HHU StartMNFPhysikGrundpraktikum Dr. Götz LehmannProjekteHypermedia - Physik für Mediziner (2001 - 2005)

Hypermedia - Physik für Mediziner

Entwicklung einer hypermedialen Lernumgebung für die naturwissenschaftliche Nebenfachausbildung am Beispiel Physik für Mediziner
(2001  - 2005)
H. Theyßen, D. Schumacher

Von den Physikalischen Grundpraktika der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf wird gemeinsam mit der Universitäts- und Landesbibliothek Düsseldorf eine interaktive hypermediale Lernumgebung "Physik für Mediziner" entwickelt. Das von der DFG geförderte Projekt soll in hohem Maße Modellcharakter für die Zusammenarbeit von Universitätsbibliothek und Fachbereich bei der Entwicklung und Distribution hypermedialer Lernmaterialien besitzen. Es sieht eine iterative Entwicklung mit begleitender Evaluation vor, um das "Produkt" im Hinblick auf den Einsatzbereich sowie die Lernbedingungen der Studierenden zu optimieren. Im Hinblick auf technische Aspekte, wie Nutzungshäufigkeit und Nutzerprofile fällt diese Evaluation in den Bereich der Universitäts- und Landesbibliothek. Im Hinblick auf didaktische Aspekte bei der Gestaltung der Lernumgebung werden Entwicklung und Evaluation von den Physikalischen Grundpraktika in Kooperation mit dem Institut für Didaktik der Chemie der Universität Essen durchgeführt. Darüber hinaus besteht im Bereich der Entwicklung eine Kooperation mit dem Institut für Fachdidaktik Physik und Lehrerbildung der TU-Berlin.

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Die Rolle der Bibliothek

Die Universitäts- und Landesbibliothek wird im Rahmen dieses Projektes die technischen und personellen Voraussetzungen untersuchen und dokumentieren, die notwendig sind, um solche interaktive hypermediale Lernumgebungen bedarfsgerecht anbieten zu können. Wichtige Teilaspekte sind dabei, welche Hardware und Software für die verschiedenen hypermedialen Anteile erforderlich ist und wie der Transfer zwischen Bibliothek und externem Nutzer realisiert werden können. EDV-unterstützte Nutzungsuntersuchungen dienen dazu, die Akzeptanz zu evaluieren und mit Hilfe der Ergebnisse das Lernprogramm an die Nutzerbedürfnisse anzupassen. Für die Bibliothek ist dabei insbesondere wichtig, welche Unterstützungsleistungen die Studierenden von Seiten der Bibliothek erwarten und welche personellen Anforderungen damit verbunden sind.

Warum "Physik für Mediziner"?

Der Bereich "Physik für Mediziner" wurde als "Modell" für ein derartiges gemeinsames Entwicklungsprojekt ausgewählt, weil hier die Vorteile einer hypermedialen Lernumgebung gegenüber traditionellen Lehrangeboten besonders geeignet zur Lösung der spezifischen Probleme erscheinen:

  • Die physikalischen Vorkenntnisse sind in dieser Lerngruppe inhomogen und im Mittel gering. Dem kann in einer hypermedialen Lernumgebung durch umfangreiche Ergänzungsangebote zu physikalischen und mathematischen Grundlagen entsprochen werden. Diese Lehrangebote können von den Studierenden den eigenen Lernvoraussetzungen entsprechend genutzt werden.
  • Die Einbettung physikalischen Fragestellung in den medizinischen Kontext ist in einer hypermedialen Lernumgebung flexibler und in erheblich größerem Umfang realisierbar als es im Rahmen des traditionellen Lehrangebotes.
  • Die hohe zeitliche Auslastung der Studierenden während der Vorlesungszeit bedingt, dass die Beschäftigung mit den Nebenfächern häufig in den Hintergrund tritt. Eine hypermediale Lernumgebung erlaubt flexible Lernzeiten ohne Verzicht auf Visualisierung (dynamischer) physikalischer Zusammenhänge durch multimediale Elemente.
  • Wird sie, wie hier geplant, über einen Server zur Verfügung gestellt, so ist die hypermediale Lernumgebung praktisch unbegrenzt verfügbar. Damit kann das Angebot den großen Studentenzahlen besser gerecht werden als eine Lehrbuchsammlung. Außerdem kann es im Gegensatz zum Lehrbuch jederzeit aktualisiert werden.

Ein weiterer Grund für die Auswahl des Beispiels "Physik für Mediziner" sind die bestehenden Vorarbeiten: An der Universität Düsseldorf wurde im Laufe der letzten Jahre ein neues, adressatenspezifisches Physikpraktikum für Studierende der Medizin entwickelt, bei dessen Versuchen die physikalischen Inhalte in medizinische Kontexte eingebettet sind und dessen didaktisches Konzept an die spezifische Lerngruppe angepasst ist. Hierbei wurden bereits die medizinischen Bezüge erarbeitet sowie die Lernvoraussetzungen der Studierenden empirisch untersucht.

Die hypermediale Lernumgebung - Konzept und Struktur

Das bisherige Konzept sieht vor, aufgrund der durchweg geringen physikalischen Vorkenntnisse der Lernenden, neben freien Navigationsmöglichkeiten eine lineare "Führung" durch die Lernumgebung anzubieten. Diese Führung soll gemäß einer physikalischen Fachsystematik erfolgen und die physikalischen Inhalte jeweils durch (hypermediale) Verknüpfungen in den medizinischen Kontext einbetten. Realisiert wird diese Führung durch einen sogenannten "Roten Faden", bestehend aus (rot gekennzeichneten) Html-Seiten, entlang dessen der physikalische Inhalt in linearer, von der Lernumgebung vorgegebener Reihenfolge erarbeitet werden kann. Zahlreiche (ebenfalls rot gekennzeichnete) hypermediale Verknüpfungen zwischen den Seiten des "Roten Fadens" ermöglichen darüber hinaus ein freieres Navigieren.

Die zahlreichen Ergänzungsangebote, die umfangreichere Bildschirmexperimente, ausführliche Erläuterungen zum medizinischen Bezug, Beispiele und Übungsaufgaben beinhalten, werden in Form zusätzlicher (blau gekennzeichneter) Html-Seiten eingebunden. Diese sind untereinander sowie mit den Seiten des "Roten Fadens" durch (ebenfalls blau gekennzeichnete) hypermediale Verknüpfungen verbunden.

Als multimediale Elemente beinhaltet die Lernumgebung Abbildungen, Animationen, Simulationen und Bildschirmexperimente. Darüber hinaus wird großer Wert auf eine (inter-)aktive Einbindung der Studierenden gelegt.

Hierzu bestehen verschiedene Formen von Eingabemöglichkeiten:

  • Am rechten Rand jeder Html-Seite befindet sich ein Notizfeld, in dem der Benutzer seine persönlichen Notizen und Kommentare zum Inhalt der betreffenden Seite festhalten kann. Bei jedem Aufruf dieser Seite findet er dort (sofern er zur Abmeldung seine persönliche Kennung verwendet) die aktuelle Version seiner Einträge vor.
  • Zu Experimenten und Abbildungen gibt qualitativ zu beantwortende Fragen, Messwerttabellen und Aufgaben. Wie bei den Notizfeldern werden auch hier alle Eingaben benutzerspezifisch verwaltet.

Damit die Daten jederzeit aktuell sind, geschieht die Speicherung der Eingaben automatisch und unmittelbar nach jeder Änderung. Diese nutzerspezifische Verwaltung der Eingaben stellt eine neue, zusätzliche Serviceleistung von Seiten der Universitätsbibliothek dar, die über das bloße "zur Verfügung stellen" hypermedialer Lernumgebungen hinaus geht. Es gehört zu den Zielen dieses Projektes, die für eine derartige Erweiterung des Dienstleistungsspektrums notwendigen Infrastrukturen zu schaffen und mit der großen Zahl der zu erwartenden Nutzer zu erproben.


Veröffentlichungen

Veröffentlichungen

Abschlußbericht

Physik für Mediziner - Einsatzbeispiele und Ergebnisse

H. Theyßen
Pitton, Anja (Hrsg.): Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Band 25.

Entwicklung, Evaluation und Distribution einer hypermedialen Lernumgebung "Physik für Mediziner".

J. Riks, H. Theyßen (2004).
Wiemeyer, Josef (Hrsg.): Education, research and New Media. Changes and Challenges for Science: 10. Tagung der IuK-Initiative der wissenschaftlichen Fachgesellschaften vom 11.-14. März 2004. Hamburg: Czwalina

Multimediaeinsatz in der Medizinerausbildung

H. Theyßen (2003).
Pitton, Anja (Hrsg.): Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Band 23. Münster: Lit-Verlag S.173-175

Development, Evaluation and Distribution of a Hypermedia Learning Environment "Physics for Medical Students".

H. Theyßen, M. Hüther (2003).
Bernath, Ulrich ; Szücs, András (Eds.): Proceedings of the Third EDEN Research Workshop, Oldenburg: BIS S.277-282

Kooperative Entwicklung einer hypermedialen Lernumgebung durch Universitätsbibliothek und Fachbereich.

I. Siebert (2002).
Schriften der Universitäts- und Landesbibliothek Düsseldorf (Band 36).

Entwicklung und Evaluation einer hypermedialen Lernumgebung "Physik für Mediziner".

H. Theyßen, D. Schumacher, E. Sumfleth (2002).
GDCP (Hrsg.): Zur Didaktik der Physik und Chemie: Probleme und Perspektiven. Berlin, Leuchtturm-Verlag S.153-155

Entwicklung einer hypermedialen Lernumgebung für die naturwissenschaftliche Nebenfachausbildung: Ein gemeinsames DFG-Projekt der Physikalischen Grundpraktika der Heinrich-Heine-Universität und der Universitäts- und Landesbibliothek Düsseldorf

H. Theyßen, N. Vierschilling (2001).
Bibliotheksdienst, Nr. 35/4, S. 458–464

Entwicklung einer hypermedialen Lernumgebung "Physik für Mediziner".

D. Schumacher, P. Klawikowski, H. Theyßen, E. Sumfleth (2001).
GDCP (Hrsg.): Zur Didaktik der Physik und Chemie: Probleme und Perspektiven. Kiel, Leuchtturm-Verlag, S. 394–396.


Tagungsbeiträge

Tagungsbeiträge

Physik für Mediziner: Die Rolle der ULB Düsseldorf bei der Entwicklung eine interaktiven hypermedialen Lernumgebung (Vortrag)

J. Kreische
Audiovisuelle Wissensmedien online in Hochschulbibliotheken und Mediatheken, Tagung der IWF Wissen und Medien in Göttingen, Februar 2005

eLearning – Physik für Studierende der Medizin (Vortrag)

D. Schumacher, H. Theyßen
Workshop der Koordinierungsstelle für Studienreform an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, November 2004

Das Physikpraktikum zu Hause - flexible Lernzeiten durch virtuelle Praktikumsversuche (Vortrag)

H. Theyßen
"Computer oder Kreide? Multimedial gestütztes Lernen und Lehren", Symposium in Düsseldorf, Juni 2004

Physik für Mediziner - Einsatzbeispiele und Ergebnisse (Vortrag)

H. Theyßen
Jahrestagung der GDCP in Heidelberg, September 2004

Physik für Mediziner – Entwicklung einer hypermedialen Lernumgebung (Vortrag)

J. Riks
2. Leipziger Kongress für Information und Bibliothek in Leipzig, März 2004

Entwicklung, Evaluation und Distribution einer hypermedialen Lernumgebung "Physik für Mediziner" (Vortrag)

J. Riks, H. Theyßen
IuK-Frühjahrstagung in Darmstadt, März 2004

Kombinierter Einsatz von Realexperiment und hypermedialer Lernumgebung im fachübergreifenden Physikunterricht (Vortrag)

A. Flügel, H. Theyßen, R. Wilke

Einsatz und Evaluation einer hypermedialen Lernumgebung "Physik für Mediziner" (Vortrag)

DPG-Frühjahrstagung in Düsseldorf, März 2004

Development, Evaluation and Distribution of a Hypermedia Learning Environemt for Medical Students (Vortrag)

H. Theyßen & M. Hüther
Third EDEN Research Workshop in Oldenburg, März 2004

Hypermedia contra Praktikum (Vortrag)

H. Theyßen & M. Hüther
Foren für Studienreform der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, November 2003

Entwicklung, Einsatz und Evaluation einer hypermedialen Lernumgebung (Poster)

D. Schumacher, H. Theyßen & M. Hüther
Kongress der Gesellschaft für Fachdidaktik in Berlin, September 2003

Multimediaeinsatz in der Medizinerausbildung (Vortrag)

H. Theyßen, D. Schumacher
Jahrestagung der GDCP in Berlin, September 2003

Evaluation eines Multimedia-Einsatzes in der Medizinerausbildung (Vortrag)

M. Hüther, E. Sumfleth, H. Theyßen
Jahrestagung der GDCP in Berlin, September 2003

Multimedia in der Medizinerausbildung (Vortrag)

H. Theyßen
DPG-Frühjahrstagung in Augsburg, März 2003

Medizinerausbildung: Anforderungen und Konsequenzen (Vortrag)

H. Theyßen, M. Hüther
DPG-Schule für Physik in Bad Honnef, März 2003

Hypermediale Lernumgebung - Physik für Mediziner (Vortrag)

H. Theyßen
Ringvorlesung E-Learning in der Experimentalphysik an der TU-Berlin, Januar 2003

Multimediaeinsatz in der Medizinerausbildung (Vortrag)

H. Theyßen
Jahrestagung der GDCP in Flensburg, September 2002

Eine hypermediale Lernumgebung "Physik für Mediziner" - Einsatz und Evaluation einer Einheit zum Thema "Flüssigkeitsströmungen" (Vortrag)

D.Schumacher, E. Sumfleth, H. Theyßen
Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik (GDCP) in Dortmund, September 2001

Integration eines Praktikumsversuches in eine hypermediale Lernumgebung mittels IBEs (Vortrag)

F. Möbius, H. Theyßen
Frühjahrstagung der DPG (Deutsche Physikalische Gesellschaft) in Bremen, März 2001


Evaluation

Evaluation

Nutzungsevaluation

Art und Umfang der Nutzung werden mit Hilfe von Navigationsprotokollen und Fragebögen untersucht. Hiermit soll im Einzelnen geklärt werden:

  • Welche Nutzergruppen greifen zu welchen Zeiten, von welchen Orten aus auf die Lernumgebung zu?
  • In welchem Maße wird die Flexibilisierung der Lernzeiten- und Orte angenommen?
  • Ist von Seiten der Universität eine Erweiterung des Angebotes an Arbeitsräumen und/oder Arbeitszeiten notwendig?
  • Unter welchen Bedingungen kann das Angebot der Lernumgebung als Serviceleistung für außeruniversitäre Nutzer(gruppen) von der Universitätsbibliothek erbracht bzw. aufrecht erhalten werden?

Akzeptanzuntersuchungen

Die Akzeptanz unter den Studierenden wird mittels schriftlicher und mündlicher Befragungen erhoben. Für die einzelnen Nutzergruppen werden entsprechend des jeweiligen Einsatzkontextes speziell zugeschnittene Erhebungsmethoden eingesetzt.

Lernwirksamkeitsuntersuchungen

Bei der Untersuchung der Lernwirksamkeit liegt der Schwerpunkt zunächst auf der folgenden Frage:

In wieweit lässt sich die Durchführung einzelner Praktikumsversuche durch die durch die Bearbeitung inhaltlich äquivalenter Module der Lernumgebung ersetzen?

Zum Vergleich der Lernwirksamkeit werden Labor- und Feldstudien mit verschiedenen Szenarien für den Einsatz der Lernumgebung durchgeführt:

  • Im Rahmen der Laborstudie "Hypermedia contra Praktikum" wird die Lernumgebung unter dem Praktikum sehr ähnlichen Rahmenbedingungen bearbeitet. Lernzeit und Lernort sind vorgegeben und die Studierenden arbeiten in Gruppen mit Betreuung durch Tutoren. Die Lernwirksamkeit wird durch Wissenstests, Concept Maps und die Analyse von Prozessdaten erhoben.
  • Im regulären Praktikumsbetrieb kann ein Praktikumsversuch durch die Bearbeitung des inhaltlich entsprechenden Moduls der Lernumgebung ersetzt werden. Lernzeit und Lernort sind hierbei individuell wählbar. Den Studierenden ist es freigestellt, alleine oder in Gruppen zu arbeiten und eine Betreuung steht nur per e-mail zur Verfügung. Die Lernwirksamkeit wird durch Wissenstests und die Analyse von Prozessdaten erhoben.
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