Dreikönigsgespräch zur Digitalen Lehre an JGU Mainz: Emergenz im digitalen Wandel der Hochschullehre

In meinem Vortrag zum Dreikönigsgespräch zur Digitalen Lehre an der Johannes Gutenberg Universität Mainz möchte ich auf einige Irrwege der Digitalisierung der Hochschullehre eingehen anhand von Beispielen verdeutlichen.

Abstract: Die Digitalisierung der Hochschullehre ist in mehrfacher Hinsicht durch starre technische Strukturen geprägt, die Lehr-Lern-Prozesse beeinträchtigen. Diese Starrheit reduziert einerseits die Komplexität der sozio-technischen Systeme und gewährt andererseits ein hohes Maß an Vorhersagbarkeit und Sicherheit. Das Zusammenspiel der Akteure mit den digitalen Artefakten erfolgt in definierten Bahnen, so dass sich nur selten emergente, d.h. neue, lebendige und sich selbst organisierende Strukturen in den digitalen Sphären herausbilden. Dieser Mangel an Emergenz ist auf geschlossene Systeme, atomare Repräsentationen von Artefakten und auf kurze zeitliche Horizonte zurückzuführen. Im Vortrag werden einige diese “failed pracitices” bzw. Anti-Pattern anhand von Beispielen und Gegenbeispielen vorgestellt.

Der Vortrag und die anschließende Diskussion am 6. Januar 2021 ist leider nur hochschulöffentlich, weshalb ich meine Folien an dieser Stelle als PDF und Bilddateien nachreiche:

rC3 talk: Demokratische Entscheidungen in Online Communitys

Ich bin hoch erfreut, auch in diesem Jahr wieder einen Vortrag bei der CCC Jahrestagung halten zu dürfen. Zusammen mit Alexander Hacker werde ich euch Probleme und Lösungsansätze für die demokratische Entscheidungsfindung in Online Communitys vorstellen. Alexander hat zu dem Thema seine Bachelorarbeit bei mir geschrieben. Das Thema selbst beschäftigt mich aber schon ein paar Jahre: Zum einen in meinem Kurs »Gestaltung Kooperativer Systeme« an der FU Hagen und zum anderen auch ein klein wenig in der Forschung.

Termin: 29.12.2020, 12:00

Folien zum Download

Abstract Viele soziale Netzwerke und kooperative Systeme bieten Räume für den öffentlichen Diskurs und die Meinungsbildung. Dabei fällt auf, dass die Betreiber allein darüber bestimmen, wie diese Räume gestaltet sind, wer sie betreten darf und welche Regeln für ihre Nutzung gelten. Obwohl diese Systeme und Plattformen Online Communitys beherbergen, entziehen sie sich weitgehend dem Einfluss der jeweiligen Gruppe oder Gemeinschaft. Im Vortrag vergleichen wir Online Communitys und virtuelle Gruppen mit demokratisch organisierten Strukturen und stellen die Frage, warum wir uns immer noch als “Nutzer” der Gunst von Plattformbetreibern unterwerfen, anstatt als mündige Bürger im Web demokratisch Einfluss auszuüben.

Agile Software Entwicklung in der Lehre

Agile Software Entwicklung im Team kann man nicht anhand von Lehrbüchern vermitteln. Die Prinzipien, Regeln und die Gebrauch entsprechender Werkzeuge muss vielmehr in einem realen Szenario über einen längeren Zeitraum erfahren werden.

Am Lehrgebiet Kooperative Systeme haben wir uns in diesem Wintersemester wieder dieser Herausforderung gestellt und sind mit 17 auf drei Teams verteilte Studierende an den Start gegangen. Der Kickoff zur Vorbereitung musste Corona-bedingt virtuell stattfinden. Über vier Tage hinweg gab es sieben Impulsvorträge der Studierenden, einen Design Workshop, mehrere Akte eines Rollenspiels mit einem fiktiven Auftraggeber, ein Planning Game, kurze Demonstrationen zur Nutzung von Git, GitLab, VS Code und Docker sowie ein paar Spiele zur Verdeutlichung von Problemen in der digitalen Zusammenarbeit.

Ziel der Veranstaltung war es, die Teams auf eine umfangreiche Programmieraufgabe vorzubereiten, die sie im Anschluss über 7 Iterationen bzw. 14 Wochen bearbeiten. Damit das gelingen kann, mussten sich die Mitglieder der Teams kennenlernen, die notwendigen technischen Voraussetzungen auf ihrem lokalen Rechner und einer Virtuellen Maschine schaffen, sich technische Grundlagen gegenseitig beibringen, ein gemeinsames Verständnis der Aufgabenstellung erlangen und User Stories bzw. GitLab Issues für die 1. Iteration festlegen. Zur Erreichung dieser Ziele hatten wir – Marc Burchart und ich – knapp 26 Stunden zu Zeit.

Aufgabenstellung

Die Aufgabenstellung eines jeden Teams bestand darin, eine kooperative Anwendung für die Lernplattform Moodle zu entwickeln. Welche Art von Anwendungen das sind, werde ich zu Beginn des nächsten Jahres an dieser Stelle vorstellen.

Lessons learned

Das grundlegende Konzept dieser Lehrveranstaltung wird schon seit vielen Jahren an unserem Lehrgebiet erfolgreich eingesetzt. Ich selbst hatte nun zum vierten mal das Vergnügen. Für die gänzlich virtuelle Gestaltung der Veranstaltung hatte ich meine Erfahrungen aus den EuroPLoP 2020, DELFI/ECTEL, der CSEDM und dem Workshop Next Generation LMS einfließen lassen. Folgende Ansätze haben sich grundsätzlich bewährt, sind jedoch auch noch nicht technisch perfekt gelöst:

  • Startpunkt: Es braucht ein Dokument, von dem aus alle verwendeten Werkzeuge erreichbar sind, die Agenda nachvollzogen und Neuigkeiten mitgeteilt werden können. Besser wäre es, wenn man eine Anwendung hätte, die die nachfolgenden Tools in sich vereint.
  • Kollaboratives Schreiben via Sciebo/OnlyOffice: Sowohl im Plenum, als auch in den Teams müssen Ergebnisse schriftlich manifestiert werden. Ein Shared-Text-Editor ist essentiell.
  • Dateiablage via Sciebo/OwnCloud
  • Shared Whiteboard via miro: Nicht alles lässt sich in Worte fassen. Flussdiagramme, Schaubilder der Software Architektur oder auch das Teambuilding mittels Standogrammen erfordern flexible Zeichenwerkzeuge. In miro konnte man Zeichnungen auf Papier als Foto einstellen und mündlich (via Zoom) wie schriftlich diskutieren. In miro verliert man manchmal die Orientierung und arbeitet auf unterschiedlichen Zoomstufen. Pfeile lassen überhaupt nicht nutzen und die Markierung mehrerer Objekte ist sehr umständlich. Für das Schreiben von Texten ist miro abgesehen von den Sticky Notes gänzlich ungeeignet.
  • Kommunikationsräume via Zoom (durch die FernUni (vor)gegeben): Die Beteiligten müssen sich im Plenum und auch innerhalb ihrer Teams austauschen können. Leider kann sich in Zoom nur der Host frei zwischen den Räumen bewegen, während die teilnehmenden Studierenden und Lehrenden wie eine Kindergartengruppe von Raum zu Raum bugsiert werden muss. Nervig waren auch die häufigen Session-Abstürze, unter denen alle Beteiligte zu leiden hatten. Alternativen wie Discord oder Wonder.me bieten leider nicht die notwendige Bild und Tonqualität oder, wie MS Teams, verfügen über keine Gallerieansicht aller Teilnehmenden.

Spiele, oder besser serious games

Um mögliche Probleme einer räumlich getrennten Zusammenarbeit im Hinblick auf die Aufgabenstellungen zu verdeutlichen, haben wir uns in diesem und in den letzten Jahren eine Reihe von Spielen überlegt. Grundsätzlich nehmen die Studierenden hierbei die Rolle der Spielenden und der Beobachtenden ein. Letztere Rolle ist wichtig, um das Erlebte zu reflektieren und Erkenntnisse für die Gestaltung sozio-technischer Systeme zu ziehen.

  • Zählen bis 20: Alle Teilnehmer können sich in einem Konferenzsystem sehen und hören. Sie sollen nun abwechselnd von 1 bis 20 zählen. Sobald sich mehrere Personen einander ins Wort fallen, muss wieder bei eins zu zählen begonnen werden.
    Lernziel: Dieses Spiel ist in Präsenz bereits ein Herausforderung. Im Digitalen kommt die Latenz bei der Übertragung von Bild- und Toninformationen erschwerend hinzu. Latenz ist ein Problem in der synchronen Zusammenarbeit. Die Beteiligten erfahren zudem die Bedeutung von Group Awarenss (dt.: Gruppenwahrnehmung) für die Koordination von Aktivitäten in der Gruppe. Mangels Absprachen gibt es keine festgelegte Reihenfolge und auch keine Konvention darüber, wie eine zeitliche Sperre für die Beanspruchung des Audio-Kanals den anderen kommuniziert werden kann.
  • Irrdeka: In einem Labyrinth sind verschiedene Objekt platziert, zu denen ein Spieler einem zweiten Spieler, der ein leeres Labyrinth vor sich sieht, leiten muss.
    Lernziel: Ohne eine Verständigung über die Vorgehensweise (Orientierung, Bezugspunkte, Kommandos) und eine präzise Kommunikation gelingt die Navigation durch das Labyrinth nicht.
  • Kreuzsatzrätsel: Man nehme eine 3×3 Matrix und lassen den neun Teilnehmenden jeweils ein Kästchen der Matrix mit einem Satz füllen, so dass die Sätze je Zeile (von rechts nach links) und Spalte (von oben nach unten) einen sinnvollen Zusammenhang ergeben. Während des Schreibprozesses können sich alle Beteiligten per Audio (in dem Fall Zoom) abstimmen, während Sie in einem kollaborativen Schreibwerkzug (miro oder Sciebo) die Matrix in Form einer Tabelle ausfüllen.
    Lernziel: Beim kollaborativen Schreiben folgt ein Text einer lineare Abfolge von Absätzen und Sätzen. Orthogonal dazu muss jedoch ein Abgleich mit der Argumentation und der verwendeten Begrifflichkeit erfolgen. Diese orthogonal verlaufenden Dimensionen sind durch die Spalten und Zeilen der Kreuzsätze repräsentiert.
Ergebnis eines Kreuzsatzrätsels
Das Anfertigen von Papier-Prototypen stellen wir als zentrale Entwurfsmethode in Mittelpunkt der Lehrveranstaltung. Papier ist geduldig, unkompliziert, schnell nutzbar. Änderungen lassen sich einfach umsetzen und, zumindest in Präsenz, können sich alle Beteiligten in den Gestaltungsprozess einbringen, ohne ein Zeichenwerkzeug am Rechner erlernen/bedienen zu müssen. Wir haben via Zoom alle gemeinsam Entwürfe erstellen können. Die besten drei von zehn Entwürfen je identifizierten Gestaltungsproblem wurden in miro hochgeladen.

Vortragsankündigung: Verarbeitung kontinuierlicher und periodischer Datenströme in adaptiven Lernumgebungen, CampusSource 2020, TU Dortmund

CampusSource e.V. ist ein Zusammenschluss von Hochschulen in NRW, der die Entwicklung und den Einsatz von Open Source Produkten im Bildungsbereich zum Ziel hat. Die beteiligten Hochschulen arbeiten gemeinsam an Anwendungen und stellen Quellcode sowie ihre Erfahrungen der Allgemeinheit zur freien Verfügung.

NEUER Termin: 24. September 2020

Einmal jährlich treffen sich die an der Initiative beteiligten Menschen zu einer Tagung. In diesem Jahr findet die CampusSource Tagung an der TU Dortmund statt. Ich werde dort etwas über unsere Projekte APLE und auch LA-Diva berichten:

Verarbeitung kontinuierlicher und periodischer Datenströme in adaptiven Lernumgebungen
– Niels Seidel, FernUniversität in Hagen –

In einer Lernplattform wie Moodle lässt sich das Verhalten der Lernenden in Form von detaillierten Logdaten erfassen. Adaptive Lernumgebung können anhand dieser kontinuierlichen Datenströme und den daraus berechneten Kennzahlen, Clustern und erkannten Mustern regelbasierte Entscheidungen treffen, um die Lernenden durch Empfehlungen und Interventionen in ihrem individuellen Lernprozess zu unterstützen. Neben den Logdaten können auch weniger veränderliche und periodisch anfallende Daten wie etwa Prüfungsleistungen oder Kursbelegungen in den Adaptionsregeln Berücksichtigung finden.

Die Herausforderung besteht jedoch darin, die kontinuierlichen und periodischen Datenströme auch für große Studierendenkohorten mit geringer Latenz zu verarbeiten und dabei auch umfangreichere Berechnungen durchzuführen. In dem Vortrag stellen wir unseren Lösungsansatz vor und berichten von unseren Erfahrungen im Projekt Adaptive Personalized Learning Environment (APLE) an der FernUniversität in Hagen.

Text to Speech in der Fernlehre

Das Lernen im Kurs ist vielfach mit der Verarbeitung visueller Informationen verbunden. Viele Tätigkeiten beanspruchen den visuellen Informationskanal zumindest so sehr, dass nebenher keine Texte gelesen werden können. Auditive Lernangebote finden sich dem gegenüber bislang nur selten im Fernstudium. Audio stellt jedoch eine alternative Repräsentation der Lernmaterialien dar und eröffnet neue Lernsituation, wenn man beispielsweise beim Joggen, bei der Hausarbeit oder in der Badewanne die aktuelle Kurseinheit anhören kann. Die Popularität von Podcasts unterstreicht das Potential von Audiobeiträgen für das Lernen.

Für die Produktion und Aktualisierung von professionellen Podcasts fehlt im Lehrbetrieb jedoch die Zeit. Weitaus weniger zeitaufwendig sind Text-to-Speech-Systeme. Aus einem mit Phonemen angereicherten Kurstext im SSML-Format entsteht innerhalb von wenigen Minuten eine passable Vertonungen.

Im Folgenden stelle ich eine erste Kostprobe einer vertonten Kurseinheit zur Verfügung. Auf Grundlage dieser Audioquellen arbeiten wir gerade an einer Hyperaudio-Lernumgebung, die Abbildungen, Tabellen und Formeln als Bilddateien durch akustische Signale ankündigt und die gruppenbezogene Diskussion der Lerninhalten ermöglicht. Im Jahr 2018 hatte ich zu diesem Thema bereits zwei vielversprechende Abschlussarbeiten vergeben, deren Ergebnisse wir jetzt nutzen und in ein Produktivsystem überführen.

36C3 Talk: Aufbau eines Sensornetzes für die Messung von Stickstoffdioxid

Beim diesjährigen Chaos Communication Congress (36C3) wird Patrick Römer den Aufbau eines Sensornetzes für die Messung von Stickstoffdioxid vorstellen. Im Rahmen seiner durch mich betreuten Bachelorarbeit hat Patrick eine Open Source Messstation konzipiert, gebaut und getestet sowie einen Webservice für ein Sensornetzwerk entwickelt. Als studierter Chemietechniker ist er bei einer offiziellen Messstelle für Luftschadstoffe für die Wartung und Prüfung der Messtechnik verantwortlich. Ich freue mich auf seinen Talk in Leipzig!

Aufbau eines Sensornetzes für die Messung von
Stickstoffdioxid

Spätestens seit dem Abgasskandal (Dieselgate) und den daraus resultierenden Fahrverboten für
Dieselfahrzeuge ist eine öffentliche Debatte um Stickoxide (insbesondere Stickstoffdioxid (NO 2 )) als Luftschadstoff entstanden. Die Stickstoffdioxidbelastung in Städten und Gemeinden verunsichert viele Bürgerinnen und Bürger, denn einerseits ist der Schadstoff nicht wahrnehmbar und andererseits kann Stickstoffdioxid eine erhebliche Gefahr für die Gesundheit darstellen. In Deutschland existieren derzeit nur ca. 350 offizielle Messstationen für Stickstoffdioxid, so dass ortsspezifische oder sogar flächendeckende Angaben zur Luftschadstoffbelastung nicht möglich sind. Ein flächendeckendes Messnetz ist laut Gesetz auch nicht vorgesehen. Folglich können politische oder gerichtlich durchgesetzte Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität auch nur dort stattfinden, wo Messwerte existieren. Da es gegenwärtig keine Bestrebungen gibt das öffentliche Netz an Messstationen auszuweiten, möchten wir mit diesem Vortrag einen Vorstoß unternehmen, die technischen Grundlagen zur Errichtung eines bürgerschaftlichen Messnetzes zu eruieren und für diesen Zweck konkrete Bauanleitungen und Informationsdienste vorstellen. Im Gegensatz zu den mehrere tausend Euro teuren und eignungsgeprüften Messstationen zeigen wir eine hinreichend akkurate und preisgünstige (<50 Euro) Alternative auf.

In dem Vortrag erklären wir euch zunächst wie Stickstoffdioxid durch offizielle Stellen gemessen wird und wie die Grenzwerte definiert sind. Anhand des Status Quo der Datenerhebung erläutern wir bestehende Defizite und Potentiale für eine genauere und flächendeckendere Messung von Luftschadstoffen wie Stickstoffdioxid.

Im zweiten Teil des Vortrags beschreiben wir den Aufbau einer preisgünstigen Open Source
Messstation für Stickstoffdioxid. Dabei werden Kriterien für die Auswahl von Komponenten und die Durchführung einer Vergleichsuntersuchung mit einem eignungsgeprüften Messgerät vorgestellt. Außerdem werden Kalibrierungsmethoden und die Behandlung von störenden Einflüssen durch Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen thematisiert.
Im dritten Teil des Vortrags wird eine Web-Anwendung vorgestellt, die Daten aus einem Messnetz der NO 2 -Messstationen sammelt, auf Karten visualisiert und somit dem Citizen Science Ansatz Rechnung trägt. Dabei diskutieren wir auch Vor- und Nachteile unterschiedlicher kartenbasierten Darstellungsformen von Luftschadstoffmesswerten.