Erklärung eines Transmissionselektronenmikroskop anhand eines Lehrvideos

Gastbeitrag aus der Lehrpraxis von Prof. Dr. Hans-Joachim Kleebe aus dem Institut für Angewandte Geowissenschaften

Weshalb ist die Erstellung eines Lehrvideos sinnvoll?

In der Veranstaltung „Instrumentelle Analytik“ des Studiengangs Angewandte Geowissenschaften gehört das Kennenlernen von grundlegenden Instrumenten für die analytische und mikrostrukturelle Charakterisierung von Materialien zu den angestrebten Lerninhalten. Um Aufbau und Funktionsweise des Transmissionselektronenmikroskos (TEM) zu vermitteln, luden die Lehrenden in den vergangenen Semestern die Studierende dazu ein das TEM „live“ bei dessen Arbeit zu beobachten.

Zwei Hindernisse beschäftigte jedoch die Lehrenden:

1. Der Raum, in dem das Mikroskop installiert ist, ist nicht für größere Gruppen geeignet und
2. die Vorbereitung ist sehr (zeit-)aufwendig.

Es wurde nach einer angemessenen Lösung der Probleme gesucht und hier kam die Idee ein Lehrvideo zu erstellen. Das Lehrvideo kann vielseitig verwendet werden, beispielsweise auch in anderen Lehrveranstaltungen oder in den Veranstaltungen in den kommenden Jahren.

Die Konzeption und Durchführung

Inhalt des Lehrvideos und die nach thematischen Abschnitten geordneten Szenen

Für die Erstellung des Lehrvideos wurde zunächst herausgearbeitet, welche genauen Lernziele verfolgt werden sollten. Ein „roter Faden“ soll erkennbar sein. Gleichzeitig sollte das Lehrvideo auch seine Stärken als elektronisches Medium ausspielen können, also beispielsweise modular und wiederverwendbar sein. Es wurde schließlich ein „Drehbuch“ mit den vorgenommenen Szenen erarbeitet und gedreht. Hier stellten sich beispielsweise Fragen wie „Soll während des Drehens gesprochen werden oder wird der Ton im Nachhinein draufgesprochen?“.

Nach dem Drehen musste das Drehmaterial noch geschnitten und audiovisuell bearbeitet werden, was einen nicht zu unterschätzenden Aufwand bedeuten kann. Auch die Frage nach einer geeigneten Software zur Bearbeitung des Materials sollte möglichst früh geklärt werden. In diesem Projekt wurde mit einer Test-Version von Adobe Premiere gearbeitet. Auch die Leistungsfähigkeit des Laptops/Rechners auf dem gearbeitet wird, ist ausschlag­gebend für den Zeitaufwand. Vor allem das so genannte „Rendern“, der abschließende Schritt bei der gesamten audiovisuellen Bearbeitung, erfordert bei hochauflösenden Bildern viel Rechenleistung. Hardware und Software spielen in diesem Schritt eine relevante Rolle.

All diese Punkte wurden im Vorfeld geklärt und anschließend das Lehrvideo an einem Stück, gemäß des Roten Fadens, gedreht. Im Video wird die Funktionsweise des Gerätes und die speziellen Abbildungsmodi sowie die analytischen Möglichkeiten des TEMs erklärt; beginnend bei kleiner Vergrößerung bis hin zur atomar aufgelösten Abbildung.

Der Einsatz des Lehrvideos und Rückmeldung der Studierenden

Nach Fertigstellung des ca. ½ stündigen Lehrvideos wurde es im Rahmen zweier Vorlesungen, „Instrumentelle Analytik“ und „Einführung in die Kristallographie“ (bei letzterer Vorlesung wurde speziell der Aspekt der Beugung betont), vorgeführt. Durch das Zeigen „in Präsenz“ hatten die Studierenden die Möglichkeit direkt darauf bezugnehmend konkrete Fragen zu stellen. Dann konnte das Video angehalten und die Dinge noch einmal aus einer anderen Perspektive erklärt werden. Parallel konnten die Studierenden das Video während der Vorlesungszeit im Semester je nach eigenem Bedarf noch einmal online anschauen.

Die Reaktion der Studierenden war ausnahms­los positiv und es zeigte sich, dass durch die Vorführung des Videos die Studentinnen und Studenten der Kurse ein gutes Verständnis der eingesetzten Charakterisierungsmethode erlangten. Ein weiterer Vorteil dieser E-Learning Aktivität ist, dass das Video leicht erweitert werden kann. So ist geplant, eine weitere Sequenz zum Thema Kristalldefekte (z.B. Antiphasendomänengrenzen) zu erstellen.

Die Lehrvideoerstellung für die  Veranstaltung ‘Instrumentelle Analytik’  wurden mit Unterstützung durch das Förderprogramm Studentische E-Learning Tutoren realisiert.