🎥vhb – Die Anwendung von digitalen Werkzeugen in den Lebenswissenschaften online vermitteln und üben

Kurzbeschreibung

Dr. Heiner Busch ist Dozent im Department für Biologie der FAU. Der CLASSIC vhb-Kurs „Einführung in digitale Werkzeuge für die Lebenswissenschaften“ vermittelt Studierenden der Biologie den Umgang mit digitalen Werkzeugen, die für die Lebenswissenschaften relevant sind. Der Kurs ist in das vierte Semester des Biologiestudiums eingebunden und begleitet ein Laborpraktikum sowie eine Vorlesung zu Molekularbiologie, Mikrobiologie und Genetik. Im Mittelpunkt steht die praktische Anwendung: Die Studierenden arbeiten direkt mit professionellen digitalen Werkzeugen und bearbeiten darüber konkrete Aufgaben mit biologischem Bezug.

Ausgangssituation

Digitale Werkzeuge spielen in der Biologie eine wichtige Rolle. Der vorgestellte Kurs ist seit neun Jahren im Departement Biologie im Einsatz und als Pflichtkurs in das vierte Semester eingebunden. Er ergänzt ein Laborpraktikum und eine Vorlesung, in denen unter anderem Molekularbiologie, Mikrobiologie und Genetik behandelt werden. Im Laborpraktikum arbeiten die Studierenden beispielsweise mit DNA-Molekülen und benötigen dafür entsprechende digitale Werkzeuge.

Eine besondere Herausforderung besteht darin, dass sich die digitalen Werkzeuge selbst kontinuierlich verändern. Werkzeuge werden weiterentwickelt, ersetzt oder eingestellt. Gleichzeitig gewinnen neue Technologien und insbesondere KI-Anwendungen für die Lebenswissenschaften an Bedeutung. Dadurch muss der Kurs regelmäßig inhaltlich überarbeitet und an die aktuellen Entwicklungen angepasst werden.

Ziele

Ziel des Kurses ist es, Studierende mit digitalen Werkzeugen vertraut zu machen, die einen konkreten Bezug zu biologischen Fragestellungen haben. Dabei sollen sie nicht lediglich Informationen über die Werkzeuge erhalten, sondern diese selbst anwenden und für die Bearbeitung biologischer Aufgaben nutzen.

Ein weiteres Ziel besteht darin, die Studierenden durch interaktive Aufgaben zur aktiven Auseinandersetzung mit den Inhalten anzuregen. Statt passiv Inhalte zu konsumieren, sollen sie selbst Eingaben vornehmen, Ergebnisse auswerten und ihre Erkenntnisse anschließend im Kurs eintragen.

Konzepte, Umsetzung, Methoden

Der Kurs besteht aus insgesamt fünf Abschnitten. Ein Willkommensabschnitt vermittelt organisatorische Informationen zum Ablauf und enthält bereits eine erste Übung. Die folgenden vier Abschnitte bilden den fachlichen Kern des Kurses. Dabei gilt als grundlegendes Prinzip, dass die vorgestellten Inhalte immer einen konkreten Bezug zur Biologie haben.

Jeder Abschnitt enthält ein Lernmodul und eine daran anschließende Abschlussübung. Für die Übungen werden unterschiedliche didaktische Objekte des Learning Management Systems eingesetzt. Je nach Aufgabe können beispielsweise Tests, Dateiabgaben oder Peer Reviews zum Einsatz kommen. Ergänzend gibt es teilweise weitere Übungen sowie ein kurzes Feedback am Ende jedes Abschnitts. Dabei wird insbesondere erhoben, wie viel Zeit die Studierenden für die Bearbeitung benötigen.

Der Kurs ist zeitlich klar strukturiert: Auf einen Abschnitt folgt jeweils eine Abschlussübung, anschließend beginnt der nächste Abschnitt. Die Abschlussübungen werden wiederholt und fließen gemeinsam in ein Protokoll ein, das die formale Prüfungsleistung der Studierenden darstellt.

Eine zentrale Rolle spielt die Verbindung zwischen dem Learning Management System und externen digitalen Werkzeugen. Das LMS fungiert als „Guide on the side“, während die eigentliche Aktivität in einem separaten Browserfenster stattfindet. Die Studierenden loggen sich dort in das jeweilige Werkzeug ein und bearbeiten eine konkrete Aufgabe. Anschließend kehren sie in den Kurs zurück und tragen ihre Ergebnisse ein. Statt umfangreicher Videoinhalte arbeiten die Studierenden direkt mit digitalen Werkzeugen, die auch in der wissenschaftlichen Praxis eingesetzt werden.

Ein Beispiel ist die Arbeit mit dem digitalen Werkzeug ePlant. Die Studierenden suchen darin nach der Expression eines bestimmten Gens in einer Modellpflanze. Das Ergebnis der Datenbankabfrage bildet anschließend die Grundlage für weitere Überlegungen zur Funktion des Gens und zu möglichen Interaktionen.

Die Aufgaben sind so gestaltet, dass die Interaktion möglichst früh beginnt. Bereits am Anfang eines Lernmoduls steht eine Frage. Die Inhalte enthalten vergleichsweise wenig Text und führen stattdessen immer wieder zu Fragen und Aktivitäten. Bilder dienen als Verlinkungen zu den jeweiligen digitalen Werkzeugen.

Auch das Feedback auf die Eingaben der Studierenden wird didaktisch genutzt. Bei einer falschen Antwort erhalten die Studierenden eine Rückmeldung, bei der richtigen Antwort ebenfalls weiterführende Informationen. Dadurch entsteht ein Anlass, sich direkt im Moment der erfolgreichen Bearbeitung noch einmal mit zusätzlichen Inhalten auseinanderzusetzen.

Eine Besonderheit des Kurses ist der weitgehende Verzicht auf Videos. Die eigentliche Aktivität findet in den digitalen Werkzeugen statt. Anstatt ein Video über ein Werkzeug anzusehen, müssen die Studierenden selbst Eingaben vornehmen, Ergebnisse abwarten und diese interpretieren. Dadurch steht die aktive Auseinandersetzung mit dem Werkzeug im Mittelpunkt.

Ergänzend gibt es eine Präsenzveranstaltung zu Beginn des Kurses. In dieser Einführung wird der Ablauf erklärt und der persönliche Kontakt zwischen Lehrendem und Studierenden hergestellt. Busch betont, dass diese persönliche Begegnung wichtig ist, damit deutlich wird, dass hinter dem digitalen Kurs weiterhin eine konkrete Lehrperson steht.

Erfahrungen

Eine besondere Erfahrung aus der Kursentwicklung ist, dass der Betreuungsaufwand für die Studierenden vergleichsweise gering ist, während die kontinuierliche Aktualisierung der Inhalte einen hohen Aufwand verursacht. Die digitalen Werkzeuge verändern sich schnell: Neue Anwendungen kommen hinzu, bestehende werden eingestellt oder miteinander verbunden. Insbesondere die Entwicklung von KI verändert die digitalen Werkzeuge für die Lebenswissenschaften.

Positives Feedback erhalten die Lehrenden unter anderem für die humorvolle Gestaltung des Kurses. Elemente aus „Per Anhalter durch die Galaxis“ oder „Star Wars“ sowie Memes wurden eingesetzt, um die Inhalte aufzulockern und den Kurs persönlicher zu gestalten.

Auch das Forum wird für die Interaktion mit den Studierenden genutzt. Das dort sowie über die Feedbacks gesammelte Freitextfeedback wird mit ChatGPT zusammengefasst und anschließend an die Studierenden zurückgespiegelt. Dadurch wird sichtbar gemacht, welche Rückmeldungen von anderen Studierenden gegeben wurden und welche Themen besonders häufig genannt wurden.

Bei konkreten Kritikpunkten wird zudem dargestellt, welche Konsequenzen daraus für die Weiterentwicklung des Kurses gezogen werden. So wurde beispielsweise auf Rückmeldungen zur Darstellung auf iPads mit entsprechenden Hinweisen zur Browserdarstellung reagiert.

Erfolgskriterien

• Aktive Auseinandersetzung: Die Studierenden arbeiten unmittelbar mit den digitalen Werkzeugen und bearbeiten konkrete Aufgaben, anstatt Inhalte lediglich zu konsumieren.
• Fachlicher Bezug: Die vorgestellten digitalen Werkzeuge und Aufgaben sind konsequent mit biologischen Fragestellungen verbunden.
• Vielfältige Interaktion: Das LMS wird nicht nur zur Bereitstellung von Inhalten genutzt, sondern für Fragen, Übungen, Rückmeldungen, Abgaben und Peer Review.
• Unmittelbares Feedback: Rückmeldungen zu den Antworten greifen die jeweilige Bearbeitungssituation auf und geben zusätzliche Informationen.
• Persönlicher Kontakt: Trotz des digitalen Formats bleibt die Lehrperson sichtbar und steht über Präsenzveranstaltung und Forum mit den Studierenden in Kontakt.
• Regelmäßige Aktualisierung: Aufgrund der dynamischen Entwicklung digitaler Werkzeuge ist eine kontinuierliche Überarbeitung des Kurses notwendig.
• Nutzung der Möglichkeiten des LMS: Busch empfiehlt, die vorhandenen Funktionen des Learning Management Systems auszuschöpfen und auch anspruchsvollere Übungstypen einzusetzen, die über klassische Video- und Single-Choice-Formate hinausgehen.