Digitale Mikroskopie in den Geowissenschaften


Gastbeitrag von Dr. Laura Stutenberger, Fachbereich Material- und Geowissenschaften

Das im folgenden beschriebene Projekt konnte durch das Förderprogramm Studentische E-Learning Experten“ unterstützt werden. Dieses wiederum ist Teil des hessenweiten Projekts „digLL – Digital gestütztes Lehren und Lernen in Hessen“.

Rahmenbedingungen

Die Vorlesung und Übung „Sedimentpetrographie und Provenienzanalyse“ ist ein fakultatives Modul im Masterstudiengang am Institut für Angewandte Geowissenschaften. Es findet jährlich im Sommersemester statt und hat in der Regel 10-20 Teilnehmer*innen. Die Kurssprache ist englisch. Das Modul besteht aus einem klassischen Vorlesungsteil zu theoretischen Grundlagen sowie einer Übung am Mikroskop, in der Studierende Sedimentgesteine unter Anleitung mikroskopieren. Das Erlernen dieser Fähigkeiten verlangt einerseits sichere Vorkenntnisse (in der Regel aus dem Bachelor-Studiengang) und andererseits viel Übung, die innerhalb des Kurses nur ansatzweise angeboten werden kann.

Damit die Studierenden auch außerhalb der Kurszeit und ohne eigenes Mikroskop ihre Kenntnisse trainieren und vertiefen können, wurde ein digitales Kursangebot geschaffen. Die Herausforderung beim Erstellen dieser Inhalte lag darin, das Live-Erlebnis am Mikroskop (Drehen und Vergrößerung des studierten Objekts, An- und Ausschalten des Polarisators,…) zu verwirklichen und nicht nur Standbilder bereitzustellen (Abb. 1). Daher wurden zusätzlich zu Online-Quiz und Video-Tutorials mit einem speziellen Kamera-Mikroskopaufsatz auch Videos verschiedener Minerale und Gesteine unter dem Mikroskop aufgenommen.

Abb 1a
Abb. 1a und Abb. 1b: Beispiele der erstellten Videos. Durch das Drehen und das Einschalten der Polarisators (das Bild wechselt von Hell zu Dunkel) können beispielsweise charakteristische Farbändeurngen beobachtet werden, die zur Bestimmung des Minerals ausschlaggebend sind, die aber nicht im Standbild wahrgenommen werden können.

Unter Corona-Bedingungen

Ursprünglich war geplant, das digitale Angebot nur ergänzend zur Mikroskopie vor Ort anzubieten, unter den Corona-Bedingungen des Sommersemesters 2020 hatte das digitale Angebot jedoch einen größeren Stellenwert, da Präsenzunterricht nur sehr eingeschränkt möglich war und die Praxisteile komprimiert werden mussten. 
Aufgrund der Pandemie konnte leider auch nur ein Bruchteil der geplanten Inhalte realisiert werden, da Präsenz am Institut über eine lange Zeitspanne für nicht absolut notwendige Arbeiten nicht möglich war.

Lehrvideos auf YouTube

Das am weitesten realisierte Teilprojekt beinhaltet ca. 20 kurze, kommentierte Videos, die die wichtigsten Eigenschaften bestimmter Minerale zeigen. Die Videos wurden ohne Ton am Mikroskop aufgenommen und im Anschluss mit einer Tonspur versehen. Um die Inhalte auch Studierenden oder Interessierten außerhalb der TU Darmstadt zur Verfügung zu stellen, wurden die Videos als Playlist auf YouTube geladen (Abb. 2).

Link zu den Mineralvideos: https://www.youtube.com/playlist?list=PLWmPWB0xVkdO-1mU6BK0spkentiKkwUQX

Abb. 2: Screenshot der Playlist auf YouTube. Nach einem Einführungsvideo können rechts in der Playlist in alphabetischer Reihenfolge verschiedene Minerale in kommentierten Videos studiert werden

Quiz und Video-Tutorials auf Moodle

Zusätzlich zu den Lehrvideos wurden Quiz und Tutorials als Videos auf Moodle bereitgestellt. Die Quiz sollten den Studierenden die Möglichkeit geben auch ohne Präsenz, aber trotzdem am „digitalen Mikroskop“, die Identifikation von Mineralen zu trainieren (Abb. 3). Die Tutorials haben zum Zweck bestimmte Abläufe, die in der Praxis wichtig sind, aber in der Vorlesung aus Zeitgründen nicht gezeigt werden können, Schritt für Schritt zu erklären.

Abb. 3: Screenshot eines Quiz zur Identifizierung von Mineralen auf Moodle. Anhand des Videos sollen die richtige(n) Antwort(en) aus einer Multiple-Choice-Liste ausgewählt werden. Die meisten Antworten (falsch und richtig) sind kommentiert (Feedback-Funktion)

Feedback und Impact

Die Rückmeldung der Kursteilnehmer*innen war positiv. Die Videos wurden von den meisten Studierenden sowohl zur Vor- als auch zur Nachbereitung der Präsenzstunden genutzt. Da die Videos zum Teil auch vorausgesetztes Grundwissen (das im Bachelor-Studiengang vermittelt wird) wiederholen, gab es weniger Wissenslücken und alle Studierende waren auf dem gleichen Stand. Dies ermöglichte, sich im Unterricht auf neue Inhalte zu fokussieren. Einige Verbesserungsvorschläge der Studierenden und zusätzliche Videos sollen in den kommenden Wochen noch umgesetzt werden.

Zusätzlich zum Feedback der Kursteilnehmer*innen ermöglicht YouTube die Analyse des Nutzungsverhaltens. Hier zeigte sich, dass die Videos von der Community gut aufgenommen werden und seit dem Onlinegehen zunehmend angeklickt werden (Abb. 4). Da die Videos mit Audiokommentaren in englischer Sprache versehen sind, erreichen sie auch ein internationales Publikum (Abb. 5).

Abb. 4: Analyse der Gesamt-Ansichten einiger Videos auf YouTube. Fast alle Videos verzeichnen einen Anstieg der Ansichten seit März 2020
Abb. 5: Links: Die Analyse der Herkunft der Zuhörerschaft (zu beachten ist, dass nicht alle Nutzer*innen die Standortfunktion eingeschaltet haben). Nur rund 8% der Zuhörer*innen kommen aus Deutschland. Rechts: Obwohl der Großteil der Zugriffe direkt über YouTube erfolgt (z.B. über die Suchfunktion oder vorgeschlagene Videos), kamen rund 7% der Zugriffe über externe Plattformen (z.B. Google). Davon entfallen 14.5% auf Seiten der TU Darmstadt (wohl hauptsächlich Moodle); dies entspricht also der Aktivität der Kursteilnehmer*innen. Insgesamt zeigen die Statistiken jedoch, dass die Videos international und auch außerhalb des Kurses viel Beachtung finden. 

Fazit

Ein zusätzliches digitales Angebot zu praktischen Mikroskopie-Kursen wie „Sedimentpetrographie und Provenienzanalyse“ kommt bei den Studierenden sehr gut an und ist ein geeignetes Tool um Grundlagen und notwendige Terminologie zu wiederholen und die Studierenden auf den gleichen Wissensstand zu bringen. Die Umsetzung ist zwar recht zeitintensiv, aber einmal aufgenommen, können die Videos über viele Jahre verwendet werden. Das Bereitstellen von Lehrvideos auf öffentlichen Plattformen wie YouTube erreicht zusätzlich ein internationales Publikum. Im Jahr 2020 gewann ich mit dem Kurs sogar den Athene-Preis für Gute Lehre im Fachbereich 11 „für das hervorragende und lückenlose Umsetzen der Lehre in digitale Formate“.

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