iCERi2019 Talk: Blended Learning in Engineering Mechanics

Due to the overwhelming interest in my talks at iCERi2019 in Seville (Spain) I decided to share both presentations here. In order for these to be of value I will add descriptions to every slide as a substitute of the oral part of the talk. As I do not script any of my talks I can’t completely resemble what I said in the live situation but the main thoughts will of course be the same. Since each talk was only allowed to be 12 minutes these articles might most likely contain more details than the talks themselves.

My first contribution to iCERi2019 was about Blended Learning in Engineering Mechanics, more precisely in an undergraduate excercise course. So let’s get started.

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The general setting is a combination of a lecture, dealing with the theoretical basis, and an excercise course discussing the solution of specific example problems. We are talking about the latter here.
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The first question is: What are our objectives? What do we want to achieve in such an excercise course? I guess we all – especially those in education – agree that comprehension is the main aim of all our efforts. In engineering mechanics this means the students need to solve problems actively, i.e., achieve hands-on experience. Something that holds true for every computationaly intensive subject. They should also show a certain self-initiative, e.g., by trying to solve problems they are interested in themselves and thus actively participate in the course. If they are not able to come up with their own solution, they are encouraged to seek collaboration with their colleagues in order to solve the problem together. Moreover, improvement of memorization effects as well as the learning experience in general, by improving the seamlessness of the course, is an important aim.
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In the course we are talking about, two parallel approaches are simultaneously used in different groups of the course. Most of the lecturers still use the traditional approach, while my groups are using the modern approach. This allows an easy comparison.
The traditional approach is very teacher-centred in the sense that it is lecture-like. The lecturer pre-selects specific problem sets and typically presents the complete solution to the students on a blackboard or a similar medium. The students just passively consum these sample solutions and copy them from the blackboard. Roughly every two weeks there’s a paper-pencil test checking the ability of the students to solve specific problems. These tests serve as the only means of grading in the traditional approach.
The modern approach on the other hand is very student-centered and workshop-like. It let’s the students choose problems from a pool of problem sets, i.e., they online have to solve about 50% of the available example problems correctly in order to acquire the maximum amount of online-points corresponding to these problems. Moreover, the modern approach requires the students to prepare these example problems leading to a decent amount of hands-on activity. Validity of the solutions is checked by an online assignment that has to be done prior to the face-to-face (f2f), in-class appointment. Furthermore, students have to upload their full solutions as pdf, jpeg, png, etc. files. These full solutions are mandatory in order to obtain the respective online-points in the online-assignment. Moreover, the full solutions are also spot-checked in order to ensure that every student at least uploads her or his own handwritten solutions and doesn’t just use the solutions of a colleague. However, teamwork is actively encouraged in order to strengthen the collaborative skills of the students. There is also a paper-pencil test among other possibilities to achieve online-points resulting in diverse means of grading in contrast to the traditional approach.
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As the modern approach is a blended-learning scenario it consists of an online and an in-class or f2f part.
The online part implented in the Learning Management System (LMS) Moodle consists of online assignments in combination with the online tests mentioned earlier, counting towards online points. Because one cannot (by austrian university law) require the students to attend the lecture connected to this excercise course the theoretical basis needed to solve the online assignments is provided in a WIKI. Virtual collaboration and discussions among the students as well as with the lecturer are facilitated in a message board. Contribution to the WIKI, which is also encouraged, as well as active participation in the message board also adds towards the online points. At the end a screencast library of full solutions of all the problem-sets is provided to the students. This library is made public on the authors YouTube channel right now and will subsequently be available to everyone. The screencasts are in German but English subtitels are planned for the (near) future. These screencasts are linked to the LMS to be readily and seamlessly available to the students.
The in-class part is based on the online-part insofar as it is based on problematic areas identified in the online-part. The online assignments have to be handed in prior to the in-class appointments and the lecturer – in this case myself – can then look into the students solutions and identify problems with certain parts of the online assignment. These parts are now specifically discussed during the f2f appointments. Everything is discussed using an interactive whiteboard, in this case Explain Everything, and recorded live. These recordings then go into the screencast library to be available for the students as well as the general public. Roughly every second week there is a paper-pencil test checking if the students really understood the topics discussed earlier. These tests count toward the in-class points. The distribution of points is 20% online and 80% in-class at the moment.
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Looking at a specific topic of the course the online part looks like on the left hand side on the slide above. Since we are using Moodle everything is structured in weeks ressembling the structure of the weekly f2f appointments. A specific example problem looks like the one on the right-hand side on the slide above, in this case an example problem from 3D statics. Everything is given in abstract variables, i.e., without numbers. We will see why in a moment.

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The WIKI for week 3, corresponding to statics, e.g., equilibrium conditions of mechanical systems, can be seen in the slide above. Figures are often taken out of textbooks, in this case from Russell C. Hibbeler, Technische Mechanik 1. The WIKI in this week explains the equilibrium conditions as well as free-body diagrams and support reactions for 2D as well as 3D supports. Typically enough to get the students going with the specific problem sets.
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On this slide we can see a screenshot of the message board. As you can see, the lecturer has to be quite active himself in order to get things going. The more the students realize the board actually helps in finding answers to their questions the better it will work without the teacher interfering.
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An online test typically looks like shown here. The main question type used is the so-called variable numeric question, a type that generates random variables for every student to start with. This ensures that no two students receive the same set of variables adding a further barrier to cheating to these online tests. The questions typically concern the specific problem sets of the week in question. However, as all screencasts and thus all full solutions are made public at the moment, online tests are also starting to contain questions not specifically concerning the example problems but also theoretical concepts and further questions.
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In-class during the f2f appointments every example problem that is discussed with the whole group of students is recorded as a screencast and goes into the screencast library as explained earlier. At least the complete pool of online problem sets is fully available within the screencast library. However, f2f appointments in the near future, i.e., starting with the next semester, will also discuss further problem sets to deepen the understanding of the students. These are planned to be worked out in small groups by the students themselves with the lecturer being available as a consultant when problems arise.Folie9

The complete screencast library is publicly available on the authors YouTube channel as described above and of course all screencasts are also individually linked to the LMS for a seamless learning experience.
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After a specific topic has been discussed a further paper-pencil test has to be taken by the students, roughly every second week. All in all there are six of these test to be taken throughout the semester, divided into two parts. Students need to be positive on both parts seperately in order to get a positive grade on the complete course. Should a student struggle to achieve enough points on a part, there is a second chance to achieve enough points by taking an additional exam at the end of each part.
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An interesting observation is how the students react to the modern approach as compared to the traditional one. A bit of insight can be gained by comparing the evaluations of the different groups. Here, two groups using the modern approach are compared to the overall evaluation of all groups of the same semester. Evaluations are done in the Austrian grading scheme, where 1 is excellent and 5 is insufficient. The mean values of the modern groups are 1,25 (excellent) and 1,53 (just not excellent) while the overall mean value is 2,10 (good). Taking into account that the two modern groups are also cointained in the overall mean value, one can conclude that students are evaluating the modern approach approximately one grade better than the traditional one.
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The same holds true when looking at the free-text evaluations cited in the next slide. Especially the available screencasts are highly praised.
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Moreover, one can show a certain correlation between online and paper-pencil points. Students who are doing well online are typically also doing well in-class. Of course general motivation might also be a relevant factor to this correlation.
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Even more interesting is the last comparison we are going to draw. Here grades of the modern and traditional approach are compared, where green is modern and red is traditional. What is obvious is, that there are way less negative grades (5) in the modern approach. A possible interpretation is, that due to the online points a lot of stress is taken off of the students during the paper-pencil tests. Students tend to be very nervous when it comes to f2f-tests, especially in often frightful subjects like mechanics. Already achieved online-points might relax this situation significantly. What can also be seen, though is that the very good students are seemingly not influenced by the specific approach followed in the group.
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To conclude one can say that the modern approach is able to lower the barriers for passing and thus results in better average grades. It is also very well received by the students during evaluations and also in personal discussions with members of the Institute as well as the author himself.

In the future further adjustments are planned in the courses of the author. These are even more adjustment to the previous knowledge of the students by providing a larger pool of problem sets and switching to a full workshop like approach during f2f appointments, where students are solving more complex problems in groups and the lecturer is available as a consultant. Furthermore, online tests are converted to mastery tests containing not only questions specific to the online assignments but also further questions to check the „mastery“ of the underlying topic. And last but not least a very important topic for the author is to work more on screencasts, trying to embed them into stories. These stories should be constructed to build mental bridges for the students in order to improve memorization effects even more.

If you are interested in the full paper of this talk please download it here:

https://www.researchgate.net/publication/337243538_EXPERIENCES_WITH_A_BLENDED_LEARNING_CONCEPT_IN_A_FIRST_YEAR_ENGINEERING_MECHANICS_COURSE

Screencasts zur technischen Mechanik

Screencasts zur technischen Mechanik

Seit mehreren Jahren beschäftige ich mich nun mit Blended Learning und Flipped Classroom Szenarien im technischen Hochschulbereich, genauer gesagt in der technischen Mechanik. Dabei ist unter anderem auch eine ganze Reihe an Screencasts zu konkreten Übungsbeispielen entstanden. Hier eine kurze Vorstellung und Einführung zur Idee:

Sämtliche Screencasts waren bislang exklusiv für die Studierenden meiner Übungsgruppen verfügbar und zur Nachschau der Präsenztermine gedacht. Nachdem aber die Rückmeldungen der Studierenden nun über mehrere Jahre hinweg sehr positiv ausgefallen sind, habe ich mich dazu entschlossen die Screencasts sukzessive öffentlich zu machen. Es handelt sich dabei um die Themengebiete Statik, Festigkeitslehre und Dynamik. Beinahe alle Screencasts sind Live im Hörsaal entstanden und entsprechend nachträglich bearbeitet worden (vor allem Studierendenstimmen herausgeschnitten), daher können sie sich natürlich nicht mit durchdachten Produktionen messen, sondern stellen vielmehr den gedanklichen Prozess zur Lösung der konkreten Beispiele in den Vordergrund. Hinzugefügt wurden lediglich die einführenden und erklärenden Worte zu Beginn jedes Videos um die Aufgabenstellungen auch für außenstehende Verständlich zu machen. Die Studierenden kannten diese Beispiele nämlich bereits vorab und daher war während der Präsenzphase nur wenig Erklärung zur Aufgabenstellung nötig.

Nachdem es sich um insgesamt beinahe 200 Screencasts handelt, habe ich beschlossen immer jeweils Montags, Mittwochs und Freitags eine neue Aufgabe bereitzustellen um auch eine gewisse Kontinuität in die Veröffentlichungen zu bringen. Die erste Playlist mit den Aufgaben zur Statik findet sich hier:

Meine Hoffnung ist, wie schon im Intro Video erwähnt, dass sich vielleicht ein größeres Publikum für die Schönheit der Mechanik begeistern lässt und das auch außenstehende Studierende oder einfach nur Interessierte mit dem Videomaterial arbeiten und davon profitieren können. Sollten Unklarheiten auftreten oder Fehler auftauchen die bislang übersehen wurden so bitte ich um entsprechende Mitteilung entweder über die YouTube Kommentarfunktion oder direkt an mich um die Inhalte auch stetig verbessern zu können.

Vielen Dank schon jetzt für das Interesse und die Mithilfe und hoffentlich bis bald,
Markus Orthaber

Martin Lindner – Die Bildung und das Netz [Rezension]

Offensichtlich eine Leseempfehlung wert …

Schule Social Media

Schlechte Sachbücher hätten als Artikel erscheinen sollen, der unnötigerweise zu einem Buch aufgeblasen wurde. Bei guten Sachbüchern wünscht man sich, sie wären als mehrere Bände erschienen.

Martin Lindners »Die Bildung und das Netz« ist ein hervorragendes Sachbuch. 2014 wurde es via Crowdfunding finanziert, 2016 gab es Nachfragen, was aus dem Projekt geworden sei. Liest man es 2017, versteht man, warum seine Entstehung so viel Zeit beansprucht hat: Erstens verspricht der Titel nicht zu viel – das Buch wird dem breiten Rahmen gerecht und beschäftigt sich mit allen Aspekten der Bildung und allen Aspekten des Netzes. Dabei verliert es sich nicht in Details, sondern zeichnet die wesentlichen Ideen und Bewegungen so nach, dass die entscheidenden Umbrüche und Argumente hervortreten. Zweitens ist der Autor das, was er einen »Guerilla-Lerner« nennt. Für ihn gilt, was Marcia Loughry aus Friedmanns »The World is Flat« als Maxime ausgibt:

In der neuen, flachen Welt muss…

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eDidactics – Fortbildungsprogramm

Für alle Lehrenden im steirischen Hochschulraum bietet die Steirische Hochschulkonferenz (SHK) ein Fortbildungsprogramm für den Einsatz von Technologien in der Hochschullehre an: eDidactics. Als Absolvent dieses Programmes und nunmehriger Vertreter der Montanuniversität Leoben in der mit der Organisation betrauten Arbeitsgruppe, erlaube ich mir einige Informationen zu eDidactics zu verbreiten, in der Hoffnung auch die eine oder den anderen dafür begeistern zu können.

In insgesamt neun Modulen werden im Fortbildungsprogramm eDidactics unterschiedliche Blickwinkel der Hochschuldidaktik unter dem Gesichtspunkt der Digitalisierung beleuchtet. Angefangen bei einer grundsätzlichen Einführung in LernManagementSysteme (LMS) über Mediendidaktik, E-Moderation, digitale Kooperation und Kollaboration, Multimediaproduktion und Rechtsfragen bis hin zu elektronischer Leistungsfeststellung. Neu im kommenden Studienjahr ist außerdem ein eigenes Modul zur Barrierefreiheit und Inklusion. Zu diesem sehr spannenden und lehrreichen neuen Modul, dem ich im Rahmen eines Pilotdurchganges beiwohnen durfte, wird es in Kürze einen eigenen Blogbeitrag geben.

Jede steirische Hochschule bietet Ihren Lehrenden zwei Freiplätze pro Studienjahr, wobei die TeilnehmerInnen Module im Gesamtausmaß von mindestens 6 ECTS-Credits innerhalb dreier Studienjahre zu absolvieren haben. Am Ende dieser Fortbildung steht ein Zertifikat, welches von allen steirischen Hochschulen als Qualifikationsnachweis anerkannt wird. Den TeilnehmerInnen ist dabei freigestellt, welche Module sie zur Erlangung der geforderten Credits wählen. Lediglich ein Modul zum Umgang mit der Hard- und Software an der eigenen Hochschule ist für alle TeilnehmerInnen verpflichtend. Aus eigener Erfahrung kann ich jedoch sagen, dass es durchaus sinnvoll ist alle Module zu besuchen, sofern sich dies zeitlich einrichten lässt.
Auch für nicht an einer der steirischen Hochschulen beschäftigte Personen besteht die Möglichkeit sich zu einzelnen Modulen anzumelden und diese mittels Teilnahmebestätigung abzuschließen. In einem solchen Fall schlägt jedes Modul mit 300 Euro zu Buche, welche aber definitiv gut investiert sind.

Beispielhaft finden sich im Folgenden zwei Videos, welche im ersten Durchgang des Moduls Multimediaproduktion (2 ECTS) entstanden sind. Es sei dabei angemerkt, dass die TeilnehmerInnen hierbei durchwegs erstmalig mit der Videoproduktion zu tun hatten. Angefangen von der Idee, dem Verfassen eines einfachen Drehbuches über die Aufnahme und den Schnitt im Videoschnittprogramm Camtasi bis hin zum fertigen Kurzvideo wurden alle Schritte innerhalb der Präsenzphase in Gruppen erledigt. Die Aufgabe war es ein „Werbevideo“ für eDidactics zu erstellen.

Die Präsenztermine werden auch noch von einer Online-Phase mit unterschiedlichsten Aufgabenstellungen begleitet. Im oben genannten Modul Multimediaproduktion ist dies die Erstellung eines weiteren Videos oder eines eBooks für die eigene Lehre.

Auch die anderen Module bieten vergleichbar direkt umsetzbare Inhalte zu den jeweiligen Themengebieten. So wird beispielsweise ein mediendidaktisches Konzept für eine eigene Lehrveranstaltung erstellt (Modul Mediendidaktik), die konkrete Arbeit mit einem LMS gelernt (Modul Umgang mit Elementen eines LMS), eModeration nach dem Modell nach Gilly Salmon geübt (Modul E-Moderation und Kommunikation), verschiedene Tools zum kollaborativen Arbeiten ausprobiert (Modul Kooperation und Kollaboration), rechtliches Hintergrundwissen (hier sogar inklusive eines begleitenden MOOCs) vermittelt (Modul Rechtsfragen) sowie gängige Methoden zur elektronischen Leistungsfeststellung besprochen und dabei auch selbst elektronische Prüfungen erstellt. Kurz gesagt: Die Teilnehmerin bekommt einen sehr fundierten Überblick über die Digitalisierung der eigenen Lehre und gleich auch noch das dazu notwendige Handwerkszeug vermittelt.

Daher sei allen die ihre Hochschullehre auf ein neues Niveau heben möchten empfohlen am Fortbildungsprogramm eDidactics teilzunehmen. Und das ist beileibe keine Werbefloskel, sondern meine persönliche Erfahrung als Absolvent von eDidactics und bestätigt durch mittlerweile etliche danach erfolgte Evaluierungen meiner Lehrveranstaltungen durch Studierende.

iMooX MOOC Gipfel

iMooX MOOC Gipfel

Pünktlich zu Beginn der LV-freien Zeit veranstaltete die Organisationseinheit Lehr-und Lerntechnologien der TU Graz am 4. Juli 2019 den ersten iMooX MOOC-Gipfel. Zu dieser exklusiven Veranstaltung eingeladen waren Erstellerinnen bisheriger bzw. in Kürze auf iMooX stattfindender Kurse. Für einen spannenden Erfahrungsaustausch war also der Grundstein in jedem Fall gelegt.

Sofort bei Betreten des Raums fiel auf, dass es sich hierbei um kein gewöhnliches Meeting handeln kann. Vielmehr hatten sich die Veranstalter ordentlich ins Zeug gelegt um ein gipfelwürdiges Erlebnis zu bieten. So war der gesamte Veranstaltungsraum im Sinne eines (Berg)-Gipfels ausgestattet und dekoriert; Kletterseile und andere Utensilien, Rucksäcke, Feldstecher, Kartonberge und als kleine Stärkung zwischendurch nebst der üblichen Verpflegung sogar gipfelwürdige Toblerone. Kurz gesagt: Alles mit sehr viel Liebe zum Detail gestaltet.

Die Teilnehmerinnen waren entsprechend motiviert und das Programm ebenso ansprechend gestaltet. Zwei wichtige und intensive Inputs zu Learning Analytics sowie H5P und dazwischen sehr viel Raum für Diskussionen und Anregungen betreffend MOOCs generell und auch iMooX als Plattform. Alles gespickt mit Partner- und Gruppenarbeiten samt anschließender Gesamtdiskussion. Sehr lohnend, da dadurch auch gleich ein guter Einblick in die Arbeitsweise anderer MOOC Erstellerinnen gewährt wurde. Darüber hinaus konnte man sich eine gute Portion neue Motivation für die eigene Arbeit mitnehmen.

In diesem Sinn möchte ich mich herzlichst bei Martin Ebner und seinem Team, allen voran Clarissa Braun und Maria Haas, für die Organisation dieses ersten MOOC Gipfels bedanken. Nicht minder dankbar bin ich für die offene und herzliche Atmosphäre unter den Teilnehmerinnen, welche Raum für weitere hoffentlich fruchtbare Zusammenarbeit geschaffen hat. Ich freue mich schon sehr auf den vereinbarten weiteren Austausch unter den Teilnehmerinnen und hoffe auf eine Wiederauflage des MOOC Gipfels im kommenden Jahr; dann aufgrund der diesjährigen positiven Erfahrungen sicher mit einem erweiterten Teilnehmerkreis.

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Fotos: TU-Graz Lehr- und Lerntechnologien; mit freundlicher Zustimmung aller Teilnehmerinnen veröffentlicht.

E-Learning: Warum nicht?

Am 15. September 2016 ging der 15. E-Learning Tag an der FH Joanneum in Graz, veranstaltet vom ZML Innovative Lernszenarien über die Bühne.

Ganz im Sinne des Mottos „E-Learning: Warum nicht?“ gab es eine durchaus kontroversielle Auseinandersetzung mit den Methoden und Werkzeugen des E-Learnings. Vor allem in der Keynote, welche von W. Renninger, G. Schwarze und S. Tautscher E-Learning aus 3 Perspektiven beleuchtete, wurde von den beiden Damen teilweise tief in der Klischeekiste gegraben, was auch gleich den ein oder anderen Aufschrei aus dem Publikum nach sich zog. Der Start für die kritische Auseinandersetzung war also perfekt gelungen.

Eines der Highlights folgte mit K. Hoffmann’s Vortrag „Erwartungen in 15 Jahren E-Learning“, der in Form eines Live kommentierten Videos Resümee über die vergangenen 15 Jahre digitales Lernen zog. Seine provokante aber durchaus überlegenswerte These am Ende lautete sinngemäß: Sollen wir nicht den Studierenden die Möglichkeit bieten selbst ein für sich passendes Curriculum zusammenzustellen und in diesem Zuge  gleich auch sämtliche Zertifizierungen abschaffen?

Dem entgegen stand der Vortrag von C. Friedl „MOOCs – warum eigentlich (nicht)?“ wo es um den Einsatz von MOOCs in Firmen ging. Abgesehen davon, dass unter den 13 befragten Firmen nur eine einzige bereits MOOCs einsetzt und nur 2 planen solche einzusetzen, lagen die größten Bedenken der Personalchefs gerade in der nicht vorhandenen Zertifizierung. Hier klafft also noch ein großes Loch zwischen dem was K. Hoffmann fordert und dem Verständnis von Personalchefs. Meine persönliche Meinung ist, dass am Ende des Tages ganz klar Kompetenzen im Vordergrund stehen müssen und wir uns daher zumindest schrittweise von starren Zertifikaten verabschieden sollten.

Zwischen diesen beiden Vorträgen stand ein weiteres Highlight. Wieder einmal konnten W. Gruber und C. Freisleben-Teutscher mit ihrem Thema „E-Learning: Grenzen im Kopf überwinden“ alle TeilnehmerInnen erflogreich zum Mitmachen bei ihrer hybriden Schnitzeljagd bewegen. Es wurden in einer kollaborativen Aktion E-Learning Stolpersteine verfasst um sich anschließend in hohem Bogen von diesen zu verabschieden, Zukunftsvisionen getwittert und gemeinsam Flipcharts befüllt.

Der Ausklang fand, wie schon vergangenes Jahr, im Rahmen eines Workshops statt. Drei solcher Workshops von Rechtsfragen im E-Learning über die Nutzung von Apps in der Lehre bis hin zum Einsatz sozialer Medien standen zur Auswahl bereit und rundeten den sehr gelungen E-Learning Tag 2016 an der FH Joanneum ab.

Ich freue mich schon auf ein Wiedersehen im nächsten Jahr.