Im "Flipped Classroom" oder "Flipped Lab" wird das notwendige Vorwissen aus der Präsenzzeit in das Selbststudium verlagert. Für die Präsenz können Videomaterialien und Textinformationen als Vorbereitung dienen. Dies ermöglicht eine intensive selbständige Vorbereitung auf die Präsenzphase und gibt den Studierenden die Möglichkeit, im Vorfeld Unklarheiten festzustellen.

Wenn das Praktikum nur und ausschließlich in der Präsenz stattfinden kann, besteht dadurch die Möglichkeit einen großen Teil der Vorbereitung und Information aus der Präsenz auszulagern. Dies trägt dazu bei, dass in einer verkürzten Präsenzzeit möglichst viele praktische Tätigkeiten von den Studierenden in kurzer Zeit umgesetzt werden können und eine intensivere Zusammenarbeit in kleineren Gruppen ermöglicht wird.

Beispiele:

• Biochemie, multimediale und selbstständige Vorbereitung auf ein P2-Praktikum -> oben rechts "Voransicht als Mitglied aktivieren"
  • Hier werden die ILIAS-Objekte: Forum, Test (Selbsttest), Lernmodule mit Selbsttest und Lernzielkontrolle, Buchungspool, Lernsequenz und folgende Videoarten angewandt: Legevideos, Screencasts, Vorrechenvideos und Methodenvideos aus dem Labor
• Flipped Lab - TH Köln. Hier finden Sie ein Video von einem Vortrag zum Flipped Lab von Prof. Burdinski im Rahmen der hochschuldidaktischen Mittagspause "Tafel-Runde".
• Im Aufbau, weitere Beispiele Folgen - melden Sie sich, wenn Sie bereits gute Ideen haben, die sich auf andere Praktika übertragen können!

Ziel sollte es also sein, dass die Studierenden in der Onlinephase das Praktikum vorbereiten und dadurch die Abläufe soweit verstehen und kennen wie möglich. Wichtig ist hierbei, dass die Studierenden in einem klaren Rahmen Arbeitsaufträge und möglichst eine Rückmeldung erhalten (Selbsttests). Wissen kann zunächst in kleinen Tests online abgefragt werden. Das Aufgreifen und Beantworten von Fragen von Studierenden ist dabei wichtig und diese können in ILIAS auf verschiedenen Wegen beantwortet und diskutiert werden (Forum, Wiki).

Manche Studierende müssen derzeit auch Gruppen bilden, ohne bereits ausreichend vernetzt zu sein, hier hat sich ebenfalls das einfach zu erstellende Forum als nützlich erwiesen.
 

Vorab werden den Studierenden die nötigen Materialien zur Vorbereitung (z.B. Versuchsanleitung, theoretischer Input) zur Verfügung gestellt und die Zielsetzung der Praktikumseinheit erläutert (Lernmodul, Datei hochladen). Die Studierenden können ebenso (ggf. variierende) Messdaten erhalten und diese auswerten. Die bereitgestellten schriftlichen Materialien können um Bilder oder Videos vom Versuchsablauf erweitert werden.

Die Studierenden sollten zu den Materialien genaue Anleitungen erhalten, was sie bis wann erarbeiten müssen.

Für das Selbststudium mit den Materialien gibt es verschiedene Optionen:

Beantwortung von Fragen zu den Materialien:

• Hilfreich sind vorgegebene Fragestellungen z.B. in oder verknüpft mit einem Lernmodul mit Selbsttest, die die Studierenden beim Durcharbeiten der Materialien und der Analyse von Messdaten beantworten. Die Antworten können der Selbstreflexion dienen oder auch in ILIAS hochgeladen werden.
• Um sicherzustellen, dass die Studierenden die Inhalte ausreichend zur Vorbereitung der Präsenzzeit bearbeitet haben, ist es auch möglich Tests in ILIAS einzurichten.
• Um ein tiefgehendes Verständnis zu fördern, ist die Bearbeitung von Fragen zum Verständnis sinnvoll und weniger solche nach Details, die schnell den Materialien entnommen werden können.

 

TIPP:
Es bietet sich hier die Gelegenheit, dass Studierende statt genauer Anleitungen eine offene Materialsammlung erhalten und diese nach einem vorher gesteckten Rahmen selbst erarbeiten. Beispielsweise könnten die Studierenden die Versuchsplanung übernehmen oder sich in einem festgesteckten Themenrahmen selbst Versuchsthemen ausarbeiten und im Praktikum umsetzen. Dies sichert die intensive Auseinandersetzung mit dem Versuch und beugt dem reinen Erlernen von "Kochrezepten" vor.

Aufgrund der bereitgestellten Materialien können die Studierenden auch bereits mit Vorarbeiten für die Versuchsdurchführung/praktische Tätigkeit beginnen:

• Insbesondere für den Fall, dass die Studierenden eine offene Materialsammlung und keine fertige Versuchsanleitung erhalten, bietet sich die Versuchs- oder Zeitplanung in Gruppen oder einzeln an. Diese wiederum kann in ILIAS hochgeladen werden (Übung). Es ist auch denkbar, dass die Versuchs- oder Zeitplanung von den Studierenden untereinander im Sinne des "Peer Reviews" Rückmeldung erhalten oder von den Lehrenden ein Feedback gegeben wird.
• Es können bereits Teile des ggf. anzufertigenden Praktikumsberichts entwickelt werden, z.B. die Einleitung und der Theorieteil. Diese Aufgabe ist hilfreich dabei, das bereitgestellte Material zielgerichtet durchzuarbeiten und gut vorbereitet in die Präsenzphase zu starten. Einzelne Teile des Praktikumsberichts können dazu vorab in ILIAS hochgeladen werden. Auch hierzu kann es Feedback seitens der Lehrenden oder der Studierenden geben.
• Auch Praktikumsberichte lassen sich gut in Übungen organisieren. Denkbar wäre hier auch ein "Peer Review", wobei die Studierenden sich gegenseitig feedbacken.

Vorteile:

• Die Vorbereitung ist mit einem geringen technischen Aufwand verbunden und lässt sich schnell umsetzen. Es gibt Parallelen zur Vorbereitung des Praktikums unter "normalen" Bedingungen.
• Durch die Analyse von Messdaten setzen sich die Studierenden gezielt mit den theoretischen Inhalten auseinander.
• Die Präsenzphase im Praktikum kann gezielt für die praktische Arbeit genutzt werden.
• Die Studierenden können sich durch die gezielte Bearbeitung von Aufgaben aktiv mit den bereitgestellten Materialien auseinandersetzen.

Nachteile:

• Die Studierenden können erst relativ spät die praktische Arbeit durchführen und erhalten zunächst nur eine theoretische Hinführung.
• Auch die Analyse von Messdaten kann die eigenständige Versuchsdurchführung und -auswertung nicht ersetzen und es bleibt bei einer theoretischen Auseinandersetzung.
• Der Aufwand für Rückmeldungen und Kommunikation darf nicht unterschätzt werden. Da es zunächst keinerlei Präsenz gibt, sind Feedback und Möglichkeiten zum Stellen offener Fragen bedeutender als im "normalen" Ablauf.

 

Die Vorführung von Experimenten oder bestimmten Vorgängen kann als Videoaufnahme zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise eingebettet in einer ILIAS-Lernumgebung kann das Videomaterial durch Textmaterial und weiterführende Links ergänzt werden. Dies ermöglicht nicht nur die zeit- und ortsunabhängige Teilnahme seitens der Studierenden, sondern auch eine detaillierte Auseinandersetzung mit den vorgeführten Experimenten.

Um komplexere oder repetitive Vorgänge in Laboren und Werkstätten besser verständlich zu machen, können diese vorher in einem Erklär-, Lege- oder Methodenvideo zugänglich gemacht werden (in Verbindung mit dem Punkt Selbsttest). Es kann dann in der knappen Präsenzphase eine tiefere Auseinandersetzung mit dem Thema erfolgen. Darauf sind die Studierenden entsprechend besser vorbereitet. Wie man Videos und Test im Rahmen von ILIAS verbinden kann, erläutert Christoph Horst in seinem Vortrag im Rahmen der hochschuldidaktischen Mittagspause Tafel-Runde.

Ein Legevideo (hier eine Erläuterung aus der hochschuldidaktischen Mittagspause Tafel-Runde, siehe auch oben unter Beispiele: Biochemie) bietet die Möglichkeit einen sehr einfachen Zugang zu komplexen Themen zu ermöglichen. Erklärvideos (hier ein Video zur Erstellung mit simpleshow aus der hochschuldidaktischen Mittagspause Tafel-Runde) in Verbindung mit Selbsttests können die Thematik vertiefen und festigen. Im Anschluss kann ein Methodenvideo aus dem Labor oder der Werkstatt die praktische Seite beleuchten, bevor die Studierenden selbst Erfahrungen am Gerät machen dürfen.

Tipp: Workshop zur effizienten Gestaltung von Lehr-Videos mit Camtasia (inkl. Technik und Beispielen in Praktika), von Georg Wählisch

Was ist zu beachten:

Die Studierenden sind nur passive Beobachter*innen und auf passende Erläuterungen und Rückmeldemöglichkeiten angewiesen. Eine im Vorfeld angelegte Rückkopplungsmöglichkeit (bspw. das Forum) sorgt dafür, dass die Studierenden bei Unklarheiten Fragen stellen können. Beantwortete Fragen können zudem für die Mehrheit relevant sein. Eine zeitnahe Beantwortung der Fragen gibt Sicherheit und wirkt motivierend.

Auch ist zu beachten, dass die Experimente schrittweise und möglichst detailliert von genauen Erklärungen bzw. von genügend Hinweisen begleitet werden. Die Studierenden sollen dadurch eine möglichst realistische Vorstellung zum konkreten Ablauf bekommen.

Das so erworbene Wissen und Verständnis des Prozesses kann mittels eines Berichts, Online-Tests oder einer Hausaufgabe (bspw. in ILIAS einzureichen) abgefragt werden. 

Vorteile:

• Prozesse können mit Videos gut visualisiert werden. Das erleichtert das Verständnis.
• Mit entsprechenden Kommentaren kann der Lehrende die Vorgänge und wichtige Details an den passenden Stellen erläutern.

Nachteile:

• Ein Video nimmt größere Datenmengen in Anspruch als andere Medien.
• Die Kommunikation ist auch hier einseitig. Deshalb sind Foren etc. und klare Absprachen und Angebote zu Rückmeldemöglichkeiten wichtig.

 
 

Eine Prüfungsform oder eine Zusatzleistung kann sein, dass die Studierenden ein Video zur Versuchsdurchführung oder Versuchsaufarbeitung machen. Die technische Umsetzung ist für die Studierenden relativ einfach und wird bereits oft in der Hochschullehre eingesetzt. Auch hier bietet sich die Bewertung der fertigen Videos durch Studierende oder die Lehrenden an. Die Studierenden haben durch die Videoaufnahme einen Anlass, sich aktiv mit den Materialien und dem Versuch auseinanderzusetzen. Während sie sich ein Konzept für das Video erstellen, müssen sie sich intensiv mit den Inhalten auseinandersetzen und prüfen automatisch ihr Verständnis. Zudem transformieren sie das Erlernte, indem sie es für andere in einem bestimmten Darstellungsformat aufarbeiten.
Hier bieten sich Legevideos sehr gut an, da diese extrem vereinfacht sind, muss die gesamte Materie erst tief aufgearbeitet werden. Oder lassen Sie Aufnahmen des Versuchsaufbaus mit Erklärung anfertigen.

 

In bestimmten Praktika ist es denkbar, Versuche auszulagern und den Studierenden die Möglichkeit zur Umsetzung mit Alltagsgegenständen zu geben. Die so ermöglichten Versuche können intensiv, z.B. in einem Versuchsbericht oder einer Seminararbeit, von den Studierenden aufgearbeitet werden. Die "Heimversuche" können auch als einfache Vorleistung für die Durchführung eines komplexeren Versuchs betrachtet werden. Die Studierenden können eigenständig handeln und haben somit die beste niederschwellige praktische Möglichkeit, sich mit dem Versuch und den Rahmenbedingungen aktiv auseinanderzusetzen. Auch die Hemmschwelle für Fehler ist nicht sehr hoch und der Versuch kann in der Regel wiederholt und im individuellen Tempo absolviert werden.

Beispiele für Experimente mit Alltagsgegenständen:

• Extraktion der DNA aus einer Tomate und anschließende Laboruntersuchung
• Erstellung einer nichtnewtonschen Flüssigkeit, Erstellung von Erklärung und Video zu den Experimenten
• Bau einer Lavalampe
• Bau eines Elektromotors aus Alltagsgegenständen

Es ist auch möglich, z.B. mit einem Arduino oder Raspberry PI, durch Anschließen von Sensoren und Aktoren "Versuche" durchzuführen. Dies eignet sich auch für Studienanfänger*innen. Eine gute Übersicht mit Anregungen gibt es zum Beispiel hier. Allerdings kostet die Hardware für die Studierenden zwischen 50 und 100 EUR. Die Anleitung und die Aufgabenstellungen können über ILIAS bereitgestellt werden.
 

Die Studierenden erstellen eine Anleitung aus den Informationen, die zuvor in ILIAS oder mit Fachliteratur zur Verfügung gestellt worden sind. Der/die Lehrende führt anschließend die Laborarbeiten vor Ort durch und dokumentiert ggf. mit Videos oder Bildern. Die Studierenden müssen online Fragen zum Ablauf beantworten. In der Praxis erfolgt damit der Test der studentischen Versuchsanleitung und die Studierenden erhalten unmittelbares Feedback dazu. Der Versuchsbericht kann anschließend von den Studierenden überarbeitet und erneut in ILIAS hochgeladen werden. Hier erläutert Christian Sieger im Rahmen der hochschuldidaktischen Mittagspause das Vorgehen im Steuerungs- und Regelungstechnik-Praktikum.

Dieses Vorgehen eignet sich für fortgeschrittene Studierende. Der Ablauf ist sehr praxisnah, da er den späteren Arbeitsalltag widerspiegelt, wenn Arbeitsaufträge für das Labor z.B. für eine(n) Techniker*in angefertigt werden.

Vorteile:

• Die Studierenden setzen sich aktiv mit den Lerninhalten auseinander und agieren selbständig bzw. sehen ein direktes Resultat. Dies ermöglicht ein tiefergehendes Verständnis.
• Sie können aus eigenen Fehlern lernen und die Versuche nach Bedarf wiederholen bzw. den Versuchsablauf überarbeiten.
• Wenn Studierende Prozesse in selbsterstellten Videos dokumentieren, müssen sie die Lerninhalte für einen anderen Kontext aufbereiten. Dies sichert ebenfalls eine tiefergehende Auseinandersetzung.

Nachteile:

• Das Experimentieren mit Alltagsgegenständen ist nicht für jeden Kontext geeignet.
• Es kann sein, dass benötigte Gegenstände fehlen oder diese mit Kosten verbunden sind.
• Die Studierenden benötigen eventuell umfangreiche Hilfestellungen und Vorgaben für einen vorgesehenen Videodreh.

 
 

Digitale Zwillinge, Remote Labore und virtuelle Labore bieten die Möglichkeit, Versuche von zu Hause aus durchzuführen. Großer Vorteil dieser Angebote ist es, dass die Studierenden online ausprobieren können und Versuche mehrfach durchführen können. Sinnvoll ist auch hier die Einbindung von Feedback zu der Leistung im Remote Labor oder virtuellen Labor, damit die Studierenden ihre Leistung besser einschätzen können.
 

Von den Anlagen existiert eine Simulation, die die Studierenden z.B. über MATLAB laufen lassen können. Optisch sieht das ganze wie ein Prozessleitbild der jeweiligen Anlage aus. Durch Eingangssignale ist die Anlage dann zu betreiben und es können die notwendigen Messwerte aufgenommen und Untersuchungen durchgeführt werden. Auch hier erfolgen die Dokumentation und Berichtabgabe über ILIAS.
 

In einem Remote Labor oder Telelabor bedienen die Studierenden die Gerätschaften und Einrichtungen von einem externen Computer über das Internet oder Intranet, also z.B. von zu Hause aus. Die Durchführung kann am heimischen PC über eine Kamera im Versuchsraum beobachtet werden.
 

Im virtuellen Labor ersetzen computergestützte Simulationen auf dem Bildschirm die realen Prozesse. Ein gängiges Beispiel für diese Art der Aufbereitung sind Flugsimulatoren.

Vorteile:

• Praxisnahes, eigenständiges Lernen, bei dem die Ursache-Wirkung-Relation im Vordergrund steht
• Im anonymen Umfeld können Studierende oftmals besser mit Fehlern umgehen und aus diesen durch mehrfaches Ausprobieren lernen
• Auch zur Vorbereitung des eigentlichen Praktikums nutzbar
• Einblick in spätere, digitale Berufspraxis in der Industrie 4.0
• Zeitgestaltung seitens der Studierenden nach individuellem Bedarf

Nachteile:

• Der Aufbau eines virtuellen Labors ist aufwändig und teuer und die Wartung ist ebenfalls aufwändig. IT-Fachleute sind kaum zu akquirieren
• Für das virtuelle Labor bedarf es einer hohen Internetbandbreite bei den Nutzer*innen
• Im Remote Labor kann immer nur eine Person tätig sein
• In der Regel gibt es hohe Kosten für Lizenzen

Beispiele:

• Prof. Nils Tippkötter stellt in diesem Vortrag sein virtuelles Chemie-Labor im Rahmen der "Tafel-Runde" vor.
• Prof. Marco Winzker (Hochschule Bonn-Rhein-Sieg) präsentiert in diesem Video das FPGA-Remote-Labor.