Teaching Scenarios: Interactive Lecture Material & Collaboration

eSkript, the platform for interactive lecture material at ETH Zurich was born in 2014 (cf. the interactive timeline about eSkript; new PolyBook link), and since then many scenarios have been used by many lecturers. (eSkript is available to all Switch AAI affiliated persons.)

The main goal of interactive lecture material is to engage students, which promises better learning outcomes. As a byproduct, it makes lecturers happier and have fun! 🙂 The following selection of scenarios have been used at least a few times each. Bear in mind, there are many more possibilities.

1 – Review

Students are the best judges of your material. Make it available for annotation and let students correct it and give you feedback. Already after one round, your material will be perfect!

2 – Collaborative Study Material

Many students or many groups of students create material together. Students experience collaboration and see its benefits. They have access to other students’ work and because the material is presented as a whole, the result is something they can be proud of. Furthermore, peer review and annotation by peers or assistants is then possible.

3 – Feedback

When students publish work (text, papers, exercise solutions, etc.), assistants and lecturers can easily give feedback and start discussions on very good points students came up with or problems they seem to have, on the spot.

4 – Working with Texts (Papers, Journals, Articles,…)

Students can answer predefined questions (by lecturers/assistants/peers), ask questions about difficult passages, paraphrase, discuss interesting points, attach complementary material, prove points with links to other research, reflect and form opinions right where it is relevant. This kind of assignments foster critical thinking and collaboration. It is much easier and more appealing than using a forum, which is the alternative for such tasks.

5 – Voting

Easily get feedback (students can append a star to parts of content of your choosing) on good/important/… content. You can even go further and let students collaboratively decide through their voting on…[depending on your scenario].

6 – Interactivity Modules

By far my favorite application in eSkript are the interactive modules. The possibilities are endless. You can enhance your material with interactive videos, drag and drops, timelines, interactive images (juxtapositions, sliders, info hotspots, hidden hotspots, and sequences), and many more. A scenario that has worked repeatedly well is the design of interactive modules by students. Check out a few examples of interactive modules (new PolyBook link)!

These and more scenarios in more details with detailed tasks, profit, caveat and real life cases can be found in the eSkript Scenarios (new PolyBook link).

Have fun and find new ways to engage and interact with your students! Open your first eSkript (new PolyBook link) today.

https://eskript.ethz.ch/studentguide/chapter/open-your-own-eskript/

Note from May 2019: eSkript is not maintained anymore but PolyBooks are taking over! Contact LET for support.

Our First Virtual Laboratory: A success story!

Imagine a computer game where you click to get through. This is similar but better. The students follow instructions, manipulate samples, use machines, gather information and answer questions along the way to check their progress and understanding. A theory section with all relevant background material is available at all times. The setting looks very much like a real lab, and chemical reactions are shown in 2D or 3D videos. Finally, there is a mission (here: help a sports physician repair athletes’ damaged articular cartilage) that makes the virtual lab’s path and goal clear.

In 2015 we, Prof. Dr. M. Zenobi-Wong and her team, started developing the “Tissue Engineering Lab” (TEL) with Labster. The process was easy and rewarding. Since Fall 2016, after two pilot runs, the lab has been used by students every semester.

Here is the students’ evaluation from this spring (2017). Approximately 60% of the 60 participants filled out the survey at the end of the lab. Most of the students worked in pairs. (Source: Labster)

TEL-Evaluation

We are very happy about the results as the lab motivated students and they felt that they gained relevant knowledge.

Some screenshots, the learning goals and the techniques used can be found on the lab’s main page at Labster. And here is a short (and fast) screencast of the first hydrogel experiment.

What are the reasons for using virtual labs?

  1. lectures that haven’t got any physical lab time but would profit from lab work (exercise-/extra-material)
  2. experiments that have to be done by vast amounts of students
  3. experiments that are too dangerous to be performed by students
  4. experiments that are too costly to perform with students
  5. additional practice material
  6. not enough ressources (i.e. scarcity of lab spaces)

For this lab, it was the first reason, and now students can get lab work done in a one-hour exercise slot in the lecture hall. This is amazing!

We are happy to announce that the second virtual lab @ETH Zurich is on its way. In the physical setting, this lab can only be performed by an assistant. To offer the opportunity to students to try it out themselves, Prof. Dr. L. Nyström with Dr. M. Erzinger will develop the “Kjeldahl Lab” starting this summer.

Video Analytics: wann und wie benutzen Studierende Lernvideos?

Seit anderthalb Jahren betreibt das Departement Physik ein eigenes Videoaufnahmestudio, in welchem Lehrende Videos in Selbstbedienung erstellen können. Mit mittlerweile 135 Lernvideos aus 10 Vorlesungen und insgesamt über 20‘000 Aufrufen liegen genügend Daten vor, um die Benutzung der Videos über das Semester hinweg zu untersuchen. Youtube stellt dazu mit Analytics eine umfassende Datenbasis zur Verfügung.

videos

(Klicken Sie das Bild, um zum youtube Kanal der Physikvideos zu gelangen)

Datengrundlage: Als Untersuchungsbeispiel werden im Folgenden die Videos einer Physik-Einführungsvorlesung für Bauingenieure (Phys_BAUG) herangezogen. Diese Vorlesung wurde im Herbstsemester 2013 und im Herbstsemester 2014 für jeweils ca. 200 Studierende angeboten. Während der Vorlesungszeit erhielten die Studierenden jede Woche eine Videolösung (bestehend aus 1 bis 2 Einzelvideos). Somit liegen für den Untersuchungszeitraum von Sep 13 bis Feb 15 insgesamt 34 Videos (2×13 Videolösungen) vor. Jede Vorlesung hatte eine eigene Videosammlung, bestehend aus jeweils 13 unterschiedlichen Videolösungen.

fig01

Daten aus Phys_BAUG (HS13 und HS14)

Analyse:

In der Grafik werden zwei Kenngrössen im monatlichen Verlauf abgebildet:

  • views (Aufrufe): absolute Anzahl der von youtube registrierten Videoaufrufen (Balken),
  • percetage viewed: durchschnittlicher Anteil der angeschauten Videolänge, gemessen an der Gesamtlänge (Linie).

In Oct 13 wurden somit 655 Aufrufe registriert, wobei die dort aufgerufenen Videos im Schnitt zu 54% angeschaut wurden. Diese Kennzahlen sind laut youtube wichtige Indikatoren für die Zuschauerbindung und beeinflussen sicher auch die Vergütung von zugeschalteter Werbung (falls vorhanden).

Die absoluten Werte sind jedoch mit Vorsicht zu interpretieren. Als Aufruf wird jeder Click auf den Play-Button bewertet, wobei aber Manipulationen durch wiederholtes Clicken möglichst verhindert werden. Wie der Wert von percentage viewed genau ermittelt wird, ist in der Dokumentation nicht ersichtlich. Für den monatlichen Vergleich, wie hier angestrebt, sind diese Bedenken jedoch zweitrangig. Anzumerken ist, dass bei percentage viewed ein Anteil von 30-60% für eine durchschnittliche Videolänge von knapp 15 Minuten von youtube als hohe Zuschauerbindung angesehen wird. Zudem haben Befragungen ergeben, dass 86% der betroffenen Studierenden die Videolänge als „genau richtig“ angeben und somit kein Problem mit Videos von 15 bis 20 Minuten Dauer haben.

Weiterhin ist in der Grafik der Zeitraum in unterschiedliche Perioden unterteilt:

  • lecture period (Sep-Dec): Zeit in welcher die Vorlesung angeboten wird und die Studierenden wöchentlich eine neue Videolösung erhalten,
  • exam period (Jan): Ende Januar findet jeweils die Abschlussprüfung statt,
  • re-test period (Aug): eine Nachprüfung, an der aber nur sehr wenige Studierende teilnehmen,
  • no-lecture (Feb-Jul): in diesem Zeitraum finden weder Vorlesungen noch Prüfungen statt.

Diskussion:

In der Grafik fällt zunächst auf, dass sich die Aufrufe (views) während der Prüfungszeit (Jan 14, Jan 15) deutlich erhöhen. Die Videos wurden also verstärkt zur Prüfungsvorbereitung eingesetzt. Während der Vorlesungszeit (Sep bis Dec) fallen die Einbrüche im Sep und Dec auf. Sie sind darauf zurückzuführen, dass das Semester erst Mitte September beginnt und die Weihnachtszeit eher als lernfrei zu betrachten ist. Im Oct 13 wurden die Videos erstmalig in einer Physikvorlesung eingesetzt und daher auch stark beworben. Dies mag den deutlich erhöhten Wert in diesem Zeitraum erklären, der sich in Oct 14 nicht wiederholt. Insgesamt kann man also feststellen, dass in der Vorlesungszeit die Videos ziemlich gleichmässig (im wöchentlichen Rhythmus ihres Erscheinens) benutzt werden.

Bei percentage viewed liegen die Werte während der Vorlesungs- und der Prüfungsvorbereitungszeit etwa gleich hoch. Im Vergleich zu 2013 fallen sie 2014 jedoch geringer aus. Im Gegenzug erhöhen sich dann aber in Jan 15 die Aufrufe deutlich. Diese Abweichung lässt sich entweder auf die unterschiedlichen Videosammlungen, oder auf ein unterschiedliches Benutzerverhalten zurückführen. In 2014 wurden die Videos während der Vorlesungszeit eher partiell aufgeteilt geschaut und deutlich verstärkt in der Prüfungsvorbereitungszeit benutzt. Zum Benutzerverhalten kann noch angemerkt werden, dass laut Befragung 42% der Studierenden zwischen 30 und 60 Minuten mit jedem Video aufwenden. Dies entspricht etwa 2-4 Mal der eigentlichen Videodauer. Beim Anschauen habe 54% der Befragten zusätzlich noch das Vorlesungsskript konsultieren. Ein Grossteil der Studierenden setzt sich also intensiv mit dem Videoinhalt auseinander. Eventuell hat dieses Verhalten einen Einfluss auf die abweichenden Werte von percentage viewed.

Ergebnisse:

  • Insgesamt liefert youtube Analytics brauchbare Daten, um den langfristigen Verlauf der Benutzung von Lernvideos zu analysieren. Detaillierte Informationen zur Generierung der entsprechenden Kernzahlen wären bei der Interpretation jedoch hilfreich.
  • Im Hinblick auf die untersuchte Lernveranstaltung kann festgehalten werden, dass die Videos während der Vorlesung und ebenfalls während der Prüfungsvorbereitung intensiv benutzt wurden. Beim Design von Lernvideos ist daher dieser doppelte Anspruch, Unterstützung der Wissensaneignung und der Wissenskonsolidierung, unbedingt mit zu bedenken.
  • Zusätzlich zur vorliegenden Untersuchung liegen noch Daten aus verschiedenen Befragungen und Interviews vor. Diese und weitere Analysen aus youtube Analytics werden Gegenstand einer umfassenden Studie zum Nutzerverhalten und zur Lernwirksamkeit von Lernvideos darstellen.

Aufnahmestudio für Lernvideos am Departement Physik

videoraum1Aufgrund des grossen Erfolgs mit Video-Musterlösungen hat das Departement Physik einen eigenen Raum und Mittel zur technischen Ausstattung bereit gestellt. Seit Mitte Januar steht der Aufnahmeraum im HPH allen Lehrenden des Departements zur Verfügung und wird auch rege genutzt.

videoraum2Bei der Ausstattung des Studios war es wichtig, dass die Aufnahmen von Dozierenden und Assistierenden in Selbstbedienung (auch am Wochenende) erstellt werden können. Dazu musste eine technische Infrastruktur gefunden werden, die einfach zu bedienen ist und trotzdem qualitativ hochwertige Videos erzeugt. Ein weiterer zentraler Punkt bestand darin, didaktische Freiräume möglichst ohne technische Einschränkungen beizubehalten. Ich habe im vergangenen Jahr einige Settings erprobt und mich für folgende Hauptkomponenten entschieden:

  • WolfVisionWolfVision VZ-8: mit diesem Desktop Visualizer lassen sich problemlos Hand-Papier-Aufzeichnungen mit einer Zeichenfläche bis zu 41×19 cm aufnehmen. Gesichtsaufnahmen (talking-head) sind ebenso möglich, werden jedoch bisher nicht eingesetzt.
  • Blackmagic H.264 Pro Recorder: blackmagic-h264-pro-recorderdieses kleine und handliche Gerät komprimiert Videodaten in nahezu Echtzeit auf eine handhabbare Grösse und sendet sie über USB-Schnittstelle an den Computer.
  • Hörsaalmikrofon und Mikrofon-Vorverstärker.
  • camtasiaCamtasia: insbesondere im Bereich Lernvideos hat sich diese Software seit vielen Jahren bewährt. Wir benötigen sie lediglich zum Schneiden und Editieren.

Vom guten Ergebnis kann man sich z.B. in folgendem Video überzeugen:

video_solution

Bild klicken, um zum Video zu gelangen

Lernvideos werden in diesem Semester für 3 Vorlesungen im Bachelor- und im Master-Studiengang erstellt. Für das kommende Herbstsemester gibt es jetzt bereits Anfragen von weiteren Interessenten. Im Dialog mit den Studierenden versuche ich, das Angebot stetig zur verbessern. Zusätzlich sammele ich Erfahrungen zum Arbeitsablauf und möchte damit den zeitlichen Aufwand der Produktion noch weiter optimieren. Die reine Videoproduktion ist laut meiner bisherigen Erfahrung relativ schnell und einfach zu bewerkstelligen. Weitaus aufwändiger hingegen sind die didaktische Aufbereitung und die Ausarbeitung des Aufzeichnungsmaterials. Es ist jedoch schön zu erleben, mit welcher Begeisterung sich alle Beteiligten hier engagieren.

Die Lernvideos sind Bestandteil der „Flipped-Classroom-Initiative“, die ich seit vergangenem Jahr am Departement Physik initiiert habe. Dazu werde ich in einem späteren Beitrag dann sicher noch detaillierter berichten.

Videolösungen in der Physik

Lernvideos nehmen einen immer wichtigeren Anteil in der Wissensvermittlung ein. Der aktuelle MOOC-Trend, die Videos der Khan Academy, sowie die Vorlesungsaufzeichnungen von iTunes U gelten als sichere Zeichen, dass sich das Medium Video bereits jetzt in der Hochschule etabliert hat.

An einem Projekt am Departement Physik möchten wir Erfahrungen mit diesem Format sammeln. Im Herbstsemester wird in der Vorlesung “Physik für Bauingenieure” wöchentlich eine ausführliche Videolösung zu einem ausgewählten Problem angeboten.

Videolösung

Bild klicken, um zum Video zu gelangen

Das zur Videolösung zugehörige Problem ist >hier< beschrieben.

Gegenüber den traditionellen Text-Musterlösungen haben solche Videolösungen zwei entscheidende Vorteile:

  • die Lösung wird grafisch entwickelt,
  • der gesprochene Kommentar weist auf besondere Schwierigkeiten hin und knüpft an die Vorlesungsinhalte an.

Die erste Videolösung ist jetzt online und wurde bereits von gut der Hälfte der Studierenden aufgerufen. Gegen Semestermitte werden wir gezielt nach den Einschätzungen der Studierenden fragen, um das Angebot daraufhin zu verbessern.

Alle Videolösungen werden sukzessive in folgendem Kanal zu finden sein:
http://www.youtube.com/channel/UCVZiSxhjfoSdNraHqW5qJog