Blended Learning in der praktischen biowissenschaftlichen Lehre

Während digitale Formate in Vorlesungen und Seminaren schon vielfach zur Anwendung kommen, ist dies in praktischen Lehrveranstaltungen, in denen an und mit Objekten gearbeitet wird (z.B. Pflanzen, Tiere, Laborversuche mit Mikroorganismen, usw.), bisher selten der Fall. Diese Lehrveranstaltungen können daher besonders von einer innovativen digitalen Brücke zwischen Lehrenden und Studierenden stark profitieren. Wir zielen hierbei vor allem auf die Verbesserung der Motivation der Studierenden und die Erhöhung individueller Lernerfolge ab. Innerhalb der fünfjährigen Projektzeit planen wir ein digitales Format für verschiedene Typen von Lehrveranstaltungen zu entwickeln, um den Lehrenden zukünftig ein einfach anwendbares und gleichzeitig didaktisch hochwertiges Instrumentarium an die Hand zu geben. Perspektivisch sollen die entwickelten Formate und Tools dann allen Lehrveranstaltungen der lebenswissenschaftlichen BSc.-Studiengänge und MSc.-Studiengänge zur Verfügung stehen.

    Projektleitung: PD Dr. Peter Michalik, michalikuni-greifswaldde, Tel. +49 3834 420 4099

    Projektlaufzeit: 2019-2023

    Teilprojekte:

    • DigiTiB | Tierbestimmung (PD Dr. Peter Michalik und PD Dr. Michael Heethoff)
    • DigiTA | Tieranatomie (PD Dr. Peter Michalik und PD Dr. Christian Wirkner)
    • DigiHIST | Histologie (Prof. Dr. Steffen Harzsch, Prof. Dr. Jürgen Giebel und Prof. Dr. Karlhans Endlich)
    • DigiWILD | Freilandforschung (Prof. Dr. Gerald Kerth und Ralf Koch)

    Kooperationspartner:
    Dr. Michael Schöner, PD Dr. Andreas Bick, Prof. Dr. Carolin Retzlaff-Fürst, Prof. Dr. Gabriele Uhl 

    Teilprojekt 1 | DigiTiB

    Motivation
    Die Kenntnis der heimischen Tier- und Pflanzenarten ist eine grundlegende Komponente der biowissenschaftlichen Lehre. Sie ist auch die Basis für die Bewertung biologischer Prozesse und Interaktionen in den unterschiedlichen Ökosystemen. Arten werden anhand von morphologischen Merkmalen bestimmt. DigiTiB hat das Ziel, digitale Lehr- und Lernformen für das Erkennen von Merkmalen und die Vermittlung von Artenkenntnis zu entwickeln und so die etablierte Bestimmungsliteratur durch interaktive Inhalte zu ergänzen.

    Erste Schritte und zukünftige Entwicklung
    DigiTiB stellt in dieser ersten Version vor allem eine umfangreiche Bilddatenbank als digitales Lernwerkzeug bereit. Studierende können die Bestimmung ausgewählter heimischer Arten erlernen und üben. Sie erfahren nach der erfolgreichen Bestimmung Wissenswertes zur Biologie der jeweiligen Arten. In der weiteren Entwicklung soll DigiTiB die realen Objekte auch durch virtuelle 3D-Modelle ergänzen und Studierenden so die Möglichkeit zur Vor- und Nachzubereitung der Kurse bieten.

    Die Entwicklung von DigiTiB wurde durch die Folgen der Corona Pandemie und dem daraus resultierenden unmittelbaren deutschlandweiten Bedarf von digitalen Lernformaten beschleunigt. Ohne die Unterstützung mit umfangreichem Bildmaterial durch Mitarbeiter*innen von fast 20 deutschen Hochschulen und Institutionen wäre die schnelle Umsetzung nicht möglich gewesen!

    Kooperationspartner

    PD Dr. Michael Heethoff
    TU Darmstadt - Ökologische Netzwerke
    Digitales Naturhistorisches Archiv Darmstadt e.V.



    Teilprojekt 2 | DigiTA

    Motivation
    Analog der in Teilprojekt 1 dargestellten Bestimmung von Tieren, ist auch die Vermittlung von tieranatomischen Kenntnissen grundlegend in der biowissenschaftlichen Lehre verankert. Ohne genaue Kenntnis von Bau und Funktion der unterschiedlichen Organe und Organsysteme von tierischen Organismen können zentrale Fragestellungen der Biowissenschaften mit Bezug auf Ökologie, Physiologie und Evolutionsbiologie nicht bearbeitet werden.

    Ziel der Entwicklung
    Inhaltlich zeigen die tieranatomischen Kurse einen hohen Grad an verschiedenen Komplexitätslernebenen. So sind Organe dreidimensionale Gegenstände, die aber in Form eines Präparates unbelebt vor den Studierenden liegen. Darauf basierend müssen multidimensionale Funktionen gedacht und begriffen werden. Zusätzlich muss kognitiv zwischen den für Lehrzwecke vereinfachten Schematisierungen (z.B. in Lehrbüchern) und dem - meist noch durch Fixierungsartefakte veränderten - Individuum abgeglichen werden. Die abschließende Übersetzung in eine eigene Zeichnung fördert und fordert das Verständnis der wahrgenommenen Strukturen. Eine Verknüpfung von digitalen und analogen Lehrinhalten könnte genau diese Komplexität der verschiedenen Verständnisebenen überbrücken. Die Studierenden sollen die Möglichkeit bekommen die dreidimensionalen Strukturen anhand von digitalen 3D-Modellen in ihrer Gesamtheit und Komplexität zu verstehen. Zusätzlich steigert die Kombination aus visuellem und motorischem Input den Erfolg von Lernen erheblich. 

    Kooperationspartner

    PD Dr. Christian Wirkner
    Universität Rostock
    Allgemeine und Spezielle Zoologie


    Teilprojekt 3 | DigiHIST

    Motivation
    Traditionell erarbeiten sich die Studierenden anhand mikroskopischer Präparate, die sie selbstständig und aktiv am Mikroskop analysieren, den histologischen Aufbau tierischer Gewebe sowie pathologisch veränderter Organe und dokumentieren diesen zeichnerisch. Die Arbeit am Mikroskop ist dabei ein essentieller Bestandteil um die Beobachtungsgabe der Studierenden zu schulen und sie in dieser Weise auf das zukünftige Tätigkeitsfeld z. B. in der biomedizinischen Forschung und Diagnostik vorzubereiten. Da den Studierenden die vorhandenen Präparate sowie Mikroskope jedoch nur während der Kontaktzeit zur Verfügung stehen, ist eine detaillierte Vor- bzw. Nacharbeit in der Regel nicht möglich. 

    Ziel der Entwicklung
    Wir möchten ein nach didaktischen Gesichtspunkten erstelltes, interaktives und spielerisches Format schaffen, mit dem die Studierenden die Möglichkeit haben, die mikroskopischen Objekte zu digitalisieren und außerhalb der Kontaktzeit während Intensivierungsphasen im ungestörten Lernraum weiter zu bearbeiten. Die Anbindung an Moodle als eine etablierte Open-Source Lernplattform ermöglicht den Zugriff auf Teamarbeit fördernde Werkzeuge wie Wiki und Etherpad. So können die Studierenden auch außerhalb der Kontaktzeit online miteinander in Kontakt treten, über die im Praktikum erstellen E-slides diskutieren und spezifische Aufgaben im Team bearbeiten. Dies fördert die Kommunikation und das Zeitmanagement der Studierenden und erlaubt außerdem eine dynamische Ausgestaltung der Lernphasen nach individuellem Lerntempo.

    Hyaliner Korpel der Trachea. Foto: Dr. Jakob Krieger

    Kooperationspartner

    Prof. Dr. Jürgen Giebel und Prof. Dr. Karlhans Endlich
    Universitätsmedizin Greifswald
    Institut für Anatomie und Zellbiologie


    Teilprojekt 4 | DigiWILD

    Das Teilprojekt DigiWILD wird auf bereits etablierte Strukturen aufbauen, die im Rahmen des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) seit 2017 geförderten Projektes "Forschung. Umweltbildung. Naturschutz – Mit F.U.N. in die Wildnis" erarbeitet wurden. Hier können wissenschaftliche Daten von interessierten Bürgerinnen und Bürgern („Citizen Scientists“) und Schulen heruntergeladen und bearbeitete Projekte anschließend wieder hochgeladen werden. Im Rahmen von DigiWILD soll dieses Forschende Lernen in den universitären Kontext gebracht werden. Unser Ziel ist es, Studierende frühzeitig an die Auswertung wissenschaftlicher Daten (z.B. Aktivitätsdaten an Fledermausquartieren/Analysen von digital aufbereiteten Echoortungsdaten) heranzuführen und es ihnen so zu erlauben, eigene Forschungsfragen zu stellen und diese anhand der digitalen Daten weitgehend selbstständig zu bearbeiten. Auf diese Weise können die Studierenden sich bereits im Studium aktiv an aktuellen Forschungsprojekten beteiligen.