swissuniversities Educational Technologies Studienreise USA - Tag 4

Stanford Center for Learning and Knowledge

Das HTW Blended Learning Center besucht im Rahmen der ersten Studienreise digital learning gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus anderen Schweizer FHs in Boston und San Francisco Institutionen und Unternehmen, in denen digitale Lerntechnologien eingesetzt werden.

Der Mittwoch der Studienreise umfasste den Transfer von Boston nach San Francisco. Am Donnerstag hat sich die Gruppe an der Stanford University Fernlaboratorien im Riedel-Kruse Lab, VR-Lösungen im Virtual Human Interaction Lab und Learning Analytics im Lytics Lab angesehen. Am Nachmittag standen Besuche bei Google und Coursera, bei denen die MOOC Lösungen und Strategien der beiden Firmen diskutiert wurden.

Stanford University Labs -Fernlaboratorien, Virtueller Realität und Learning Analytics

Am Vormittag waren wir auf dem Standford Campus. Dort gibt es viele Initiativen, die sich mit den verschiedenen Formen von digitalen Technologien und Lernen befassen. Leider hatten wir nur drei Stunden Zeit und konnte deshalb nur einen kleinen Einblick in die Aktivitäten bekommen.

Fernlaboratorien zur Verbindung von Lernen und Forschung

Die erste Station in Stanford war das mikrobiologische Riedel-Kruse Lab. Eigentlich unter dem Thema „Gamification" wurden Konzepte zur Verwendung einfacher Technologien zur Durchführung einfacher mikrobiologischer Experimente an drei Beispielen vorgestellt, die im Lab umgesetzt wurden.

Das erste Beispiel war eine Lösung mit dem ein Smart Phone in ein Mikroskop verwandelt werden kann. Dazu wird ein einfaches Linsensystem vor der Smart Phone Kamera fixiert. Der Präparatträger wird durch ein Stativ aus dem 3D Drucker unter der Linse fixiert. Damit können mit dem Smart Phone nicht nur Fotos generiert werden, sondern bei lebenden Präparaten auch Videos aufgezeichnet werden. Mit besonderen Apps können dann zusätzliche Experimente auf dem Smart Phone vorbereitet und durchgeführt werden. Solche Apps können auch spielerische Elemente enthalten, wie mit der App Microbe-Soccer demonstriert wurde.

Microb-soccer at Stanford

Das zweite Beispiel waren Fernlaboratorien, mit denen Studierende vorgegebene Experimente mit echten Proben durchführen können. Diese Experimente können orts- und zeitunabhängig über das Internet durchgeführt werden, so dass die Studierenden nicht an die Öffnungszeiten eines Labors gebunden sind und auch nicht an der Stanford Universität studieren müssen.

Remote Labs at Stanford

Diese Fernlaboratorien sind derzeit mit einem Experiment zum Verhalten von fotosensitiven Mikroorganismen eingerichtet. Das Fernlaboratorium erlaubt die Fernsteuerung der Lichtquellen sowie die Aufzeichnung und Auswertung der Reaktionen von Einzellern auf die Lichtimpulse.

Remote Labs at Stanford with Analytics

Das dritte Beispiel war ein Experiment, in dem Studierende per Touch-Bildschirm Licht in unterschiedlichen Wellenlängen auf Teile des Präparats ausrichten können. Auch mit diesem Experiment können die Studierenden das Verhalten von Mikroorganismen in Bezug auf unterschiedliche Wellenlängen untersuchen. Auch bei diesem Aufbau müssen die Studierenden nicht im Labor anwesend sein, sondern können das Experiment fernsteuern und anpassen.

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Auch dieses Experiment wurde mit handelsüblicher und kostengünstiger Technologie realisiert. Dadurch kann es leicht nachgebaut und in mehreren Ausführungen angeboten werden.

Die grosse Herausforderung an solche Fernlaboratorien ist die Flexibilität: Die Studierenden können nur einem vorgegebenen Rahmen mit dem Experiment arbeiten, ohne anwesend zu sein. Variationen des Experiments sind nur bedingt möglich. Mit Hilfe von Robotertechnologie liesse sich die Flexibilität wahrscheinlich erreichen, aber es wurden erst erste Schritte unternommen, so dass die Erfahrungen nur grob skizziert wurden. Einen LEGO-Prototypen für ein solches Roboterlab wurde gezeigt, konnte aber aus zeitlichen Gründen nicht demonstriert werden.

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Immersion in virtuelle Welten für das Lernen

Die zweite Station in Stanford war das Virtual Human Interaction Lab. In diesem Forschungslab wird die Immersion in virtuellen 3D-Welten untersucht. Mit Hilfe von Head-up Displays (HUD) können Menschen in fast fotorealistische virtuelle Welten eintauchen. Je mehr Sinne (z.B. sehen, hören, tasten) in solchen Umgebungen angesprochen werden, je schwieriger fällt es Menschen zwischen dem physischen Raum in dem sich ihr Körper befindet und dem virtuellen Raum zu unterscheiden.

Virtual Reality Experiences

Mit Hilfe dieser Technologien können verschiedene Formen von sozialer und räumlicher Interaktion simuliert werden, in die sich die jeweilige Person im echten Leben nicht bringen könnte. Dazu gehört z.B. die Hautfarbe oder das Geschlecht wechseln. Damit kann der Umgang mit Stereotypen und Rollenbildern bewusst gemacht werden.

Learning Analytics im Lytics Lab

Die letzte Station in Stanford war das Lytics Lab. Dieses Lab befasst sich mit der Nutzung von Daten zur Unterstützung von Lernprozessen. Solche Daten können zur Personalisierung von Lernprozessen und zur Beurteilung von Unterrichtsprozessen verwendet werden. Im Lytics Lab wird versucht, Theorie- und Daten-geleitete Konzepte zu verbinden. Bei der Analyse der Daten hat sich bestätigt, dass der zeitliche Umfang eines Lernangebots nur wenig Einfluss auf den Lernerfolg hat.

Aus Sicht des Lytics Labs ist die moderne Entwicklung von online Lernangeboten von 8 Teildisziplinen beeinflusst.

  • Den Fachdisziplinen
  • Bildungs- und Kognitionswissenschaften
  • Lern- und Nutzererlebnis (User-Experience)
  • Lern- und Bildungstechnologien
  • Projekt-Management
  • Design und Gestaltung
  • Software-Entwicklung
  • Didaktik

Der Erfolg eines Lernangebots lässt sich vom Zusammenspiel dieser Teildisziplinen herleiten. In Summe bilden diese Teildisziplinen einen Bereich der angewandten Grundlagenforschung. Die Leiterin des Lytics Labs, Candace Thille, bezeichnet diesen Bereich als den sogenannten Pasteur-Quadranten. Einem Bereich der Forschung sowohl die Grundlagenforschung als auch die praktische Anwendbarkeit in den Vordergrund stellt.

Pasteur's Quadrand Erklärt

Google - Open Online Education

Google Noogler Training Guide

Am Nachmittag hat uns zuerst Google beim Google Education Programm empfangen. Dort wurde Googles Version von MOOCs vorgestellt: Course Builder. Course Builder ist eine Inhaltszentrische Plattform, die durch ein einfaches Identity Management (Nutzerverwaltung) und einer Analyse Komponente ergänzt wird.

Die Idee hinter Google Course Builder ist die Skalierbarkeit von Lernangeboten. Im Vordergrund steht dabei kein besonderes didaktisches Modell, sondern die Verfügbarkeit von Lerninhalten beim gleichzeitigen Verfolgen der Lernaktivitäten. Letzteres kann zum Einen explizit durch Mikro-Tests erreicht werden, die wahlweise direkt in die Lernmaterialien eingebettet werden können; zum Anderen stellt Google Course Builder eine Analysefunktion zur Verfügung, mit der die Aktivität der Lernenden nach verschiedenen Kriterien ausgewertet werden kann. Course Builder wurde für die Google App Engine entwickelt und steht im Quellcode zur Verfügung. Institutionen können damit die Umgebung an ihre Bedürfnisse anpassen und erweitern. Zum Ausführen muss das Ergebnis in der App Engine Umgebung laufen, die separat angemietet werden muss. In dieser Umgebung bleiben alle Daten im Besitz der ausführenden Institution.

Google Course Builder ist jedoch auf einfache Web-basierte Inhalte beschränkt und verfügt über keine Funktionen zur Zusammenarbeit. Um diese Funktionalität in einem Lernmodul anbieten zu können, müssen externe Dienste eingebunden werden. Standardmässig werden die Google Dienste angeboten, z.B. Google Plus für Diskussionen oder Google Drive für den Dateiaustausch. In diesen Fällen verlassen die Lernenden jedoch die Lernumgebung, so dass die Daten aus der jeweils anderen Umgebung nicht mehr im Lernprozess zur Verfügung stehen.

Google Course Builder ist jedoch nicht die einzige Lösung, die Google für die Unterstützung von Lernprozessen anbietet. Das zweite Produkt das uns vorgestellt wurde sind Google Expeditions. Google Expeditions basiert auf Google Cardboard, einer einfachen Lösung, mit der jedes Smart Phone in eine Virtual Reality Brille verwandelt werden kann. Diese Lösung basiert auf 3D-Videos, die in YouTube gespeichert sind. Lehrende können mit diesen Videos virtuelle Expeditionen mit ihrer Klasse durchführen. Google Expeditions verfügt dafür über ein einfaches Steuerungswerkzeug, dass es Lehrenden ermöglicht, die Klasse zu führen, so dass die Lernenden das entsprechende Video nicht selbst auswählen müssen. Google Course Builder und Expeditions sind jedoch nicht integriert.

Coursera - MOOCs

Anmerkung: Coursera verlangt, dass alle Besucher einen NDA unterzeichnen, in dem die Kommunikation und Diskussion des Besuchs verboten wird sofern keine allgemein bekannten oder öffentlich zugänglichen Informationen besprochen wurden. Entsprechend beschränkt sich der folgende Abschnitt auf eine oberflächliche Reflektion.

Coursera

Coursera ist ein MOOC Anbieter mit dem Ziel die beste Bildung weltweit zugänglich zu machen. Dazu arbeitet Coursera mit den weltweit führenden Universitäten zusammen. Die Institutionen arbeiten hierzu online Kurse aus, die auf der Courseras Plattform öffentlich zugänglich gemacht werden. Diese Kurse können von den Universitäten oder Coursera zu Zertifikaten und in einem zweiten Schritt zu Spezialisierungen zusammengefasst werden. Die Teilnahme und das Erreichen der Lernziele von Kursen, Zertifikaten und Spezialisierungen kann bei Coursera kostenpflichtig bestätigt werden. Dadurch können die Absolventen ihre Leistungen beispielsweise für die Arbeitsplatzsuche dokumentieren.

Auch bei Coursera stehen die Lernerdaten im Zentrum der Aktivitäten. Coursera Partner haben Zugriff auf die Daten ihrer Lernenden. D.h. die Daten jener Lernenden, die in den Kursen, Zertifikaten oder Spezialisierungen aktiv sind. Aus Datenschutzgründen werden jedoch nicht alle Daten den Partnerinstitutionen bereitgestellt. Für die Personalisierung von Lernwegen werden die Daten von Coursera genutzt. Die Zugrunde liegenden Konzepte sind praktisch identisch mit denen, die bei edX vorgestellt wurden.

Die Bedeutung der Daten für Bildungsinstitutionen

Die Diskussion im Lytics Lab sowie bei Google und Coursera haben gezeigt, dass in der Zeit von Big Data und allzeit verfügbarem Internet-Zugang Daten ein wichtiges Element bei der Transformation von Bildungsinstitutionen sind. Während Bildungsinstitutionen diese Daten oft nur als passives Nebenprodukt der IKT-Nutzung verstehen, werden die gleichen Daten von den besuchten Institutionen als aktives Element ihrer Produkte gesehen. Dabei macht es keinen Unterschied, ob es sich um eine Universität oder um ein profitorientiertes Unternehmen handelt. Entsprechend müssen Lernerdaten als eigenständiges Element einer digitalen Strategie verstanden werden, dass neben Inhalten, Didaktik und Technologie in das institutionelle Bildungsangebot integriert werden muss.