung der anderen Gruppenmitglieder bleibt unerfasst. 1.7.) SS07 Aufgabe 3: Aufgabe 3 im Sommersemester zu den ebenen Wellen wurde offiziell von vier Personen bearbeitet. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/SS07/Aufgabe3&action=history ) zeigt eine Aktivität von 2 Personen bei der Erstellung der Materialien. Eine weitere Person hat im Juli 2007, also nach dem Ende des Semesters, noch Änderungen durchgeführt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 53

62 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden 1.8.) SS07 Aufgabe 4: Aufgabe 4 im Sommersemester zu Tensoren wurde offiziell von drei Personen bearbeitet. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/SS07/Aufgabe4&action=history ) zeigt eine Aktivität von 1 Person bei der Erstellung der Materialien. 1.9.) SS07 Aufgabe 5: Aufgabe 5 im Sommersemester zu Beugung am Spalt und Fourierintegrale wurde offiziell von vier Personen bearbeitet. Die Versionsübersicht elearnphysik Jahresevaluation Seite 54

63 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden ( Uebersicht/SS07/Aufgabe5&action=history ) zeigt eine Aktivität von 2 Personen bei der Erstellung der Materialien ) SS07 Aufgabe 6: Aufgabe 6 im Sommersemester zur Theorie zum Gauß-Jordan-Algorithmus wurde offiziell von drei Personen bearbeitet. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/SS07/Aufgabe6&action=history ) zeigt eine Aktivität von einem Benutzernamen bei der Erstellung der Materialien. Die drei beteiligten Personen haben die Materialien zusammen unter einem eigenen Gruppen-Benutzernamen erstellt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 55

64 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden 1.11.) SS07 Aufgabe 7: Aufgabe 7 im Sommersemester zu den Anwendungen des Gauß-Jordan-Algorithmus offiziell von vier Personen bearbeitet. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/SS07/Aufgabe7&action=history ) zeigt eine Aktivität von 2 Personen bei der Erstellung der Materialien ) SS07 Aufgabe 8: elearnphysik Jahresevaluation Seite 56

65 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Aufgabe 8 im Sommersemester zum Laplace schen Entwicklungssatz wurde offiziell von vier Personen bearbeitet. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/SS07/Aufgabe8&action=history ) zeigt eine Aktivität von 3 Personen bei der Erstellung der Materialien. Die Materialien wurde im Juni erstellt. Eine detailiertere Logfileanalyse wird dem Projekt im kommenden Studienjahr 2007/2008 zur Verfügung stehen. Ein neuer Server mit entsprechender Software macht es möglich mehr Logfiles zu speichern und auszuwerten. 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 8 Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester, die anhand eines Leitfadeninterviews (siehe Anhang B) zu den Aktivitäten des elearning- Projekts befragt wurden, ergaben die Grundlage für eine qualitative Analyse. Die Analyse ist im Wiki der Fakultät für Physik ( ) dokumentiert. Es folgt eine kurze Zusammenfassung der qualitativen Inhaltsanalyse: Die Studierenden haben ihrer Einschätzung nach in beiden Semestern in dieser Lehrveranstaltung die meiste Computerunterstützung gehabt. Das Skriptum wurde von den interviewten Studierenden als sehr gut empfunden. Die Wiki-Gruppenarbeiten wurden großteils erst am Ende des Semesters unter Zeitdruck bearbeitet. Als sehr positiv wurde die wöchentliche Möglichkeit der Nutzung des Computerraumes bewertet. Die etutorin hat im Sommersemester eine Stunde vor der Lehrveranstaltung die Studierenden betreut. Vor allem die Wiki-Aufgaben, die mit der Vorlesung Einführung in die Physik zusammenhingen wurden von den Studierenden als sinnvoll erachtet. Die Beiträge von anderen Gruppen wurden von den Studierenden kaum gelesen. Die Gruppenarbeit der Studierenden im Sommersemester funktionierte aufgrund der kleineren Gruppengröße besser als im Wintersemester. Die Studierenden teilten sich die Wiki-Aufgabe in der Gruppe selbst ein. Die interviewten Studierenden haben die Lehrveranstaltung in beiden Semestern besucht. Die Befragten verwendeten Mathematica regelmäßig sowohl als Kontrollwerkzeug als auch um schwierige Beispiele zu lösen. 3) Befragung der Studierenden mit einem Fragebogen: Die Studierenden wurden am Ende des Sommersemesters mit einem Fragebogen (siehe Anhang E) befragt. An der Befragung nahmen 20 Studierende aus dem zweiten Semester Teil. Der Fragebogen beinhaltete Fragen zur Verwendung des Skriptums, die Rolle von Computer-Algebra-Systemen in der Vorlesung und Fragen zu den Wiki-Gruppenaufgaben. elearnphysik Jahresevaluation Seite 57

66 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Grundlage der Vorlesung bildete ein elektronisches Skriptum, das viele Mathematica- Beispiele beinhaltete. Die Nutzung der Studierenden des Skriptums zeigt folgende Abbildung: (1:= häufig; 2; 3; 4:= nie) Die 20 Studierenden nutzen zu 100% das Skriptum (Mittelwert:= 1,38). Die Mathematica- Anleitungen im Skriptum werden nicht so häufig genutzt (Mittelwert:= 2,43) wie auch das Skriptum zur Vorbereitung auf die Vorlesung (Mittelwert:= 2,57). Das Skriptum wird jedoch 100%ig zum Lösen der Übungsaufgaben verwendet und oft zum Nachbereiten der Vorlesung (Mittelwert:= 2,05). Die Übungsbeispiele aus dem Proseminar werden selten in Gruppen gelöst (Mittelwert:= 2,62) und die Studierenden schätzen den Schwierigkeitsgrad der Übungsbeispiele als eher gering ein. elearnphysik Jahresevaluation Seite 58

67 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Es folgten Fragen zur Verwendung von Mathematica in der Vorlesung und im Proseminar. Die nächsten Abbildungen zeigen die Ergebnisse: Die Grafik zeigt, dass mehr als die Hälfte der Befragten eine funktionierende Mathematica- Version. Bei der Befragung der Studierenden waren wenige Studierende aus dem ersten Semester anwesend. Alle Studierende, die im Sommersemester quer eingestiegen sind, haben keine Mathematica-Einführung besucht. Die Grafik zeigt, dass nur eine Person davon überzeugt ist, dass der Einsatz von Mathematica in der Vorlesung nicht zu einem besseren Verständnis der Inhalte beiträgt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 59

68 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Die Studierenden selbst verwenden ein CAS zum Lösen von Übungsbeispielen und auch hin und wieder als Kontrollwerkzeug, doch aktiv im Proseminar wird von der Mehrheit der Studierenden kein CAS verwendet. Die Studierenden finden mehrheitlich das Arbeiten mit der Wiki-Software als einfach aber zeitaufwändig. 4) Interviews mit den Tutorinnen Die beiden etutorinnen haben die Studierenden im Proseminar bei der Wiki-Gruppenarbeit und bei den Mathematica-Beispielen betreut. In beiden Semestern haben sich alle beteiligten Tutoren und Tutorinnen des Projektes zu einer begleitenden Evaluation getroffen. Die Evaluation ist im Wiki der Fakultät für Physik unter dokumentiert. Am Ende der beiden Semester wurde eine vertiefende Begleitevaluation mit Semesterrückblick durchgeführt. Die nachfolgende Analyse stammt aus den genannten Evaluationsunterlagen. Wintersemester: Im Wintersemester hat der etutor zwei Einführungen in Mathematica gemacht, die nach seinem Eindruck für die Studierenden sehr hilfreich waren. Die Lernplattform WebCT Vista wurde als Informations- und Kommunikationswerkzeug verwendet. Das Diskussionsforum wurde von den Studierenden nicht genutzt. Alle Fragen wurden an den etutor persönlich gestellt. Sommersemester: elearnphysik Jahresevaluation Seite 60

69 1.4. Einführung in die physikal. Rechenmethoden Im Sommersemester hat die etutorin die Studierenden eine Stunde in der Woche im Computerraum betreut. Die Studierenden haben dort meist in Gruppen ihre Wiki- Gruppenarbeiten erstellt. Die einstündige Betreuung wurde von den Studierenden gut angenommen. Zusammenfassung und Ausblick: Die Lehrveranstaltung zeichnet sich dadurch aus, dass bei allen elearning- Maßnahmen der Lehrende eine tragende Rolle gespielt hat. Die Computerunterstützung der Vorlesung durch den Einsatz eines Computer- Algebra- Systems und auch die Wiki- Gruppenarbeit wurden vom Lehrenden maßgeblich gefördert. Die Nutzung der Computerunterstützung wurde von den Studierenden in einem großen Ausmaß genutzt. Das Skriptum wurde von den Studierenden sehr positiv angenommen und von vielen Studierenden zur Nachbereitung der Lehrveranstaltung verwendet. Das Skriptum bildete für die Studierende auch eine sehr wichtige Unterstützung bei den Übungsbeispielen im Proseminar. Das Computeralgebrarsystem Mathematica wurde vom Lehrenden aktiv in der Vorlesung und in den Übungen verwendet. Die Studierenden mussten verpflichtend ein Übungsbeispiel mit einem CAS lösen und abgeben. Die Nutzung eines CAS bei den Studierenden ist aufgrund dieser Integration in der Lehrveranstaltung dementsprechend hoch. Des Weiteren ist die Mehrheit der Studierenden davon Überzeugt, das der Einsatz von Mathematica in der Vorlesung zu einem besseren Verständnis des Inhaltes beiträgt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 61

70 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik Computerunterstützte Lehre in der Vorlesung Repetitorium zur Modernen Physik im Sommersemester 2007: Lehrender: Ao. Univ.-Prof. Dr. Bernhard Baumgartner etutorin: Brigit Schörkhuber Das Repetitorium ist eine Ergänzung zur Vorlesung "Prinzipien der modernen Physik" und dient der Vertiefung und Wiederholung der in der Vorlesung behandelten Grundbegriffe der Quantenmechanik und der Relativitätstheorie - die Fragen der Studierenden hierbei stehen im Vordergrund. In der Lehrveranstaltung kommen folgenden Maßnahmen zum Tragen: Online-Fragenkatalog: Die Studierenden konnten ihre Fragen online und anonym posten, die Fragen anderer kommentieren (gegebenenfalls beantworten) und diskutieren. Die Wiki-Seite wurde von der etutorin und dem Lehrveranstaltungsleiter betreut, die online gestellten Fragen wurden dann auch in den Präsenzterminen besprochen. Link-Sammlung und Literaturempfehlungen: Gemeinsam mit den Studierenden sollte im Wiki eine kommentierte Sammlung interessanter Links und weiterführender Literatur erstellt werden. Gruppenarbeiten: Je nach Teilnehmerzahl sollten auf freiwilliger Basis kleine Aufgabenstellungen, die dem Verständnis der Vorlesungsinhalte dienen, in einem eigens dafür eingerichteten Wiki Arbeitsbereich ( ) ausgearbeitet werden. In der Aufgabenstellung wurden die Studierenden darauf hingewiesen, ihren Text so zu gestalten, dass ihre SemesterkollegInnen davon profitieren. Der interne Arbeits- und Diskussionsprozess wurde in einer geschlossenen Wiki-Seite dokumentiert. Die erstellten Beiträge bleiben auch für die nachfolgenden Semester zugänglich und können dann jederzeit erweitert werden. Die Maßnahmen des Projektes elearnphysik wurden auf drei Weisen evaluiert: 1) Analyse der Logfiles bzw. Zugriffsdaten im Wiki der Fakultät für Physik 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 3) Schriftliches Feedback der Studierenden 1) Logfile-Analyse im Wiki der Fakultät für Physik Sämtliche Maßnahmen wurden im Wiki der Fakultät für Physik umgesetzt ( ). Die Software Media Wiki speichert dabei automatisch die Zugriffe der Studierenden auf die einzelnen Seiten. Die Zugriffe geben jedoch ausschließlich die Anzahl der Aufrufe wieder. Für die Analyse war daher nur eine quantitative Analyse der Zugriffe möglich. elearnphysik Jahresevaluation Seite 62

71 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik 1.1.) Hauptseite zur Lehrveranstaltung im Wiki der Fakultät für Physik: Die Abbildung zeigt die Zugriffe auf die Übersichtsseite der Lehrveranstaltung im Wiki der Fakultät für Physik. Die meisten Zugriffe wurden im März und im Juni verzeichnet. 1.2.) Fragen- und Diskussionsseite: Die Fragen- und Diskussionsseite zur Lehrveranstaltung wurde gut besucht, vor allem im Monat März. Aktiv genutzt wurde diese Seite interessanter Weise jedoch von keiner Studentin und keinem Studenten. elearnphysik Jahresevaluation Seite 63

72 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik 1.3.) Linksammlung: Die Abbildung zeigt die passive Nutzung der Linksammlung. Aktiv wurde die Sammlung von keinem der Studierenden erweitert. 1.4.) Studentische Arbeit zur Längenkontraktion: elearnphysik Jahresevaluation Seite 64

73 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik Die Abbildung zeigt den Arbeitsverlauf der Gruppenarbeit. Die Studierenden haben offensichtlich die Gruppenarbeit erst am Ende des Semesters fertig gestellt. Die Versionsübersicht ( Uebersicht/SS07/Arbeiten/L%C3%A4ngenkontraktion&action=history ) zeigt ein ausgewogenes Arbeitsverhältnis in der Zweiergruppe. 1.5.) Studentische Arbeit zum Zwillingsparadoxon: Die Abbildung zeigt die Zugriffe auf die studentische Arbeit. Das Versionsverzeichnis ( Uebersicht/SS07/Arbeiten/Zwillingsparadoxon&action=history ) zeigt, dass die Arbeit im Wiki aktiv nur von einer Studierenden verfasst wurde. Welche Arbeiten die beiden anderen Gruppenmitglieder im Hintergrund gemacht haben scheint hier leider nicht auf. elearnphysik Jahresevaluation Seite 65

74 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik 1.6.) Studentische Arbeit zum GPS: Die Aufgabe zum GPS wurde in einer Einzelarbeit von einem Studierenden bearbeitet. Auf der Diskussionsseite ist im Unterschied zu den anderen Arbeiten eine Expertendiskussion zu finden, an der sich Franz Embacher als externer Sachkundiger der Diskussion stellte. 1.7.) Studentische Arbeit zum Doppelspaltexperiment: Die Zugriffe auf die studentische Arbeit zeigen einen starken Zugriff im Mai. Die beiden Studierenden haben nach dem Versionsverzeichnis etwa gleich viel zum Ergebnis beigetragen. ( Jahresevaluation Seite 66

75 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik Uebersicht/SS07/Arbeiten/Doppelspalt&action=history ) Auffallend ist, dass ein Student mit der Ausarbeitung begonnen hat und der zweite Student die Arbeit abgeschlossen hat. 1.8.) Studentische Arbeit zum Compton- Effekt: Der Compton-Effekt wurde von drei Studierenden bearbeitet. Der Graph zeigt die Zugriffsverteilung. Die gespeicherte Versionierung zeigt zwei aktive Studierende, wobei ebenfalls ein Studierender mit der Ausarbeitung begonnen und der zweite Studierende die Ausarbeitung beendet hat. 1.9.) Studentische Arbeit zur Verschränkung von Teilchen- das EPR-Raradoxon: elearnphysik Jahresevaluation Seite 67

76 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik Auch diese studentische Arbeit wurde von drei Studierenden durchgeführt, wobei nur zwei Studierende im Wiki aktiv gearbeitet haben. Die Zugriffe zeigen auch hier ein hohes Engagement der Beteiligten am Semesterende ) Studentische Arbeit zur Supraleitung: Die Arbeit zur Supraleitung wurde von einem Studenten durchgeführt. Der Studierende hat sich aus Interesse das Thema selbst gewählt. Am Repetitorium hat der Studierende nicht Teil genommen. Eine detailiertere Logfileanalyse wird dem Projekt im kommenden Studienjahr 2007/2008 zur Verfügung stehen. Ein neuer Server mit entsprechender Software macht es möglich mehr Logfiles zu speichern und auszuwerten. 2) Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester 8 Interviews mit Studierenden aus dem zweiten Semester, die anhand eines Leitfadeninterviews (siehe Anhang B) zu den Aktivitäten des elearning- Projekts befragt wurden, ergaben die Grundlage für eine qualitative Analyse. 3 der 8 Befragten haben das Repetitorium zur Modernen Physik besucht. Die Analyse ist im Wiki der Fakultät für Physik ( ) dokumentiert. Es folgt eine kurze Zusammenfassung der qualitativen Inhaltsanalyse: Sehr gut war die Integration der Wiki-Gruppenarbeiten in der Lehrveranstaltung. Es wurde nicht als zusätzliche Belastung wahrgenommen. elearnphysik Jahresevaluation Seite 68

77 1.6. Repetitorium zur Vorlesung Prinzipien der modernen Physik Die Wiki-Gruppenarbeit wurde als starke Bereicherung empfunden. Die Auseinandersetzung mit einem speziellen Thema wurde als sehr spannend erlebt. Der zeitliche Rahmen der Gruppenarbeit wurde als problematisch empfunden. Die Dauer der Gruppenarbeit hat nicht dem zeitlichen Aufwand der Gruppenarbeit entsprochen. Die Aufgabe war etwas zu kurz, dadurch haben sich einige Wartezeiten ergeben, die als störend wahr genommen wurden. Einer der befragten Studierenden hat nichts zur Gruppenarbeit beigetragen, da er sich im Umgang mit dem Computer sehr schwer tut. Er hat sich schon mit dem Thema auseinandergesetzt aber nichts im Wiki verfasst. Ein Diskussionsforum wurde von allen befragten Studierenden als nicht nötig erachtet. 3) Schriftliches Feedback der Studierenden am Semesterende: Die Studierenden wurden am Ende des ersten Semesters um ein schriftliches Feedback gebeten. Die folgenden Auszüge sind Zitate aus den Rückmeldungen der Studierenden die einen Bezug zur Computerunterstützung herstellen: Hat mir gut gefallen : Fragen werden immer nett und sehr gut beantwortet viele gute Ideen (Begriffsspiel, elearning, etc. ) sehr hilfreich für die VO, die sonst noch viel schwerer zu verstehen wäre Selbständiges Arbeiten im Wiki Spiel Gruppenarbeiten Einzelne Gruppenarbeiten Spiel Skriptum, Repetitorium Wiki-Arbeiten Inhalt der VO Möglichkeit für Fragen gute Erklärungen interessanter Erweiterungsstoff (u.a Gruppenarbeiten) 4) Zusammenfassung und Ausblick: Von den drei Maßnahmen Fragen- und Diskussionseite, Linksammlung und Wiki- Gruppenarbeit wurde das erstellen spezieller Themengebiete in Kleingruppen von den Studierenden am Besten angenommen. Die Fragen- und Diskussionsseite und die Linksammlung wurde von den Studierenden nur passiv genutzt. Die Wiki- Gruppenarbeit wurde von den Studierenden sehr positiv bewertet und als Bereicherung empfunden. Aus der Versionsübersicht ist zu entnehmen, dass bei Arbeitsgruppen 2 Personen eine Person in der Gruppe sich nicht aktiv an der Erstellung der Arbeiten im Wiki beteiligt. Für eine Wiederholung der Maßnahmen in einem der kommenden Semestern ist eine Kleingruppengröße von 2 Personen zu bevorzugen. elearnphysik Jahresevaluation Seite 69

78 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt elearning-umgebung zur Vorbereitung auf die Praktika Vorpraktikum für das Lehramt und Praktikum für das Lehramt im Studienjahr 2006/2007: Lehrende: Ass. Prof. Mag. Dr. Irmgard Gorgas, Mag. Clemens Christoph Nagel, Mag. Clemens Mangler, Mag. Gerd Steiner, Dr. Erhard Schafler, Julia Burkart, Ao. Univ.-Prof. Dr. Alfred Korner, Ass. Prof. Dr. Viktor Schlosser, Ao. Univ.-Prof. Dr. Peter Bajons, Mag. Harald Rennhofer Im Rahmen des Projekts elearnphysik wurde das Angebot an computergestützter Experimentierarbeit in den betreffenden Praktika vergrößert und verbessert. Durch die Einrichtung eines Computerlabors als Erweiterung der bestehenden Räume werden 12 Studierende (6 Arbeitsgruppen) gleichzeitig die gleichen Experimente durchführen können, was die Effizienz von Einführungstagen in die anzuwendenden Methoden und das Arbeiten an computergestützten Experimenten wesentlich verbessert. Neben dem Computerlabor wird ein Entwicklungslabor zur Weiterentwicklung der Praktikumsexperimente aufgebaut. Folgende Ziele sollten durch die neue elearning-umgebung erreicht werden: Für jeden Praktikumstag wird den Studierenden eine elearning-sequenz zur Verfügung gestellt, die eine optimale Vorbereitung für die experimentelle Tätigkeit garantieren soll. Dabei kommt das Konzept des blended learning zur Anwendung, vorhandene Anleitungstexte werden vollständig inhaltlich und didaktisch überarbeitet und als eskripten digital in der elearning-umgebung verankert. Mit der Einführung dieser Lernumgebung sollten folgende Ziele erreicht werden: Bessere Vorbereitung der Studierenden auf die Praktikumseinheiten. Ausgleich von möglichem heterogenem Vorwissen. Hilfe für ein besseres Verständnis physikalischer Konzepte und Arbeitsweisen. Die Maßnahmen des Projektteils elearning in Physikalischen Praktika wurden im Rahmen einer Fallstudie (Teil einer didaktischen Dissertation) evaluiert: Um eine umfassende Evaluation durchführen zu können, die der Weiterentwicklung der Lernumgebung dienlich ist, müssen in einem ersten Schritt die Zusammenhänge in der Nutzung der Lernumgebung durch die Studierenden abgeklärt werden. Eine derartige elearnphysik Jahresevaluation Seite 70

79 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt deskriptive Analyse wurde im Rahmen einer Fallstudie für die Lehrveranstaltung Vorpraktikum für das Lehramt durchgeführt. Die Ziele dieser Studie waren einerseits, eine Abschätzung über das Zutreffen der Vorannahmen des elearning-projekts für die Studierenden einer Studienrichtung eines Jahrganges zu erhalten. Diese Vorannahmen waren: Heterogenes und teils fehlendes Vorwissen der Studierenden, kaum vorhandene Erfahrungen mit computergestützter Messwerterfassung und Datenverarbeitung sowie elearning-methoden, Probleme beim Erfassen von physikalischen Begriffen und Konzepten sowie die eingeschränkten Möglichkeiten der individuellen und selbstgesteuerten Vorbereitung auf die Praktikumseinheiten. In der Studie wurde andererseits versucht, Einblicke in die Nutzung der elearning-umgebung durch die Studierenden zu gewinnen, den subjektiven Stellenwert der elearning-umgebung im Lernprozess zu beschreiben und Verbesserungsvorschläge abzuleiten. Die qualitativen Forschungsmethoden waren eine Methodentriangulation aus 2 narrativen Interviews, Gruppengespräche durch einen unbeteiligten Dritten und einem Aktionsforschungslogbuch der Betreuer. Begleitet wurde diese Triangulation durch Fragebögen vor und nach dem Praktikum (siehe Abb. 1). Fragebogen PRE Narrative Interviews Aktionsforschungs- Logbücher Gruppengespräch mit kritischem Freund Fragebogen POST Abb.1: Methodentriangulation der qualitativen Forschungsmethoden im Vorpraktikum Jede Methode wurde für sich selbst ausgewertet, analysiert und interpretiert. Weiters wurden die Ergebnisse des Zugriffszählers und die Leistungen der Studierenden für die Interpretationen berücksichtigt. Die Ergebnisse wurden gegenübergestellt und im nachfolgenden Resümee zusammengefasst. Zur Qualitätssicherung der qualitativen Daten und Interpretationen: Im großen Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens stehen 3 Kriterienbereiche der Aktionsforschung [ALTRICHTER, POSCH, 2007] im Vordergrund: Erkenntnistheoretische Kriterien, die sich auf die Güte der Befunde beziehen; Pragmatische Kriterien, die sich auf die Verträglichkeit mit der Praxis beziehen; Ethische Kriterien, die sich auf die Vereinbarkeit mit den pädagogischen Zielen elearnphysik Jahresevaluation Seite 71

80 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt stützen und auf den Grundsätzen humaner Interaktion basieren. Pragmatische und Ethische Kriterien beziehen sich in erster Linie auf die angewandten Methoden: Forschungsprozess und Untersuchungsinstrumente sind derart gestaltet, dass sie von professionellen Praktikern (den lehrenden und forschenden Personen) ohne übermäßigen Zeitaufwand für die Weiterentwicklung ihrer Praxis genutzt werden können. Die umfangreichen Auswertungen der eingesetzten Aktionsforschungsmethoden werden durch den Autor der Studie, Mag. Clemens Christoph Nagel, im Rahmen von elearnphysik durchgeführt. Die Betreuer haben durch die Adaptierung der Aktionsforschungstagebuches zum Aktionsforschungs-Logbuch einen eingeschränkten Aufwand zur Datenerfassung, der ihre Betreuungstätigkeit nicht einschränkt. Der Forschungsprozess im Rahmen der qualitativen Methoden gerät in keinen Konflikt mit den pädagogischen Zielen und entspricht zur Gänze den Grundsätzen humaner Interaktion. Im Sinne der erkenntnistheoretischen Kriterien gilt es Objektivität, Reliabilität und Validität der Daten sicherzustellen: Objektivität: Um die Objektivität grundsätzlich zu gewährleisten macht sich der Ausführende der Interpretationen aller Methoden, der gleichzeitig auch Interviewer und Entwickler der zu evaluierenden Lernumgebung ist, alle seine Erwartungen hinsichtlich der Ergebnisse und Beziehungen zu den involvierten Personen vor dem Analyseprozess klar, um eine Entwicklungszielorientierte Voreingenommenheit weitestgehend auszuschließen. Die Objektivität der Analyse der narrativen Interviews wird durch das Nachvollziehen und gemeinsames Reflektieren der Interpretation durch mehrere Personen sichergestellt. Im Rahmen eines Methodenseminars hat eine Studierendengruppe von 16 Personen die Interpretation von Kategorie 1 exemplarisch reflektiert. Die Leiterin dieses Seminars, Fr. Dr. Agnes Turner vom IFF der Universität Klagenfurt, hat die zudem die gesamte Fallstudie reflektiert. Die Objektivität der Fragebögen- Analyse und jener der Aktionsforschungslogbücher wird durch kritisches Reflektieren und Nachvollziehen der Kategoriendefinition von Christian Primetshofer und Dissertationsbetreuer Dr. Helmut Kühnelt im Rahmen eines Dissertantenseminars an der Fakultät für Physik der Universität Wien sichergestellt. Für die Gruppengespräche mit dem kritischen Freund kann keine Objektivitätsprüfung durchgeführt werden, da die Ergebnisse durch den Interviewer Daniel Imrich in zusammengefasster Form vorliegen und seine individuellen Interpretationsschritte nicht mehr nachvollziehbar sind. Alle genannten Interpretationsschritte und Zusammenfassungen werden zudem von Praktikumsleiterin Dr. Irmgard Gorgas und Dissertationsbetreuer Dr. Helmut Kühnelt nachvollzogen und kritisch reflektiert. Alle Rückmeldungen werden im Sinne objektiver Forschungsergebnisse in die Interpretation der Daten mit eingebaut. Validität: Die Validität des qualitativen Forschungsansatzes wird durch eine kritische Gegenüberstellung der Ergebnisse aller einzelnen Forschungsprozesse im Rahmen der Fallstudie überprüft und argumentiert [nach ALTRICHTER, 1986]. Reliabilität: elearnphysik Jahresevaluation Seite 72

81 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt Eine Reliabilitätsprüfung im engeren Sinn kann für diesen mehrschichtigen Forschungsansatz dieser Fallstudie nicht sinnvoll angewandt werden, da die Methoden von ihrer Grundintention nicht auf der Überprüfung von Hypothesen aufbauen und eine Wiederholbarkeit unter gleichen Bedingungen für eine Fallstudie mit einem Jahrgang Lehramtsstudierender (24 Personen) nicht durchführbar ist. Im weiteren Sinn kann jedoch der Einsatz unterschiedlicher Datenerfassungsinstrumente zu verschiedenen Zeitpunkten bei übereinstimmenden Ergebnissen auf die Reliabilität von - die Allgemeinheit betreffenden - (abgeleiteten) Hypothesen Rückschlüsse geben. Weiters wird für den Fragebogen Post im Rahmen eines Dissertantenseminars eine stichprobenartige Reliabilitätsprüfung (im Sinne einer Wiederholbarkeit) mit Christian Primetshofer und Dissertationsbetreuer Dr. Helmut Kühnelt durchgeführt, indem die Codierung vorhandener Rohdaten in zufällig gewählten Kategorien unabhängig nachvollzogen und verglichen wird. elearnphysik Jahresevaluation Seite 73

82 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt Ergebnisse der Fallstudie als Resümee: Fragebogen Pre zeigt ebenso wie die Aktionsforschungslogbücher, dass in Punkto Bildungsvoraussetzungen und folglich auch bezüglich Vorwissen eine große Heterogenität bei den Studierenden vorliegt. Die Selbsteinschätzung der Studierenden über ihre theoretischen Kenntnisse und ihre Fertigkeiten zeigt deutlich, dass das Vorpraktikum den subjektiven Eindruck eines Lernerfolges (mit Schwerpunkt auf die Fertigkeiten siehe Abb. 2) auf allen Ebenen bei den Studierenden mit erwirkt hat. Somit kann davon ausgegangen werden, dass im Schnitt die elearning-umgebung einen Lernerfolg fördert bzw. ihn zumindest nicht verhindert MW post MW pre Kinematik und Dynamik Mechanik von Rotation und Drehbewegungen Schwingungen und Wellen Gleichstrom Wechselstrom Halbleiterphysik (und techn. Anwendungen) Quantenmechanik / Atomphysik Experimentalfertigkeiten Mechanik Experimentalfertigkeiten Elektrizitätslehre Auswerten, Computergestütztes Messen Protokollierung Abbildung 2: Selbsteinschätzung der Studierenden elearnphysik Jahresevaluation Seite 74

83 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt Ein Einblick in die Nutzungsarten der elearning-umgebung konnte gewonnen werden. Die Daten aus dem Fragebogen Post haben gezeigt, dass die zentralen Elemente der neuen elearning-umgebung, nämlich der Leitfaden und die Skripten von den Studierenden sehr gut angenommen und intensiv genutzt wurden. Die Skripten sind für alle Studierenden die Hauptinformationsquelle der Lernumgebung. Sie werden von etwa 70% der Studierenden in ausgedruckter Form gelesen und zur Vorbereitung und zur Durchführung verwendet. 30% der Studierenden verwenden die Lernumgebung obligat in digitaler Form (z.b. mit Notebook), siehe Abb. 3. Befragung d. Studierenden nach dem Vorpraktikum im WS nein Anzahl d. Studierenden ja Grundlagen gelesen? Ablauf und Beurteilung klar? Leitfaden gelesen? Leitfaden war große Hilfe, hatte ihn immer dabei. Vorbereitung mit elearning-lernumgebung? Grundlagen, Durchführung und Zusatzinfos für Vorbereitung genutzt? Eher nur Durchführung gelesen? Anleitungstexte zumeist am PC gelesen? Anleitungstexte ausgedruckt und dann erst gelesen? (techn.) Probleme bei der Nutzung der Zusatzinfos? Abbildung 3: Umfrageauswertung aus Fragebogen "Post" Es existiert ein breites Spektrum unterschiedlicher Nutzungstypen und Verwendungsvorlieben, die zu einem effektiven selbstgesteuerten Lernen der Studierenden führen. Neben einem verschwindend kleinen Teil an Studierenden, welche die Vorbereitung per elearning praktisch verweigern und nur das Skriptum in ausgedruckter Form benutzen, gibt es scheinbar 2 etwa gleich große Nutzungstypen: Individualnutzer Individualnutzer verwenden in wechselnder Intensität und Ernsthaftigkeit ab und zu zusätzlich zum Skript auch Elemente der Zusatzinformationen aus der elearning- Umgebung. elearnphysik Jahresevaluation Seite 75

84 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt Intensivnutzer Intensivnutzer sind jene Gruppe von Studierenden die das komplette Angebot der elearning-umgebung gewissenhaft nutzen. Dafür spricht auch die Zugriffsstatistik auf der elearning Website (siehe Abb. 4). Während im Monat Oktober, in dem die Vorbesprechung stattfand, alle Studierenden mindestens ein Mal zugegriffen haben, liegt die Zugriffsstatistik im Schnitt auf rund 14 Zugriffen pro Praktikumskurs in den Monaten November bis Jänner. Betrachtet man das unter dem Aspekt, dass die Studierenden auch in der Vorbereitung arbeitsteilig arbeiten, so unterstützt das die Hypothese der beiden Nutzungstypen Okt.06 Nov.06 Dez.06 Jän.07 Abbildung 4: Zugriffsstatistik pro Praktikumstag pro Monat Applets und Videos sind die am meisten verwendeten Zusatzinformationen, die eine wichtige Bedeutung als Auflockerung mit Infotainmentcharakter im Lernprozess einnehmen. Die Lernumgebung wird zur Vorbereitung auf die Praktikumseinheiten herangezogen, wo sie als Auffrischung für evidentes Wissen, aber auch als Vertiefung grundlegender physikalischer Konzepte oder als Ausgleichsfaktor für potentiell heterogenes Vorwissen benutzt wird. Videos werden als wertvolle Hilfe für die Vorbereitung auf die Praktikumseinheiten beschrieben indem sie die Visualisierung komplexer Experimenteller Vorgänge an Originalobjekten ermöglichen. In der Nachbereitung dient die elearning-umgebung im Hinblick auf die Protokollerstellung als Nachschlagewerk und als Quelle digitaler Daten. Eine bessere Vorbereitung der Studierenden auf das Praktikum im Vergleich zur Situation vor Einführung der elearning-umgebung scheint allein schon durch die Vielfalt und Freiheiten in der Nutzung möglich. Die Betreuer bewerten die Vorbereitung der Studierenden in diesem Semester mehrheitlich positiv. Es gibt Hinweise darauf, dass unterschiedliches Vorwissen mit Hilfe von Zusatzinformationen der elearning-umgebung effektiv ausgeglichen werden kann, jedoch ist der Faktor der persönlichen Betreuung in diesem Punkt der weitaus bedeutendere, neben den Arbeitsmethoden der Studierenden in den Präsenzphasen. Darüber hinaus gibt es Hinweise, dass die Zusatzinformationen der elearnphysik Jahresevaluation Seite 76

85 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt elearning-umgebung die Entwicklung eines besseren Verständnisses physikalischer Konzepte durch die Vorbereitung mit derselben unterstützt. Eine gute Vorbereitung hängt höchstwahrscheinlich jedoch stark vom Lerntypus der Studierenden ab. Ebenso wahrscheinlich stellt sich die Abhängigkeit des subjektiven Stellenwerts der elearning-umgebung vom Lerntypus dar. Hier konnten mit Hilfe der narrativen Interviews 2 konträre Lerntypen skizziert und charakterisiert werden, die in der Realität freilich in unterschiedlichen Facetten und Schattierungen existieren: lernzielorientierter Lerntyp Der Lernzielorientierte Lerntyp nutzt die elearning-umgebung zur intensiven Auseinandersetzung mit Physik, zum Ausgleich von fehlendem Vorwissen und zum Auffrischen und Vertiefen von physikalischen Konzepten und Anwendungswissen. aufwandsökonomischer Lerntyp Beim Aufwandsökonomen nimmt die elearning-umgebung eine untergeordnete Gewichtung gegenüber der persönlichen Betreuung hinsichtlich des Lernerfolges ein. Dieser Lerntyp ist fixiert auf das Erreichen richtiger Ergebnisse in möglichst kurzer Zeit um eine vielleicht zeitlich verschobene Protokollerstellung so gut wie möglich zu handhaben, um sich damit eine positive Beurteilungs-Basis für das Abschlussgespräch zu schaffen. Das Erlernen von Physik rückt in den Hintergrund, was bei der, an der Versuchsdurchführung orientierten Vorbereitung nicht erarbeitet wurde, soll durch persönliche Betreuung kompensiert werden. Verbesserungsvorschläge für die elearning-lernumgebung konnten den Beschreibungen der Studierenden und Lehrenden aus allen Forschungsmethoden entnommen werden. Einige Verbesserungsvorschläge sind rein technischer Natur und einfach realisierbar: Laufendes Überarbeiten der Texte Aufgabenstellungen teilweise eindeutiger und einfacher formulieren Detailliertere Beschreibungen mancher Versuchsdurchführungen (speziell am Anfang des Vorpraktikums) Formellastigkeit (Umfang des Theorieteils) mancher eskripten überdenken Bessere Hilfestellung bei Software-Problemen (Java, Flash,...) Beseitigung von Barrieren bei der Nutzung von Shareware-Programmen Computerarbeitsplätze zur Vorbereitung (mit schnellem Internet und Druckmöglichkeit) anbieten Mehr Instruktionen bei der Einführung in computergestützte Messwerterfassung und Datenverarbeitung Darüber hinaus ergeben sich didaktische Vorschläge für die Praktikumsorganisation anhand der Analyse der Nutzungs- und Lerntypen: Es wäre für die optimale Nutzung der didaktischen Potentiale der elearning-umgebung sehr wichtig, die Rahmenbedingungen für den lernzielorientierten Lerntypen im Praktikum zu fördern. elearnphysik Jahresevaluation Seite 77

86 Praktika 2.1. Vorpraktikum für das Lehramt 2.2. Physikalisches Praktikum für das Lehramt Ausblick: Entwicklung der elerning-umgebung Im Wintersemester 2007/2008 wird die elearning-umgebung für das Praktikum der Physik- Diplom (und Bakkalaureats-) Studierenden (Physikalisches Praktikum 1 für Anfänger) erweitert und dabei die Ergebnisse der deskriptiven Analyse aus den Lehramtspraktika berücksichtigt. Dabei wurden Zwecks größtmöglicher Nachhaltigkeit der Projektziele alle Beispielbetreuer 1 zur Erstellung der eskripten motiviert und vom Kernteam des Projekts (Dr. Gorgas, Mag. Nagel) dabei unterstützt. Weiters werden besagte Ergebnisse und Verbesserungsvorschläge zur Weiterentwicklung der elearning-umgebung und zur erneuten Überarbeitung der eskripten für die Lehramtspraktika für das kommende Studienjahr herangezogen. Organisatorisch folgen Veränderungen in der Praktikumsorganisation des Vorpraktikums für das Lehramt, um die Lernumgebung für den lernzielorientierten Lerntypus zu begünstigen: Es erfolgt eine Korrektur und Bewertung der Protokolle nach den ersten 2 Kurstagen mit anschließenden Rückmeldungen und ein eindeutiges Verständnis der Beurteilungskriterien der Lehrveranstaltung mit immanentem Prüfungscharakter seitens der Studierenden wird sichergestellt. Darüber hinaus soll das neu eingerichtete Computerlabor mit Druckmöglichkeit für die Studierenden auch zur Vorbereitung auf das Anfängerpraktikum genutzt werden können. Während des Wintersemesters 2007/2008 sollen die Beispielbetreuer in gleicher Vorgangsweise wie bereits beschrieben in die Gestaltung der elearning-umgebung für das Physikalische Praktikum für Anfänger 2 der Physik-Diplom (und Bakkalaureats-) Studierenden eingebunden werden, sodass diese rechtzeitig zum Beginn des Sommersemesters fertig ist. Darüber hinaus ist eine intensive Entwicklungsphase geplant um die beschafften Ressourcen des Computerlabors in computergestützte Experimente umzusetzen, welche in den Lehrbetrieb des Anfängerpraktikums systematisch integriert werden sollen. Mit dem Tod von Ass.Prof. Dr. Irmgard Gorgas im August 2007 verlor das Anfängerpraktikum seine engagierte Leiterin und das elearning Projekt eine wertvolle Mitarbeiterin und Unterstützerin. Sie war bis zuletzt Koordinatorin des Schwerpunkts elearning in physikalischen Praktika. Diese Aufgabe übernahm Mag. Clemens Christoph Nagel. Wie und in welchem Umfang die angeführten Vorhaben tatsächlich realisiert werden, ist zum Abgabezeitpunkt dieses Berichts noch nicht restlos geklärt, da dafür weitere Personalressourcen notwendig wären, die bislang von Seiten der Arbeitsgruppe Experimentelle Grundausbildung Physik durch Ass. Prof. Dr. Irmgard Gorgas gestellt wurden. Gesichert jedoch scheint die Erweiterung der elearning-umgebung auf das Physikalische Praktikum für Anfänger 2 der Physik-Diplom (und Bakkalaureats-) Studierenden im Sommersemester 2008 aufgrund der erfolgten Willenserklärung der betroffenen Beispielbetreuer. Evaluation: Im Zuge der Einführung der neuen Lernumgebung für die Physikalischen Praktika 1 & 2 wird eine komparative Analyse durchgeführt: Mit fokussierten Interviews, orientiert an den Fragestellungen und Zielen der neuen Lernumgebung, werden die Studierendenmeinungen über die konventionelle Lernumgebung im Juni 2007 erfasst und mit jenen der neuen Lernumgebung im Juni 2008 verglichen. elearnphysik Jahresevaluation Seite 78

87 Theoretische Physik 3.1. Übungen zur theoretischen Physik für das Lehramt Computerunterstützte Lehre in der Vorlesung Übungen zur theoretischen Physik für das Lehramt im Sommersemester 2007: Lehrender: Ao. Univ.-Prof. Dr. Bernhard Baumgartner etutorin: Harthmut Hofstätter In den Übungen zur Vorlesung "Theoretische Physik für das Lehramt L1" wurde ein eigens dafür eingerichteter Wiki-Arbeitsbereich ( ) eingesetzt. Zum einen diente es als Online-Plattform, sodass auftretende Fragen sowohl von den Studierenden diskutiert als auch vom LV-Leiter und vom Tutor kommentiert werden konnte. Zum anderen ermöglichte es den Studierenden, die in den Übungen gehaltenen Vorträge online zu präsentieren. Die Beiträge der studierenden hatten einen Einfluss auf die Abschlussnoten. Die Maßnahmen des Projektes elearnphysik wurden auf folgende Weise evaluiert: 1) Analyse der Logfiles bzw. Zugriffsdaten im Wiki der Fakultät für Physik 1) Logfile-Analyse im Wiki der Fakultät für Physik Sämtliche Maßnahmen wurden im Wiki der Fakultät für Physik umgesetzt ( ). Die Software Media Wiki speichert dabei automatisch die Zugriffe der Studierenden auf die einzelnen Seiten. Die Zugriffe geben jedoch ausschließlich die Anzahl der Aufrufe wieder. Für die Analyse war daher nur eine quantitative Analyse der Zugriffe möglich. 1.1) Übersichtsseite: elearnphysik Jahresevaluation Seite 79

88 Theoretische Physik 3.1. Übungen zur theoretischen Physik für das Lehramt Die Wiki-Übersichtsseite zur Lehrveranstaltung wurde vom Lehrveranstaltungsleiter erstellt und betreut. Die Zugriffe zeigen ein starkes Interesse an dem Wikibereich im April und im Juni ) Liste der Vorträge: Die Seite, die alle Vorträge auf einer Seite darstellt wurde von den Studierenden ebenfalls hauptsächlich im Juni 2007 aufgerufen. 1.3) Diskussionsforum: Die folgende Grafik zeigt die Zugriffe auf das Diskussionsforum im Wiki der Fakultät für Physik. Die Seite verzeichnete hohe Zugriffe im April und Juni Aktiv wurde die Diskussionsseite nur von einem Studierenden genutzt. elearnphysik Jahresevaluation Seite 80