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Research Collection
Doctoral Thesis
Aufbau und Evaluation einer innovativen nicht-virtuellenUmgebung für computerunterstütztes kollaboratives Lernen imFach Pharmazeutische Chemie
Author(s): Khov-Tran, Van Van
Publication Date: 2005
Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-004911267
Rights / License: In Copyright - Non-Commercial Use Permitted
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ETH Library
Diss. ETHNr. 15889
Aufbau und Evaluation einer innovativen nicht-virtuellen
Umgebung für computerunterstütztes kollaboratives Lernen im
Fach Pharmazeutische Chemie
ABHANDLUNG
zur Erlangen des Titels
DOKTORIN DER WISSENSCHAFTEN
der
EIDGENÖSSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZÜRICH
vorgelegt von
Van Van Khov-Tran
Eidg. Dipl. Apothekerin, ETH Zürich
Geboren am 3. September 1973
von
Wollerau (SZ)
Angenommen auf Antrag von
Prof. Dr. Gerd Folkers, Referent
Prof. Dr. Gudela Grote, Korreferentin
Dr. Sven Grund, Korreferent
Balthasar Eugster, Korreferent
2005
Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung 3
Summary 6
1. Einleitung 9
1.1 Die Entwicklung der pharmazeutischen Chemie vom 17. Jh. bis heute 11
1.1.1 Die Entwicklung der Pharmazeutischen Lehre 18
1.1.1.1 Die ersten wissenschaftlichen Schulen der Pharmazie 18
1.1.1.2 Die Bedeutung der räumlichen Struktur der Arzneistoffe und ihre Vernachlässigung
in der Lehre 20
1.2 Die Entwicklung der didaktischen Strömungen 23
1.3 Folgerungen aus den Entwicklungen 29
2. Theoretischer Hintergrund zum computerunterstützten, kollaborativen
Lernen 32
2.1 Allgemeines zum Lernen 32
2.2 Lernen aus konstruktivistischer Sicht 33
2.3 Kollaboratives Lernen 37
2.3.1 Vorteile des Kollaborativen Lernens 39
2.3.2 Bedingungen für effektives kollaboratives Lernen 43
2.4 Computer-Unterstütztes Kollaboratives Lernen 49
2.4.1 Verteiltes (Virtuelles) Computer-Unterstütztes kollaboratives Lernen 50
2.4.2 „Face-to-face" Computer-Unterstütztes kollaboratives Lernen 51
3. Technologie 53
3.1 Roomware® 53
3.1.1 Das Commboard® 53
3.1.2 Der InteracTable® 54
4. Raumkonzept 61
4.1 VirealLab® 61
5. Ziele und Hypothesen 66
6. Methoden 69
6.1 Didaktisches Konzept 69
6.1.1 Projektunterricht und der Anchored Instruction- Ansatz 72
6.1.2 Aufgabenstellung 73
1
6.2 Quasi-experimentelle Untersuchung 77
6.2.1 Evaluationsmethoden 77
6.2.1.1 Vorstudie 79
6.2.1.2 Hauptstudie 82
7. Durchführung der Vorstudie 89
7.1 Experimentelles Design 89
7.1.2 Vorstudie 90
7.1.2.1 Blockkurs 92
8. Zwischenbilanz 93
8.1 Evaluationsergebnisse der Vorstudie und des Blockkurses 93
8.1.1 Vorstudie 93
8.1.2 Blockkurs 96
8.2 Bilanz der Vorstudie und des Blockkurses 99
8.3 Schlussfolgerungen für die Hauptstudie 101
9. Durchführung der Hauptstudie 103
9.1 Evaluationsergebnisse der Hauptsrudie 105
9.2 Analyse der Hauptstudie 109
9.2.1 Verhaltensanalyse 109
9.2.2 Bewertung der fachlichen Teamleistungen 112
10. Resultat 113
10.1 Verhaltensanalyse 113
10.2 Bewertung der fachlichen Teamleistungen 117
11. Diskussion 120
12. Schlussfolgerungen 126
13. Erfüllung der Ziele und Stützung der Hypothesen? 131
14. Verbesserungsvorschläge 133
15. Literatur 136
Anhang 146
Curriculum Vitae 168
2
Zusammenfassung
Der heutige Forschungs- und Wissensstand der Pharmazeutischen Chemie ist geprägt durch
hochtechnologisierte Verfahren, welche sowohl eine immer präzisere Erforschung
pharmazeutisch-wissenschaftlicher Phänomene auf molekularer Ebene ermöglichen als auch
große Datenmenge erzeugen. Dies hat zur Folge, dass große Datensätze sowohl an
Komplexität als auch an Dichte gewinnen und somit nur mit Hilfe von Computern zu
bewältigen sind. Viele Daten liegen somit meistens nur in virtueller Form vor, welche erst mit
Computerunterstützung zur Verfügung gestellt, anschaulich repräsentiert und bearbeitet
werden können.
Die heutige Lehre der Pharmazeutischen Chemie passt sich noch zu wenig an diesen
technologischen und wissenschaftlichen Fortschritt an. Zur Beschreibung und Darstellung der
heutigen Fülle und Komplexität molekularer Daten sind die Sprache der Chemie und die
herkömmlichen Darstellungsmedien (Tafel, Printmedien) alleine nicht mehr hinreichend.
Aufgrund dieser Tatsache spielt Computertechnologie nicht nur in der Forschung eine nicht
mehr wegzudenkende Rolle, es darf auch in der Lehre nicht mehr länger darauf verzichtet
werden.
Auch die bisher vorwiegend auf Instruktion und Wissensvermittlung gestützte Didaktik ist in
der heutigen Informations- und Wissensgesellschaft nicht mehr ausreichend. Vielmehr ist sie
durch gemässigt-konstruktivistische, koUaborative Lehr- und Lernformen zu ergänzen, damit
Studierende neben Wissen auch die Fähigkeit erwerben, selbständig mit Information
umzugehen, daraus kognitiv neues Wissen zu konstruieren und es situiert einzusetzen. Zudem
spielt die koUaborative Arbeitsweise in der Arbeits- und Forschungswelt eine immer
wichtigere Rolle, da große wissenschaftliche Durchbrüche erst durch die gemeinsame
Wissenskonstruktion mehrerer Experten erreicht werden können.
Vor diesem Hintergrund scheint es ratsam, auch in der Lehre computerunterstützte
koUaborative Lehr- und Lernformen einzuführen und zu fördern.
Ziel dieser Arbeit ist es daher, ein didaktisches Konzept zu entwerfen und eine neue
Lernumgebung zu schaffen, welche konstruktivistisch-kollaboratives und computer¬
unterstütztes Lernen ermöglicht. Das Besondere an diesem Konzept ist dabei die Integration
der Roomware®, einer innovativen, für Teamarbeit entwickelten Computertechnologie und
des Vireal Lab,eines dazu entwickelten Raumkonzeptes in das didaktische Konzept.
Die Technologie der Roomware® zielt auf die Erweiterung der Funktionalität herkömmlicher
3
PC's ab, um die individuelle Interaktion mit Informationen auf eine koUaborative zu
erweitem: die Roomware® verfügt über große digitale Arbeitsflächen (Touchscreen-
Grossbildschirme), welche die nötigen Referenzpunkte für gemeinsames Visualisieren und
Arbeiten zur Verfügung stellt.
Aus diesem Vorteil der Roomware® -Technologie gegenüber PCs bzw. Notebook lassen sich
zwei Hypothesen ableiten, wonach:
1. Gruppen, welche diese Computertechnologie (Roomware®) zur Verfügung haben,
vermehrt unter Einbezug dieser Computertechnologie kollaborieren werden im Vergleich
zu Gruppen, welche Notebooks als technologisches Hilfsmittel benutzen und
2. dass durch diese verbesserte technologische Unterstützung der Kollaboration auch bessere
Fachergebnisse erzielt werden.
Zur Untersuchung dieser Hypothese wurde eine Vorstudie konzipiert, die sich über ein ganzes
Semester erstreckte und in welcher die ersten didaktischen, technischen und organisatorischen
Erfahrungen mittels Fragebogen und Interviews evaluiert wurden. Aufgrund dieser
Erfahrungen wurde das didaktische Konzept für die Hauptstudie entworfen, welche als Basis
für die Untersuchung der Hypothese diente. Für die Untersuchung wurde eine Test- und
Kontrollgruppe mit je drei Teams während der Hauptstudie auf Video aufgenommen. Der
Unterschied zwischen der Test- und der Kontrollgruppe bestand nur darin, dass die
Testgruppe die Roomware®, die Kontrollgruppe jedoch Notebooks als technologische
Unterstützung hatten. Anhand dieser Videoaufnahmen wurden Transkripte erstellt, womit das
koUaborative Verhalten und der Einsatz der beiden Technologien in der Test- und
Kontrollgruppe analysiert sowie die fachlichen Leistungen der Test- und Kontrollgruppe
bewertet wurden.
Die Ergebnisse der Verhaltens- und Leistungsanalyse deuteten darauf hin, dass beide
Hypothesen nicht eindeutig unterstützt werden konnten: erstens, weil die Testgruppe im
Vergleich zur Kontrollgruppe nicht deutlich häufiger unter Einbezug der Roomware®
kol laborierten und zweitens, weil ihre Leistungen nicht erheblich besser waren als jene der
Kontrollgruppe. Beide Vergleiche hatten jedoch einen eher deskriptiven als quantitativen
Charakter, da aufgrund der kleinen Stichprobe ein statistischer Test nicht sinnvoll war.
Diese Feststellung gab Anlass zur Diskussion, weshalb die Roomware® keine wesentlichere
Auswirkung auf das koUaborative Verhalten und auf die Leistung eines Teams hatte und
weshalb die Roomware® so selten eingesetzt wurde.
4
Drei Gründe wurden als Erklärung dafür vermutet:
a.) Dass der computerunterstützte, koUaborative und konstruktivistische Lernstil so viel
mehr Zeit und personelle Betreuung in Anspruch nahm als eingeplant worden war, wurde
nicht erwartet. Somit musste festgestellt werden, dass sowohl für die Einführungsphase
(Vorstudie) als auch für die Arbeitsphase in der Hauptstudie zuwenig Zeit und instruktive
Betreuung angeboten wurde.
b.) Dies könnte dazu geführt haben, dass den Studierenden die nötige Roomware®- Kenntnis
und die Bereitschaft fehlte, die Technologie in ihrem Arbeitsprozess zu integrieren und
anzuwenden oder wenn überhaupt nur jene Funktionen (Internet) der Roomware® zu
nutzen, die sie bereits von den eigenen Notebooks her kannten.
c.) Ferner wurde angenommen, dass die Aufgabenstellung den Technologieeinsatz zu wenig
beanspruchte.
Basierend auf diesen Schlüssen und Erkenntnissen wurden Verbesserungsmöglichkeiten
entwickelt, dessen Potential vor allem in
• der zeitlichen Planung der Einführungs- und Arbeitsphasen,
• der Konstruktion von Aufgabenstellungen, die spezifischer auf molekulare Problem¬
stellungen beruhen,
• der intensiveren Instruktion zu Beginn und der Betreuung während des Arbeitsprozesses
und
• der technischen Benutzerfreundlichkeit liegt.
5
Summary
The current high standard of research and knowledge of Pharmaceutical chemistry is
characterized by sophisticated scientific technologies, which enable both accurate
investigation of pharmaceutical phenomena at molecular level and generation of large data
sets. Consequently, the complexity and density of scientific information are tremendously
increasing. To manage, visualize and compute this increasing data set, computer technologies
are essential. Therefore many data are only available virtually.
Today's teaching methods in Pharmaceutical Chemistry are still not well adapted to this
technological progress. The classic language of chemistry and conventional teaching media
(e.g. blackboard and print media) are no longer qualified to describe and represent today's
abundance and complexity of molecular data. New teaching technologies, carefully integrated
into the curriculum are believed to be more adequate to teach or to get a deeper understanding
of such data.
In addition, present teaching strategies are mainly based on instructivism. But recent
recommendations put emphasis on constructivist learning concepts: since we are living in a
century, in which the turnover of new insights in biomedical sciences is accelerating very
rapidly, one should not only be instructed but also be able to manage the increasing
information independently, to construct and to apply the knowledge. Furthermore
collaborative learning concepts are becoming more and more important because all modern
research in life sciences has switched to teamwork in order to be able to create a real break¬
through in basic and applied sciences.
These facts have motivated us to initiate and foster computer-supported collaborative learning
concept in our curriculum of Pharmaceutical Chemistry.
It was the goal of this thesis to create a didactic concept and a learning environment which
appropriately support computer-supported collaborative learning. Highlights of this approach
were the integration of Roomware®, an innovative "team computer" and of Vireal Lab®, a
properly equipped environment for teamwork, into the didactic concept.
The Roomware -technology is characterized by its large, digital and touch-sensitive working
surface which provides team members a shared visualization of and collaborative interaction
with information. Due to this feature, Roomware® seems to be a proper computer tool than a
6
personal computer (notebook) to support a collaboratively working group. Based on this
assumption, two hypotheses are made:
1. If Roomware is in fact a proper computer tool to support team work, it will induce more
collaboration than notebooks do. And Roomware® itself will be more integrated into the
collaboration than notebooks will.
2. Due to the better technological support of collaborative work, better results or outcomes
are expected.
To test these hypotheses a pre-study was performed during one semester with an evaluation
about the educational concept, the technology and organizational aspects. Based on these
experiences the main study was set up.
The main study was performed with a test and a control group, each of them consists of three
teams. The only difference between test and control group was the technical support. The test
group was allowed to use Roomware-, the control group was asked to use their notebooks.
All other conditions were the same. During the main study the test and control group were
videotaped during their whole working process. After transcripts of all the videotapes were
generated, they were used to analyze their collaborative behaviour, the purpose for which
Roomware and notebooks were used and to rate the results of their task.
The results of the analysis showed that both hypotheses did not seem to be confirmed:
Firstly, the test group did not obviously collaborate more than the control group and the
Roomware* was not obviously more in collaborative use than the notebooks.
Secondly, the test group did not clearly perform better than the control group. These
conclusions were based on a descriptive comparison of the results. Due to the small sample no
statistical tests were applied.
Nevertheless, these conclusions raised questions like "why is there no impact of the
Roomware;neither on team's collaborative behaviour nor on their achievements and why is
the Roomware® not more often integrated in their collaborative problem solving process?"
Three possible reasons were discussed:
a.) It was not expected that computer-supported collaborative learning claims so much more
time and support than it had been planned for. Thus, the timeframe and support offered
during this study were too little,
b.) The lack of time and support could explain why students were not ready to integrate(K) •
Roomware into their problem solving process, since in fact they were not familiar with
7
its functionalities. Under such conditions they preferred to avoid Roomware or just used
the functionality they knew from their personal computers (internet),
c.) Lastly, it was assumed that the task itself did not necessarily require the use of
Roomware.
According to these conclusions and insights some ideas of improvements were developed.
They were especially concerning
• Time-management: one should be aware that computer-supported collaborative learning
is a very time consuming process. Thus, a sufficient period of time should be planned in
order to get familiar with this working and learning mode.
• Task construction: the task should be more specifically based on a molecular problem
which necessarily requires the use of such a technology.
• Support: it is necessary to provide more instructive support at the beginning of the
working process and coaching during the whole process.
• Technical aspects: safety and stability of the hardware are to be ensured, usability of the
interface could be still improved.
8
1. Einleitung
Die häufigste Frage, die mir während meiner 3-jährigen Tätigkeit mit den Studierenden der
pharmazeutischen Wissenschaften gestellt wurde, ist die nach der Notwendigkeit eines
hochtechnologisierten Szenarios für die Lehre in der pharmazeutischen Chemie.
Ich nehme diese Frage zum Anlass, in einem größeren Umfang als sonst in
Dissertationsschriften üblich, in 3 einleitenden Kapiteln die Entwicklung der
Pharmazeutischen Chemie, der pharmazeutischen Lehre und Lehrmedien sowie der
didaktischen Strömungen in kurzem Abriss darzustellen.
Alle 3 Gebiete sind in den letzten beiden Dekaden eng miteinander verwoben und die
Entwicklung eines jeden Gebietes, sowohl in technologischer wie in soziologischer Hinsicht
ist ohne eines der Gebieten nicht denkbar. So hängen in der Entwicklung eines neuen
Medikaments sowohl die Dokumentation aller Prozesse wie auch die Perfektion der Mensch-
Maschineschnittstelle von der Entwicklung einer geeigneten computerunterstützen
Kommunikationstechnologie ab. Im Lehren und Lernen bietet die Technologie des Internets
in erstaunlich kurzen Zeiträumen über Hyperlink-Architektur Querschnittsinformationen über
Fachgebiete, deren Erarbeitung früher nur in mühsamen Bibliotheksstunden möglich war.
Dies alles hat als Konsequenz, dass sich, entsprechend der zeitlichen Beschleunigung, auch
das Lehren und Lernen hoch verdichtet hat. Diese Verdichtung stellt meiner Meinung nach
sowohl eine Herausforderung für die existierenden Formen des Lehrens und Lernens als auch
eine große Chance für die Entwicklung adäquatere Lehr- und Lerntechniken dar.
Die vorliegende Arbeit beginnt mit einem Überblick über die Entwicklung der
Pharmazeutischen Chemie, der pharmazeutischen Lehre und der didaktischen Strömungen
von der Neuzeit (17. Jh.) bis heute. Anhand dieser Entwicklungsgeschichte soll aufgezeigt
werden, wie sich der Inhalt und die Bedeutung einzelner Aspekte in den drei erwähnten
Disziplinen verändert haben und wodurch ihre State-of-the-Art geprägt ist. Auf der Basis
dieser Einleitung zeigt es sich, dass computerunterstützte, koUaborative Lern- und
Problemlösungsprozesse in der Lehre der pharmazeutischen Chemie notwendig und sinnvoll
sind.
Anschließend werden theoretische Grundlagen zum konstruktivistischen Lernen aufgezeigt,
aus welchem sich das koUaborative Lernkonzept ableiten lässt. Im Weiteren wird detaillierter
auf das koUaborative Lernen eingegangen, um schließlich den Schwerpunkt auf das
9
computerunterstützte, koUaborative Lernen zu legen. In diesem Zusammenhang wird eine
innovative Computertechnologie, die Roomware® sowie das dazugehörige Raumkonzept, das
Vireal Lab vorgestellt.
Davon ausgehend werden Ziele gesetzt und Hypothesen aufgestellt, die mit dieser Arbeit
angestrebt und untersucht werden.
Im Anschluss werden Methoden vorgestellt, welche für die Erreichung der Ziele und die
Untersuchung der Hypothesen entwickelt werden. Dazu gehören sowohl ein didaktisches
Konzept, welches die Computertechnologie und die Lernumgebung einschließt, als auch
Evaluations- und Analysenmethoden, die zur Untersuchung der Hypothesen dienen.
Im weiteren Verlauf der Arbeit wird die Ausführung des didaktischen Konzeptes und der
Evaluations- und Analysenmethoden in einer Vorstudie, einem Blockkurs und der
Hauptstudie ausführlich beschrieben.
Die daraus gewonnen Ergebnisse werden folglich präsentiert und diskutiert.
Als Abschluss werden aufgrund der Ergebnisse und Erfahrungen Schlüsse im Hinblick auf
die gesetzten Ziele und aufgestellten Hypothesen gezogen und Verbesserungsvorschläge für
zukünftige Arbeiten gemacht.
10
1.1 Die Entwicklung der pharmazeutischen Chemie vom 17. Jh. bis
heute
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Meilensteine der pharmazeutischen Chemie vom
17. Jahrhundert bis heute umrissen. Damit soll aufgezeigt werden, wie sich Inhalt und
Methoden der pharmazeutischen Chemie verändert haben und wodurch der state-of-the-Art
der heutigen pharmazeutischen Chemie geprägt ist. Heute wird pharmazeutische Chemie als
eine Wissenschaft verstanden, die sich mit der rationalen Arzneistofffindung und
Optimierung (Pharmakodynamik) auf molekularer Ebene befasst.
Den ersten Ansporn, auf chemischem Weg die innersten Kräfte der Natur aufzudecken,
lieferten Paracelsus (1493-1541) und sein Nachfolger Johann Baptist van Helmont (1579-
1644) im 16. Jh. (Schott, H., 1996). Sie bildeten mit ihrem Werk den Ausgangspunkt für die
Erforschung und Entwicklung von Substanzen und Laborverfahren (Rossi, P., 1997), welche
für die Heilkunst von Bedeutung waren. Paracelsus und Van Helmont hatten beide ein klares
Krankheitskonzept. Beide betrachteten Krankheit als Zusammenspiel eines schädlichen
Agens mit einer lokalen Störung, als Parasit, der den Archeus (Lebensgeist) so weit
schwächte, dass dieser die Gesundheit des Organismus nicht mehr aufrechterhalten konnte.
Van Helmont zog daraus die (aus heutiger Sicht) richtige Folgerung und empfahl die
Anwendung spezifisch wirkender (chemischer) Arzneimittel, um das von der Krankheit
gestörte Gleichgewicht wiederherzustellen. (Schott, H., 1996). Die Chemie stand somit in
enger Wechselbeziehung zur Medizin und entwickelte sich auf diesem Weg zu einer
eigenständigen Wissenschaft, der „latrochemie" (Heilchemie).
Die eigentliche pharmazeutische Chemie begann ihre Entwicklung im 18. Jahrhundert. In
dieser Zeit begann man die Chemie als ein selbständiges, jedoch stets der Medizin und
Pharmazie dienendes Wissens- und Forschungsgebiet zu betrachten. Einer der Vertreter dieser
Ansicht war Hermann Boerhave, bedeutendster Mediziner (und Chemiker) seiner Zeit und
Gegner alchemistischer Anschauungen. Für die „neue" Chemie des 18. Jahrhunderts war
Lavoisier (1743-1794) einer ihrer Begründer und einer der bedeutenden Repräsentanten.
Seine Bedeutung lag besonders in der Zusarnmenführung vorhandener Einzelbeobachtungen
zu einem übergreifenden, sachlich richtigen theoretischen Konzept und in der quantitativen
Durchführung von bekannten bisher nur qualitativ beschriebenen Experimenten. Durch
11
systematisches Messen und Wägen erkannte Lavoisier, dass bei der Erhitzung von Metall
kein Phlogiston (das Brennbare) entwich, sondern Sauerstoff aufgenommen wurde und dass
die Summe der Massen der Edukte derjenigen der Produkte entsprach
(Massenerhaltungsgesetz). Mit dieser „Sauerstofftheorie der Verbrennung" ,die er in seinem
Hauptwerk „Traité élémentaire de Chimie" 1793 (der zusammenfassenden Darstellung der
neuen Chemie) veröffentlichte, verwarf er endgültig die von 17. bis Ende 18. Jahrhundert
gültige Phlogistontheorie und stellte ein neues Paradigma auf. Seitdem wurden quantitative
Bestimmungen und Analysen zu einem unentbehrlichen Attribut chemischer Forschung,
welche zu einer exakten, mathematisch fundierten Wissenschaft überging. Nach und nach
erforderte dieses System eine neue, systematischere Nomenklatur, welche Lavoisier
zusammen mit anderen Chemikern wie Claude Louis Berfhollet und Antoine François
Fourcroy entwickelte (Helmstädter, A., Hennann, J. & Wolf, E., 2001). In seinem wichtigsten
Buch „Traité élémentaire de Chimie", war der Nomenklatur bereits sehr viel Aufmerksamkeit
gewidmet (Schneider, W„ 1972). In der Folge entwickelten Pierre August Adet und Jean
Henri Hassenfratz ein System, in welchem Elemente mit Buchstaben bezeichnet und
Verbindungen mit den Zeichen der in ihnen enthaltenen Elemente symbolisiert wurden
(Helmstädter, A., Hermann, J. & Wolf, E., 2001). Das neue System war mit den nötigen
Korrekturen dem hergebrachten Vorgehen auf die Dauer so überlegen, dass es die alten
Bezeichnungen verdrängte. Bei der Ablösung der alten Bezeichnungen durch neue musste
man sich der experimentellen Analytik bedienen, um sich über die chemische
Zusammensetzung der Substanzen im Klaren zu sein.
Analysiert wurde zwar schon seit dem Altertum, anfangs auf trockenem Wege, z.B.
Kupellation und Zementation zur Untersuchung und Trennung von Edelmetallen, nach der
Entdeckung von Mineralsäuren im hohen Mittelalter auch auf nassem Wege (mit
Königswasser, Scheidewasser). Robert Boyle (1627-1691) jedoch spielte in der Entwicklung
der analytischen Chemie eine besondere Rolle. Er prägte die Begriffe chemische Analyse und
Reagenz, benutzte zahlreiche Reagenzien als Nachweismittel und prüfte die Empfindlichkeit
qualitativer Nachweisreaktionen (Schneider, W., 1972). Durch die chemische Analyse merkte
man sehr bald, dass zahlreiche Arzneistoffc chemisch untereinander gleich waren. Diese
Feststellung führte zur Reduzierung vieler redundanten Arzneimittel. Nebst pharmazeutische
Chemikalien bzw. Präparate waren vor allem Mineralprodukte von dieser Rationalisierung
stark betroffen: das natürliche Vitriol (sulfathaltige, farbige Mineralien) wurde durch das
reine Salz des Eisensulfats ersetzt, welche aus Eisen und Schwefelsäure gewonnen werden
konnte. Auch Blutstein (Magnetit) und Ocker, welche vorwiegend wegen des Eisen(III)-oxid
12
als blutstillende Mittel Anwendung fanden, wurden durch das reine Eisen(III)-oxid verdrängt
(Schneider, W., 1972).
Ein weiteres wichtiges Arbeitsfeld der Chemiker des 18. Jahrhunderts war die Erweiterung
der Kenntnis der chemischen Elemente, eine wichtige Voraussetzung für die Auffindung
größerer, grundlegender Zusammenhänge. Die Grundlagen dieses Wissensgebietes wurden
bereits durch Boyle gelegt. Er definierte in seiner Veröffentlichung „The sceptical chemist"
(1661) zum ersten Mal den Begriff des chemischen Elements, wobei seine Definition unserem
heutigen Elementbegriff schon relativ nahe war (Helmstädter, A., Hermann, J. & Wolf, E.,
2001). Zu Boyles Zeiten waren erst 14 Elemente, die heute in unserem Periodensystem
stehen, bekannt (nach E. Pilgrimm 1959: Au, Ag, Cu, Fe, Sn, Pb, Hg, S, C, Sb, As, Bi, Zn, P).
Im 18. Jahrhundert kamen 21 Elemente dazu (Schneider, W., 1972). Gegen 1800 kannte man
etwa 30 Elemente und gegen 1850 verdoppelte sich die Zahl.
Der nächste Meilenstein war die Bestimmung des Atomgewichts dieser Elemente. Einen
großen Beitrag dazu leistete der Chemiker Jean Baptiste Dumas mit seiner Veröffentlichung
der klassischen Dampfdichtebestimmung, wodurch man Atomgewichtswerte von bisher nicht
erreichter Genauigkeit erhielt (Schneider, W., 1972). Darauf folgend wurde versucht, die
Natur der chemischen Elemente als Funktion ihrer Atomgewichte abzuleiten,
Zusammenhänge zwischen individuellen Eigenschaften der Elemente und ihrem
Atomgewicht zu ziehen und aus Atomgewichten verwandtschaftliche Beziehungen zwischen
Elementen abzuleiten.
An all diesen Entwicklungen waren neben den Chemikern auch Apotheker beteiligt, die
wesentliche Beiträge geleistet hatten. Die Pharmazie ging allmählich von einem handwerklich
geprägten Stand in einen wissenschaftlichen über.
Im 19. Jahrhundert wurde die organische Chemie zum bevorzugten Arbeitsgebiet der
Apotheker (Schneider, W., 1972). Als Begründer der organischen Chemie galt Justus Liebig
(1803-1873). Mit seinen entscheidenden methodischen Verbesserungen der organischen
Elementaranalyse ermöglichte er, Kohlenstoff und Wasserstoff in organischen Verbindungen
genau und routinemäßig zu bestimmen. Die Bedeutung dieser technischen Revolutionierung
elementaranalytischer Verfahren war für die organische Chemie von großem Ausmaß:
organische Verbindungen und ihre Umwandlungsprodukte konnten in großer Zahl analysiert
werden, eine wichtige Voraussetzung, um tieferen Einblick in das chemische Geschehen zu
gewinnen (Heilenz, S., 1988). Die bis dahin auf jeden Chemikern lastende Unsicherheit, nie
13
ganz exakt zu wissen, mit welcher Verbindung gearbeitet wurde und welche anderen
Verbindungen bei einer Reaktion daraus entständen, gehörte endgültig der Vergangenheit an.
Gestützt auf diese Kenntnisse der organischen Chemie stand für die Arzneistoffentwicklung
die organisch-chemische Synthese im Vordergrund. Einen wesentlichen Beitrag dazu leisteten
Pasteur, Koch und Ehrlich. Louis Pasteur (1822-1895) und Robert Koch (1843-1910)
enthüllten den von van Helmont bezeichneten Parasit als Mikroorganismus und als Ziel von
chemischen Arzneimitteln. Sie glaubten jedoch, dass chemische Arzneimittel, die das Ziel
zerstören können, auch den Patienten schädigen würden.
Erst die Beobachtung, dass sich Farbstoffe in bestimmten Zellen anreichern, ließ Paul Ehrlich
(1854-1915) postulieren, dass es demnach auch chemische Stoffe geben müsste, welche
selektiv den Mikroorganismus abtöten können, ohne den Wirt zu schädigen. Ausgehend von
dieser Theorie der selektiven Toxizität begann Ehrlich nach so genannten chemischen
„Zauberkugeln" oder „magic bullet" zu forschen.
Da zu jener Zeit die Wirkungsmechanismen größtenteils noch unbekannt waren, beruhten
Erfolge in der Arzneistofffindung hauptsächlich auf „Serendipity", Intuition oder logischen
Folgerungen. Die gefundenen Substanzen konnten zwar bezüglich Reinheit, Kristallform und
Reaktionsverhalten charakterisiert werden, die Deutung der Mechanismen auf molekularem
Niveau blieb jedoch noch aus (Schneider, W., 1972).
Die Interessen der pharmazeutischen Praktiker und der pharmazeutischen Wissenschaftler
begannen sich mit der Zeit deutlich auseinander zu entwickeln. Während für die meisten
Pharmazeuten in der Apotheke immer noch das Produkt aus Drogen und die Kenntnis ihrer
Inhaltsstoffe Hauptsache war, stand für die pharmazeutischen Wissenschaftler bereits die
Frage nach der Konstitution chemischer Verbindungen im Vordergrund (Schneider, W.,
1972). Hatte man bisher nur Empirische Formeln (-Summenformeln) aufzustellen vermocht,
so kam man nach und nach zu „rationellen Formeln", die bereits mehr über die Verknüpfung
der Atome aussagten.
Systematischer Name Summenformel „Rationelle Formel"
Methanol CH40 CH3-OH
Ethanol C2H60 CH3-CH2-OH
Propenol C3H60 CH2=CH-CH2-0H
Tab. 1 : Beispiele von Summenformeln und „Rationellen Formeln".
14
Dazu trug unter anderem die elektrochemische Theorie von Jons Jakob Berzelius (1779-1848)
bei, welche die Bindungsbildung durch den Ausgleich der positiven bzw. negativen Ladungen
der benachbarten Bestandteile erklärte (Schneider, W., 1972). Solche Formeln erleichterten
zwar die Klassifizierung, sagten aber noch nichts über den Aufbau der Moleküle aus.
Erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts kam man hinter die ersten Geheimnisse der
chemischen Struktur. Man begann zu begreifen, wie die Atome in den organischen
Verbindungen miteinander verknüpft sind. Dabei entdeckten Liebig und Friedrich Wöhler
(1800 - 1882) die lsomerie, das Phänomen, dass aus den gleichen Atomen verschiedene
Stoffe gebildet werden können. Liebig formulierte anschaulich: „Durch unterschiedliche
Verknüpfung von Buchstaben werden verschiedene Worte gebildet, z.B. Dome - Mode -
Odem. Analog dazu führt unterschiedliche Verknüpfung von Atomen zu verschiedenen
Stoffen, z.B. HOCN = Cyansäure bzw. HCNO = Knallsäure" (Heilenz, S., 1988).
Von Liebigs Schüler August Kekulé (1829-1896) stammte die Feststellung, dass Moleküle
chemischer Verbindungen aus aneinander gelagerten Atomen bestehen, wobei die Zahl der
mit einem Atom verbundenen Atome anderer Elemente von der Basizität oder
Verwandtschaftsgröße der Bestandteile abhängig ist (Schneider, W., 1972).
Die wichtigste Leistung dabei war, dass die Vierwertigkeit des Kohlenstoffs endgültig belegt
wurde und zur Erkenntnis der Kohlenstoff-Kohlenstoffbindung führte. Mit dieser Erkenntnis
wurde die organische Strukturchemie begründet (Schneider, W., 1972). Kekulé führte diese
Vorstellungen noch weiter aus und kam schließlich bei der Betrachtung der damals bekannten
Kohlenwasserstoffe zu der wichtigen Folgerung, dass bei Molekülen mit einem hohen
Kohlenstoffgehalt eine dichtere Aneinanderlagerung des Kohlenstoffs angenommen werden
musste. In einer Publikation legte er dar, dass das Benzol demnach als eine geschlossene
Kette betrachtet werden könnte. Einige Jahre später kamen Josef Le Bel (1847-
1930)und Kekule's Schüler Jacobus Henricus van't Hoff (1852-1911) gleichzeitig, jedoch
unabhängig voneinander auf die tetraedrische Struktur des Kohlenstoffs und begründeten
damit die Stereochemie (Schneider, W., 1972).
Im 20. Jahrhundert erlebte der wissenschaftliche Fortschritt in der Chemie eine vorläufige
Blütezeit. Ein wesentlicher Grund für diese Entwicklung lag in der Erweiterung und
Verbesserung der Arbeitsmethoden. Sie ermöglichten es, vom Makro- auf den Mikromaßstab
überzugehen. Die Maßstäbe verschoben sich laufend zu immer kleineren Mengen (Schneider,
W., 1972). Dies galt sowohl für das präparative Arbeiten, wie für die Synthese von
Spurenstoffen (Vitamine, Hormone) als auch für die Analytik jeglicher Art.
15
Eine der wichtigen Arbeitsmethoden entstand 1895 mit der Entdeckung der Röntgenstrahlen
durch Wilhelm Röntgen (1845-1923). 17 Jahre später (1912), als Max von Laue (1879-1960)
die Wellennatur der Röntgenstrahlung an Kupfersulfat-Kristallen erklärte und dabei bewies,
dass Kristalle tatsächlich aus diskreten, regelmäßig gepackten Einheiten bestehen
(Gitteraufbau), gelang es William L. Bragg (1890-1971) und seinem Vater William H. Bragg
(1862-1942) ein Jahr später die Bestimmung der Kristallstruktur von Kochsalz (publiziert in
„X-Rays and Crystal Structure", 1913). Seitdem ermöglichten fortlaufende Verfeinerungen
der Methodik die Entschlüsselung immer komplexerer Strukturen.
In den fünfziger Jahren schließlich gelang es Rosalind Franklin (1920-1958) entscheidende
Daten und Röntgenaufnahmen von der Struktur der Desoxyribonukleinsäure zu produzieren,
die Francis Crick (1916 geboren, 2004 gestorben) und James Watson (1928 geboren) 1953
die Entdeckung des zentralen Geheimnis des Lebens, der Struktur der DNA ermöglichten.
Das war die Geburtsstunde der molekularen Biowissenschaften.
Diese wurden anfangs durch den Wechsel einer kleinen Gruppe von Forschern zu einfachen,
biophysikalischen, biochemischen und genetischen Modellsystemen geprägt und später durch
die Entwicklung einer Reihe ausgereifter biophysikalischer, biochemischer und genetischer
Technologien etabliert. Dazu zählten, nur um ein paar Beispiele zu nennen, die
Röntgenstrukturanalyse, die Kernresonzspektroskopie (NMR), die Massenspektroskopie
(Roth, H. J., Müller, Ch. E., Folkers, G., 1998), die Elektronenmikroskopie, die
Ultrazentrifugation, die radioaktive Tracer-Technik sowie die Techniken der Phagen- und
Bakteriengenetik. Mit diesen Techniken und experimentellen Methoden wurden wertvolle
Informationen über die dreidimensionale Struktur von kleinen organischen Molekülen bis hin
zu Proteinen, über Organisationsstrukturen oder über das dynamische Verhalten von
biologischen Systemen sowie über genetische Eingriffsmöglichkeiten gewonnen. Darauf
basierend entwickelte sich die pharmazeutische Chemie in der zweiten Hälfte des 20.
Jahrhunderts zu einer Wissenschaft der systematischen Suche nach neuen Arzneistoffen.
Die Bioinformatik lieferte den nächsten Kulminationspunkt. Als interdisziplinäre, angewandte
Wissenschaft führt sie die Molekularbiologie, die Biochemie und die Genetik mit der
Theoretischen und Praktischen Informatik zusammen. Der Einsatz von Informatikmethoden
ermöglichte es, mit Hilfe mathematischer Methoden, Molekülmodelle zu etablieren, ihre
Eigenschaften und ihre intermolekulare Wechselwirkungen zu modellieren, virtuelle
Anpassungen von potentiellen Liganden an ihren Rezeptoren vorzunehmen, sowie gezielt
neue Wirkstoffe zu entwerfen. Der große Mehrwert der bioinformatischen Methoden lag
zusätzlich in der farbgraphischen Umsetzung der Ergebnisse. Diese Eigenschaft war für die
16
Bearbeitung dreidimensionaler, molekularer Problemstellungen eine große Hilfestellung, da
sie eine klare Visualisierung von molekularen Strukturen ermöglichte. Aufgrund des
exponentiellen Wachstums an biologischen Daten, die im Rahmen nationaler und
internationaler Forschungsarbeiten generiert wurden, bot sich die Bioinformatik als essentielle
Methode an, diese Datenmenge zu verwalten. Viele Erfolge der heutigen pharmazeutischen
Forschung gründeten sich auf die Informationen aus diesen Datenbanken.
Damit entstand eine neue Wissensbasis, welche die bisherige „Methode des Versuchs und
Irrtums" durch die Methode des computerunterstützten gezielten, rationalen Designs und der
Optimierung von Wirkstoffen ersetzte. Folglich hat sich auch der Fachinhalt, das Erzeugen
und die Verfügbarkeit von Daten enorm verändert: sie haben an Komplexität gewonnen und
liegen größtenteils in virtueller Form vor.
17
1.1.1 Die Entwicklung der Pharmazeutischen Lehre
Dieses Kapitel beschreibt, wie sich die pharmazeutische Lehre seit dem 19. Jahrhundert
entwickelt hat. Darin soll aufgezeigt werden, dass sowohl die institutionelle Form als auch der
Fachinhalt seitdem große Veränderungen erfahren haben. Es wird anschließend die
Bedeutung Computerbasierter Verfahren für die heutige Wirkstoffsuche und - Entwicklung
dargestellt. Dabei wird darauf hingewiesen, dass die heutige Unterrichtsmethode für diesen
Forschungsbereich und für die Fülle und Komplexität unseres heutigen Wissens nicht mehr
gerecht wird.
1.1.1.1 Die ersten wissenschaftlichen Schulen der Pharmazie
Bis Anfang des 19. Jahrhunderts wurde der Apotheker in seiner Offizin als Repräsentant der
ganzen Pharmazie betrachtet. Handwerkliches Können wie die Zubereitung von Präparaten
sowie Kenntnis heilpflanzlicher Inhaltsstoffe standen im Mittelpunkt. Die Ausbildung zum
pharmazeutischen Praktiker bestand vorwiegend aus diesen beiden Wissensbereichen und
orientierte sich im Wesentlichen nach den Anforderungen der Pharmakopoen (Schneider, W.,
1972). Dieses Wissen wurde den Lehrlingen allein durch ihre Lehrherren vermittelt.
Während die meisten Apotheker in ihrem Wissensbereich verharrten, begannen Einzelne
bereits, sich auf die Lehre und Forschung zu spezialisieren (Schneider, W., 1972). Sie
besuchten medizinische Vorlesungen oder bildeten sich autodidaktisch über Fachliteratur
weiter. Ihnen war klar, dass der Beruf des Apothekers in Zukunft mehr brauchen würde als
allein die handwerkliche Beherrschung der alten Apothekerkunst. Die Mehrheit hielt jedoch
am alten Schema fest.
Dieser Zustand wurde allmählich für alle Apotheker zum Problem: sie waren nicht mehr
imstande, dem Fortschritt der Wissenschaft zu folgen. Dies hatte zur Folge, dass sie den
beruflichen Anforderungen nicht mehr gerecht wurden und ihre Lehrlinge nicht nach dem
neuesten Wissensstand ausbilden konnten (Schneider, W., 1972). Vom Staat erhielten sie
keine Unterstützung, da er keine pharmazeutisch-wissenschaftliche Aus- bzw.
Weiterbildungsmöglichkeiten anbot. Unter diesen Umständen ergriffen einige herausragende
Apothekerpersönlichkeiten selbst die Initiative und schufen auf privater Basis Möglichkeiten
18
zu wissenschaftlicher Ausbildung (Helmstädter, A., Hermann, J. & Wolf, E., 2001). So
entstanden die ersten Privatinstitute.
Das erfolgreichste Privatinstitut war die von Johann Bartholomäus Trommsdorff 1795
gegründete „Chemisch-physikalische, und pharmaceutische Pensionsanstalt für Jünglinge" in
Erfurt. In diesem Institut wurden nicht nur Apotheker, sondern auch Fabrikanten und
Gewerbetreibende ausgebildet. In seiner Lehre wurde großer Wert auf neueste veröffentlichte
Erkenntnisse und auf Experimentalunterricht gelegt. Sein Institut kann somit als erste
wissenschaftliche Schule in der Pharmazie angesehen werden und er selbst galt als
Wegbereiter des akademischen naturwissenschaftlichen Studiums, der Pharmazie.
Nach Trommsdorff erlangte Liebig 1826 mit der Gründung seines privaten „Chemisch-
Pharmaceutisches Laboratorium" großes Ansehen. Zuvor gab es nur an wenigen Orten
Laboratorien, an denen Studierende durch praktischen Unterricht chemische Kenntnisse
erwerben konnten. Liebig war der erste, welcher die damals völlig neuartige Lehrmethode des
experimentellen Unterrichts einführte. Er philosophierte nicht - wie damals weitgehend
üblich - mit Theorien über unbewiesene oder unklare chemische Reaktionen, sondern lehrte
vielmehr konkretes Wissen anhand von chemischen Experimenten, die er in der Vorlesung
durchführte, erklärte und begründete. Außerdem hielt er seine Studenten dazu an, selbständig
durch Experimente ihre Kenntnisse zu erweitern, wobei er sie bei ihren Arbeiten im Labor
beriet und mit seinem umfangreichen Wissen unterstützte. Diese Lehrmethode war der
Ausgangspunkt des modernen Chemie- und Pharmaziestudiums. (Gesellschaft deutscher
Chemiker, 2003). Hiermit dürfte Liebigs Lehrkonzept als Paradigmawechsel für die damalige
akademische Welt angesehen werden.
Um die Mitte des 19. Jahrhunderts war die Zeit der Privatinstitute vorbei. Ihre Repräsentanten
hatten die Übernahme der regulären Apothekerausbildung durch den Staat erzwungen, gegen
manchen Widerstand der Fakultäten. Dabei entstanden die ersten Hochschulinstitute der
Pharmazie (Schneider, W., 1972). Das Schwergewicht der wissenschaftlichen Ausbildung des
angehenden Apothekers wurde vom Staat auf die Hochschule gelegt, wobei die
Hochschullehrer selbst überwiegend Apotheker waren (Schneider, W., 1972).
Zwischen Apotheken und Hochschulen kam es mit der Zeit zur deutlichen
Interessensverlagerung: Für den pharmazeutischen Praktiker in der Apotheke stand nach wie
vor handwerkliches Können wie sauberes Arbeiten und Prüfen nach vorgegebenen
Vorschriften im Mittelpunkt. Für pharmazeutische Wissenschaftler an den Hochschulen nahm
19
die pharmazeutische Analytik und die Kenntnis chemischer Formeln oder gar deren
Konstitution immer mehr an Bedeutung zu (Schneider, W., 1972).
Gegen Ende des 19. Jahrhundert verlor die Zubereitung von pharmazeutisch-chemischen
Präparaten endgültig an Bedeutung, da ein großer Teil der Herstellung solcher Präparate aus
dem pharmazeutischen Laboratorium in die chemische Fabrik ausgelagert wurde. Beispieleiner solchen chemischen Fabrik war jene von Ernst Schering. Hier wurde neben chemisch-
pharmazeutische Präparate (anfänglich: Narkoseäther, Piperazin, Kampfer, später:
Hormonpräparate) auch chemische Produkte für die Parfumerie-, Textil-, Leder-, Seifen- und
Feuerwerksindustrie hergestellt. Das wichtigste Produkt der Firma Schering war jahrelang
Chloralhydrat, welches als erste synthetisch-organische Arzneimittel betrachtet wird.
Für die pharmazeutische Lehre standen daher nicht mehr die Herstellung von Präparaten,
sondern die pharmazeutische Analytik und die chemische Strukturlehre im Vordergrund(Schneider, W., 1972).
Heute umfasst das Pharmaziestudium an den Hochschulen verschiedene Wissensgebiete wie
Chemie, Biologie, Physik, Pharmakologie, Mikrobiologie und Pharmazeutische
Wissenschaften.
1.1.1.2 Die Bedeutung der räumlichen Struktur der Arzneistoffe und ihre
Vernachlässigung in der Lehre
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde durch die Röntgenstrukturanalyse und durch
NMR-Methoden immer mehr Einsicht in den molekularen Aufbau vieler chemischen
Substanzen und Biomolekülen (Proteine) gewonnen. Gestützt auf diese technischen
Möglichkeiten, begann die pharmazeutische Wissenschaft sich für den strukturbasierten,
gezielten Entwurfvon Wirkstoffen zu interessieren.
Diese rationale Methode erforderte eine detaillierte Kenntnis der Makro-(Rezeptor, Enzym)und Mikrostrukturen (ArzneiStoffe) auf molekularer Ebene, sowie ihre stereoelektronischcn
Wechselwirkungen. Diese räumlichen Wechselwirkungen zwischen Wirkstoff und
Proteinmolekül sind Voraussetzung, dass eine bestimmte Wirkung (Aktivität) in der Zelle und
im Körper ausgelöst wird. Da die räumliche Anpassung beider Reaktionspartner auf ihrer
20
geometrischen und chemischen Komplementarität beruht, ist die Kenntnis ihrer steri sehen
(Stereochemie) und elektronischen Eigenschaften von großer Wichtigkeit. Die Stereochemie
begann seitdem eine zentrale Rolle in der Wirkstoffentwicklung einzunehmen. Als Teilgebiet
der Chemie, das sich mit dem räumlichen Aufbau der Moleküle und dem räumlichen Ablauf
chemischer Reaktionen befasst (Roth, H. J., Müller, Ch. E., Folkers, G., 1998), liegt ihre
Bedeutung für die Pharmazeutische Chemie in der Beschreibung der räumlichen Struktur und
in deren Relation zu den Wirkeigenschaften der Arzneistoffen. Erst durch den Übergang von
der zweidimensionalen hin zur dreidimensionalen Betrachtungsweise von Molekülen lassen
sich biochemische Reaktionen und pharmakologische Wirkungen von Arzneistoffen
vollständig verstehen und daraus essentielle Erkenntnisse für die Wirkstoffentwicklung
ableiten. Zu den biologisch wichtigen räumlichen Phänomenen zählt die Chiralität. Sie besitzt
bei der dreidimensionalen Betrachtung von Arzneistoffen den höchsten Stellenwert. Als chiral
wird ein Molekül bezeichnet, das durch Drehung und Parallelverschiebung nicht mit seinem
Spiegelbild zur Deckung gebracht werden kann. Die meisten Verbindungen aus der Natur
(z.B. Aminosäuren, Zucker, Nukleinsäuren, Vitamine, Hormone, etc.) sind chirale
Verbindungen. Folglich haben auch die meisten Wirkstoffe, welche häufig Analoga
natürlichen Verbindungen sind, eine chirale Struktur. Die Wichtigkeit der Chiralität zeichnet
sich in erster Linie dadurch aus, dass die biologische Aktivität sowie die Spezifität einer
Verbindung durch ihre Chiralität gegeben sind.
Im Hinblick auf die begrenzten Möglichkeiten, sich mit Hilfe der menschlichen Sinne eine
räumliche Vorstellung von komplexen Molekül strukturen zu verschaffen, ist die
Computertechnologie für die dreidimensionale farbgraphische Visualisierung der
Molekülstruktur, für das Modellieren ihrer Eigenschaften und ihrer intermolekularen
Wechselwirkungen zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel in der Wirkstoffentwicklung
geworden. Durch den Einsatz von Computertechnologien lassen sich Wirkstoffe mit
verbesserten oder neuen Eigenschaften für ihre spezifische Zielstruktur modellieren oder
konstruieren.
In der Lehre wird die Computertechnologie jedoch noch zu selten eingesetzt, um den
Lernenden die Stereochemie besser zu veranschaulichen und ihr Verständnis der
Dreidimensionalität zu vertiefen. Häufig wird die Stereochemie anhand von
zweidimensionalen, stark simplifizierten Modellvorstellungen von Molekülstrukturen erklärt.
Bei einfachen Molekülen lässt sich der mentale Prozess der Umwandlung von der
zweidimensionalen in die räumliche Struktur vielleicht noch vollziehen, obwohl dieser
Vorgang den meisten bereits große Mühe bereitet (Wu, H.- K., Krajcik, J.S., Soloway, E.,
21
2001). Bei komplexeren Strukturen darf daher angenommen werden, dass das menschliche
räumliche Vorstellungsvermögen noch stärker überfordert sein wird. Deshalb können durch
zweidimensionale, stark simplifizierte ModellVorstellungen die Bedeutung der Stereochemie
für die Wirkstoffentwicklung und das Verständnis des räumlichen Aufbaus der Makro- und
Mikrostrukturen nicht genügend anschaulich vermittelt werden.
Gemäß Rossi (Rossi, P., 1997) hatte schon Francis Bacon gelehrt (und dadurch Goethe
widersprochen), dass Wissenschaft nicht allein der schlichten Naturbeobachtung entspreche,
sondern dass die menschliche Wahrnehmungsfähigkeit mit Hilfe von Geräten erweitert
werden müsse. Des Weiteren nennt Rossi den Philosophen Ian Hacking, der diesen Gedanken
weiter ausführte, indem er in seinem Buch „Representing and Intervening" (Darstellen und
Eingreifen) nicht nur die Wahrnehmungsfähigkeit sondern auch die menschliche
Handlungsfähigkeit betonte. Rossi interpretierte ihn wie folgt: um zu verstehen, was
Wissenschaft eigentlich ist und was sie macht, bedarf es sowohl der Darstellung der
Wissenschaft wie auch der Intervent!onsmöglichkeit mit ihr. Die Darstellungen dienen letzten
Endes dazu, Eingriffe vornehmen zu können, und die Eingriffe vollziehen sich mit Blick auf
die Darstellungen (Rossi, P., 1997).
Ganz in diesem Sinne setzt die vollständige Kenntnis einer Molekülstruktur nicht nur ihre
Visualisierung sondern auch Modellierungsmöglichkeiten voraus. Beide Bedingungen lassen
sich mit Hilfe von Computertechnologie im virtuellen Raum realisieren.
22
1.2 Die Entwicklung der didaktischen Strömungen
Dieses Kapitel gibt einen kurzen Überblick über die Wandlung didaktischer Methoden vom
Mittelalter bis heute. Im speziellen wird auf zwei einflussreiche lernpsychologische Ansätze,
den Instruktivismus und den Konstruktivismus, eingegangen und einen Vergleich aufgestellt.
Der Lehrbetrieb der hohen Schulen des Mittelalters bestand hauptsächlich aus den beiden
pädagogischen Formen der „lectio" und der „disputatio". In der Frühscholastik (9.-12. Jh.)
überwog die „lectio". Sie entsprach unserer heutigen Vorlesung, in welcher der akademische
Lehrer allein zu Wort kam. Die Lehrenden des frühen Mittelalters beschränkten sich darauf,
die Weisheit der Vorzeit zu sammeln und weiterzugeben (Schmitz, R., 1998). Bei der
„disputatio" hingegen handelte es sich um eine Aussprache zwischen Lehrern und Schülern,
die Argumente für und gegen eine These vorbrachten und durchsprachen (Schmitz, R., 1998).
Häufig endete die Diskussion mit abschließender versöhnender Zusammenfassung durch den
Lehrer (Engell, L.).
In der HochScholastik (13. Jh.) kam als dritte Weise methodischen Denkvorgehens die
„quaestio" hinzu. Die „quaestio" war eine Form des Streitgespräches, bei welchem Lehrende
und Lernende zusammenkamen, sich nicht mit Grundkenntnissen befassten, sondern mit der
Zusammenstellung und Diskussion verschiedener Fragen, Problemen und Stellungnahmen
konfrontiert waren. Die „quaestio" bzw. die daraus entstandenen Lehrformen vereinigten
somit die Forschung, so wie wir sie heute kennen, mit der Lehre und die Wissenschaft mit der
Pädagogik (Hoye, W.J., 1997).
Die durch die Renaissance im 16. Jh. sich anbahnende experimentelle Naturforschung war die
Vorstufe unserer modernen Naturwissenschaft (Schmitz, R., 1998).
Im 17. Jh. wurde mit der Gründung der Akademien wieder die „disputatio" gepflegt. In den
Akademien ging es jedoch weniger darum, auf diese Art Wissen zu vermitteln, vielmehr
handelte es sich um Wissensaustausch und Diskussionen zwischen Interessenten. Die
Akademiker waren davon überzeugt, dass eine freie Diskussion notwendige Bedingung für
eine Mehrung des Wissens sei: man müsse die Wahrheit kritisch hinterfragen, die bei
begründeter Kritik ohne weiteres verändert oder ganz aufgegeben werden könne. Theorien
sollten eben nicht, wie viele ihrer Mitglieder an den Universitäten (v. a. mit den Fächer
23
Jurisprudenz, Medizin, Theologie und freie Künste. Pharmazeutische Institute entstanden erst
später) zu beobachten glaubten, als prinzipiell unantastbar gelten (Rossi, P., 1997).
So versuchten viele fortschrittliche Pädagogen Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts
das von Immanuel Kant (1724 - 1804) für den Menschen proklamierte Lernziel „mittels
seines Denkens die Fußschellen einer immerwährenden Unmündigkeit aufzuschließen und
sich dadurch in Freiheit zu setzen" in der Unterrichts- und Erziehungspraxis zu realisieren
(Meyer, E., 1991). Gemäß Meyer erkannten die fortschrittlichen Pädagogen nämlich, dass je
mehr ein junger Mensch es lernt, selbständig zu denken und selbständig zu handeln, desto
größer wird seine Freiheit.
Seit dem 20. Jahrhundert lassen sich bis in die Gegenwart zwei wichtige lernpsychologische
Ansätze erkennen, die sich im Hinblick auf die erwähnte Selbständigkeit unterscheiden:
der Instruktivismus und der Konstruktivismus.
Der instruktivistische Ansatz steht für die Form des Frontalunterrichts. Er geht von einer
lehrenden Autoritätsperson aus, die Wissen an passiv aufnehmende Lerner übermittelt. Dabei
ist der Begriff „passive Lerner" nicht im eigentlichen Sinne zu verstehen, denn bereits das
Zuhören und umso mehr das Aufnehmen sind alles andere als passive Prozesse. Der Begriff
ist vielmehr behavioristisch zu deuten, was heißt, dass die Lerner erst auf bestimmte Reize
(Stimuli) der Lehrpersonen hin mit einem bestimmten Verhalten reagieren (Response),
Instruktivistische Ansätze lehnen sich also stark an den Behaviorismus, der im
heranwachsenden Menschen ein Wesen sieht, dessen Verhalten durch Umwelteinflüsse,
Erzieher oder Lehrer kontrolliert und manipuliert werden kann (Konrad, K. & Traub, S.,
2001). Der Instruktivismus setzt an dieser Perspektive an und versteht unter Lernen als die
Übermittlung äußerlich existierenden Wissens an ein lernfähiges Individuum („Trichter-
Prinzip"). Die Rolle des Lehrers (oder des Lehrmittels) besteht darin, dem Schüler
Informationen („Daten") anzubieten, welche dieser verarbeiten kann. Dabei geht man davon
aus, dass der Wissenstransport vom Lehrenden zum Lernenden relativ problemlos vor sich
geht. Das Ziel des Unterrichts besteht in jedem Fall darin, die Wissensmenge des Schülers zu
vermehren (Konrad, K. & Traub, S., 2001). An diese instruktivistische Anschauung knüpft
sich die direkte Instruktion an. Unter direkter Instruktion versteht man zwar nach wie vor eine
weitgehend externe Steuerung des Lerngeschehens, sei es durch einen Lehrer, den Trainer
oder durch ein Computerprogramm. Dennoch handelt es sich dabei um eine Lehr- und
Lemstrategie, welche die Lehrenden nicht zum alleinigen Akteure und die Lernenden nicht zu
rein passiven Rezipienten macht. Entscheidend für die relative Überlegenheit dieser Methode
24
ist, dass die Lehrpersonen angemessene Lehr- bzw. Lernziele festlegen; den Unterrichtsstoff
in kleine, überschaubare, aber sinnvolle Lerneinheiten zerlegen; durch eine Fragen-
Entwickelnde Dialogform das notwendige Wissen vermitteln oder generieren und die
Lernenden aktiv an Fragen oder Übungen arbeiten lassen (Weinert, F. E., 1996).
Die Wirksamkeit dieser Instruktionsmethode kommt vor allem dann zum Ausdruck, wenn es
darum geht
- einen ersten systematischen Überblick über ein neues Gebiet zu erhalten
- Anfangsschwierigkeiten mit einem Lerngebiet zu überwinden oder
- große Stoffmengen zu bewältigen sind (Konrad, K. & Traub, S., 2001 ).
Besonders im Elementarunterricht wurde in einer großen Zahl empirischer Studien
demonstriert, dass direkte Instruktion im Vergleich zu anderen Lehrmethoden bei größeren
Schulklassen zu höheren Durchschnittsleistungen, zu stärkeren Leistungszuwächsen und zu
besseren individuellen Lernergebnissen auch der schwächeren Schüler führt (Weinert, F. E,
1996).
Trotz der genannten Vorzüge weist dieser Ansatz gravierende Schwächen auf, der sich vor
allem im Phänomen des „trägen Wissens" manifestiert. Als träges Wissen werden
Wissensbestände bezeichnet, die zwar erworben wurden, jedoch in komplexen, alltagsnahen
Problemsituationen oft nur unvollständig oder überhaupt nicht angewendet werden können.
Befunde instruktionspsychologischer Studien erklären dieses Phänomen wie folgt: träges
Wissen wird durch eine wenig anwendungsorientierte, abstrakte und systematisierte
Wissensvermittlung, die der Komplexität des Alltags selten gerecht ist, erzeugt (Renkl, A.,
1996). Solches Wissen kann zwar im Unterrichtskontext, in dem es erworben wurde, etwa bei
Prüfungen, genutzt werden, bleibt aber anschließend "träge" im Kopf und kann nicht in
Handeln umgesetzt werden. Es entsteht eine Kluft zwischen Wissen und Handeln (Gruber, H.,
Mandl, H. & Renkl, A., 2000).
Zur Überwindung von trägem Wissen wurden konstruktivistische Ansätze herangezogen. Der
konstruktivistische Ansatz betont in besonderem Masse die Eigentätigkeit des Lernenden
(Herzig, B., 2001) und ist mit der Metapher der Übertragbarkeit von Inhalten nach der
traditionellen Form des Lehrens und Lernens (Instruktivismus) nicht mehr vereinbar.
„Vom konstruktivistischen Gesichtspunkt aus ist Wissen immer nur in Köpfen und muss dort
von jedem einzelnen Lernenden aufgebaut werden. Es lässt sich weder mündlich noch
schriftlich vom Kopf des Lehrers in den Kopf des Schülers übertragen" (Glasersfeld, E„
1998). Lernen wird daher als ein konstruktiver, selbstgesteuerter, situativer und sozialer
Prozess angesehen (Shuell, T.J., 1988). Aus der Betonung der sozialen Interaktion für den
25
Erwerb anwendbaren Wissens wird daher kollaborativen Lernformen im Konstruktivismus
zentrale Bedeutung zugesprochen. Kollaboratives Lernen wird hiermit zu einem
unabdingbarer Bestandteil des Konstruktivismus.
Traditionelle Form des
Lehrens und Lernens
(Instruktivismus)
Sozial-Konstruktivismus
Inhalte und Ziele Lerninhalte sind Wissens¬
systeme, die in ihrer
Entwicklung abgeschlossen
und klar strukturierbar sind.
Lernende müssen die
gesetzten Leistungskriterien
erfüllen.
Wissen ist unabgeschlossen
und abhängig von
individuellen und sozialen
Kontexten; authentische
Aufgaben führen zu neuen
Zielen.
Prozess des Lehrens Wissenstransport; Lernender
soll sich genau das aneignen,
was der Lehrende weiß;
Lernmethoden sind
unabhängig von Inhalt,
Kontext, Zeitpunkt und
Personmerkmalen.
Anregung, Beratung,
Coaching; keine
Wiederholbarkeit von
bewährten Lehrmethoden
Position des Lehrenden „Didactic leader";
Wissensinhalte präsentieren,
erklären, kontrollieren
Stellt Problemsituationen
und „Werkzeuge" zur
Problembearbeitung zur
Verfügung; Berater und
Mitgestalter
Prozess des Lernens Lernen als rezeptiver
Prozess; Lernen erfolgt linear
und systematisch; Wissen ist
unabhängig vom Kontext.
Lernen ist ein aktiv¬
konstruktiver Prozess;
situativ, multidimensional
und systemisch.
Position des Lernenden Eher passiv; muss von außen
stark angeleitet und
Aktiv und selbstgesteuert;
erbringt eigene
26
kontrolliert werden Konstruktionsleistungen
Evaluation Überprüfung des Lernerfolgs Prozess des Lernens ist
ist von größter Bedeutung; Gegenstand von
Testverfahren. Beurteilungen;
Selbstevaluation wird
angestrebt
Tab. 2; Vergleich traditioneller und konstruktivistischer Auffassungen. Aus: Konrad, K. & Traub. S., 2001)
Für die praktische Umsetzung des Konstruktivismus für das Lehren und Lernen hat sich der
gemäßigt konstruktivistische Ansatz durchgesetzt, welcher im Gegensatz zum radikalen
Konstruktivismus sowohl die aktive, eigenverantwortliche Wissenskonstruktion des
Lernenden als auch die Anleitung und instruktive Unterstützung durch den Lehrer mit
einschließt. Die Verfügbarkeit von Anleitungen und instruktiven Hilfestellungen sind insofern
wichtig, weil damit der Verlust an wesentliche Lerninhalte verhindert werden kann. Erst wenn
eine solche Balance zwischen Lerner-Konstruktion und Lehrer-Instruktion (Gruber, H.,
Mandl, H., Renkl, A., 2000) bei der Gestaltung von didaktischen Konzepten berücksichtigt
wird, können Lern- und Lehrprozesse wirksam gefördert werden. Welches Ziel für den
Unterricht resultiert aus dieser konstruktivistischen Sicht?
Zu den wichtigsten Kompetenzen angesichts aktueller und künftiger Anforderungen an ein
lebcnsbegleitendes Lernen in einer Wissensgesellschaft gehören die Bereitschaft und die
Fähigkeit, selbständig mit Information und Wissen umzugehen (Mandl, H. & Reinmann-
Rothmeier, G., 2000) sowie daraus kognitiv neues Wissen zu konstruieren und es situiert
einzusetzen. Von daher kommen vermutlich situierten Ansätze einer zentralen Rolle zu, weil
sie dem Lernenden ermöglichen, sich auf bestimmte Situationen vorzubereiten. Ansonsten ist
es anzunehmen, dass es für den Lerner schwierig ist, zu erkennen, wofür er lernt und wann er
das Gelernte anwenden soll. Diese Neuorientierung von Lernzielen zieht folglich eine
Veränderung der bestehenden behavioristischen Lehrkonzepte nach sich: es müssen Konzepte
und Lcrnziele geschaffen werden, die mehr Bezug zu authentischen Situationen herstellen
sowie das Lösen realitätsbezogenen Problemen ermöglichen und anregen.
Die Lernenden sollten sich nicht mehr als passive Rezipienten von Wissen verstehen, sondern
als aktive, selbstgesteuert Lernende. Sie sollten zunehmend in der Lage sein, ihr Lernen selbst
zu organisieren, durchzuführen und zu bewerten. Aufgrund dieser Neuorientierung ändert sich
auch die Lehrerrolle, vom Vermittler von Wissen zu Unterstützer von Lernprozessen und
27
Mitgestalter von Lernumgebungen (Gerstenmaicr, J. & Mandl, H., 1995). Lehr-Lern-
Umgebungen, welche der gemäßigt konstruktivistischen Sicht des Lernens Rechnung tragen,
sind Ansätze der modernen Lemphilosophie. Bestehende rein instruktivistische Ansätze
sollten durch diese ergänzt werden.
28
1.3 Folgerungen aus den Entwicklungen
Aus den beschriebenen Entwicklungen der Pharmazeutischen Chemie, der Pharmazeutisch-
Chemischen Lehre und der Didaktik können folgende Konsequenzen gezogen werden:
Pharmazeutisch-Chemische Forschung:
Hoch entwickelte Technologien ermöglichen heutzutage nicht nur eine immer präzisere
Erforschung biowissenschaftlicher Phänomene auf molekularer Ebene, sondern auch das
Erzeugen immenser Datenmenge, die wiederum nur mit Hilfe von hoch entwickelten
Technologien (Computern) zu bewältigen ist. Bisherige „Methoden des Versuchs und
Irrtums" zur Findung neuer Wirkstoffe wurden hiermit einerseits durch Methoden des
gezielten, Strukturbasierten Computergestützten Modellierungsverfahren, andererseits durch
automatisierte Synthese- und Testverfahren (z.B. Kombinatorische Chemie und High
Throughput Screening) riesiger Substanzbibliotheken (Libraries) abgelöst. Aufgrund dieses
wissenschaftlichen Fortschritts haben sich Fachinhalt, das Erzeugen und die Verfügbarkeit
von Daten enorm verändert, wodurch die Informationen vernetzter und komplexer geworden
sind.
Pharmazeutisch-Chemische Lehre:
Die heutige Lehre über Arzneistofffindung und Optimierung auf molekularer Ebene
(Pharmazeutische Chemie) passt sich immer noch zu wenig an den technologischen und
wissenschaftlichen Fortschritt in diesem Forschungsbereich an. Zur Beschreibung und
Darstellung der heutigen Fülle und Komplexität molekularer Daten sind die Sprache der
Chemie und die herkömmlichen Darstellungsmedien (Tafel, Printmedien) alleine nicht mehr
hinreichend. Während diese beiden Instrumentarien für die Beschreibung und die Darstellung
von Kleinmolekülen noch geeignet sind (z.B. Glucose, ATP), stoßen sie bei großen
Biomolekülen (Enzyme, Rezeptoren) an ihre Grenze: große molekulare Datensätze liegen nur
in virtueller Form vor, welche erst mit Computerunterstützung anschaulich repräsentiert, zur
Verfügung gestellt und bearbeitet werden können. Gerade in der pharmazeutischen Chemie ist
die Integration von Computerbasierten Verfahren insofern unentbehrlich, als hier anhand
Computerbasierter Molekülmodelle Eigenschaften und Interaktionsmechanismen von
Arzneistoffen studiert werden. Aufgrund dieser Tatsache ist Computertechnologie nicht nur in
29
der Forschung eine nicht mehr wegzudenkende Rolle, sondern es darfauch in der Ausbildung
nicht länger auf die Computerunterstützung verzichtet werden.
Hiermit befinden wir uns heute wieder (wie Liebig zu seiner Zeit) in einem
Paradigmawechsel, der von einem herkömmlich ausgestatteten Unterricht (2-D Medien) in
einen computerunterstützten (3-D Medien) Unterricht übergeht.
Didaktik:
Als Bildungsziel stand lange Zeit einzig die reine Wissensvermittlung im Vordergrund.
Dieses Ziel alleine ist in der heutigen Informations- und Wissensgesellschaft nicht mehr
hinreichend. Bei der heutigen Informationsflut wird vielmehr die Fähigkeit bewertet,
selbständig mit Information umgehen zu können, daraus kognitiv neues Wissen zu
konstruieren und es situiert einzusetzen. Zudem gewinnt Teamarbeit in der Arbeits- und
Forschungswelt immer mehr an Bedeutung, da die Informationen komplex vernetzt sind und
große Durchbrüche erst durch die gemeinsame Wissenskonstruktion mehrerer Experten
erreicht werden können.
Vor diesem Hintergrund ist es sinnvoll, auch in der Ausbildung koUaborative Lernformen zu
fördern. Erstens können Studierende dadurch mit der kollaborativen Arbeitsweise vertraut
gemacht werden, so dass sie für ihre zukünftige Laufbahn vorbereitet sind. Zweitens kann
anhand von kollaborativ zu lösenden, komplexen Fragestellungen versucht werden,
Studierende zur Anwendung ihres Wissens und zum vernetzten Denken anzuregen. Drittens
werden Studierende bei kollaborativen Lernformen zum selbständigen Umgang mit
Informationen und zur eigenständigen Konstruktion von Wissen angehalten. Mit der
wachsenden Komplexität der Fachinformationen und den Anforderungen an Teamarbeit,
werden diese drei Eigenschaften immer mehr an Bedeutung gewinnen.
Um diese Kompetenzen erreichen zu können, sollten bisherige Formen des instruktiven
Unterrichts durch gemäßigte konstruktivistische Lehr- und Lernformen ergänzt werden. Ein
radikaler Ersatz ist insofern nicht sinnvoll, weil rezeptives Lernen nach wie vor für das
Erwerben vom Grundlagenwissen und für viele Lernziele eine erfolgreiche Lehrmethode sein
kann.
Basierend auf diesen Schlussfolgerungen wird deutlich, dass die zurzeit vorherrschende
Lehrmedien und die Didaktik den technischen sowie didaktischen Anforderungen nicht mehr
gerecht werden und den wissenschaftlichen Fachinhalt sowie die nötigen
Schlüsselkompetenzen nicht mehr angemessen vermitteln können. Die Forderungen nach
30
kollaborativen Lernformen und Computerunterstützung wird im Rahmen dieser Arbeit
anhand eines Computer-Unterstützten kollaborativen Lernkonzeptes realisiert.
Im folgenden Kapitel werden theoretische Grundlagen zum Computer-Unterstützten
kollaborativen Lernkonzept behandelt.
31
2. Theoretischer Hintergrund zum computerunterstützten,
kollaborativen Lernen
2.1 AI1gemeines zum Lernen
Schulisches Lernen unterscheidet sich von alltäglichem Lernen in der Regel dadurch, dass die
für das Lernen notwendige Anforderung nicht aus einer unmittelbar gegebenen
Lebenssituation erwächst, sondern als unterrichtlichcr Anstoß gestaltet ist. Dies bedeutet, dass
Lernen durch Aufgaben angeregt werden sollte, die ein Bedürfnis ansprechen und damit zu
einem Spannungszustand führen, der in Lernen einmündet. Beim Lernen selbst geht es dann
darum, Lebenssituation und Bedürfnisse zu beachten, vorhandene Kenntnisse, Erfahrungen
und sozial-kognitive Strukturen zu aktivieren und weiterzuentwickeln.
Lernen wird allgemein definiert als relativ überdauernde Veränderung des Verhaltens oder
des Verhaltenspotenzials eines Subjekts in einer bestimmten Situation, die durch wiederholte
Erfahrungen des Subjekts in dieser Situation hervorgerufen wurden. Lehren bezieht sich
darauf, gezielt Lernprozesse einzuleiten und zu fördern. Dieser Lehr-Lern-Prozess kann durch
angemessene didaktische Konzepte und Medien gefördert werden. Mit einem angemessenen
didaktischen Konzept und dazu passende Medien kann auch die Aktivität der Lernenden,
welche eine entscheidende Rolle im Lernprozess spielt, positiv beeinflusst werden.
Lerneraktivitäten wie die kognitive Verarbeitung, motivationale und affektive Prozesse sowie
das beobachtbare Nutzungsverhalten bestimmen direkt die Lernergebnisse (Stiller, K., 2001).
Gemäß Herzig (Herzig, B., 2001) versteht Bandura Lernen als Erwerb symbolischer
Repräsentationen in sprachlicher oder bildhafter Form, die man sich durch Beobachtungen,
d.h. durch Lernen am Modell aneignen kann.
Innerhalb der Frage, welche Prozesse beim Lernenden in der Interaktion zwischen
Lemmaterial oder Lernumgebung (als externer Bedingung) und der kognitiven Struktur (als
interner Bedingung des Lernens) entstehen können oder sollen, lassen sich verschiedene
Positionen mit entsprechenden Akzentsetzungen unterscheiden: Zunächst kann danach
unterschieden werden, ob es schwerpunktmäßig darum geht, eine bestimmte Wissensstruktur
aufzubauen oder um die Entwicklung einer generellen Problemlösefähigkeit. Für den Aufbau
von Wissensstrukturen stellt sich die Frage, wie interne Prozesse zum Aufbau geordneten
Wissens unterstützt werden können. Hierzu zählen z.B. die geordnete Darbietung von
Lernmaterialien in Form von strukturierten Übersichten, die Orientierung an Vergleichen, die
32
Voranstellung von Einordnungshilfen (advance organizer) oder die angemessene
Sequenzierung von Lerninhalten. Bei der Entwicklung von Problemlösefähigkeit steht die
Frage nach geeigneten Prozessbezogenen Lernhilfen und förderlichen Rückmeldungen im
Vordergrund.
2.2 Lernen aus konstruktivistischer Sicht
Die psychologische Lernforschung hat gezeigt, dass Wissen und Fertigkeiten nicht direkt
übertragen werden können, sondern Ergebnisse mentaler Aktivitäten der Lernenden sind
(Shuell, T.J., 1988). Demnach kann Schülern nicht einfach nach dem Modell des „Nürnberger
Trichters" Wissen „eingeflösst" werden.
Gemäß Glaser (1991) wird Lernen als Prozess der Konstruktion von Wissen (und
Fertigkeiten) auf der Basis verfügbaren Wissens angesehen. Auch Herzig bestätigt, dass
flexible Wissensstrukturen - d.h. eben nicht „träges" Wissen- nur über die eigene
Konstruktionsleisfung entwickelt werden können. Dabei sind jedoch Anleitung und
Unterstützung durch eine kompetente Person zugelassen. (Herzig, B., 2001).
Shuell (1988) erweitert den Lernbegriff und beschreibt das Lernen als einen aktiven,
konstruktiven, kumulativen und Zielgerichteten Prozess mit folgenden Begründungen:
• Der Prozess ist aktiv, weil die Schüler bestimmte Dinge tun müssen, um den Lerninhalt
als bedeutungsvoll zu lernen.
• Er ist konstruktiv, da neue Information elaboriert und mit anderer Information
verknüpft werden muss.
• Er ist kumulativ, da alles neue Lernen auf dem Vorwissen der Lernenden aufbaut.
• Und der Prozess ist zielgerichtet, weil das Lernen am ehesten erfolgreich verläuft, wenn
die Lernenden sich über das Ziel im Klaren sind, auf das sie hinarbeiten.
Zudem bedeutet konstruktivistisches Lernen auch stets situatives Lernen (Brown, A. L. &
Palincsar, A. S., 1989). Das bedeutet, dass Lernen nicht losgelöst von menschlicher
Subjektivität und von seiner Umgebung stattfinden kann. Vielmehr sollte Lernen in einem
spezifischen Kontext eingebunden sein und stets einen situativen Bezug zu einer realen
Anwendung herstellen. Derart erworbenes Wissen wird nicht zum trägen Wissen (Gruber, H.,
33
Mandl, H. & Renkl, A., 2000), sondern ist leichter abrufbar und kann zielorientiert zur
Problemlösung eingesetzt werden (Gerstenmaier, J. & Mandl, H., 2000).
Solche anwendungsorientierte Lernansätze können daher dazu beitragen, die Kluft zwischen
schulischem Wissen und alltäglicher Anwendung zu überbrücken (Gerstenmaier, J. & Mandl,
H., 2000).
Als Leitaufgabe situativen Lernens kann die Problemorientierung dienen.
Diese Definition des Lernens aus konstruktivistischer Sicht hat folgende Konsequenzen:
• Wenn Lernen situativ sein soll, dann müsste man die Schüler auch in einen authentischen,
Realitätsbezogenen, sozialen und physikalischen Kontext setzen, welcher die Situation
widerspiegelt, in der sie ihr Wissen und ihre Fertigkeiten später anwenden werden müssen
(Brown, J. S., Collins, A. & Duguid, P., 1989). Konkret heißt das für die Lernaufgaben,
dass sie möglichst authentisch sein und eine realitätsnahe Komplexität aufweisen sollten.
• Für die Bearbeitung realitätsbezogener komplexer Problemstellung ist es häufig
angemessener, wenn sie in Interaktion mit anderen Menschen erfolgt. Soziale Fertigkeiten
sind ebenso wichtig wie die Aneignung komplexer intellektueller Bezugssysteme. Deshalb
wird der sozialen Interaktion zentrale Bedeutung für den Erwerb anwendbaren Wissens
zugesprochen, sei es als Lernen mit einem Experten (Modell der Kognitiven Meisterlehre)
oder sei es als kooperatives Lernen in einer Gruppe (Renkl, A., 1996). Es spricht vieles
dafür, dass die kognitiven Prozesse, die in Gruppenarbeit durch das Miteinander-Sprechen
und das Erklären angeregt werden, das Behalten und eine tiefere Verarbeitung des
Lernmaterials fördern (Konrad, K. & Traub, S., 2001). Diese Sichtweise von Lernen kann
durch den Transaktionsansatz von Miller & Seiler (1985), welcher zusätzlich Lernen als
ein sozialer Prozess betont, ergänzt werden. Der Transaktionsansatz wird von Brody
(1993) wie folgt beschrieben: „Erziehung ist ein Dialog zwischen Schülern als
Problemlosem und dem Curriculum. Das Ziel besteht darin, die Intelligenz, insbesondere
komplexe Problemlösefertigkeiten zu entwickeln. Lernen kann fachspezifisch,
interdisziplinär oder im Kontext sozialer Interaktion stattfinden".
• Im traditionellen Unterricht (Rosenshine, B. & Stevens, R., 1986) werden alle Lehr-
/Lemfunktionen vom Lehrer übernommen: Vorbereitung, Aufteilung komplexer
Lemaufgaben, Lernregulation durch Prüfen, Befragen und Bewerten des Lernfortschritts,
Rückmeldung und Motivierung.
Wenn jedoch Lernen ein aktiver Prozess der Schüler sein soll, sollte der Lehrer ihnen auch
die Gelegenheit zur Eigenaktivität anbieten und seine dominante Instruktor-Rolle abgeben.
Die neue Lehrer-Rolle würde darin bestehen, als Förderer die Schüler anzuregen, geeignete
34
Denk-, Lern- und Regulationsaktivitäten selbst anzuwenden (Lamberigts, R., Diepenbrock,
J.W., 1993).
Diese Lehrform wird als prozessorientierte Instruktion bezeichnet (Palincsar, A.S.,
Stevens, D.D. & Gavelek, J.R., 1989).
• Um den genannten konstruktiven und interaktiven Lernprozess unterstützen zu können,
müssten auch die Gestaltung des Klassenzimmers einschließlich der Platzierung der Möbel
und der Verfügbarkeit von Informationsressourcen verändert werden. Bisher orientierten
sich die Gestaltung des Klassenzimmers und die räumliche Anordnung der Möbel an der
Absicht, eine effiziente Übertragung von Information vom Lehrer auf alle Schüler der
Klasse zu gewährleisten. Dabei verbrachten die Schüler den größten Teil ihrer Schulzeit
für sich an ihren Tischen. Einige Forscher haben festgestellt, dass diese Arbeitsform 70 %
der Unterrichtszeit einnahm (Weinstein, C, 1991). Dahinter stand die berechtigte
Begründung, dass für die frontale Unterrichtsform keine Flexibilität benötigt würde. Wird
jedoch eine flexiblere und aktivere Arbeitsart angestrebt, müsste dementsprechend eine
räumliche Anpassung in Betracht gezogen werden (Shachar, H. & Sharan, S., 1992).
Lernen als konstruktive Aktivität und Lehren als aktivierende Instruktion können in einem
interpersonalen (sozialen) Lernsystem hervorragend aufeinander bezogen werden (Glaser, R.,
1991). Dieses interpersonale System wird in der Literatur als kooperative Lernumwelt
beschrieben (Sharan, S., 1990). Vor diesem Hintergrund gelten gemäßigt konstruktivistische
Positionen und situiertes Lernen nicht nur für individuelles Lernen, sie betonen insbesondere
kollaboratives Lernen, was bedeutet, dass erst durch die soziale Kommunikations- und
Kooperationsprozesse ein tiefergehendes Verständnis erreicht werden kann (Schulmeister, R.,
2001). Beide Theorien können somit auch als theoretische Basis für das koUaborative Lernen
betrachtet werden.
Kollaboratives Lernen und Arbeiten gewinnen in der heutigen Zeit sowohl in der
betrieblichen Praxis wie auch in der Hochschulausbildung zunehmend an Bedeutung.
Betrachtet man im speziellen die Biowissenschaften, so führen auch in diesen Fachgebieten
immer komplexere Problemstellungen zu einer starken Betonung kollaborativer Arbeits- und
Lernformen. Das „Human Genom Project" ist gerade ein Paradebeispiel für die
Notwendigkeit einer solchen Kollaboration von internationalen Forschungsgruppen, um das
Rätsel des menschlichen Genoms lösen zu können. Es wird immer deutlicher, dass nur über
die Kollaboration verschiedener Fachgebiete und die dabei entstehenden Synergien, sich
potentielle Chancen ergeben, neue Erkenntnisse in biowissenschaftlichen Forschungsgebieten
35
zu erzielen. Vor dem Hintergrund dieser zunehmenden Bedeutung von Teamarbeit wird im
weiteren Verlauf dieser Arbeit auf koUaborative Arbeits -und Lemformen fokussiert. Dabei
ist es notwendig, die dem kollaborativen Lernen zugrunde liegenden Theorien zu verstehen,
damit koUaborative Arbeits- und Lernformen sinnvoll und effizient in die Praxis umgesetzt
werden können.
Daher wird im Folgenden dem Thema „Kollaboratives Lernen" ein Kapitel gewidmet.
36
2.3 Kollaboratives Lernen
Der Begriff „Kollaboratives Lernen" wird in verschiedenen Fachgebieten und selbst innerhalb
eines Fachgebietes sehr unterschiedlich benutzt (Dillenbourg, P., 1999).
Umgangssprachlich wird unter „Kollaboration" häufig eine Gruppe von Personen verstanden,
die zusammen an einer Aufgabe arbeiten. Häufig werden selbst in Fachliteraturen
Kollaboration und Kooperation als synonyme Begriffe verwendet. Roschelle und Teasley
(1995), unterscheiden die beiden Begriffe wie folgt: Kollaboration ist eine „...mutual
engagement of participants in a coordinated effort to solve the problem together. It is a
coordinated, synchronous activity that is the result of a continued attempt to construct and
maintain a shared conception of a problem". Kooperation „...is accomplished by the division
of labor among participants, as an activity where each person is responsible for a portion of
the problem solving.. .and.. .coordination is only required when assembling partial results".
Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wird der Schwerpunkt auf „Kollaboration" im Sinne der
Definition von Roschelle und Teasley gelegt. Bei der Auswahl und Bearbeitung von
Literaturen wird entsprechend darauf Acht gegeben, in welcher Bedeutung „Kollaboration"
und „Kooperation" verwendet werden, da sie oft für unterschiedliche Bedeutungen stehen.
Dabei kommt nur Literatur (Theorie, Studien) in Betracht, die im Gesamtkontext
„Kollaboration" gemäß der Definition von Roschelle und Teasley verstehen, selbst wenn
dabei das Wort „Kooperation" statt „Kollaboration" verwendet wird. (Bei Zitaten kann es
vorkommen, dass das Wort „Kooperation" von der Originalliteratur übernommen werden
muss, obwohl damit „Kollaboration" gemeint ist.) Im Folgenden wird „Kollaboration" näher
beschrieben.
„Kollaboration" umfasst vier Aspekte: (Dillenbourg, P., 1999):
• Anzahl Beteiligte: Eine Kollaboration ist ein System, das aus zwei oder mehreren
Individuen besteht.
• Gleiche Ziele: Kollaboration ist durch das Vorhandensein gemeinsamer Engagements und
Ziele charakterisiert. Bei einer Kollaboration verfolgen alle Teilnehmer gemeinsame Ziele
und arbeiten zusammen, um diese Ziele zu erreichen.
• Soziale Interaktion/ Kommunikation: Beim kollaborativen Arbeiten entstehen
unausweichlich soziale Interaktionen und Kommunikation zwischen den Teilnehmern.
Solche Interaktionen und Kommunikation können dabei nicht nur zur Konstruktion von
37
Wissen und Einsichten führen sondern tragen auch zum Erwerb von
Schlüsselqualifikationen wie soziale Kompetenz und Teamfähigkeit bei. Das Ausmaß der
Interaktion/Kommunikation wird dabei nicht durch die Häufigkeit deren bestimmt, sondern
durch den Einfluss, welchen die Interaktion/Kommunikation auf die kognitiven Prozesse
der Teilnehmer ausübt. Solche Interaktion und Kommunikation umfassen Prozesse des
Erklärens, Diskutierens, Argumentierens und Begründens, welche beim kollaborativen
Lernen vermehrt eintreten als beim individuellen Lernen.
• Symmetrische Beziehung: Wesentlich bei kollaborativen Interaktionen ist auch die
Durchbrechung der Machthierarchie, die vor allem bei instruktionellen Unterrichtsformen
ausgeprägt ist. Beim kollaborativen Lernen können alle Teilnehmer frei vom
Autoritätsgefälle ihre Meinungen äußern und ihren Beitrag zum Lernergebnis leisten. Dies
führt automatisch zu vielseitigeren und komplexeren Aspekten und Diskussionsinhalten,
welche die Basis für die Konstruktion von neuem Wissen bildeten.
Das Zusammenspiel dieser vier Aspekte bildet die Grundlage des kollaborativen Lernens.
Kollaboratives Lernen basiert auf der Überlegung, dass Lernen ein natürliches soziales
Geschehen darstellt, in dem die Teilnehmer miteinander kommunizieren. Gemäß Gerlach
(1994) entsteht Lernen durch Kommunikation und den Austausch von Kenntnissen und Ideen.
Im Idealfall sind alle Gruppenmitglieder gleichberechtigt am Lemgeschehen beteiligt und
tragen gemeinsam Verantwortung (Konrad, K. & Traub, S., 2001).
Es gibt zwei koUaborative Arbeitsformen: die Partner- und die Kleingruppenarbeiten. Im
Folgenden werden diese zwei Formen im Bezug auf ihren Einsatz beschrieben:
• Partnerarbeit: Bei der Partnerarbeit bearbeiten zwei Schüler gemeinsam eine Aufgabe.
Klassische Beispiele für das Einsetzen von Partnerarbeit sind so genannte
Partnerdiktate und das Abfragen von Vokabeln. Bei solchen Aufgaben können
Partnerarbeiten sehr hilfreich sein.
• Kleingruppenarbeit: Die Kleingruppenarbeit ist insbesondere geeignet für komplexe und
vielschichtige Aufgabenstellungen, bei denen etwas analysiert, verglichen und
konstruiert werden soll. Dabei sollten die Fragestellungen mehrere Lösungen und
Perspektiven erlauben und zur Diskussion anregen. Die Größe der Gruppen kann dabei
von zwei bis sechs Teilnehmern variieren.
38
2.3.1 Vorteile des Kollaborativen Lernens
Kollaboratives Lernen ist eine der am besten untersuchten Lehr-Lern-Methoden (Johnson, D.
W. & Johnson, R. T., 1998; Qin, Z., Johnson, D. W. & Johnson, R. T., 1995; Slavin, R. E.,
1990, 1992). Es besteht breiter Konsens, dass kollaboratives Lernen vor allem beim
Analysieren, Bewerten und Interpretieren von Fakten positive Effekte auf Leistungen und
Lernerfolg bewirken kann. Reiner Wissenserwerb hingegen wird durch Einzelarbeit effektiver
erzielt.
Im Gegensatz zu den traditionellen lehrerzentrierten Modellen des Lehrens und Lernens
beruhen die Prinzipien kollaborativen Lernens auf einem lernerzentrierten Modell, welches
von Lernenden als aktiven Teilnehmern im Lehr-Lern-Prozess ausgeht und letztlich auf einer
konstruktivistischen Auffassung von Lehren und Lernen beruht. Dieses koUaborative Modell
ist geprägt von aktiver Erarbeitung eines Wissensgebietes durch Diskussion, von
gemeinsamer Erarbeitung von Aufgaben und von direkter Unterstützung einer Lehrperson.
Damit unterscheidet sich das koUaborative Lernen wesentlich von traditionellen Ansätzen, in
denen die Lehrpersonen als Instruktoren angesehen werden, die Wissen und Fähigkeiten
vermitteln. Die aktive Beteiligung des Lernenden am Lemprozess und der dabei auftretende
Wechsel zwischen Lesen, Zuhören, Sprechen, Schreiben und Diskutieren könnte dabei nicht
nur die geistige Flexibilität steigern sondern auch einen abwechslungsreichen Lemprozess
versprechen. Die Diskussionen und die dabei entstehenden multiplen Perspektiven und
Argumente dürften zudem erklären, wodurch in Lerngruppen die kognitive Entwicklung
gegenüber der Einzelarbeit erleichtert wird.
Insbesondere fur die Förderung des logischen und kritischen Denkens, der
Problemlösefähigkeit, der Kreativität und der Fähigkeit, erworbenes Wissen auf eine reale
Situation anzuwenden, ist kollaboratives Lernen viel Erfolg versprechender als individuelles
Lernen (Johnson, D.W. & Johnson, R.T., 1992).
Verglichen mit traditionellen Unterrichtsformen (z.B. direkte Instruktion, Einzelarbeit,
kompetitives Lernen) zeigen kollaborativ Lernende folgende Vorteile:
• Positive Effekte auf das kognitive und soziale Lernen (Meyer, E., 1991 )
- Kognitive Elaboration: Lernende, die Information im Gedächtnis behalten und mit bereits
verfügbarer Information verknüpfen wollen, müssen eine Art kognitiver
Umstrukturierung oder Elaboration des Materials (Wittrock, M. C, 1978) vornehmen.
Eine der effektivsten Elaborationsmöglichkeiten besteht darin, bei Kollaborationen das
39
Material jemandem anderen zu erklären (Slavin, R. E., 1992). Der Anlass dafür basiert
auf motivationaler Ebene, die entweder intrinsisch (Interesse, soziale Kohäsion) oder
extrinsisch (Gruppenbelohnung) begründet ist. Wie die Forschungen von Noreen Webb
(1989, 1992) gezeigt haben, lernen jene Schüler von der Kooperation am meisten, die
anderen elaborierte Erklärungen gaben oder von ihnen erhielten - im Gegensatz zu
Schülern, die nur richtige Antworten erfuhren oder alleine arbeiteten.
- KoUaborative Gruppen heben das Denkniveau in der Klasse merklich an. Qin et al. (Qin,
Z., Johnson, D. W. & Johnson, R. T., 1995) erklärten diese Tatsache damit, dass die
Lernenden bei Gruppenarbeiten ihre Lösungsideen austauschen. Die Details ihrer
Problemlösungsverfahren, Lern- und Denkstrategien sowie Techniken zur Zielerreichung
werden dabei für alle Beteiligten deutlich und können von allen korrigieren und
verbessert werden.
Im traditionellen Frontalunterricht ist nur die Instruktion durch den Lehrer als
Wissenstransmission sichtbar, das Lernen der Schüler ist ein fast unsichtbarer Prozess, in
den nicht eingegriffen werden kann. Denkaktivitäten sind daher von außen nur wenig
beeinflussbar (Lamberigts, R. & Diepenbrock, J.W., 1993).
- Es ist sehr wahrscheinlich, dass beim kollaborativen Lernen sich Schüler mit
unterschiedlichen Kompetenzen und Meinungen für eine kognitive Aufgabe
zusammentreffen. Dabei ist zu vermuten, dass breit gefächerte Erfahrungen und
Ansichten in die Gruppe eingebracht werden können. Somit könnte sich die Gruppe
einerseits gegenseitig ergänzen und unterstützen, um alternative Problemlösungsansätze
und Schlussfolgerungskompetenzen kritisch zu reflektieren und zu vergleichen.
Andererseits könnte auch der von Piaget stammende Begriff „soziokognitive Konflikt"
eintreffen. Ein soziokognitiver Konflikt ist eine Auseinandersetzung zwischen
mindestens zwei Individuen in Bezug auf ihre von einander abweichenden Standpunkte.
Der Vorteil, den man sich dabei erhofft, ist, dass man am Ende eines soziokognitiven
Konfliktprozesses auf einem höheren kognitiven Niveau steht (Perret-Clermont, A.-N.,
1991). Dieser die Entwicklung fördernde Prozess lässt sich wie folgt erklären: durch den
Meinungsunterschied werden die Beteiligten dazu angeregt, ihre eigene Gedanken sowie
die der anderen erneut zu überdenken, Stärken und Schwächen der Aussagen
gegeneinander abzuwägen und nach weiteren Informationen zu suchen, um neue
Argumente und Beweise zu bringen. Bei diesen Vorgängen laufen meistens mentale
40
Umstrukturierungsprozesse ab, was ihrerseits mit Lernprozessen gleichzusetzen ist
(Michailidis, M., 1999). Somit wird jedem Beteiligten bei einem soziokognitiven
Konflikt die Gelegenheit geboten, durch Austausch und Rückmeldungen, sein
Verständnis zu korrigieren und zu neuen Einsichten zu gelangen. Allerdings wird das
höhere kognitive Niveau nicht automatisch erreicht werden können. Einige
Voraussetzungen müssen dabei erfüllt sein, wie zum Beispiel das Vorhandensein von
ähnlichen kognitiven Fähigkeiten zwischen den Beteiligten und ihre Bereitschaft, mit
einem Meinungskonflikt konstruktiv umzugehen. Ansonsten ist der Mehrwert eines
soziokognitiven Konfliktes nicht immer gesichert (Perret-Clermont, A.-N., 1991).
• Sozialer Zusammenhalt: Der Zusammenhalt der Gruppe kann einen positiven Effekt auf
die Lernlcistung vermitteln. Nach Meyer geschieht dies durch Lösung innerer
Hemmungssysteme, welche bestehen würden, wenn das Individuum als einzelner handelt
und erlebt (Meyer, E., 1991). Basierend auf dieser Perspektive entstanden verschiedene
Methoden, um eine positive Interdependenz (Johnson, D. W. & Johnson, R. T., 1998) unter
den Gruppenmitgliedem zu erstellen (z. B. die bekannte Puzzle-Methode). Belege für den
Einfluss des sozialen Zusammenhalts auf die Arbeit in Gruppen und die Gruppenleistung
finden sich z. B. bei Müller & Bierhoff (2001).
• Höhere Ausdauer im Unterricht (Felder, R.M. & Brent, R., 1994, in: Klaus Konrad, Silke
Traub, 2001).
• Tieferes Verstehen (Felder, R.M. & Brent, R., 1994)
• Mehr auf die Aufgabe bezogenes und weniger störendes Verhalten (Felder, R.M. &
Brent, R., 1994).
• Ausgeprägter intrinsische Lern- und Leistungs- Motivation (Felder, R.M. & Brent, R.,
1994).
• Positivere Einstellungen und mehr Selbstachtung (Felder, R.M. & Brent, R., 1994)
• Verminderung der emotionalen Spannungen (Meyer, E., 1991)
• Möglichkeit für kreatives Denken durch gegenseitige Anregung
• Bedeutsame Rolle für das Berufsleben (Meyer, E., 1991)
• Möglichkeit zum Erwerb kommunikativer Kompetenz
41
Diese Vorteile begründen die Wahl des kollaborativen Lernens als Lehr -und Lemform.
Allerdings ist kollaboratives Lernen nur unter bestimmten Bedingungen effektiv (Johnson et
al, 1992).
42
2.3.2 Bedingungen für effektives kollaboratives Lernen
Trotz der breiten Bestätigung der positiven Effekte kollaborativen Lernens kann nicht ohne
weiteres davon ausgegangen werden, dass eine Kollaboration problemlos abläuft und
automatisch zum erwünschten Erfolg führt. Renkl (1995) zum Beispiel beschrieb in seinem
Artikel einige typische Phänomene, die als Hauptprobleme kollaborativen Lernens auftreten
können: dazu gehören beispielsweise das „Was-sollen-wir-denn-jetzt-tun"-Phänomen oder
das „Ich-habe-meinen-Teil-erledigt"-Phänomen (um nur zwei zu nennen). Beim ersten
Phänomen liegt oft das Problem vor, dass die Aufgabestellung nicht präzise genug formuliert
ist, während beim zweiten Phänomen die Aufgabestellung keine Kollaboration erfordert, so
dass sich jeder Gruppenmitglied einen Aufgabenteil aussuchen kann, ohne mit den anderen
Gruppenmitglieder kollaborieren zu müssen. Denkbar wäre auch, dass die Gruppenmitglieder
keine koUaborative Fertigkeiten besitzen oder mangelnde Bereitschaft zur Kollaboration
aufweisen. Zudem kann es auch vorkommen, dass die höhere Lerneffektivität, die man sich
von einer Gruppenarbeit im Vergleich zur Einzelarbeit erhofft, ausbleibt (Michailidis, M.,
1999).
Alle diese Probleme sind wahrscheinlich nicht notwendigerweise mit der Gruppenarbeit als
Lernmethode verbunden, sondern lediglich nur mit ungenügender Planung und Organisation
(Renkl, A., 1995). Kollaboratives Lernen muss daher sorgfältig geplant und unter bestimmten
Bedingungen ein- sowie durchgeführt werden, damit es den Lernerfolg fördern kann.
Im Folgenden werden Anweisungen und Aspekte zusammengestellt und erläutert, die einen
wesentlichen Beitrag zum Gelingen einer Gruppenarbeit leisten könnten.
1. Kollaboratives Lernen eignet sich besonders dann, wenn es darum geht, komplexe
Probleme zu lösen, welche sehr vielschichtig sind und viele mögliche Lösungen erlauben.
Solche Aufgabenstellungen erfordern, verschiedene Meinungen einzuholen, viele
Argumente zusammen zu tragen und anschließend zu diskutieren. In Form einer
Gruppenarbeit lässt sich das vermutlich am ehesten realisieren: jedes Gruppenmitglied
kann seine Ideen und Meinungen äußern, sich gegenseitig ergänzen, um daraus gemeinsam
Wissen zu konstruieren. Über den Wissenserwerb hinaus ist kollaboratives Lernen auch
geeignet, um soziale Kompetenzen, Selbststeuerung und Eigenverantwortung zu fördern
(Konrad, K. & Traub, S., 2001).
43
2. Eine wichtige Voraussetzung für das koUaborative Lernen ist die Bereitschaft und
Motivation des Lernenden, mit seinen Gruppenmitgliedem zusammen zu arbeiten. Eine
motivationale Perspektive ist zudem der Einbau von Gruppenbelohnungen, welche nicht
unbedingt nur materieller Natur sein müssen, sondern beispielsweise darin bestehen, dass
der Lehrer etwas anbietet, was die Schüler zu schätzen wissen. Theoretisch werden diese
Gruppenbelohnungen damit begründet, dass Schüler, die den Gruppenerfolg wertschätzen,
sich wechselseitig unterstützen und zu Schulleistung ermuntern, ganz im Gegensatz zur
Situation im traditionellen, kompetitiven Unterricht. Wenn Schüler zusammen auf ein
gemeinsames Ziel hinarbeiten, könnten sie motiviert werden, leistungsförderliche Normen
zu entwickeln und einander für schulische Anstrengung zu verstärken. Jedoch fördert die
Verwendung solcher Gruppcnzielen oder -belohnungen die Leistungsergebnisse bei
kooperativem Lernen nur, wenn die Gruppenbelohnungen von der Leistung der einzelnen
Mitglieder abhängig gemacht werden (Slavin, R. E., 1992). Aufgrund umfangreicher
Forschungen und Forschungsanalysen hat Slavin ( 1983) die Behauptung aufgestellt, dass
kooperatives Lernen nur dann zuverlässig Leistungssteigerung bewirkt, wenn
Gruppenbelohnung (Belohnungs-Interdependenz) und individuelle Verantwortlichkeit
kombiniert werden. Wenn dagegen Gruppenbelohnungen auf der Basis eines einzigen
Gruppenprodukts (das Team füllt beispielsweise ein Arbeitsblatt aus) vergeben werden,
besteht für die Gruppenmitglieder wenig Ameiz, einander die Begriffe zu erklären; ein
oder zwei Mitglieder können die gesamte Arbeit erledigen (Slavin, R. E., 1990).
Dennoch ist einzuräumen, dass es auch eine Klasse von Aufgaben gibt, bei der
Gruppenzielen und individuelle Verantwortlichkeit keine Rolle spielen dürften. Es sind
Aufgabentypen wie Gruppenprojekte ohne richtige Antworten und das Lösen komplexer
Probleme.
Trotz der Wirksamkeit dieser Gruppenbelohnung sollte man jedoch nicht schließen, dass
Individuen ohne diese Maßnahmen nicht zur Mitarbeit motiviert werden könnten. Sobald
die Aufgabe selbst intrinsisches Interesse weckt, konnte gezeigt werden, dass
Leistungszuwachs auch ohne Belohnung möglich war (Cohen, E., G., 1992),
Eine weitere Perspektive bezüglich Motivation ist mit Prüfungsanordnungen verknüpft. In
der Regel konzentrieren die Lernenden ihre Aufmerksamkeit auf diejenigen Leminhalte,
die in Prüfungen abgefragt werden. Bei den bisherigen Prüfungen geht es dabei meistens
um individuell erworbenes Wissen. Wenn in der Prüfung in erster Linie Faktenwissen
abgefragt wird, scheint das koUaborative Lernen als Lehrmethode wenig motivierend und
effizient, weil es mehr Zeit, Mühe und Anstrengungen kostet. Für den Lernenden ist es
44
vielfach einfacher und effizienter, sich allein mit dem Lernmaterial zu beschäftigen. Von
daher ist kollaboratives Lernen erst motivierend, wenn auch die Prüfungen mehr Aspekte
ansprechen wie z.B. das Einnehmen von multiplen Perspektiven oder das Verteidigen-
Können eines Standpunktes. Das sind Aspekte, die das koUaborative Lernen fördern
(Konrad, K. & Traub, S., 2001)
3. 38 Untersuchungen haben bestätigt, dass Kleingruppen von 3-4 Mitgliedern oder Zweier-
Gruppen effektvoller arbeiten als Gruppen mit mehr als 4 Mitgliedern (Lou, Y., 1996).
4. Für die Überlegung zur Gruppenbildung kann die soziale Kohäsion (Slavin, R.E., 1992)
hinzugezogen werden. Die soziale Kohäsion entsteht dann, wenn die Gruppenmitglieder
sich kennen und befreundet sind. Dieser Zustand kann anschließend dazu beitragen, dass
die Mitglieder sich in der Gruppe wohl und integriert fühlen. Aufgrund dieser
Zusammengehörigkeit und Solidarität sind sie daher auch bereit, einander zu helfen, um
gemeinsam das Problem zu lösen. Daraus ergeben sich nicht nur positive Konsequenzen
für das fachliche Verständnis sondern auch für die sozialen Aspekte des kollaborativen
Lernens. Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhafter, die Studierenden selber die
Gruppenbildung vornehmen zu lassen. Dass bei diesem Vorgehen von Gruppenbildung
manchmal auch ein „Restteam" entsteht, welches aus Personen gebildet wird, die übrig
bleiben und die nicht unbedingt freiwillig zusammenarbeiten möchten, kann schwer
verhindert werden. Würde die Teambildung jedoch zufällig bestimmt, hätte man ein
größeres Risiko, dass sich die Teammitglieder sich nicht verstehen.
5. Gemäß Webb (1985) ist es günstig, wenn die Gruppe heterogen zusammengesetzt ist, d.h.
mit leistungsmäßig sehr guten bis sehr schwachen Gruppenmitgliedem. Homogen
zusammengesetzte Gruppen können dann gute Effekte erreichen, wenn alle Mitglieder
mittelgut sind. Sind die Mitglieder alle sehr gut oder sehr schwach, hat die homogene
Zusammensetzung eher einen schlechten Einfluss auf die Kollaboration. Die Guten
könnten glauben, dass sie keine Kollaboration brauchten, um die Aufgabe zu lösen, die
Schwachen hingegen könnten einander dabei zu wenig helfen. (Littleton, K. & Häkkinen,
P., 1999). Dieser vom Webb beschriebener Leistungsbasierter Aspekt dürfte sicherlich ein
wichtiger Beitrag zum Erfolg einer Zusammenarbeit sein. Nichtsdestotrotz dürfen andere
Aspekte wie zum Beispiel die Teamfähigkeit, die soziale Kompetenz oder die
Führungsstärke einzelner Mitglieder nicht unerwähnt bleiben: diese „soft skills" dürften
45
einen ebenso großen Einfluss auf den Erfolg einer Gruppenarbeit haben wie der reine
kognitive Aspekt. Es ist daher anzunehmen, dass eine ideale Gruppenzusammensetzung
nicht von einem einzigen Faktor abhängig gemacht werden kann, sondern auf ein ideal
eingestelltes komplexes Zusammenspiel vieler Faktoren zurückzuführen ist. Diese
Parameter sind jedoch schwierig im Voraus zu bestimmen.
6. Nicht jeder Aufgabentyp eignet sich für kollaboratives Arbeiten. Gemäß Cohen (1992)
müssen Gruppenaufgaben zwei Merkmale aufweisen:
1.) „Sie müssen Ressourcen (Wissen, Fertigkeiten, Materialien) beanspruchen, über die
kein einzelnes Gruppenmitglied allein verfügt; zum Erfolg müssen viele beitragen." Die
Aufgabe sollte sozusagen nur durch Kollaboration bewältigt werden können, wobei jedes
Mitglied sich daran beteiligen und seinen Beitrag zur Lösung leisten kann. Auch gemäss
Miller et al. (1992) stellt sich eine erfolgreiche Zusammenarbeit erst dann ein, wenn klare,
gemeinsame Ziele vorherrschen, die von allen Gruppenmitgliedem akzeptiert werden, so
dass jeder an der Problemlösung sowie an Entscheidungen teilnehmen kann. Auch muss
gewährleistet sein, dass der Zugang zu Informationen, welche für das Lösen der Aufgabe
benötigt werden, für alle gesichert ist.
2.) „Zwischen den Schülern muss reziproke Interdependenz geschaffen werden. Bei
wechselseitiger Interdependenz hängt jeder Schüler von den Beiträgen der anderen ab."
Cohens Hypothese besagt, dass Interaktion nur dann zum direkten Prädiktor von
Produktivität, d.h. Lernzuwachs wird, wenn die Gruppenaufgaben wechselseitigen
Austausch erfordern. Wechselseitiger Austausch soll daher durch die Aufgabenstellung
gewährleistet werden und eine notwendige Bedingung für die Lösung des Problems sein.
Diese Forderung impliziert, dass die Gruppenaufgaben Möglichkeiten zur Diskussion,
Argumentation und Darbietung unterschiedlichem Gesichtspunkte darbieten sollen. Solche
Aufgaben haben meist keinen klar definierten Lösungsweg und lassen unterschiedliche
Meinungen zu, die zu mehreren richtigen Antworten führen.
Bei solchen Aufgaben dürfte die Beteiligung am Argumentationsprozess oder auch nur
das Zuhören dabei, wie andere argumentieren und ihre Meinung oder Lösung rechtfertigen,
für die Förderung des Lernens ausreichen, auch wenn innerhalb der Gruppe kein Lehren,
Erklären oder Bewerten stattfindet. Vorausgesetzt müsste natürlich, dass die einzelnen
Teilnehmer sich gegenseitig Feedback geben, Begründungen und Schlussfolgerungen
ausführen und sich gegenseitig anleiten und ermutigen.
Aufgaben dieser Art erfordern ein sehr hohes Niveau kognitiver Komplexität.
46
Beispiele solcher Aufgaben sind etwa Gruppenprojekte ohne richtige Antworten und das
Lösen komplexer Probleme. (Slavin, R. E., 1992) Jedoch müssen dabei gemeinsame klare
Gruppenziele vorherrschen, die von allen akzeptiert werden, damit eine erfolgreiche
Zusammenarbeit sich einstellt (Konrad, K. & Traub, S., 2001).
7. Die Rolle der Lehrperson beim kollaborativen Lernen ist nicht mehr Vermittler sondern
Lembegleiter bzw. verantwortlicher Coach (Lamberigts, R., Diepenbrock, J.W., 1993). Der
Grund dafür liegt darin, dass beim kollaborativen Lernen nicht mehr das Vermitteln von
Wissen im Mittelpunkt steht, sondern das Fördern der Studierenden zum kollaborativen
Erarbeiten von Wissen. Die Lehrperson berät sie höchstens bei Schwierigkeiten und
schaut, dass sie eine produktive Richtung einschlagen.
In den Anfangsphasen kollaborativen Lernens ist es auch die Aufgabe der Lehrperson, alle
Beteiligten darüber zu informieren, was sie sich von kollaborativen Lemformen
versprechen können und warum diese Lemform im Unterricht angewendet wird.
8. Im Hinblick auf die Präsenz-Zusammenarbeit müsste nach unserer Meinung auch der
Raum, in dem sie stattfindet, die Zusammenarbeit gezielt fördern. Es brauchte ein
Raumkonzept, welches das instruktioneil ausgerichtete, hierarchische Zimmer der starren
Schulbänke und des Lehrerpodium verwirft und stattdessen einen flexiblen und
dynamischen Raum für Kommunikation und Zusammenarbeit beabsichtigt.
Diesem Thema wird später ein eigenes Kapitel („4. Raumkonzept") gewidmet.
Mit diesen acht theoretischen Erläuterungen sind soziale und organisatorische Bedingungen
zur Förderung des kollaborativen Lernens geschaffen. Diese Merkmale sind Voraussetzungen
dafür, dass Schüler sich zu aktiven Lernenden entwickeln, selbst ihre Arbeit festlegen und
ausführen, sowie Information und Ideen in Kollaboration mit ihren Mitschülern
zusammenfassen. Es wird angenommen, dass die korrekte Umsetzung dieser acht
Erläuterungen den Erfolg des kollaborativen Lernens beeinflussen kann. Die vorgestellten
Theorien sind eine Auswahl der Autorin und sind nicht erschöpfend, da der Standpunkt
vertreten wird, dass unterschiedliche Theorien für unterschiedliche Problem- und
Kontexttypen geeignet sind.
Reale Problem- und Kontexttypen in der Pharmazeutischen Chemie basieren meistens auf
molekularer und struktureller Ebene. Diese Art von Problemstellungen erfordert nebst der
kollaborativen Lösungsfindung eine Unterstützung durch Computersimulationstechnologie,
47
welche die ansonsten unsichtbaren Molekülstrukturen simuliert und visuahsiert. Die
Visualisierung und die virtuellen Manipulationsmöglichkeiten von Molekülen bilden somit
die Grundlage der Kommunikation und des gegenseitigen Austausches komplexer Daten in
der Pharmazeutischen Chemie. Ferner erleichtert die Computersimulationstechnologie das
Erklären und das Verstehen, welche ihrerseits erst das Bearbeiten der molekularen Inhalte
ermöglicht. Somit scheint Computer-Unterstütztes kollaboratives Lernen für das Lösen
komplexer molekularer Problemstellungen in der Pharmazeutischen Chemie unentbehrlich.
48
2.4 Computer-Unterstütztes Kollaboratives Lernen
Im letzten Kapitel wurde aufgezeigt, dass konstruktivisch-kollaboratives Lemen für komplexe
Problemstellungen eine besser geeignete Unterrichtsform ist als instruktivistischer
Frontalunterricht. Die nächste Frage wäre, wie diese konstruktivisch-kollaborative
Unterrichtsform angemessen mit Computertechnologie unterstützt werden kann. Dass
Rechner für das Verstehen und Bearbeiten pharmazeutisch-chemischer Inhalte notwendig ist,
wurde im Kap. 1.1.1.2 "Die Bedeutung der räumlichen Struktur der Arzneistoffe und ihre
Vernachlässigung in der Lehre" beschrieben. Vor allem wenn es sich um die Simulation und
Visualisierung komplexer Molekülstrukturen handelt, zeigt der Computer einen immensen
Vorteil. Er kann annähernd molekulare Objekte darstellen und sichtbar machen, die sonst in
der Natur für uns unsichtbar sind. Gleichzeitig ermöglicht er nicht nur die Beobachtung
sondern auch die Manipulation solcher molekularen Objekte. Diese Option bietet neue
Interaktionsformen mit molekularen Objekten, was für das Verständnis molekularen
Geschehens sehr förderlich sein kann.
Den Ansatz, kollaboratives Lernen durch Computern zu unterstützen, bezeichnet man als
„computerunterstütztes kollaboratives Lernen" (computer-supported cooperative or
collaborative learning; CSCL). Dabei unterscheidet man zwischen lokalen Gruppen oder
„Face-to-face" Lernen und verteiltem computerunterstütztem kollaborativem Lernen. Von
lokalen Gruppen spricht man, wenn sich die Lernenden zur gleichen Zeit im gleichen Raum
befinden. Beim verteilten CSCL sind die Lernenden von verschiedenen Orten aus über
vernetzte Computer verbunden (Wessner, M., Pfister, H.-R. & Miao, Y., 2000). Beim
verteilten CSCL dient der Computer nebst der Informationsbeschaffung und -bearbeitung
vorwiegend der Kommunikation. Bei lokalen Gmppen wird er vor allem für die
Informationsbeschaffung und Bearbeitung gewisser Aufgaben gebraucht.
Im nächsten Kapitel werden diese beiden Formen des computerunterstützten kollaborativen
Lernens näher beschrieben.
49
2.4.1 Verteiltes (Virtuelles) Computer-Unterstütztes kollaboratives Lernen
Der Begriff "Verteiltes (Virtuelles) Computer-Unterstütztes kollaboratives Lernen" (CSCL)
bezeichnet kollaboratives Lemen, bei welchem eine örtlich verteilte Lerngruppe über
Netzbasierte Computertechnologie virtuell miteinander verbunden ist und über asynchrone
oder synchrone Kommunikation ein gemeinsames Lemziel verfolgt.
Für verteiltes CSCL muss der Computer zusätzlich über virtuelle Kommunikations- und
KooperationsmÖglichkeiten verfügen, wie zum Beispiel synchrone und/oder asynchrone
Audio-/Video~ und Datenkonferenzsysteme, aber auch Hilfen zur Strukturierung der
Kollaboration. Es gibt heutzutage die Breitband-Technologie und eine Vielzahl an Software-
Lösungen, die verteiltes CSCL unterstützen. CSCL ermöglicht entweder ein örtlich verteiltes
zeitgleiches Gruppenlernen oder ein zeit- und ortsunabhängiges Lernen, was insbesondere
Berufstätigen, vom Bildungsort weit entfernt Wohnenden oder Behinderten einen einfacheren
Zugang zu Bildungsveranstaltungen gewährleistet. Dabei dient die Computerunterstützung
dazu, Lernende, Lehrende oder eine Gruppe von Experten so zusammenzuschalten, dass sie
ihr Wissen kommunizieren und austauschen können. Zurzeit basiert der Computervermittelte,
zwischenmenschliche Austausch vorwiegend auf Textdaten, der durch Bildinformationen
oder Audio- und Video-Konferenzen ergänzt wird (Döring, N., 2000). Ein fundamentaler
Unterschied zwischen CSCL und der Präsenzgruppenarbeit besteht darin, dass nur in der
Präsenzgruppenarbeit ein gemeinsamer materieller (physikalischer) Wahrnehmungs- und
Handlungsraum vorliegt und soziale Interaktion im Sinne aufeinander bezogenen Handelns
möglich ist (Winterhoff-Spurk, P. & Vitouch, P., 1989). Durch diese eingeschränkte
Übertragung sozialer und nonverbaler Hinweisreize (z.B. Körperhaltung, Blickrichtung) über
die vorhandenen Computer-Vermittelten Kommunikationskanäle (Schulmeister, R., 2001)
besteht beim verteilten CSCL stets die Gefahr mangelnden Gmppenbewusstseins und
mangelnder sozialer Verbundenheit. Ob dieses postulierte Defizit tatsächlich so empfunden
wird, hängt wahrscheinlich auch von der Medienerfahrung und von
Persönlichkeitseigenschaften der Anwender ab: so ist denkbar, dass manche Leute sich gerade
durch diese Distanzierung und Anonymität wohl fühlen, während andere diese Abgrenzung
als unpersönlich sehen und sich dabei hilflos vorkommen. Obwohl mittlerweile Technologien
existieren, welche die Eigenschaften einer Präsenzsituation simulieren (Virtual Reality,
Cyberspace-Anwendungen) können, sind diese vom Alltagsgebrauch noch weit entfernt
(Döring, N., 2000).
50
2.4.2 „Face-to-face" Computer-Unterstütztes kollaboratives Lernen
Unter diesem Begriff wird der Einsatz von Computern als Mittel zur Unterstützung des
„Face-to-face" kollaborativen Lernens und hiermit der zwischenmenschlichen Interaktion
verstanden. Döring (2000) beschrieb die „Face-to-face" Situation als eine „natürliche"
Kommunikationsform, bei der die Kommunikationspartncr(-Innen) zur gleichen Zeit am
gleichen Ort zusammenkommen (Kopräsenz) und in einem wechselseitigen Verständigungs¬
und Aushandlungsprozess verbale und nonverbale Botschaften austauschen.
Bei dieser Form von Gruppenarbeit kann die physische Nähe der Teammitglieder und die
soziale Verbundenheit direkt wahrgenommen werden. Beide Faktoren fördern die persönliche
Kommunikation und das Kennenlernen, welche für die Vertrauensbildung und die
Zusammenarbeit wichtig sind. Diese für die Kollaboration wichtigen sozialen Perspektiven
sollten auch durch die eingesetzte Computertechnologie angemessen unterstützt werden.
Jedoch gerade im Bereich kollaborativem Lernen zeigen Medien ihre sozial-kooperativen
Grenzen (K. Stiller, 2001). Gegenwärtig werden lokal kollaborierende, Computer-
Unterstützte Gruppen durch Desktop Computer (PCs) unterstützt. Aber wie der Name (PC =
Personal Computer) schon sagt, sind PCs für Individualarbeiten entwickelt worden und
vermögen daher kollaboratives Arbeiten nur begrenzt zu unterstützen. Bisher existiert noch
keine etablierte Computertechnologie, welche für kollaboratives Arbeiten in einer Gruppe
entwickelt ist.
Face-to-face CSCL Virtuelle CSCL
Vorteil Nachteil Vorteil Nachteil
Direkte soziale Inter¬
aktion und Verbunden¬
heit
Keine angemessene
Computerunterstützung
Vielzahl von Hard- und
Software-Lösungen zur
Unterstützung
Mangelnder sozialer
Kontakt/Präsenz
Aufbau von Vertrauen
und einer gemeinsa¬men Wissenshinter¬
grund
Ortsabhängig OrtunabhängigesLernen
Problem bezüglichzeitlicher Abstim¬
mung
Erleichterte
Arbeitskoordination
Reisezeiten- und
kosten Ersparnis
Technik nicht robust
und Benutzerfreund¬
lich genug
Motivation und aktive
Mitarbeit
Schulübergreifende
Kooperationen möglich
Tab. 3: Vergleich von Face-to-face Lernen mit virtuellem Computer-Unterstütztem Kollaborativem Lernen
51
Im folgenden Kapitel wird eine innovative Computertechnologie vorgestellt, welche
insbesondere für die Unterstützung koUaborativer Face-to-face Lern- und Arbeitsprozesse
entwickelt und im Rahmen dieser Arbeit eingesetzt sowie untersucht wurde.
52
3. Technologie
3.1 Roomware
Die Anforderung nach einer Computertechnologie zur Unterstützung von „Face-to-face"
computerunterstütztem kollaborativem Lernen ist mit der Entwicklung der
Computertechnologie Roomware® durch die Arbeitsgruppe um N.Streitz (Fraunhofer IPS1,
Institut für Integrierte Publikations- und Informationssysteme, Darmstadt) und mit dem
Projekt Vireal Lab® (siehe Kapitel „4. Raumkonzept") von der ETH Zürich, weitgehend
realisiert.
Mit Roomware® werden Raumelemente wie Wände und Möbel (z.B. Tische) bezeichnet, in
welche Informations- und Kommunikationstechnik integriert sind. Zwei solcher Roomware
sind das Commboard® und der InteracTablc®.
3.1.1 Das Commboard®
Das Commboard® besteht aus drei aneinander gereihten, voneinander unabhängigen
Grossbildschirmen, die je eine Breite von 385 cm und eine Höhe von 106 cm aufweisen.
Jeder Bildschirm ist ein Pioneer Plasmadisplay PDP 502 MXE, mit einer darauf liegenden
interaktiven SMART Board Folie für PDP, PP250.
Jeder Bildschirm ist an einem PC-Rechner mit Windows 2000 als Betriebssystem oder
wahlweise an einem SGI mit OS IRIX angeschlossen. Jeder Rechner verfügt über
entsprechende Treibersoftware für die SMART Board Folie und einer Grafikkarte, die das
Bildschirmformat 1280 x 768 Pixel unterstützt.
Alle Rechner verfügen über Internet-Zugang sowie ein lokales Netzwerk und erlauben die
Anwendung aller bekannten Standard Software. Aufgrund der berührempfmdlichen
Oberfläche der Bildschirme können Befehlseingaben statt mit einem Mausklick mit einem
Fingerdruck auf das entsprechende Symbol ausgelöst werden. Eine mitintegrierte Funktion,
das so genannte Smart Board, erlaubt zusätzlich auf dem geöffneten File Freihand
Annotationen und Markierungen zu machen. Diese können anschließend mit dem File
zusammen gespeichert werden. Diese Möglichkeit erlaubt dem Anwender das File intuitiv zu
bearbeiten. Für entfernte Steuemng stehen ein kabelloscs Keyboard und Mouse zur
Verfügung.
53
Abb. 1 : Das Commboard
3.1.2 Der InteracTable
Der InteracTable® ist ein Stehtisch von 115 cm Höhe, in dessen Mitte ein Commboard®-
Bildschirm eingelassen ist. Der einzige Unterschied zum Commboard® ist die horizontale statt
die vertikale Lage des Bildschirms.
Abb. 2: Der InteracTable®
Die Technologie der Roomware zielt auf die Erweiterung der Funktionalität herkömmlicher
PC's ab, um die individuelle Interaktion mit Informationen auf eine koUaborative zu
erweitem. Demzufolge verfügen die Roomware® über einen Grossbildschirm, welcher die
nötige große digitale Arbeitsfläche für gemeinsames Visualisieren und Arbeiten zur
Verfügung stellt. Es besteht dadurch die Option, Arbeitsobjekte für alle sichtbar darzustellen
und mehrere Teilnehmer am gleichen Dokument arbeiten zu lassen. Diese Möglichkeit erlaubt
es den Studierenden, ihr Wissen und ihre vorläufigen Ideen zu extemalisieren und ihren
54
Denkprozess für andere transparent zu machen. Dabei entstehen Möglichkeiten für
gegenseitiges Verstehen und Aufgabenbezogener sozialer Interaktion sowie für Aufnahmen
von Ansätzen und Ideen zur Reflexion und gemeinsamen Diskussion. Bei herkömmlichen
PC's waren solche gemeinsame Referenzpunkte nicht verfügbar, anhand derer koUaborative
Handlungen und Aufmerksamkeit koordiniert werden können (SäljÖ, R., 1996). Mit den
Roomware konnte diese Schwäche überwunden werden.
Die gemeinsame Referenzfläche ist insofern bedeutend, da sie verschiedene Aspekte des
kollaborativen Lernens zu fördern vermag:
1. Sozialer Aspekt
Wie im Kapitel „2.3.2 Bedingungen für effektives kollaboratives Lernen" beschrieben, ist
eine wichtige Voraussetzung für das koUaborative Lernen, die Bereitschaft und Motivation
des Lernenden, mit seinen Gruppenmitgliedem zusammen zu arbeiten. Diese Bereitschaft
kann zwar verschieden stimuliert werden (z.B. durch Gmppenbelohnung), setzt aber
immer Prozesse des Kennenlernens und der Vertrauensbildung voraus. Diese Prozesse
werden meistens durch persönliche Begegnungen und soziale Interaktionen besser
gefördert als durch virtuelle Computervermittelte Begegnungen. Dies bestätigen die
meisten CSCL - Modelle, welche mangelndes Gruppenbewusstsein und fehlender sozialer
Verbundenheit als ihre Achillesferse sehen.
Roomware hingegen unterstützen persönliche Begegnungen und soziale Interaktionen,
indem sie der Gruppe eine große gemeinsame digitale Arbeitsfläche anbietet, um welche
sich die Gruppe formieren, miteinander an einem digitalen Objekt arbeiten und gemeinsam
diskutieren kann. Dieser gemeinsame Zugang zum Arbeitsobjekt und die dadurch
entstehende Transparenz stellen eine gute Voraussetzung für eine erfolgreiche
Kollaboration dar.
2. Aufgabenbezogener Aspekt
Eine weitere Bedingung für kollaboratives Lernen bezieht sich auf die Aufgabenstellung:
Für das Verständnis pharmazeutisch-chemischer Inhalte, deren Bearbeitung und das Lösen
fachlicher Problemen werden meistens Computersimulationstechnologien zur
Visualisierung und Bearbeitung dieser Fachinhalte benötigt. Dabei handelt es sich meistens
um dreidimensionale komplexe Molekülstrukturen, die sonst in der Wirklichkeit nicht
sichtbar sind. Sie lassen sich jedoch mit Hilfe von spezifischen Programmen simulieren,
visualisieren und bearbeiten. Die der Roomware® zugrunde liegenden Computer sind
55
untereinander und mit dem Internet vernetzt und stellen verschiedene für die
pharmazeutische Chemie wichtige Softwareapplikationen, wie z. B.
Visualisierungsprogramme und Datenbanken zur Verfügung. Da Bilder meist mehr
Informationen als Worte präsentieren, tragen sie besser zum Verständnis bei. Die
Information wird im Ganzen visuahsiert und pro Zeiteinheit werden daher mehr
Informationen vermittelt als über Worte. Besonders wenn es um die Darstellung von
räumlichen Beziehungen geht (z.B. Moleküle), zeigen Bilder Vorteile. Ein wesentlicher
Vorteil der Roomware® liegt daher in der dreidimensionalen und großformatigen
Visualisierung und in der direkten kollaborativen Bearbeitung solcher Moleküle. Gemäß
Cohen (1992) soll die Aufgabestellung zusätzlich nur durch Kollaboration bewältigt
werden können, wobei jedes Mitglied sich daran beteiligen und seinen Beitrag zur Lösung
leisten kann. Auch Miller et al. (1992) ist der Meinung, dass eine Kollaboration erst dann
effektiv sein kann, wenn alle Gruppenmitglieder an der Problemlösung und an
Entscheidungsprozessen teilnehmen können. Zudem muss gewährleistet sein, dass der
Zugang zu Informationen, welche für das Lösen der Aufgabe benötigt werden, für alle
gesichert ist.
Die Roomware® erfüllen diese beiden Bedingungen: Die große digitale Arbeitsfläche,
notwendige Programme (Software) und wichtige technische Voraussetzungen (z.B.
Intemetverbindung) bieten allen Gruppenmitglieder Zugang zu benötigten virtuellen
Arbeitsinformationen. Diese können für alle sichtbar dargestellt und gemeinsam bearbeitet
werden. Zudem bietet die berührempfindliche Büdschirmoberfläche und die integrierte
SMART Board Technologie allen Gruppenmitglieder die Möglichkeit, Navigationsbefehle
auf der ganzen Bildschirmoberfläche mit dem Finger zu steuern und mit digitalen
Arbeitsobjekten zu interagieren. Zum Beispiel können alle mit ihrem Finger ein
dreidimensional dargestelltes Molekül im Raum bewegen und bearbeiten. Somit ist die
Gruppe nicht mehr nur von der einen Person abhängig, welche die Maus und die Tastatur
kontrolliert. Alle Gmppenmitglieder können sich nun am Arbeitsprozess beteiligen und
seinen Beitrag zur Lösung leisten. Die Macht- und Dominanzstruktur wird somit zugunsten
der Kollaboration durchbrochen.
Zusätzlich soll eine Gmppenaufgabe nach Cohen (1992) auch wechselseitiger Austausch
erfordern. Wechselseitiger Austausch setzt eine gemeinsame Informations- und
Kommunikationsgmndlage voraus. Es wird angenommen, dass dieser gemeinsame
Wissenshintergrund durch das Arbeiten an einer gemeinsamen Referenzfläche
56
(Roomware ) besser gebildet werden kann, als durch individuelles Arbeiten an einer
Plattform (Notebook).
3. Innenarchitektonischer Aspekt
Genau so entscheidend wie der soziale und der aufgabenbezogener ist auch der
innenarchitektonischer Aspekt. Wie im Kapitel „2.3.2 Bedingungen für effektives
kollaboratives Lernen" kurz erwähnt, wird auch dem Raum und der Möbliemng eine
wichtige Rolle in der Unterstützung von Gruppenarbeiten zugewiesen. Der Raum selbst
und insbesondere seine Möbliemng ist für das didaktische Konzept ein wesentlicher
Faktor. Klassenzimmer mit einem dominanten Lchrerpodium und starre Schulbänke sind
zweifellos für mstruktivistisches Unterrichten eingerichtet. Mit der Anforderung des
konstmktivistischen und kollaborativen Lernens an Selbstgesteuerte Gruppenaktivität,
Gleichberechtigung und soziale Interaktionsmöglichkeit (siehe Kapitel „2.2 Lernen aus
konstruktivistischer Sicht") muss auch das Raumkonzept entsprechend angepasst werden.
(Zu diesem Thema wird im Kapitel „4. Raumkonzept" näher eingegangen).
Das Design und die Technologie der Roomware® unterstützen diese Anforderungen (wie
oben bereits beschrieben). Zusätzlich ermöglichen mobile Möbeln einen dynamischen, den
Bedürfnis angepassten Wechsel von unterschiedlichen Lern- bzw. Arbeitsszenarien.
4. Lern - Aspekt
Es spricht vieles dafür, dass die kognitiven Prozesse, die in Gruppenarbeit durch das
Miteinander-Sprechen und das Erklären angeregt werden, das Behalten und eine tiefere
Verarbeitung des Lernmaterials fördern (Konrad, K. & Traub, S., 2001).
Eine der effektivsten Elaborationsmöglichkeiten besteht darin, bei Kollaborationen das
Material jemandem anderen zu erklären (Slavin, R.E., 1992).
Wie die Forschungen von Webb (1989, 1992) gezeigt haben, lernen jene Schüler von der
Kooperation am meisten, die anderen elaborierte Erklärungen gaben oder von ihnen
erhielten.
Die große, gemeinsame Plattform der Roomware® erlaubt den Studierenden, ihr Wissen
und ihre vorläufigen Ideen zu extemalisieren und mit deren Hilfe ihren Denkprozess für
andere transparent zu machen. Diese Transparenz regt die Studierenden an, gegenseitig
Ansätze und Ideen aufzunehmen, zu reflektieren und zu diskutieren. Schwierigkeiten
können dabei sofort erkannt und entsprechende Hilfe von den Gruppenmitgliedem
angeboten werden.
57
Nebst diesem aktiven Wissensaustausch ist durch die gemeinsame Arbeitsfläche vor allem
auch das Lernen durch Beobachtung gewährleistet: Roomware bietet jedem
Gruppenmitglied die Möglichkeit, seinem Kollegen beim Arbeiten (Vorgehen, technische
Handhabungen usw.) zu beobachten und dabei neues Wissen zu erwerben. Roomware
fördert somit als gemeinsame Plattform nicht nur gegenseitige Unterstützung sondern
ermöglicht auch das Lernen durch Beobachtung.
Aufgrund der genannten Eigenschaften eignet sich die Roomware® als
Computemnterstützung koUaborativ arbeitenden Gmppen besser als PCs. In der Tabelle 4
werden ihre Eigenschaften einander gegenüber gestellt.
(Obwohl das Augenmerk der Roomware® auf der lokalen Kollaboration liegt, können durch
den Einsatz zusätzlicher Software und einer Webkamera auch virtuelle Zusammenarbeit
ermöglicht werden.)
Eigenschaften Roomware® Notebook
Modell Großer Tisch oder große Tafel:
Gruppen können rundherum stehen,
miteinander an einem Objekt arbeiten
und gemeinsam diskutieren.
Einzelarbeitsstation:
Für Einzelarbeit geeignet
Bildschirmgröße Groß (50 zoll Plasma Displav. PDP 502
MXEi:
Die große Arbeitsfläche bietet allen
Gruppenmitglieder Zugang zu benötigten
Arbeitsinformationen. Daten können fur
alle sichtbar dargestellt und gemeinsam
bearbeitet werden. Dadurch können alle
Gruppenmitglieder an der Problemlö¬
sung teilnehmen und einen Beitrag zur
Lösung leisten.
Klein:
Beim Einsatz von Notebooks als
Computerunterstützung für
Gruppen kann sich nicht die
ganze Gruppe um ein Notebook
formieren, weil die Bildschirm¬
größe der Notebooks dies nicht
erlaubt.
Höchstens zwei Personen können
an einem Notebook aktiv arbeiten,
weil nur zwei Personen die Daten
auf dem Bildschirm sehen. Die
übrigen Mitglieder können sich
58
nicht daran beteiligen. Die
Gruppe wird daher zwangsmäßig
in Untergruppen geteilt, wobei
dadurch Einzelarbeiten und nicht
kollaboratives Arbeiten gefördert
wird. Falls nach den
Einzelarbeiten die ganze Gruppe
sich wieder versammelt, um
Wissen auszutauschen, besteht
dennoch die Schwierigkeit, die
digitalen Daten auf dem Notebook
der ganzen Gruppe zu
präsentieren und mit ihnen
darüber zu diskutieren.
Visualisierungs¬
qualität
Eine hochqualitative (1280 x 768 Pixel)
Visualisierungsmöglichkeit, welche
hochauflösende Darstellungen von drei¬
dimensionalen Modellen von komplexen
Molekülen im Großformat anbietet.
Diese Option ermöglicht den Studieren¬
den, in Gruppen, eine dreidimensionale,
großformatig dargestellte Molekülstruk¬
tur von jeder Seite zu betrachten und zu
bearbeiten.
Hochqualitative Visualisierungen
sind möglich, jedoch nicht gro߬
formatig. Bei einzelnen Note¬
books geschieht auch sehr oft,
dass aufgrund verschiedener
Programminstallationen und Kon¬
figurationen nicht alle Daten
visuahsiert werden.
Die kleinformatige Visualisierung
gibt wiederum höchstens zwei
Personen die Möglichkeit, das
Objekt zu betrachten und zu be¬
arbeiten.
Die technische Heterogenität der
einzelnen Notebooks zieht die
Konsequenz mit sich, dass nicht
alle gleichen Zugang zu Daten
haben.
Schnittstelle/
Steuerung
BerührungsemDfindliche Oberfläche
(Touchscreen) mit integrierter SMART
Board Technologie:
Herkömmliche Oberfläche:
Die Navigation ist mit der Maus
und Tastatur zu steuern.
59
Die Besonderheit dieser berührempfind¬
lichen Oberfläche und der SMART
Board Technologie liegt darin, dass sie
eine Navigation mit dem Finger aufder
ganzen Oberfläche erlaubt und somit die
Maus ersetzt. Diese Eigenschaft ermög¬
licht allen Gruppenmitgliedem alle
Navigationsbefehle mit ihrem Finger
auszuführen und mit dem Arbeitsobjekt
zu interagieren. Zum Beispiel können
alle mit ihrem Finger ein dreidimen¬
sional dargestelltes Molekül im Raum
bewegen und bearbeiten. Somit ist die
Gruppe nicht mehr nur von der einen
Person abhängig, welche die Maus und
Tastatur kontrolliert. Alle können sich
am Arbeitsprozess beteiligen.
Dadurch kann nur die Person,
welche die Maus und das Tastatur
steuert, Navigationsbefehle
ausführen und mit dem
Arbeitsobjekt interagieren.
Digitale
Annotation
Digitale Annotation können ebenfalls mit
dem Finger auf der Oberfläche aus¬
geführt, gespeichert und ausgedruckt
werden.
Somit ist es möglich, spontane Einfälle,
Notizen, Handskizzen und Markierungen
direkt auf das elektronische Dokument
festzuhalten, sie abzuspeichern und/oder
auszudrucken.
Digitale Annotationen sind nicht
möglich. Notizen, Skizzen und
Markierungen können nicht auf
das entsprechende Dokument
festgehalten werden. Es muss
dafür eine neue Seite oder ein
neues Programm gestartet und die
Information getrennt abgelegt
werden.
Tab. 4: Roomware versus Notebook
60
4. Raumkonzept
4.1 VirealLab®
Genau so entscheidend wie eine angemessene Computerunterstützung für koUaborative
Arbeits- und Lemformen ist die Gestaltung des Raumes. Ein Blick in die meisten Schulsäle
zeigt, dass sie vorwiegend für instmktivistische Lehransätze gestaltet sind: hintereinander
gereihte Schulbänke, vor ihnen ein Lehrerpult und eine Tafel. Alle Elemente sind fest
montiert und erlauben nur eines: Frontalunterricht.
Sitzreihen
,Schreibfläche
u D D D D DD D D D D DD D D D D DD D D D D DD D D D D QD D D Q D DD D D D D D
Proicktor
oLehrerpult
Tafel
Lehrerpodium
Abb. 3: Unterrichtssaal, der vorwiegend für lehrerzentrierter, instruktivistischer Lehransatz gestaltet ist:
hintereinander gereihte, fest montierte Sitzplätze, in denen die Lernenden reihenweise hintereinander sitzen und
ihren Fokus nach vorne auf die Lehrperson richten. Vorne befinden sich häufig auf einem erhöhten Podium das
Lchrerpult, eine Tafel, einen Projektor und eine Projektionsfläche, welche (nur) der Lehrperson zum
Unterrichten dient.
„Seit Hunderten von Jahren hat man doch schon gefordert, dass der Unterricht anschaulich
sein müsse, man spricht von einem lebensnahen, natürlichen Unterricht, in den pädagogischen
Zeitschriften steht auf jede Seite: Erziehung zum Leben, Arbeitsschule, Bildungsschule,
Enthemmung, Entfaltung, ökonomische Arbeitsmethoden. Schlagwörter sind es und bleiben
es beim Anblick unserer Schulsäle. In solchen Räumen kann nur totes Buchwissen
eingetrichtert werden, hier kann niemals für das Leben erzogen werden!" (Meyer, E.,1996).
Nach Meyer entspricht die stereotypischen Einrichtungen des Schulzimmers wenig dem Geist
61
eines kollaborativen, konstruktivistischen, realitätsnahen und problemorientierten
Unterrichtsstils.
In Übereinstimmung mit Meyers Erkenntnissen wurde in dieser Arbeit die Raumgestaltung
umfassenden Änderungen unterzogen. Das neue Raumkonzept sollte gemäß der Autorin
folgende Anfordemngen erfüllen: Die Raumstmkturen und die Möbliemngskonzepte sollten
so ausgelegt sein, dass sie Kommunikation, Interaktivität, gleichberechtigte Beteiligung und
Bewegung fördern und unterstützen. Die Einladung zur Kommunikation und Interaktivität ist
insofern wichtig, weil sie der Initiiemng von Kollaborationsprozessen dient und zur aktiven
Beteiligung anregen. Die heutigen Hörsäle sind diesbezüglich falsch konstmiert. Studierende
sitzen verharrt reihenweise hintereinander und schauen nach vorne. Dabei können unmöglich
Interaktion und Kollaboration entstehen. Zukünftige Studien - bzw. Arbeitsräume müssten
hauptsächlich durch Flexibilität und Dynamik geprägt sein. Es sollten sich sowohl Optionen
für kollaboratives Lernen/Arbeiten wie auch für Einzelarbeiten, für Gruppensitzungen,
Einzelvorträge und nicht zuletzt für teils informelle Kommunikationszone abbilden. Vor
allem die Bedeutung des zuletzt genannten Punktes, der direkten, spontanen, teils informelle
Kommunikation zwischen Studierende und Dozierende wird noch unterschätzt und deswegen
nicht ausreichend gefordert. Dass jedoch gerade diese „entspannte" Kommunikationsformen
(Alpha-Zustand) das Lernen, die Kreativität und Produktivität der Beteiligten fordert, belegen
Erkenntnisse aus der Gehimforschung. Um die wechselnden Konstellationen Rechnung zu
tragen, werden Raumkon/eptc mit dynamischen Raumkomponenten benötigt, die sich schnell
zu unterschiedlichen Lern- bzw. Arbeitsszenarien zusammenstellen lassen. Nicht benötigte
Möbelkomponenten sollten Platz sparend verstaut werden können, so dass genügend Raum
für Bewegung vorhanden ist. Sich während der Arbeit frei bewegen zu können, fördert die
geistige Aktivität und führt zu mehr guten Ideen als das Stillsitzen in einer Schulbank. Dem
Raum wird somit eine katalytischc Wirkung zugesprochen.
Die Frage der geänderten Sitzordnung in einer solchen Umgebung führt zweifellos auch zur
Frage der günstigsten Beleuchtungsverhältnisse hinüber, die das ganze Problem des
Schulbaus aufrollt (Meyer, E., 1996). Die neue Gesamtsituation erfordert daher ein
Umdenken bei allen am Planungs- und Realisierungsprozess beteiligten Personen und
Institutionen.
62
Schreibtische und Stühle
DD CDCD DD CDCD
y\ nicn 1=11=1
<r
Œs
Tafel
D CUCn
Abb. 4: Eine Arbeits- und Lernumgebung, die vorwiegend für den lernerzentrierten, konstruktivistischen Ansatz
gestaltet ist: die Tische und Stühle sind nicht fest montiert und lassen sich von den Lernenden zu
unterschiedlichen für sie passenden Lern- bzw. Arbeitsszenarien zusammenstellen (kollaboratives
Lernen/Arbeiten, Einzelarbeiten oder Gruppensitzungen). Es besteht genügend Raum, um sich während der
Arbeit frei zu bewegen. Es gibt kein erhöhtes Lehrerpodium mehr, welches die Grenze und die Hierarchie
zwischen Lehrpersonen und Lernende verstärkt. Stattdessen setzen sich die Lehrpersonen zu den Lernenden und
betreuen sie bei ihrer Arbeit.
Ausgehend von diesen Überlegungen wurde von uns ein neues Raumkonzept angestrebt, das
die erwähnten Lücken bisheriger Arbeits- und Lernräume schließt.
Mit der Entwicklung des Vireal Lab® ist es uns schließlich in Zusammenarbeit mit dem
Designmöbel-Untemehmen Wilkhahn (www.wilkhahn.de) gelungen, dieses Ziel zu erreichen.
Modernste koUaborative Medientechnologien (Roomware®), kabellose Netzverbindungen
(Wireless Lan), Bücher und mobile Einrichtungsmodule machen Vireal Lab® zu einer
Umgebung, welche koUaborative, konstruktivistische, realitätsnahe und problemorientierte
Lern- und Lehrprozesse unterstützt sowie zu Flexibilität, Kreativität und Dynamik anregt. Das
Vireal Lab® stellt somit die Integration virtueller Welten mit der realen Welt einer
wissenschaftlichen Bibliothek dar. In der Abb. 7 sind verschiedene Arbeitsszenarien im
Vireal Lab® dargestellt.
63
a.)
SeparaterRaum
SsparaterRaum
InteractaMe_
fr' A u
o |_ L—J J
n iuoi
'S
Stitz Einzelarbeiteplätze,,
c.)
aouQÖQb-cJ~ jl
#2 Skulc
^sw<J | Separater
RednerpultCl tj7 Raum
Bücherregale o3 Commboards
0
..—K•c
CD°cm fP/i'^c
LUDJ r?7' if, A /
a//
uJiEU^:..i
b.)
d.)
Gestaffelte
Tische und Stühle
Abb. 5: Vireal Lab* Umgebung mit zwei InteracTables®, 3 Commboards®, Bücherregale, ein Rednerpult sowie
mobile Tische, Stühle und Steh-Sitze (Stitz). Durch die geschickte Platzierung der Elemente wird eine klare
Strukturierung in eine Aktionsfläche (rechter Teil des Raumes) und einen Bereich für Arbeitsgruppen an den
InteracTables® erreicht. Das Commboard® wird diagonal in der rechten unteren Ecke positioniert. Der Platz
hinter dem Commboard® kann für die Unterbringung der Computer genutzt werden. Durch die verschiedenen
Aufstellungsmöglichkeiten der Tische lassen sich unterschiedliche Lern- und Arbeitsszenarien aufbauen: a.)
Einzel- und KJeingruppenarbeitsplätze für individuelles sowie kollaboratives Lernen und Arbeiten. Dabei
werden der koUaborative Zugang und die gemeinsame Bearbeitung digitaler Daten erstmals durch die
InteracTables® und die Commboards® angemessen unterstützt, b.) /c.) Szenarien für Gruppenpräsentationen,
wobei die Commboards® als Präsentationsmedium genutzt werden können. Eine variable Anzahl von Stühlen
können vor dem Commboard® positioniert werden. Falls Mitschriften erforderlich sind, stehen optional
Schreibpulte zur Verfügung, d.) Szenario für Gruppensitzungen, bei denen das Commboard® zum Protokollieren
eingesetzt werden kann. Die Vireal Lab® Umgebung wird somit zu einer multifunktionalen Lern- und
Arbeitsumgebung, welche durch modernste Medientechnologien, klassische Literaturquellen (Bücher), flexible
Möblierung, jeder Lern- und Arbeitsform gerecht wird.
Die Roomware® wurden bereits im letzten Kapitel vorgestellt. Nachfolgend werden kurz die
mobilen Einrichtungsmodule beschrieben. Dazu gehören mobile Tische mit Rollen und
leichte, stapelbare Armlehnstühle von Wilkhahn. Beide Möbelstücke erlauben einen leichten
und schnellen Auf- und Umbau verschiedener Lern- und Arbeitsszenarien. Werden einige
Tische nicht benötigt, lässt sich die Platte des mobilen Tisches durch eine einfach zu
bedienende, patentierte Mechanik in der Längsachse nach oben schwenken. Dabei drehen sich
64
die Fußausleger automatisch nach innen, so dass die Tische problemlos ineinander gestaffelt
und Platz sparend beiseite gerollt werden können.
Abb. 6: Tische mit Rollen, die ein einfaches und schnelles Gestalten verschiedener Arbeitssituationen
ermöglichen. Durch die vertikale Klappmechanik lassen sie sich sehr Platz sparend aufbewahren.
Zum Vireal Lab® Konzept gehört auch der so genannte „Stitz" (Wilkhahn).
Es ist ein Steh-Sitz, der den natürlichen Bewegungsdrang unterstützt,
indem er zum Aufstehen animiert und zum spielerischen Haltungswechsel
herausfordert. Der sandgefüllte Gummibalg sorgt für die nötige
Standfestigkeit und die Stützhöhe lässt sich über einen Ring unter der
Sitzfläche stufenlos regulieren. „Stitzen" kann man daher überall: Am
InteracTable®, am Commboard® oder in einer Diskussionsrunde.
Abb. 7: „Stitz"
«,k* M^'mmà^i. w
65
5. Ziele und Hypothesen
Aus der heutigen Didaktik-Forschung, die mehrheitlich situiert und konstruktivistisch geprägt
ist, wird deutlich, dass Lernen besser über die aktive Beteiligung der Studierenden geschehen
soll. Der Lernende soll Eigeninitiative ergreifen, mit der Materie interagieren und selbst
Steuerungs- und Kontrollprozesse übernehmen. Dabei soll der didaktische Rahmen auf einem
realistischen problemorientierten Szenario basieren, in das sich die Studierenden hinein
versetzen können und eine Rolle übernehmen, die stark mit der im wirklichen Leben
übereinstimmt. Zudem ist Lernen auch ein sozialer Prozess, der stets in seinem sozialen
Kontext betrachtet werden muss und sich in Form des Kollaborativen Lernens umsetzen lässt.
Zusätzlich sollten bemfsrelevante Kompetenzen wie Präsentationstechnik und Dokumentation
von Arbeitsergebnissen, Teamarbeit und Kommunikation gefördert werden. Trotz diesen
wichtigen Erkenntnissen aus der Didaktik-Forschung sind die meisten Unterrichtsräume
vorwiegend für instmktivistische Lehransätze gestaltet und für konstruktivistisch-
kollaboratives Lernen wenig geeignet.
Für die vorliegende Arbeit wurden daher drei Ziele gesetzt:
Ziel 1: Das erste Ziel dieser Arbeit ist es, sowohl ein didaktisches Konzept zu entwerfen als
auch eine neue Lernumgebung zu schaffen, welche konstruktivistisch-kollaboratives
und computerunterstütztes Lernen ermöglichen. Das Gesamtkonzept soll nicht nur die
Technologie (Roomware®) sinnvoll mit der Didaktik und sozialen-
lernpsychologischen Aspekten abstimmen, sondern auch die Raumgestaltung
berücksichtigen und miteinbeziehen (Abb. 8). Mit diesem Gesamtkonzept wird
angestrebt, die Studierenden durch konstruktivistisch-kollaboratives und
computerunterstütztes Lernen von der passiven, trägen Wissensrezeption zu befreien
und zum selbstaktiven, sozialkompetenten Konstrukteur und Anwender fachlichen
Wissens auszubilden.
66
Arbeitsmotivation Lernziel / x.
/ Aufgabe y \
/ Arbeits-
/ kohäsion j
7^ fA^
3^ /
/s \ Lehrstil \
\ "f" \ Lehrform \
<? / Seminar \ |
Pharmazeutische 1
\ Innen- \
-7- V Chemie / /
°j \ / ^ / /
\ ausstattung .^ / Informations-/^ / /
Kommunikations- ./
Nutzungskonzept technologie /
Abb. 8: Das Gesamtkonzept umfasst vier Elemente: ein didaktisches Konzept, soziale-lernpsychologische
Aspekte, eine geeignete Technologieunterstützung und ein angemessenes Raumkonzept. Diese vier Elemente
werden aufeinander abgestimmt, wobei das didaktische Konzept und soziale-lernpsychologische Aspekte die
Anforderungen an die Technologie und an das Raumkonzept bestimmen und nicht umgekehrt. Zusammen
werden sie zum Gesamtkonzept des Seminars Pharmazeutische Chemie vereint.
Ziel 2: Das zweite Ziel ist, die Auswirkung dieser innovativen und viel versprechenden
Computertechnologie (Roomware®) auf die Gmppenleistung festzustellen und sie mit
jener der Benutzung von Notebooks zu vergleichen.
Ziel 3: Dabei soll sich die Untersuchung nicht nur auf das Messen und Vergleichen der
Gruppenleistung beschränken, sondern ihren Fokus auch auf die Begründung des
Ergebnisses richten. Das dritte Ziel ist somit eine Prozessorientierte Untersuchung,
welche für das Verstehen und Interpretieren der Auswirkungen unerlässlich ist und
wichtige Erkenntnisse über zukünftige Nutzungsstrategien der Roomware®-
Technologie in der Lehre vermitteln kann. Ein bloßer Vergleich der Auswirkungen
(Gruppenergebnisse) vermag diesen Einblick nicht zu gewährleisten.
67
Aus dem 2. und 3. Ziel wurden zwei Hypothesen aufgestellt, die sich aus den postulierten
Vorteilen der Roomware® -Technologie (Kapitel „3.1 Roomware®") für kollaboratives
Arbeiten im Fach Pharmazeutische Chemie ableiten ließen. Dabei steht vor allem die
angemessenere Unterstützung koUaborativer Visualisierungs- und Arbeitsprozesse durch die
Roomware® -Technologie im Vordergrund.
Diese Vorteile der Roomware® -Technologie gegenüber PCs bzw. Notebook dienten als
Gmndlage der folgenden Hypothesen:
Hypothese 1: Kollaboratives Arbeiten im Fach Pharmazeutische Chemie wird durch eine
Computertechnologie, welche zentrale Vorraussetzungen koUaborativer
Visualisierungs- und Arbeitsprozesse erfüllt, angemessener unterstützt als
durch Notebooks. Daraus folgt, dass Gruppen, welche diese
Computertechnologie (Roomware) zur Verfügung haben, vermehrt unter
Einbezug dieser Computertechnologie kollaborieren im Vergleich zu Gmppen,
welche Notebooks als technologisches Hilfsmittel haben.
Hypothese 2: Durch diese verbesserte technologische Unterstützung der Kollaboration
werden auch bessere Fachergebnisse erzielt.
68
6. Methoden
Das herkömmliche Seminar im Fach Pharmazeutische Chemie wurde nach den Bedingungen
für effektives kollaboratives Lernen (siehe Kapitel „2.3.2 Bedingungen für effektives
kollaboratives Lernen") neu konzipiert. Diese didaktische Neukonzeption diente als Basis für
die Überprüfung der Hypothese. Die empirische Überprüfung wurde nach dem
experimentellen Untersuchungsdesign und mit Hilfe von verschiedenen Evaluationsmethoden
durchgeführt.
6.1 Didaktisches Konzept
Es gibt verschiedene Leitlinien, wonach sich ein didaktisches Konzept einer Fachlehreinheit
(Vorlesung, Seminar, Praktikum) orientieren kann. Eine Möglichkeit ist nach dem Ziel-
Ebenen-Modell (ZEM) von Eigenmann, J. & Strittmatter, A. (1972) vorzugehen. Nach diesem
Modell wird das didaktische Konzept in erster Linie durch Leitideen, Dispositionsziele und
operationalisierte Lemziele, welche in dieser Reihenfolge hierarchisch aufgebaut sind,
bestimmt.
Als erste Ebene dieser Hierarchie steht die Leitidee. Mit der Formulierung der Leitidee soll
eine Momentaufnahme der aktuellen Situation der Fachlehreinheit und der damit verbunden
Gegebenheiten wiedergeben werden, wovon die Notwendigkeit des bestehenden oder des
neuen Konzeptes abgeleitet werden kann. Dabei helfen Leitideen Themen- und Zielbereiche
einzugrenzen und Transparenz zu schaffen.
Als zweite Stufe in der Hierarchie folgen die Dispositionslernziele. Unter Dispositionsziele
werden Lemziele auf der Ebene des Verhaltens und der Fähigkeit verstanden. Sie beantworten
die Frage: welche Verhaltensbereitschaften (Disposition) sollen sich die Schüler im Unterricht
aneignen? Zu dieser Ebene gehören auch sogenannte Schlüsselqualifikationen wie z.B. die
soziale Kompetenz im Teamverhalten/Teamwork, das Beherrschen von Arbeitstechniken wie
die Literaturrecherche und das Verfassen von wissenschaftlichen Berichten und die
selbständige Arbeitsplanung.
Als dritte Ebene des hierarchisch aufgebauten Ziel-Ebenen-Modell stehen operationalisierte
Lemziele. Operationalisierte Lernziele beschreiben Bildungsziele auf der Ebene des Tuns und
69
beantworten die Frage: welches konkrete beobachtbare (operationalisierbare) Tun sollten
Studierende nach dem Lemprozess beherrschen?
Je nach Leitidee, Schlüsselqualifikationen und Lemziele werden der entsprechende Lehrstil
(instruktiv oder konstruktiv) und die passende Lernform (Einzelarbeit, Zweiergruppen oder
Teamarbeit) sowie die Aufgabenstellung gewählt. Dabei sind auch soziale-lernpsychologische
Aspekte wie die soziale Verbundenheit und Lernmotivation miteinzubeziehen. Diese
Überlegungen bilden den Kern des didaktischen Konzeptes. Aufgmnd des didaktischen
Konzeptes wird entsprechend das technische Medium ausgewählt, welches sowohl das Lösen
der Aufgabe als auch den Lehrstil und die Lemform unterstützen soll. Im gleichen Sinne
sollen auch der Raum und die Möbliemng zur Unterstützung des didaktischen Konzeptes
dienen.
Das Seminar Pharmazeutische Chemie, um das es sich bei dieser Arbeit handelt und für das
ein didaktisches Konzept zu entwickeln ist, hat folgende Leitidee:
Die Pharmazeutische Chemie befasst sich mit molekular-chemischen Aspekten der
Arzneistofffindung, -entwicklung und Optimierung. Dabei werden sowohl organisch¬
chemische als auch computerunterstützte Methoden für die Suche und Optimierung neuer
Wirkstoffe eingesetzt.
Das Curriculum im Fach Pharmazeutische Chemie ist wie folgt aufgebaut: Das theoretische
Fachwissen wird den Studierenden in Form von Vorlesungen vermittelt, grundlegende
Arbeitsmethoden und praktische Arbeitstechniken werden durch das Praktikum erfahren.
Dabei fehlt gegenwärtig eine Verbindungseinheit, welche die Studierenden unterstützt, ihr
theoretisches Wissen mit dem Praktikum zu verbinden.
Das Seminar soll diese Verbindungseinheit bilden und eine Brücke von der Vorlesung zum
Praktikum schlagen. Im Seminar soll das theoretische Fachwissen, das in den Vorlesungen
behandelt wird, anhand realistischer Problemstellungen konzeptionell angewendet und
vertieft werden, um es anschließend im Praktikum umzusetzen.
Als Dispositionsziele werden Folgende angestrebt: Die Studierenden sollen befähigt werden,
in koUaborativer Arbeitsweise realitätsnahe, komplexe Problemstellungen zu analysieren und
Lösungen dafür zu entwickeln, indem sie zur Anwendung ihres theoretischen Wissens und zum
vernetzten Denken angeregt werden. Dabei sollen sie lernen, zusätzlich benötigte Daten und
Informationen selbständig zu beschaffen und daraus neues Wissen zu konstruieren. Zudem
soll der Einsatz von Computertechnologie zur Lösung bestimmter Fragen vertraut sein.
70
Operationaliserte Lernziele werden erst später zusammen mit der Aufgabenstellung bestimmt
(siehe Kapitel „6.1.2 Aufgabenstellung).
Ausgehend von der Leitidee und den Dispositionszielen ist das didaktische Konzept geprägt
vom konstruktivistischen, problemorientierten Lehrstil (siehe Kapitel „2.2 Lernen aus
konstruktivistischer Sicht") sowie von der kollaborativen, computerunterstützten Lemform
(siehe Kapitel „2.3.2 Bedingungen für effektives kollaboratives Lernen").
Es gibt verschiedene Lehr- bzw. Lemformen, die sich konstmktivistisch umsetzten lassen und
die Situiertheit von Wissen und Lernen berücksichtigen. In der Praxis kommen folgende
Lemformen zur Anwendung:
5. Projekte
6. Fallstudien
7. Simulation
8. Leittexte und
9. Planspiele (Konrad, K. & Traub, S., 2001)
Dabei werden Ansätze wie der Anchored Instmetion (Cognition and Technology Group at
Vanderbilt, 1993) und der Cognitive Apprenticeship Ansatz (Collins, A., Brown, J.S. &
Newman, S.E., 1989) vom Konstmktivismus wieder aufgegriffen und eingesetzt. Beiden
Ansätzen ist gemeinsam, dass aus komplexen, authentischen oder zumindest realitätsnahen
Problemstellungen gelernt wird (problemorientiertcs Lernen). In beiden Ansätzen wird der
sozialen Interaktion für den Erwerb anwendbaren Wissens zentrale Bedeutung zugesprochen,
sei es als Lernen mit einem Experten (Cognitive Apprenticeship Ansatz) oder sei es als
kollaboratives Lernen in einer Gruppe (Konrad, K. & Traub, S., 2001).
Für diese Arbeit wurden die Projekt-Lemform und der Anchored Instruction Ansatz gewählt.
71
6.1.1 Projektunterricht und der Anchored Instruction- Ansatz
Der Projektunterricht, der gemäß Konrad und Traub (2001) als Hochform des handelnden
Lernens bezeichnet wurde, wird wie folgt beschrieben:
„Bei einem Projekt soll ein Thema gewählt werden, das aus dem Interessen- und
Lebensbereich der Lernenden stammt. Ziel ist es, ein damit verbundenes Problem zu lösen.
An diesem Problemlöseweg sind Lehrende und Lernende gemeinsam beteiligt, wobei
Lernende größtenteils die Organisation und Verantwortung selbst übernehmen. Dabei werden
Fächergrenzen häufig überschritten und Stundenpläne sowie Zeitgrenzen außer Kraft gesetzt."
Der Anchored Instruction-Ansatz wurde zur Überwindung von trägem Wissen entwickelt.
Unter trägem Wissen wird das Wissen verstanden, das zwar vorhanden, aber in
Problemsituationen nicht abrufbar ist. Die fehlende Anwendungskompetenz dieses Wissens,
so wird vermutet, hängt wahrscheinlich mit der Art des Wissenserwerbs zusammen.
Der Anchored Instmetion-Ansatz geht diese Problematik folgendermaßen an:
Zentral für diesen Ansatz ist ein wirksamer Anker, der in Form eines möglichst interessanten,
authentischen Problems Interesse und Motivation erzeugt, den Lernenden die Identifizierung
und Definition des Problems erlaubt sowie die Aufmerksamkeit der Lernenden auf das
Wahrnehmen und Verstehen dieser Probleme lenkt (Konrad, K. & Traub, S., 2001). Dieses
Konzept bemht nicht darauf, die Studierenden mit auswendig zu lernendem Wissen und
konstruierten, wirklichkeitsfernen Daten zu belasten. Vielmehr sollen die Studierenden durch
Erörterung realistischer und problematischer Fälle des Zeitgeschehens in das Zentrum der
Pharmazeutischen Chemie geführt werden und sich vor allem mit aktueller Problematik des
Dmg Design auseinandersetzen. Das Seminar ist demzufolge so auf die Vorlesung
abgestimmt, dass sie dabei das in der Vorlesung erworbene Wissen aktiv anwenden und für
ihre Problemlösung einsetzen können.
In einer ersten konkreten Umsetzung der Anker-Idee wird den Lernenden eine anregende
Situationsbeschreibung gegeben, an deren Ende ein komplexes Problem gestellt wird. Die
Aufgabe der Lernenden besteht darin, das anstehende Problem in Gmppen zu lösen.
Aufgrund all dieser Überlegungen wird die Aufgabenstellung entworfen.
72
6.1.2 Aufgabenstellung
Die Aufgabestellung wurde als Projektauftrag ausgearbeitet und sollte in einem realitätsnahen
Kontext Problembezogenes kreatives Lernen fördern. Es wurde versucht, als Ausgangspunkt
des Lernens ein möglichst interessantes Problem zu wählen, das die Lernenden dazu
motivierte, sich bestimmtes Wissen anzueignen, um damit einer Problemlösung näher zu
kommen. Schulisches Lernen unterscheidet sich von alltäglichem Lernen in der Regel
dadurch, dass die für das Lernen notwendige Anforderung nicht aus einer unmittelbar
gegebenen Lebenssituation erwächst, sondern als schulischer Anstoß gestaltet ist. Dieser rein
schulische Anstoß endet meistens im isolierten trägen Wissen. Lernen sollte vielmehr durch
Aufgaben angeregt werden, die ein Bedürfnis ansprechen und damit zu einem
Spannungszustand führen, der in Lernen einmündet. Beim Lernen selbst geht es dann dämm,
Lebenssituation und Bedürfhisse zu beachten, vorhandene Kenntnisse, Erfahrungen und
sozial-kognitive Stmkturen zu aktivieren und weiterzuentwickeln. Damit stellt sich zunächst
die Frage, mit Hilfe welcher Aufgaben sich das Lernen in einer durch Informationsfülle und
mediale Vielfalt gekennzeichneten Lebenswelt anregen lässt. Thesenartig lautet die Antwort,
dass dies in besonderer Weise durch Probleme, Entscheidungsfalle, Gestaltungs- und
Beurteilungsaufgaben geschehen kann (Tulodziecki, G., 2001). Das Wissen wird also gleich
in einem Anwendungskontext erworben und nicht wie im traditionellen lehrerzentrierten
Unterricht in systematisch geordneter, jedoch anwendungsunspezifisch-abstrakter Weise
(Konrad, K. & Traub, S., 2001).
Die Aufgabe sollte dementsprechend realitätbezogen sein und dem aktuellen Stand
entsprechen. Eine solche Aufgabe bietet die Chance, das erworbene Wissen unter
verschiedenen Aspekten zu strukturieren und für die Aufgabenlösung nutzbar zu machen.
Wichtig ist auch, dass Lernende im Zusammenhang mit der Aufgabenstellung zu eigenen
Lösungsvorschlägen angeregt werden, damit sie einerseits vorhandene Kenntnisse und
kognitive Stmkturen aktivieren und gleichzeitig erkennen, dass sie zur Aufgabenlösung noch
etwas lernen müssen (Tulodziecki, G-, 2001 ). Aufgaben dieser Art sind meistens komplex und
vielseitig, so dass sie besonders für Gmppenarbeiten geeignet sind.
Zur präzisen Beschreibung der Aufgabenstellung wurde eine umfassende Anleitung
konzipiert, die sich nach den folgenden Anfordemngen richtet:
73
• Eine Hinführung, die den Handlungszusammenhang der Aufgabe aufzeigt. Dies dient
gleichzeitig als wirksamer Anker, der Interesse erzeugt, den Lernenden die Identifizierung
und Definition des Problems erlaubt sowie die Aufmerksamkeit der Lernenden auf das
Wahrnehmen und Verstehen dieser Probleme lenkt (Konrad, K. & Traub, S., 2001).
• Eine eindeutige Aufgabestellung, die eine realistische Problemstellung darstellt, welche
den Studierenden vertraut ist. Die Aufgabe sollte so komplex sein, dass sie sozusagen nur
durch Kollaboration und wechselseitiger Austausch bewältigt werden kann, wobei jedes
Mitglied sich daran beteiligen und seinen Beitrag zur Lösung leisten soll. Ein klar
definiertes Ziel der Aufgabe, welches selbst ein offenes Problem darstellt, Möglichkeiten
zur Diskussion, Argumentation und unterschiedliche Gesichtspunkte anbietet. Eine solche
Aufgabe hat meist keinen klar definierten Lösungsweg und lässt unterschiedliche
Meinungen zu, die zu mehreren richtigen Antworten führen können.
• Einen Zeitplan und eine Arbeitsorganisation (Gmppcnbildung, Vortrag), welche das
Seminar klar strukturieren und aufzeigen, wie sich die Studierenden zu organisieren haben.
Bei solchen Aufgaben dürfte die Beteiligung am Argumentationsprozess oder auch nur das
Zuhören, wie andere argumentieren und ihre Meinung oder Lösung rechtfertigen, für die
Fördemng des Lernens ausreichen, auch wenn innerhalb der Gruppe kein bewusstes Lehren,
Erklären oder Bewerten stattfindet.
Basierend auf diesen Überlegungen werden die Studierenden in folgende Situation versetzt
und vor folgendes Problem gestellt:
Ausgangstage:
Sie und ihr Team sind ein Arzneistoffentwicklungsteam beim internationalen Pharmakonzern xy
(Teamname).
Kürzlich ist ihr Konkurrenzkonzem wegen Resistenzentwicklung eines HTV-Protease Inhibitors verklagt
worden. Dieses Präparat, das seit den neunziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts im Handel ist, galt
bisher als sehr potentes Mittel.
Es hatte große Chance, zu einem Blockbuster zu werden. Doch nun ließen langjährige Studien darauf
schließen, dass dieses Präparat das Risiko für eine resistente HIV- Entwicklung erhöht. Diese gefährliche
Nebenwirkung war jedoch vom Hersteller nicht deklariert.
Die Konzernleitung von xy (Teamname) will nun diese schwache Lage des Konkurrenten ausnutzen und
selber ein potentes Mittel gegen HIV entwickeln.
74
Auftrag:
Der Forschungschef gibt ihnen und ihrem Team nun den Auftrag, ein ebenso potentes Mittel zu entwickeln,
jedoch ohne diese gravierende Resistenzentwicklung. Außerdem muss die Entwicklung möglichst schnell
vollzogen werden können, weil es noch andere Konkurrenten gibt, die das gleiche vorhaben. (Alle anderen
Teams sind ihre Konkurrenten!).
Als operationaliesiertes Lernziel wird angestrebt, dass jedes Team einen Plan präsentiert, in welchem sie
ihr Vorgehen und Lösungsansätze, einen neuen HlV-Protease-lnhibitor ohne Resistenzentwicklung zu
entwickeln, vorstellen.
Dabei dürfen auch offene Fragen, die ihnen für den Arzneistoffentwicklungsprozess wichtig erscheinen, für
die sie jedoch keine Antworten gefunden haben, zur Diskussion gebracht werden.
In der Halbzeit und am Ende der für diese Aufgabe vorgesehene Zeit () Semester) soll jede Gruppe ihre
Vorschläge präsentieren.
Während des ganzen Semesters wird es immer wieder Gelegenheit geben, für die Gruppe Punkte zu
sammeln. Die Gruppe, die am Ende des Semesters die höchste Punktzahl erreicht, wird mit einem Preis
belohnt!
Dabei wird jedem Team empfohlen, zuerst eine Ideensammlung vorzunehmen, daraus einen
Plan mit Lösungsansätzen zu erstellen und danach die Details des Plans auszuarbeiten.
Ansonsten ist es den einzelnen Teams selbst überlassen, wie sie sich intern organisieren
wollen. Sie verfügen über alle Mitteln, (Wissen, Algorithmen, Datenbanken, Equipment)
welche ein Forscher in einem realen Forschungsinstitut brauchte, um die Aufgabe zu lösen.
Im Prinzip besteht durchaus die reale Wahrscheinlichkeit, eine sinnvolle Lösung zu
entwickeln. Eine solch realistische Aufgabestellung verfolgt in erster Linie das Ziel, die
Lernenden intrinsisch für die Zusammenarbeit zu motivieren. Um die Kollaboration zu
fördern, wird zusätzlich die Puzzle-Methode (Aronson, E. et al., 1978) eingebaut. Jedes Team
muss ihre Teammitglieder auf drei Workshops zuteilen. In jedem Workshop wird ein Thema
behandelt, das mit den anderen beiden Workshop-Themen in engem Zusammenhang steht.
Nach diesem Workshop kehren die Teilnehmer wieder in ihrem Team zurück und erzählen
einander, was sie in ihrem Workshop gelernt haben. Durch diese Methode können sie lernen,
• mit neuen Gruppenmitglieder zu arbeiten
• die Verantwortung für das eigene Team zu übernehmen und zu vergewissern, dass man das
Wichtigste vom Workshop verstanden hat (da man den Inhalt innerhalb des eigenen Teams
weiter vermitteln muss) und
75
• den Inhalt richtig wiederzugeben, so dass das eigene Team das Wichtigste erfahrt, ohne
dass es den Workshop besucht hat.
In der Halbzeit des Semesters wird jedes Team gebeten, ihren Plan zu präsentieren. Danach
wird jeder Vortrag einzeln im Plenum besprochen und mit dem jeweiligen Team diskutiert.
Ausgehend von ihren vorgeschlagenen Lösungsansätzen wird jedem Team eine zweite
Aufgabe gestellt, die eine präzisere Ausarbeitung ihrer Lösungsansätze erfordert. Am Ende
der zweiten Halbzeit wird jedes Team wiederum aufgefordert, ihre Vorschläge zur zweiten
Aufgabe vorzustellen.
Da sich motivationale Perspektive auch auf Belohnung bzw. Anerkennung beziehen
(extrinsische Motivation), wird als Anreizstruktur ein Wettbewerb mit in die
Aufgabenstellung integriert. Die beiden besten Teams aus der Test- und der Kontrollgruppe
werden mit einem Preis belohnt. Ihre Leistungen werden sowohl von der Lehrperson als auch
von ihren Mitstudierenden aufgmnd ihrer Mitarbeit in der Puzzle-Methode und ihren
Präsentationen bewertet. Mit diesem Wettbewerb soll gleichzeitig die soziale Kohäsion
innerhalb der Teams verstärkt werden. Dadurch wächst die Zusammengehörigkeit und
Solidarität mit den eigenen Teamitgliedem an, was einerseits das Lernen und andererseits
soziale Aspekte positiv beeinflusst (Konrad, K. & Traub, S., 2001). Auch betont Slavin
(1992) immer wieder, dass Unterrichtsaufgaben nur mit Aussicht auf Erfolg auf kooperativem
Wege erarbeitet werden können, wenn als Bedingungen klare Gruppenziele und individuelle
Verantwortung für ihre Erreichung realisiert werden. Gmppenziele beziehen sich auf die
Belohnungen, die der Gruppe oder ihren Mitgliedern für vorgelegte Arbeitsergebnisse in
Aussicht gestellt werden, die aber nicht unbedingt materieller Natur sein müssen, sondern
beispielsweise darin bestehen, dass die Gmppenleistung herausgestellt und damit öffentlich
anerkannt wird (Mietzel, 1998, in: Konrad, K. & Traub, S., 2001, keine nähere Angaben der
Orignialliteratur).
76
6.2 Quasi-experimentelle Untersuchung
Für die Untersuchung der Hypothese werden Untersuchungsobjekte per Zufall in Test- (oder
Experimental-) und Referenz -(oder Kontroll-) gmppen eingeteilt (Randomisierung), wobei
beide Gmppen gleich groß sein sollten. Durch die Zufallsaufteilung kann erreicht werden,
dass die Äquivalenz beider Gmppen statistisch erzielt wird und die Gruppen hinsichtlich der
Untersuchungsvariablen miteinander verglichen werden können. Im Durchschnitt sind bei
genügender Gruppengröße alle für die Untersuchung relevanten Variablen in beiden Gmppen
annähernd gleich ausgeprägt. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass sich beispielsweise nach
einer Randomisierung in der einen Gruppe nur die klügeren und in der anderen Gmppe die
weniger klugen Studierenden befinden. Bei kleineren Stichproben sollten die Äquivalenz und
die Vergleichbarkeit der beiden Gruppen zu Beginn des Experiments durch Vortests überprüft
werden. Ist diese Voraussetzung erfüllt, erhält die Testgmppe (oder Experimentalgruppe) das
„Treatment", d.h. sie wird mit dem Untersuchungsobjekt versehen, während die
Kontrollgruppe (oder Kontrollgruppe) unbehandelt bleibt (Bortz, J. & Döring, N., 2002). In
unserem Fall darf die Testgruppe die Roomware® (Untersuchungsobjekt) für das Lösen der
Aufgabe einsetzen, während die Kontrollgruppe für das Lösen derselben Aufgabe Notebooks
zur Verfügung hat. Alle anderen Bedingungen (Zeit, Umgebung, Betreuung) sind für beide
Gmppen einheitlich. Die Untersuchung endet mit der Erhebung der abhängigen Variablen
(Gmppenleistung) und zweier unabhängigen Variablen (Kollaboration an der Roomware und
Kollaboration nicht an der Roomware®) in beiden Gmppen. Da nicht alle unabhängigen
Variablen berücksichtigt oder analysiert werden, hat diese Untersuchung einen quasi¬
experimentellen Charakter.
6.2.1 Evaluationsmethoden
Zur Untersuchung der Hypothese werden eine Vorstudie (Wintersemester 2001/02) und eine
Hauptstudie (Sommersemester 2002) durchgeführt. Die Vorstudie soll in erster Linie der
Exploration der Möglichkeiten der neuen Technologie und der Entwicklung des didaktischen
Konzepts dienen. Die dabei gewonnenen Erfahrungen und Erkenntnisse sollen in die
konzeptionelle Planung und Durchführung der Hauptstudie einfließen.
77
In der Hauptstudie wird zur Überprüfung der Hypothese die fachliche Leistung der Test- und
der Kontrollgmppe bewertet, andererseits das koUaborative Verhalten der beiden Gmppe
analysiert.
Für die Evaluierung der Vorstudie sowie für die Analyse in der Hauptstudie werden
verschiedene Instrumente eingesetzt, die im Folgenden vorgestellt werden.
• IT-Vorwissen
• Einstellung• Demografische
Angaben
Didaktisches Konzept
Aufgabenstellung
TechnologieLernen im Team
• Benutzerfreund¬
lichkeit
• Teamleistung• Verhaltensanalyse
Abb. 9: Überblick über den gesamten Untersuchungsaufbau
78
6.2.1.1 Vorstudie
Fragebogen
Der begleitende Einsatz von Fragebogen in der Vorstudie dient einerseits zur Erhebung des
Nutzerprofils. Darin werden die Studierenden über ihre Einschätzungen und Präferenzen für
Lehrmedien und -Methoden, Erfahrungen mit Computer und Internet, Kenntnisse und
Nutzung von Programmen, Einstellungen zu Computer und Internet sowie ihrer technischen
Ausstattung befragt. Das Ergebnis dieser Befragung dient der Überprüfung, ob die Test- und
die Kontrollgmppe als äquivalent gelten können, (siehe Anhang 1,1 Nutzerprofil)
Andererseits werden Fragebogen eingesetzt, um eine umfassende Rückmeldung von
Studierenden bezüglich Qualität des didaktischen Konzepts zu erhalten. Aufgmnd dieser
Rückmeldungen können Stärken und Schwächen des Konzepts aufgedeckt, Verbesserungen
angestrebt und im zweiten Seminar der Hauptstudie umgesetzt werden.
Die eingesetzten Fragebogen sind teils bestehende, teils angepasste Evaluationsfragebogen,
welche das Institut für Arbeitspsychologie der ETH Zürich für die Evaluation von
Lernmedien (Grund, S., Windlinger, L. & Grote,G., 2002 a,b) entwickelt hat.
Alle Fragebogen sind so gestaltet, dass jeder Studierende selbst entscheiden kann, ob er/sie
den richtigen Namen oder einen Code angeben möchte. Der Code setzt sich folgendermaßen
zusammen: aus dem ersten Buchstaben des Vornamens der Mutter, dem ersten Buchstaben
des Vornamens des Vaters, dem letzten Buchstaben des eigenen Heimatortes und dem letzten
Buchstaben des eigenen Vornamens.
Die Fragebogen basieren hauptsächlich auf psychosoziologischer Grundlage.
Es werden insgesamt zwei unterschiedliche Fragebogen eingesetzt, ein Hauptfragebogen mit
geschlossenen Fragen und ein Kurzfragebogen mit offenen Fragen.
Der Hauptfragebogen (siehe Anhang 1, II Hauptfragebogen) umfasst folgende Elemente:
• Allgemeiner Teil zum Seminar: Hier wird das Verhalten des Dozenten, die Organisation
des Kurses und der Kursinhalt durch die Studierenden beurteilt. Femer wird nach dem
Aufwand gefragt, den die Studierenden für die Veranstaltung geleistet haben. Schließlich
gibt es die Möglichkeit Bemerkungen anzuführen und zu schildern, welches besonders
positive und negative Erfahrungen im Kurs waren. Die Studierenden können dazu auch
konkrete Verändemngs- und Verbesserungsmaßnahmen vorschlagen.
• Sozialkompetenzskala nach Schneewind & Graf ( 1998).
79
• Einschätzungen der verwendeten Technologien nach deren Einfluss auf das Lernen, auf die
Lernarbeit (den Prozess des Lernens) und auf das Engagement beim Lernen durch die
Studierenden. Auch hier konnten die Studierenden ihre Bemerkungen anführen.
• Skala zur wahrgenommenen Qualität der Diskussionen in den Gruppen nach Gouran,
Brown & Henry (1978, Übersetzung durch Windlinger, L.).
• Skala zum Eigenzustand nach Apenburg (1986).
• Skala zur Einschätzung von Erwartungen an die Gruppe, gegenseitiger Unterstützung in
der Gruppe, sozialer Anerkennung in der Gmppe und erlebter Wirksamkeit im Kollektiv
nach Lauche, Verbeck & Weber (1999).
• Offene Frage nach Schwierigkeiten bei der Nutzung der neuen Technologien.
• Offene Frage nach den Vorteilen der neuen Technologien aus der persönlichen
Perspektive,
• Offene Frage nach den Nachteilen des Lernens mit den neuen Technologien.
• Offene Frage nach den Erwartungen an das Seminar und deren Erfüllung.
• Gesamturteil auf einer Skala von 1 bis 5
Zusätzlich wird ein Kurzfragebogen (siehe Anhang 1, II Kurzfragebogen) eingesetzt, bei dem
die Studierenden zunächst aufgefordert werden, ihre Erfahrungen des jeweiligen Kurstages
hinsichtlich des Fachinhalts (pharmazeutische Chemie), der Technologie (Roomware®) und
der Kollaboration in der Gruppe zu beschreiben.
In einem zweiten Schritt werden die Studierenden nach ihrer Bewertung des Lernprozesses
befragt und müssen dabei folgende Fragen beantworten:
• Hätte die Sitzung aus Deiner Sicht besser oder anders strukturiert sein müssen? Weshalb?
• Hätte der Stoff aus Deiner Sicht anders aufbereitet sein müssen, damit Du besser gelernt
hättest? Weshalb? Wie?
• Wie hat Dir das Lernsystem heute beim Lernen geholfen? Weshalb? Wie?
• Wie beurteilst Du die Kollaboration in der Gmppe unter Zuhilfenahme des Lemsystems?
Weshalb? Wie?
• Wie beurteilst Du die Unterstützung durch die Lehrpersonen? Wie beurteilst Du die
Interaktion mit den Lehrpersonen hinsichtlich Qualität und Quantität? Weshalb? Wie?
Anschließend haben sie wiederum die Möglichkeit, zusätzliche Bemerkungen anzugeben.
80
Interview
Zur Evaluation der Nutzbarkeit und Benutzerfreundlichkeit der Roomware® wird ein
Interview (Windlinger, L., Khov-Tran, V., Grund, S., Grote, G. & Folkers, G., 2002)
durchgeführt. Dazu wird folgende Situation zu Grunde gelegt: Die Studierenden sollen
aufgrund der eigenen Erfahrungen die Funktionalität des Systems vorführen (nicht der
einzelnen Programme!!). Sie sollen dabei kommentieren, was sie weshalb genutzt bzw. nicht
genutzt haben und ob es ihre Ziele damit erreicht haben.
Danach wird mit den Studierenden eine halb-strukturierte Befragung durchgeführt, welche die
folgenden Themen hinsichtlich der Nutzbarkeit und Benutzerfreundlichkeit des Vireal Lab®
umfasst:
• Technik
Technologie (Interaktion Mensch-Technologie), Funktionalität des Systems, Einschätzung
der Benutzerfreundlichkeit und v. a. Nutzbarkeit.
• Interaktion
Kollaboration in der Gmppe, Schwierigkeiten, Koordination
• Raum
Räumliche, architektonische Situation (arbeitsteilige Interaktion mit Technologie aufgmnd
von räumlichen Gegebenheiten und des großen Bildschirms)
• Motivation
Engagement, Aktiviertheit, Motiviertheit aufgmnd der Technologie und Visualisierung
Die Interviews werden im Einverständnis der Befragten auf Tonband aufgenommen und
vollständig transkribiert (siehe Anhang 2, Interview-Transkript). Dadurch sollte die
Funktionalität auf eine Intention bezogen werden können, Aufschlüsse über die Anwendung
von Funktionen gewonnen werden und Bewertungen der Funktionen von den Studierenden
gesammelt werden. Das Ziel dieser Befragung ist es, Aufschlüsse über die Nutzbarkeit und
Benutzerfreundlichkeit der Technologie zu gewinnen und daraus allenfalls
Gestaltungsmaßnahmen abzuleiten.
Fragebogen und Interview dienen hiermit vor allem der Evaluation von guten und schlechten
Erfahrungen der Vorstudie. Die daraus resultierten Erkenntnisse sollen anschließend bei der
konzeptionellen Planung und Umsetzung der Hauptstudie Unterstützung leisten.
81
6.2.1.2 Hauptstudie
Fragebogen
Zur Evaluiemng der Hauptstudie wird der gleiche Fragebogen eingesetzt wie in der
Vorstudie. Somit können alle Aspekte der Haupt- und Vorstudie miteinander verglichen und
Veränderungen in den Bewertungen festgestellt werden.
Verhaltensanalyse
Im Rahmen dieser Verhaltensanalyse ist es ein Ziel, das koUaborative Verhalten der Teams
unter und ohne Einbezug der Technologie, sprich der Roomware® und der Notebooks sowie
den Einsatzbereich der beiden Technologien und das nicht-kollaborative Verhalten
festzustellen.
Dabei wird bei der Testgmppe untersucht:
a.) Wie oft die einzelnen Teams der Testgmppe an den Roomware® - Komponenten
kollaboriert,
b.) wofür sie die Roomware® - Komponenten benutzt haben,
c.) wie häufig sie ohne die Roomware® - Komponenten kollaboriert haben und
d.) wie oft keine Kollaboration stattgefunden hat.
Bei der Kontrollgmppe wird ebenfalls untersucht:
a) Wie oft die einzelnen Teams unter Einbezug der Notebooks kollaborieren,
b) wofür sie die Notebooks eingesetzt haben,
c) wie häufig sie ohne die Technologie kollaboriert haben und
d) wie oft überhaupt keine Kollaboration stattgefunden hat.
Daraus können Rückschlüsse gezogen werden, welche die Hypothese unterstützen oder
widerlegen.
Für diese Verhaltensanalyse wird der ganze Arbeitsprozess der Teams (Interaktions- und
Kommunikationsprozess) auf Video aufgenommen. Die Aufnahmen der insgesamt sechs
Teams werden angeschaut und transkribiert. Der Zweck der Transkribierung besteht darin,
dass die zu untersuchenden Verhaltensprozesse anhand der Transkripte bestimmt und
nachvollzogen werden können.
82
Anhand der Transkripte werden bei der Testgruppe a.) die koUaborative Arbeitszeit an den
Roomware®-Komponenten, b.) der koUaborative Benutzungszweck der Roomware®-
Komponenten, c.) der Kollaborationsgrad ohne Roomware^-Komponente sowie d.) Phasen
bestimmt, in denen überhaupt keine Kollaboration stattfindet.
a.) Als „koUaborative Arbeitszeit an den Roomware®-Komponenten" gilt, wenn 3 oder
mehrere Personen sich gemeinsam an einer Roomware®-Komponente aufhalten. Dabei
können sie auf dem Bildschirm lesen, mit dem Bildschirminhalt interagieren (anklicken,
markieren, annotieren, scrollen, ausdrucken, usw.), mit den Anwesenden über den
Bildschirminhalt oder darauf bezogene Themen (z.B. Suchbegriffe) diskutieren, ihnen
zuhören oder zuschauen, was sie auf dem Bildschirm ausführen. Die koUaborative
Arbeitsdauer wird durch die Differenz der Startzeit (sobald sich 3 oder mehrere Personen
an einer Roomware®-Komponente befinden) und der Schlusszeit (sobald sich weniger als
3 Personen an einer Roomware®-Komponente befinden) gebildet.
b.) Der koUaborative Benutzungszweck der Roomware®-Komponenten wird einerseits
anhand des Gesprächskontextes (z.B. 1: „vielleicht kannst du auch einfach im
Suchprogramm HIV Protease plus Resistenzentwicklung eingeben") und andererseits
anhand dessen, was die Beobachterin auf dem Bildschirm erkennen kann, bestimmt (z.B.
Die Kamera wird zum Commboard® gerichtet, man sieht, dass alle 3 Personen am
Commboard® stehen: auf dem Bildschirm ist die Google-Homepage zu erkennen),
c.) Als „Kollaboration ohne die Roomware®-Komponenten" gilt, wenn 3 oder mehrere
Personen am Gruppentisch sitzen und sich an einem gemeinsamen Referenzobjekt
(Gesprächsthema, Informationsquelle, etc.) beteiligen, sei es durch mündlichen
Infoaustausch, durch Zuhören oder durch gemeinsames Betrachten einer
Informationsquelle. Schweigemomente, die nicht länger als 1 Minute andauern
(Nachdenkphase) werden ebenfalls als Kollaboration betrachtet.
d.) Wenn 3 oder mehrere Personen am Gmppentisch sitzen oder sich an den Roomware -
Komponenten befinden, jede Person jedoch alleine am Lesen/Schreiben/Umschauen ist
oder sich jeweils in zweier Gruppen unterhalten, so wird dies als „Keine Kollaboration"
betrachtet.
Falls sich zwei Personen unterhalten und eine dritte Person ihnen zuhört, wird das
wiedemm als Kollaboration betrachtet.
Die Dauer der jeweiligen Kategorie wird durch die Differenz der Start- und der
Schlusszeit gebildet.
83
Beispiel:
Bestimmung der „Kollaboration an der Roomware® "
und des „kollaborativen Einsatzes der
Roomware ":
14:47 (Zeit): 3 und 7 stehen auf und verlassen den Gruppentisch. Sie gehen wahrscheinlich
zum Commboard® (man sieht es zwar nicht, aber man kann es aus dem Kontext schliessen), 1
folgt nach.
16:04 Die Kamera wird zum Commboard® gerichtet, man sieht, dass alle 3 Personen (1,3 und
7) am Commboard stehen: sie gehen auf die Google-Homepage und diskutieren, was sie als
Suchbegriff eingeben sollten:
3: also, was sollen wir eingeben
1:HIV
3: einfach mal HIV. (tippt)
1 : oder HIV Protease
3: wie soll ich das schreiben, aneinander?
3: aber kann man nicht einfach, beim Google kann man doch so eine Untergruppe
dazuschreiben, irgendwie mit so Zeichen, aber ich weiss eben nicht wie es geht. So HIV
Protease und dann so ein Ding und dann Resistenzentwicklung
1 : da, klickt mal
3: (klickt)... das wäre ja eigentlich das, oder...
17:31 geht 7 zurück zum Gruppentisch, 1 und 3 bleiben noch beim Commboard.
Die koUaborative Arbeitsdauer am Commboard® wird durch die Differenz der Startzeit
(16:04) und der Schlusszeit (17:31) gebildet. In diesem Beispiel beträgt sie hiermit 1 Min. 27
Sek. Eingesetzt wird das Commboard in diesem Beispiel für die Online-Informationssuche
über die HIV Protease.
Bestimmung der „Kollaboration ohne Roomware"
und der „Nicht-kollaborativen Phase ":
0:00 alle 7 Mitglieder sitzen am Gruppentisch
1 : also was machen wir
5: zuerst andere HIV-Protease Inhibitoren suchen, um zu sehen, wie die Stmktur ist.
4: du, Helen, bist du es?
84
alle lachen
7: also, eigentlich, ich schlage vor jemand schreibt auf, was wir uns so überlegen
3 zu 5: schreibst du? Jedesmal, macht jedes Mal jemand anders
7: dann können wir ein bisschen sammeln, was uns einfällt
3 (zeigt zu 5): aber das finde ich einen guten Ansatz, das hätte ich auch vorgeschlagen: zuerst
mal, was überhaupt schon auf dem Markt ist
1: und danach schauen wir, weshalb sich die Resistenzen entwickelt haben, also an welchen
Stellen, so dass man schlussendlich wechseln muss.
14:00 Diskussion wird abgebrochen, weil sie das keyboard für das Commboard~ suchen. Sie
wollen auf dem Commboard" nach Informationen suchen
14:56: 3 und 7 verlassen Gmppentisch
15:20 1 verlässt Gmppentisch
15:20 2, 4, 5 und 6 sind am Gruppentisch, schauen zum Commboard®. Kein Gespräch.
(Keine Kollaboration).
17:16 Kamera schwenkt zum Gmppentisch: 4 spricht zu 6 und 5.
Die Kollaborationsdauer ohne Roomware® dauert in diesem Beispiel 14 Minuten (0:00 -
14:00). Für 3 Min. 16 Sek. (14:00 bis 17:16) findet keine Kollaboration statt.
Bei der Kontrollgmppe wird ebenfalls anhand der Transkripte a.) die koUaborative Arbeitszeit
am Notebook, b.) der koUaborative Benutzungszweck der Notebooks, c.) der
Kollaborationsgrad ohne Notebook sowie d.) Phasen bestimmt, in denen überhaupt keine
Kollaboration stattfindet.
a.) Als Kollaboration unter Einbezug der Notebooks wird definiert, wenn 3 oder mehrere
Personen am Gmppentisch sitzen und anhand eines Notebooks sich an einem
gemeinsamen Referenzobjekt (Gesprächsthema, Informationsquelle, etc.) beteiligen, sei
es durch gemeinsames Betrachten bzw. Lesen einer Informationsquelle (alle schauen in
einen Bildschirm), durch mündlichen Infoaustausch oder durch Zuhören (vorausgesetzt
alle beziehen sich auf den Inhalt des Bildschirmes). Wenn 3 oder mehrere Personen mehr
als ein Notebook verwenden, dann gilt es als Kollaboration, wenn sie sich alle an einem
gemeinsamen Referenzobjekt (Gesprächsthema, Informationsquelle, etc.) beteiligen, sei
es durch mündlichen Infoaustausch oder durch Zuhören. Zeitangaben, die mit Notebooks
in Zusammenhang stehen, sind blau gefärbt. Anfangs- und Schlusszeit einer
Kollaboration unter Einbezug der Notebooks sind jeweils unterstrichen.
85
Als Nicht-kollaborativ gilt, wenn jemand alleine ein Notebook benutzt (Lesen oder
Schreiben) oder wenn mehrere einzeln ein Notebook benutzen, ohne sich mit den anderen
Teammitglieder (ohne Notebook) oder mit anderen Notebook-Users an einem
gemeinsamen Referenzobjekt (Gesprächsthema, Zeigen, Erklären oder durch Vorlesen
einer Informationsquelle etc.) zu beteiligen. Protokollieren unter Benutzung des
Notebooks gilt nicht als Kollaboration.
b.) Der koUaborative Benutzungszweck der Notebooks wird wie in der Testgmppe einerseits
aus dem Gesprächskontext, andererseits aus beobachtbarem Verhalten bestimmt (z.B. 3:
„...müsst mal schauen." 3 zeigt auf den Bildschirm des Notebooks, 1, 4 und 7 schauen.
Man sieht auf dem Bildschirm ein Proteinmolekül. 3: „seht ihr, das ist von oben. 5 dreht
das Molekül mit der Mouse). Häufig ist jedoch kein Einblick in die Bildschirme der
Notebooks möglich, weil sich das mit einer Kamera aufnahmetechnisch gar nicht
realisieren lässt.
c.) Als Kollaboration ohne Notebook wird definiert, wenn 3 oder mehrere Personen am
Gmppentisch sitzen und sich ohne Notebooks an einem gemeinsamen Referenzobjekt
(Gesprächsthema, Informationsquelle, etc.) beteiligen, sei es durch mündlichen
Infoaustausch, durch Zuhören oder durch gemeinsames Betrachten einer
Informationsquelle. Schweigemomente, die nicht länger als 1 Minute andauern
(Nachdenkphase) werden als Kollaboration betrachtet.
d.) Wenn jedoch 3 oder mehrere Personen am Gmppentisch sitzen, jede alleine mit oder
ohne Notebooks am Lesen/Schreiben/Umschauen ist oder sich jeweils in zweier Gmppen
unterhalten, so wird dies als „Keine Kollaboration" betrachtet. Falls sich zwei Personen
unterhalten und eine dritte Person ihnen zuhört, wird das wiedemm als Kollaboration
betrachtet. Schweigemomente, die länger als 1 Minute andauern, werden ebenfalls als
Nicht-kollaborativ erfasst.
Die Dauer der jeweiligen Kategorien wird wie bei der Testgmppe durch die Differenz
einer Start- und einer Schlusszeit gebildet.
Beispiel:
Bestimmung der „Kollaboration unter Einbezug der Notebooks" und des „kollaborativen
Einsatzes der Notebooks ":
8:56 3 (setzt sich ans Notebook und fragt): wer hilft?
9:09 (3, 5 und 6 schauen ins Notebook)
86
3: Oh, jetzt hat es hier tausend Sachen drin. Soll ich über Google, nein, nicht über Google,
weisst jemand die Adresse auswendig
6: du kannst eigentlich in die Pharmazeutische Chemie hineingehen und dort...
4: www.pdb.org.ch oder so...
19:23 (6 lehnt sich zurück und plaudert mit 5, 3 ist alleine am Notebook)
Die koUaborative Arbeitsdauer am Notebook wird durch die Differenz der Startzeit (9:09)
und der Schlusszeit (19:23) gebildet. In diesem Beispiel beträgt sie hiermit 10 Min. 14 Sek.
Eingesetzt wird das Notebook in diesem Beispiel für die Online-Informationssuche über die
HIV Protease.
Bestimmung der„Kollaboration ohne Notebook
"
und der „Nicht-kollaborativen Phase ":
17:12- 17:28 (Schweigen, alle sind wieder einzeln am Lesen. Keine Kollaboration)
17:29 6 und 4 besprechen miteinander: unv.
2 und 3 besprechen miteinander: unv.. .Protein.. .unv.
18:20 2 zu 3 (1 und 7 scheinen zuzuhören): im Prinzip ist das Ziel, die HIV 1 Protease zu
hemmen, so dass es nicht erst anfangen kann?
1: hmm.
7 (nickt)
18:32 (alle lesen weiter. Keine Kollaboration)
In diesem Beispiel findet von 17:12 bis 18:20 keine Kollaboration statt (1 Min. 08 Sek.).
Die „Kollaboration ohne Notebook" dauert in diesem Beispiel von 18:20 bis 18.32 (12 Sek.).
Bewertung der fachlichen Teamleistungen
Gmndlage für die Bewertungskriterien sind Überlegungen zu Stärken von koUaborativer
Arbeit. Zahlreiche Forschungsarbeiten bestätigen, dass unter bestimmten Bedingungen (siehe
Kapitel „2.3.2 Bedingungen für effektives kollaboratives Lemen") koUaborative Lern- und
Arbeitsformen zu mehr Effektivität und Produktivität führen als kompetitives oder
individuelles Arbeiten. Insbesondere für die Fördemng des logischen und kritischen Denkens,
der Problemlösefahigkeit, der Kreativität und der Fähigkeit, das erworbene Wissen auf eine
reale Situation anzuwenden, ist kollaboratives Lernen viel Erfolg versprechender als
individuelles Lernen (Johnson, D.W, & Johnson, R.T., 1992).
87
Wenn kollaboratives Arbeiten tatsächlich diese Eigenschaften fördert, dann sollte das Team in
der Lage sein, nicht nur fachlich korrekte sondern auch neue kreative Lösungsansätze zu
schaffen. Die Teamergebnisse lassen sich daher an der fachlichen Korrektheit und an der
Kreativität der präsentierten Lösungsansätze messen. Es wird daher zwischen zwei
Kategorien unterschieden:
1. Kategorie: fachlich korrekte Lösungsansätze, die häufig in Lehrbücher zu finden sind, im
Skript stehen oder von der Vorlesung her bekannt sind.
2. Kategorie: fachlich korrekte Lösungsansätze, welche zusätzlich neue kreative
Überlegungen beinhalten, welche nicht in jedem Lehrbuch oder im Skript stehen und
schon generell bekannt sind. Solche Ansätze repräsentieren eher die Leistung der
Zusammenarbeit als jene der 1. Kategorie.
Daher werden für solche Lösungsansätze pro Lösungsansatz zwei Punkte erteilt und jene der
1. Kategorie werden mit einem Punkt bewertet. Gmndlagenwissen (wie z.B. was ist die HIV
Protease und welche Funktion hat sie usw.) und rekapituliertes Wissen (das Berichten, was
andere bisher gemacht haben, ohne eigene Ideen einzubringen) werden mit keinem Punkt
bewertet.
Die Verknüpfung der beiden Qualitätskriterien (fachlich korrekte und neue kreative
Lösungen) ist insofern wichtig, als aus einer Kollaboration nicht nur allgemein bekannte
fachlich korrekte Inhalte rekapituliert werden, sondern auch neue kreative Lösungen entstehen
sollen. Darin reflektiert sich schließlich der Mehrwert einer Gmppenarbeit.
Für die Bewertung der präsentierten Lösungsansätze werden alle Vorträge transkribiert.
Anhand dieser Transkripte werden die Lösungsansätze von vier Fachpersonen unabhängig
voneinander bewertet, wobei drei davon nicht wissen, welche Lösungsansätze zu welchem
Team und welcher Gruppe gehören und die vierte Fachperson die Autorin selbst ist, welche
Kenntnis über die Zugehörigkeit der Lösungsansätze hat.
Anhand dieser Daten werden die Test- und die Kontrollgmppe einander gegenübergestellt
und Rückschlüsse im Hinblick auf die Hypothese gezogen.
88
7. Durchführung der Vorstudie
7.1 Experimentelles Design
Allgemeines
Insgesamt bestand die Stichprobe aus 52 Pharmaziestudierenden des Instituts für
Pharmazeutische Wissenschaften der ETH Zürich. (43 Studentinnen und 9 Studenten). Die
Studierenden waren im Mittel (Medianwert) 24 Jahre alt (SD - 2.6) und studierten im 5.
Semester (Medianwert, SD = 0.4). Untersuchungsfach war ein offizielles Seminar in der
Pharmazeutischen Chemie, das wöchentlich stundenplanmäßig eine Stunde beanspruchte.
Alle Studierenden wurden zu Beginn des ersten Semesterkurses umfassend über die
Bedeutung und den Verlauf der Untersuchung informiert und in die Benutzung der
Roomware® eingeführt.
Per Los wurden sie in zwei Gruppen eingeteilt - in eine Test- und eine Kontrollgmppe. Beide
Gmppen wurden anschließend über ihre Einschätzungen und Präferenzen für Lehrmedien und
-Methoden, Erfahmngen mit Computer und Internet, Kenntnisse und Nutzung von
Programmen, Einstellungen zu Computer und Internet sowie ihrer technischen Ausstattung
mittels Fragebogen befragt. Das Ergebnis dieser Befragung zeigte, dass beide Gmppen ein
ähnliches Profil aufwiesen und daher als äquivalent betrachtet werden konnten.
Die beiden Gmppen unterschieden sich nur darin, dass die Testgmppe während der
Untersuchung die Roomware® für ihre Arbeit benutzen durften, während der Kontrollgmppe
dies untersagt wurde. Die Kontrollgmppe durfte Notebooks als Computemnterstützung
verwenden. Ansonsten galten während der offiziellen Seminarstunde für beide Gmppen die
gleichen Arbeitsbedingungen. Was die Studierenden beider Gmppen außerhalb dieses
Seminars unternahmen, ob sie untereinander die Aufgabe besprachen oder ob die
Kontrollgmppe auch die Roomware® benutzten, stand nicht mehr unter unserer Kontrolle.
Dieses Kontaminationsrisiko lässt sich jedoch nicht eliminieren, solange unter natürlichen
Gegebenheiten und nicht unter „künstlichen Studienbedingungen" gearbeitet wird. Um dieses
Risiko möglichst gering zu halten, beteuerte der Dozent zu Beginn der Studie den
Studierenden, dass ihre Gruppenzugehörigkeit, ihre Leistungen, ihre Deklarationen in den
Fragebogen sowie das Ergebnis dieser Untersuchung keinerlei Konsequenzen auf ihre
persönlichen Schlussprüfungsnoten haben würden und forderte sie daher auf, die
Bedingungen der Studie einzuhalten.
89
Damit durfte angenommen werden, dass die Studierenden kein Interesse hatten, die
Spielregeln nicht zu verfolgen.
Innerhalb dieser beiden Gruppen konnten sich die 26 Studierenden selber in Teams mit je 5-7
Personen einteilen. Dieses Vorgehen basiert auf der Vermutung, dass eine gute
Zusammenarbeit stark von der Beziehungsqualität, Akzeptanz und Kameradschaftlichkeit
abhängt. Daher wurde die Teambildung den Studierenden selber überlassen.
Um das Gefühl des Zusammenhaltes im Team („Wir-Gefühl") noch zu stärken, wurde im
Rahmen des didaktischen Konzeptes jedem Team die Rolle eines repräsentativen
Forschungsteams eines fiktiven Pharmaunternehmens zugeteilt, welches mit den anderen
Teams in einem Wettbewerb stand. Damit sollten die Teammitglieder dazu angeregt werden,
das Gefühl des Zusammenhaltes im Team und das Vorhandensein von gemeinsamen Zielen
intensiver wahrzunehmen, um gemeinsam und tatkräftig am Teamergebnis zu arbeiten.
Zeitlicher Rahmen
Die ganze Studie zog sich über zwei Semester hinweg vom November 2001 bis Juni 2002. Im
ersten Semester wurde eine erste Vorstudie durchgeführt. Anschließend wurde in den
Semesterferien ein freiwilliger Blockkurs organisiert. Im zweiten Semester wurde die
Hauptstudie vollzogen. Die Vor- und Hauptstudie umfasste ungefähr 40 Stunden, wobei 20
Stunden für die Test- und 20 Stunden für die Kontrollgmppe zur Verfügung standen.
Zusätzlich wurden 3 Tage à ca. 6 Stunden für den Blockkurs aufgewendet. Insgesamt
umfasste die ganze Untersuchung ca. 60 Stunden.
7.1.2 Vorstudie
Die Vorstudie (Wintersemester 2001/02) diente in erster Linie der Entwicklung des
didaktischen Konzepts für das Computer-Unterstützte koUaborative Lernen sowie der
Exploration der Möglichkeiten der neuen Computertechnologie (Roomware®).
In dieser Vorstudie fand das Seminar für die Testgmppe im Vireal Lab® statt. Der Ablauf
einer solchen Seminarstunde bestand darin, dass die Lehrperson zu Beginn eine 15 minütige
Einführung in einen pharmazeutisch-chemischen Themenkreis gab, welche er mit einer
Fragestellung abschloss. Danach teilte sich die Gruppe in Teams vonje 7 bis 9 Personen auf.
90
Jedes Team ging selbständig der Fragestellung nach, wobei sie alle Medien benutzen durften,
sei es Roomware®, eigene Notebooks oder konventionelle Bücher. Die Lehrperson(en) waren
stets anwesend und standen den Teams bei Fragen bei. Für die Kontrollgmppe was das
Seminar weitgehend als Frontalunterricht in einem Hörsaal gestaltet. Die Lehrperson gab zu
Beginn der Lektion ebenfalls eine 15 minütige Einführung in einen pharmazeutisch¬
chemischen Themenkreis, welche er mit einer Fragestellung abschloss. Die Studierenden
hatten dann die Möglichkeit und waren auch dazu aufgefordert, ihre Notebooks mit WLAN
zu benutzen, um selber oder zu zweit Informationen zur Fragestellung über das Internet zu
finden und die gefundenen Informationen ad hoc in Interaktion mit der Lehrperson und die
anwesenden Studierenden zu besprechen.
Der fachliche Schwerpunkt lag für beide Gruppen auf dem Gebiet des „Drug Design", wobei
wöchentlich immer ein anderes Thema daraus behandelt wurde (Moleküle und Kraftfelder;
Docking; stmcture based design).
Zum Abschluss der Vorstudie wurde eine schriftliche Befragung zur Evaluation des Seminars
durchgeführt. Der eingesetzte Fragebogen wurde ursprünglich vom Institut für
Arbeitspsychologie der ETH Zürich für die Evaluation von Lernmedien (Grund, S.,
Windlinger, L. & Grote,G., 2002 a,b) entwickelt. Für diese Vorstudie wurde er in
Zusammenarbeit mit der Autorin erneut an die Untersuchungsgegebenheiten angepasst (siehe
Anhang 1, II Hauptfragebogen). Nach einer kurzen Anleitung zum korrekten Ausfüllen des
Fragebogens wurde er an die 48 Studierenden (22 Studierende der Testgmppe und 26
Studierende der Kontrollgmppe) verteilt.
Der erste Teil des Evaluationsfragebogens betraf das Seminar im Allgemeinen, d.h. den
Inhalt, den Dozenten, die Struktur und die Technik. Die Skala reichte von 1 (~ stimmt nicht)
bis 6 (stimmt völlig). Die Studierenden hatten die Möglichkeit im Anschluss an diesen ersten
Frageblock, Bemerkungen aufzuschreiben.
In einem zweiten Teil wurde ein Teil der Eigenzustandsskala von Apenburg (1986)
bearbeitet. Diese Skala misst Aspekte der situativ bedingten Beanspruchung und Ermüdung.
Im Hinblick auf die Fragestellung dieser Arbeit wurden die Subskalen
„Anstrengungsbereitschaft", „Stimmungslage" und „Spannungslage" ausgewählt. Die
Studierenden mussten dabei für eine Reihe von Eigenschaftswörtern dahingehend beurteilen,
inwieweit es auf ihren Zustand während des Seminars zutraf.
91
In einem weiteren Teil des Evaluationsfragebogens wurden die Studierenden gebeten, ein
Gesamturteil für das Seminar „Pharmazeutische Chemie" abzugeben, ihre positiven und
negativen Erfahmngen zu schildern sowie Verändemngs- und Verbesserungsvorschläge zu
machen.
7.1.2.1 Blockkurs
Im Anschluss an die Vorstudie wurde ein dreitägiger Blockkurs im Vireal Lab® angeboten,
der allen Studierenden (auch jenen der Kontrollgmppe) auf freiwilliger Basis ermöglichte, die
Roomware® kennen zu lernen, bzw. ihre Kenntnisse zu vertiefen. Der Blockkurs erstreckte
sich über drei Tage und deckte einen zeitlichen Umfang von 18 Stunden ab.
Das Ziel des Blockkurses war einerseits, jenen Studierenden, welche in der Vorstudie der
Kontrollgmppe angehörten, die Möglichkeit zu geben, die Roomware® kennen zu lernen.
Andererseits konnte die Lehrkraft im Hinblick auf die Planung der Hauptstudie weitere
Erfahrungen bezüglich Didaktik und Technologie sammeln.
8 Studierende nahmen diese Möglichkeit wahr. Das Thema dieses Blockkurses war „Protein-
Ligand Wechselwirkungen und Docking". Am ersten Tag gab die Lehrkraft der ganzen
Gmppe eine kleine Einführung ins Thema. Danach gab die Lehrperson die Lemziele bekannt.
Die 8 Studierenden organisierten sich in Kleingruppen und erarbeiteten sich selbständig im
Vireal Lab das nötige Wissen, um die Lemziele zu erreichen. Sie durften dabei sowohl die
Roomware® als auch Bücher benutzen. Die Lehrkraft war stets anwesend und konnte bei
Schwierigkeiten zu Rate gezogen werden. Gegen Ende des jeweiligen Tages besprach die
Lehrperson mit allen Studierenden ihre Ergebnisse sowie Probleme, die während des
Arbeitsprozesses vorkamen.
Um aus dem Blockkurs möglichst viele Aufschlüsse für die Gestaltung der Hauptstudie zu
gewinnen, wurde eine umfassende Evaluation durchgeführt: Nebst dem Fragebogen der
Vorstudie wurden für den Blockkurs zwei weitere Instmmente (siehe Kapitel „6.2.1
Evaluationsmethoden") eingesetzt: der Kurzfragebogen mit offenen Fragen, in welchem die
Studierenden am Ende jedes Tages ihre Erfahmngen schilderten sowie die Sitzung bewerteten
und das Interview zur Evaluation der Nutzbarkeit und Benutzerfreundlichkeit der
Roomware®.
92
8. Zwischenbilanz
8.1 Evaluationsergebnisse der Vorstudie und des Blockkurses
Im Folgenden werden die Evaluationsergebnisse der Vorstudie, des Blockkurses und die
Erfahrungen der Lehrpersonen dargestellt, um daraus Bilanz und entsprechende Schlüsse für
die Gestaltung der Hauptstudie zu ziehen.
Die Auswertung der Evaluationsergebnisse wurde von Windlinger (Windlinger, L., Khov-
Tran, V., Grand, S., Grote, G. & Folkers, G., 2002) durchgeführt.
Mittels Mittelwertvergleichen wurde vorerst untersucht, ob die Beurteilungen der Test- und
der Kontrollgmppen sich unterschieden. Dies war nicht der Fall; es ließen sich auch keine
Tendenzen ableiten. Aus diesem Grund werden nachfolgend die Daten aller Studierenden -
unabhängig von ihrer Gruppeneinteilung - zusammengefasst aufgeführt.
8.1.1 Vorstudie
Seminar im Allgemeinen
Die Studierenden bezeichneten den behandelten Inhalt als eher interessant und auch die
Vermittlung durch den Dozenten unter Verwendung der eingesetzten Hilfsmittel als gelungen.
Die Studierenden waren weder über- noch unterfordert und das Tempo der Veranstaltung war
dem Niveau angepasst. Am schlechtesten schnitten in der Bewertung der Studierenden die
Struktur des Seminars und die Erkennbarkeit eines roten Fadens ab.
Die Studierenden wendeten für das Seminar „Pharmazeutische Chemie" sehr wenig Zeit auf.
Die mittlere Vor- und Nachbereitungszeit betrag nur eine knappe halbe Stunde und die
Studierenden gaben an, im Vergleich zu anderen Veranstaltungen weniger Zeit aufzuwenden.
21 Teilnehmer(-Innen) gaben an, gar keine Vor- oder Nachbereitungszeit aufzuwenden.
Die Studierenden hatten die Möglichkeit im Anschluss an diesen ersten Frageblock,
Bemerkungen aufzuschreiben. Die Inhalte dieser Bemerkungen bezogen sich auf folgende
Themen:
93
• Es ließ sich in der Veranstaltung kein roter Faden erkennen.
• Es wurde viel Zeit verloren mit Organisation und v. a. mit technischen und
Computerproblemen.
• Man konnte abgesehen von der Bedienung von Computern und Softwaren wenig lernen.
• Die einzelnen Sitzungen waren für sinnvolles Arbeiten mit der Roomware zu kurz.
• Die Grundidee und das Konzept des Seminars wurden positiv beurteilt, aber die
Umsetzung als nicht gelungen bezeichnet.
Eigenzustand
Diese Skala misst Aspekte der situativ bedingten Beanspruchung und Ermüdung. Die
Mittelwerte bezeichnen mittlere Ausprägungen auf sämtlichen verwendeten Subskalen
(„Stimmungslage", „Anstrengungsbereitschaft", „Spannungslage").
Es zeigte sich, dass sich die beiden Gmppen hinsichtlich Beanspruchung und Ermüdung nicht
unterschieden.
Die Mittelwerte bezeichneten eine mittlere Ausprägung auf der Subskala „Stimmungslage"
(neutrale Stimmung) und „Anstrengungsbereitschaft". Bei der Subskala „Spannungslage" war
der Mittelwert im Bereich überwiegender bis ziemlicher Unangespanntheit.
Gesamturteil
Die Testgmppe beurteilte das Seminar auf einer Skala von 1 (sehr schlecht) bis 5 (sehr gut)
mit 2.52 (SD = 0.75) und die Kontrollgmppe beurteilte das Seminar mit 2.69 (SD = 0.79).
Diese Werte bezeichnen eine Einschätzung des Seminars als „mittel" bis „schlecht".
Die Gründe für diese eher negativen Beurteilungen konnten aus den von den Studierenden
geschilderten positiven und negativen Erfahmngen sowie aus ihren Verändemngs- und
Verbesserungsvorschlägen erschlossen werden.
Die Ergebnisse werden im Folgenden getrennt nach Gruppen dargestellt, da sich der
Referenzrahmen der beiden Gruppen unterschied.
Testgruppe:
- Positive Erfahrungen:
Den Studierenden der Testgrappe gefiel im Seminar vor allem das Kennen lernen einer neuen
Technologie bzw. einer Medienumgebung gut (10 Nennungen). Dabei wurden vor allem die
Visualisierungsmöglichkeiten als positiv bezeichnet. Ein weiterer Schwerpunkt bei den
94
positiven Erfahmngen war die Sozialform des Seminars: 7 Studierende bezeichneten das
gemeinsame Arbeiten und den direkteren Kontakt zum Dozenten als positive Erfahmng.
- Negative Erfahrungen:
Besonders missfielen den Studierenden der Testgmppe organisatorische Aspekte des
Seminars (16 Nennungen). Dabei wurde das Fehlen eines roten Fadens bzw. einer klaren
Struktur bemängelt. Die Studierenden hatten zudem das Gefühl viel Zeit verloren zu haben
ohne konstruktiv die Inhalte angehen zu können. Weitere negative Erfahrungen betrafen die
geringe Lemeffektivität des Seminars (5 Nennungen), die zu großen Teams für eine sinnvolle
Arbeit mit den großflächigen Touchscreen-Systemen (5 Nennungen) und die unausgereifte
Kenntnis der Technik (4 Nennungen).
- Veranderungs- und Verbesserungsvorschläge
Die Verbessemngsvorschläge der Studierenden betrafen in erster Linie die Organisation (14
Nennungen). Im Weiteren wurde eine Verkleinemng der einzelnen Teams gewünscht (5
Nennungen). 4 Studierende wünschten einen besseren Zusammenhang zwischen Vorlesung
und Seminar.
Kontrollgmppe:
- Positive Erfahrungen:
Den Studierenden der Kontrollgmppe gefiel im Seminar vor allem das Kennen lernen und der
Kontakt mit neuen Medien und Technologien gut (16 Nennungen). Insbesondere wurde der
Wert des Internets als Informationsraum und die Möglichkeiten der Visualisierung auf den
Notebooks positiv beurteilt. Weitere Nennungen zu positiven Erfahmngen betrafen den
Unterrichtsstil der Lehrperson (6 Nennungen) und die durch die Halbierung der
Studierendenzahl bedingte kleine Gruppengröße und die damit verbundene Auflockerung der
Atmosphäre im Seminar (3 Nennungen).
- Negative Erfahrungen:
Besonders negativ fanden Studierenden der Kontrollgmppe vor allem organisatorische (15
Nennungen), Lemwirksamkeitsbezogene Aspekte (14 Nennungen) und Technikbezogene
Probleme (12 Nennungen). Hinsichtlich der Organisation wurde in erster Linie der Mangel
eines roten Fadens angesprochen. Es war kein Aufbau erkennbar und den Studierenden wurde
nicht klar, was die Lemziele waren und worauf die einzelnen Seminarstunden hinauslaufen
95
sollten. Die Studierenden hatten zudem den Eindruck, dass der Nutzen des Seminars für den
Wissenserwerb sehr gering war. Dies hing unmittelbar mit technischen Problemen zusammen,
deren Behebung sehr viel Zeit in Ansprach nahm.
Als eine weitere negative Erfahrung wurde deklariert, dass die Fokussierung der Lehrperson
hauptsächlich nur auf Studierende mit Notebooks war, während jene ohne Notebooks sich
von der Lehrperson vernachlässigt fühlten.
- Veränderungs- und Verbesserungsvorschläge:
Die Veränderungs- und Verbessemngsvorschläge der Studierenden betrafen vor allem die
Fördemng nach einer klareren Stmkturierang und Organisation, eines gegliederten Konzepts
und der Festsetzung von (Lern-) Zielen (13 Nennungen). Jeweils 3 Nennungen betrafen eine
verbesserte inhaltliche Integration von Vorlesung und Seminar, den Wunsch nach
Doppelstunden für die Durchführung der Seminareinheiten und vermehrte Gruppenarbeit
bzw. den Wunsch nach Gruppenübungen.
8.1.2 Blockkurs
Blockkurs im Allgemeinen
Die Teilnehmer(-Innen) des Blockkurses bewerteten diesen als sehr positiv. Die Bewertungen
für Form, Inhalt, Anforderungsniveau, Tempo und die Bewertung der Lehrpersonen bewegten
sich alle auf höchstem Niveau. Ein wenig schlechter schnitt wiederum die Organisation des
Kurses ab; die Klarheit der Aufträge und das Sichtbarmachen des roten Fadens könnten noch
optimiert werden (2 Beispiele sind im Anhang 3).
Gesamturteil
Die positive Bewertung des Blockkurses zeigte sich auch im Gesamturteil, welches mit einer
fünfstufigen Skala erhoben wurde. Hier lag der Medianwert bei 5 (Mittelwert 4.67), dem
höchsten Wert der Skala.
Die Teilnehmer(-Innen) lobten insbesondere die gute Atmosphäre, die Arbeit in den Gruppen
und die intensive Betreuung durch die Lehrpersonen. Bezüglich der Roomware" wurden die
Möglichkeiten der gemeinsamen Interaktion mit dem System und die Visualisiemngen als
besonders vorteilhaft für das Lernen herausgestrichen.
96
Als besonders schlecht bezeichneten die Studierenden im Blockkurs nichts, wiesen aber
darauf hin, dass das größte Problem der Umgang mit den fachlichen Software Programmen
war, da auch die Lehrpersonen die Software nicht in allen Fällen im Griff hatten.
Entsprechend bezogen sich die Verändemngs- und Verbessemngsvorschläge besonders auf
bessere Instruktionen für die Bedienung der Software-Programme. Ansonsten wurde der
Umgang mit der Roomware® Technologie von den Teilnehmer(-Innen) des Blockkurses als
unproblematisch bewertet.
Nutzbarkeit und Benutzerfreundlichkeit der Roomware®
Die Daten aus dem Interview zeigten, dass vor allem die Touchscreen-Funktionalität und die
externe Tastatur von den Studierenden benutzt wurden. Auch die externe Maus wurde oft
verwendet; die Maus-Funktionalitäten (rechter/linker Klick) der floating tools waren nur der
Hälfte der befragten Studierenden bekannt. Die restlichen Funktionalitäten der floating tools
(Schreib- und Markierungsstifte, Formen, screen pointer, Schrifterkennung etc.) wurden gar
nicht benutzt. Das sog. „Smart Keyboard" (on-screen Tastatur) war den meisten Studierenden
zwar bekannt, wurde aber als mühsam in der Verwendung bezeichnet.
Im Allgemeinen bewerteten die Studierenden die Touchscreen-Funktionalität als gut.
Vielmehr störten sich mehrere an den starken Spiegelungen des Bildschirms aufgrund
ungünstiger Lichtverhältnisse. Auch beklagten sich mehrere über die ungenaue Justierung der
Touchscreen-Funktionen, so dass man zur Interaktion mit den Bildschirminhalten ganz gerade
vor den Bildschirmen stehen müsste, da man sonst die gewünschten Befehle nicht mit dem
Finger ausführen konnte.
Ein weiteres öfter erwähntes Problem mit den Grossbildschirmen betraf die Tatsache, dass
sich die Bildschirminhalte nicht rotieren ließen, was besonders bei der Arbeit am
InteracTable® störend war, weil sich alle Grappenmitglieder zur gleichen Seite des Tisches
begeben mussten, um Textdokumente lesen zu können.
Andererseits wurden die Grossbildschirme aber auch positiv bewertet: Die Größe der
Bildschirme wurde als optisch angenehm bezeichnet und führte dazu, dass man auch dann die
Übersicht nicht verlor, wenn man sich Details (z. B. von komplexen Molekülen) anschaute.
Die Größe der Bildschirme führte nach Aussagen der Studierenden auch dazu, dass die
Interaktion und das eigene Ausführen von Ideen gefordert und erleichtert wurden (z. B. indem
man direkt auf Inhalte hinweisend auf diese Bezug nehmen konnte). Zusätzlich hatten die
Studierenden das Gefühl, den Objekten „näher" zu sein, da man sie praktisch anfassen konnte.
97
Bezüglich des Lernens in der Gruppe bewerteten die Studierenden die Roomware insofern
als positiv, als alle Mitglieder einer Gmppe sehen konnten, „was Sache ist", jeder seine Ideen
einbringen und auch gleich selbst ausprobieren konnte. Der Lemeffekt konnte zusätzlich
erhöht werden, als man beim Ausführen einer Aktion diese oft sprachlich begleiten müsste
und von den Kollegen(-Innen) sofort korrigiert wurde, wenn die Aktion nicht richtig oder
zielorientiert war.
Bewertung des Blockkurses
Die Auswertung der schriftlichen Kurzbefragungen bestätigten größtenteils die bisher
genannten Ergebnisse. Es wurde wiederum erwähnt, dass die eingesetzten Software-
Applikationen für die Molekülmodellierung und -Visualisierung als sehr komplex und relativ
schwierig zu lernen waren. Dementsprechend wurde relativ viel Zeit aufgewendet, um
Softwarebezogene Schwierigkeiten zu lösen.
Im Weiteren ließ sich verfolgen, dass die Gmppenbildung relativ viel Zeit in Ansprach nahm.
Die Studierenden berichteten in den Fragebogen, dass am ersten Tag des Blockkurses noch
gewisse Hemmungen vorhanden waren. Am dritten Tag des Blockkurses wurden sowohl das
Arbeiten wie auch die Atmosphäre in der Gmppe als sehr positiv beurteilt.
98
8.2 Bilanz der Vorstudie und des Blockkurses
Die Vorstudie brachte zutage, dass die Studierenden beider Gruppen den Inhalt, die Lehrkraft
und die Grundidee des Seminars als positiv bewerteten. Sie kritisierten jedoch deren
Umsetzung. Die größeren Probleme waren organisatorischen, didaktischen und technischen
Ursprungs: Als größte Schwierigkeit bezüglich der Organisation war die unklare Struktur des
Seminars. Dadurch hatten Studierende das Gefühl viel Zeit verloren zu haben ohne
konstruktiv die Inhalte angehen zu können. Ein weiteres problematisches Element war der
Zeitfaktor: Es wurde festgestellt, dass für die Testgrappe, welche die Aufgabe koUaborativ in
Teams selber bearbeiten mussten, viel mehr Zeit zur Verfügung gestellt werden müsste als
geplant. Einstündige Sitzungen für Gruppenarbeiten waren entschieden zu kurz, um ein
kleines Thema bzw. eine kleine Aufgabe sinnvoll lösen zu können.
Als größtes didaktisches Problem stellte sich die Tatsache heraus, dass die Aufgaben beider
Gmppen keinen roten Faden und keine Ziele aufwiesen. Bei der Testgrappe beinhalteten sie
zudem nicht in ausreichendem Ausmaß Kollaborationserfordernisse. Ein weiterer Kritik der
Testgrappe betraf die Gruppengröße: sie war zu groß, um effektiv miteinander arbeiten zu
können. Die Gruppenarbeit per se wurde aber bezüglich fachlicher und sozio-emotionaler
Unterstützung als vorteilhaft bezeichnet und die Qualität der Zusammenarbeit wurde als
befriedigend empfunden.
In der Kontrollgrappe kam auch die Kritik auf, dass in der Stunde nicht alle mitarbeiten
konnten. Nur jene, die ein Notebook hatten, konnten hauptsächlich in der Stunde mitwirken.
Die Studierenden schätzten deshalb die Lerneffektivität des Seminars als gering ein und
wendeten dementsprechend nur wenig Zeit für das Seminar auf.
Die technische Integration der Roomware® und der Notebooks (WLAN) in den Unterricht
waren bei beiden Gruppen noch ungenügend, weil es öfters noch zu technikbedingten
Schwierigkeiten kam. Interessanterweise unterschieden sich die Test- und die Kontrollgruppe
nicht in ihren Bewertungen der in den jeweiligen Kursen eingesetzten Technologien
(Testgrappe: Roomware® und Kontrollgmppe: Notebooks). In beiden Settings wurden die
neuen Technologien als eher neutral bewertet. Die Vorteile lagen im Abwechslungsreichtum
und dem besseren Zugang zu Informationen. Der Einsatz der neuen Technologien führte aber
nicht zu einer vertieften Auseinandersetzung mit den Inhalten.
99
Im Gegensatz zur ersten Vorstudie fielen die Bewertungen des Blockkurses insgesamt
durchwegs positiver aus. Die Studierenden äußerten sich besonders positiv darüber, dass sie
für die Bearbeitung der Aufgaben in den Gruppen genügend Zeit hatten und dass die Gruppen
mit je 4 Mitgliedern eine Größe hatten, die eine intensive Kollaboration erlaubte. Auch die
Lehrkraft machte die erfreuliche Erfahmng, dass die Studierenden durch diese Lemform
fachlich sehr weit kamen. Sie stellten oft Fragen, welche selbst die Lehrkraft überforderten.
Insgesamt schien die Lemform des Blockkurses annähernd einer „idealen Lehr- und
Lemform" zu entsprechen, wie es von Seiten des Lehrpersonals und der Lernenden zu
verlauten ließ.
100
8.3 Schlussfolgerungen für die Hauptstudie
Aus den Evaluationsdaten der Vorstudie und des Blockkurses wurde der Schluss gezogen,
dass insbesondere das didaktische Konzept und die Organisation immense Schwächen
aufzeigten und daher für die Hauptstudie überarbeitet werden müssen.
In der Hauptstudie sollte insbesondere Wert darauf gelegt werden, dass für beide Gmppen die
gleiche Arbeitsart bei gleichen Aufgaben und die gleiche Zeitbedingung gewährleistet
werden.
Gestützt auf die Evaluationsdaten wurden folgende didaktische und organisatorische
Verbessemngen vorgeschlagen:
• Der didaktische Ansatz sollte für beide Gmppen (Test- und Kontrollgmppe) auf
Gruppenarbeit beruhen. Die Gruppenarbeit hatte sich sowohl in der Vorstudie als auch im
Blockkurs bewährt. Um die koUaborative Arbeitsweise zusätzlich zu unterstützen, sollten
Formen der Puzzle-Methode (Aronson, E. et al., 1978) ins didaktische Konzept
mitintegriert werden (siehe Kapitel „6.1 Didaktisches Konzept").
• Der einzige Unterschied zwischen Test- und Kontrollgrappe sollte nur in der Anwendung
der Technologie (Roomware- oder Notebooks) liegen, was eine angemessene, auf die
Hypothese gerichtete Vergleichbarkeit der beiden Gruppen gewährleistet.
• Die Aufgabenstellung sollte konkret und so konzipiert sein, dass sie in ausreichendem
Ausmaß Kollaboration erfordert und annähernd zur Kategorie „Mehrdeutige Aufgabe ohne
richtige Antwort" gehört (Cohen, E., 1994). Dabei sollte es nicht nur um die richtige oder
falsche Antwort gehen, sondern vielmehr um verschiedene Lösungsmöglichkeiten, die sich
in der Qualität unterscheiden.
• Es sollte mehr Zeit für das Lösen der Aufgabe geplant werden als in der Vorstudie.
• Die Gruppengröße der Teams sollte auf max. 7 Personen reduziert werden. Die 26
Studierenden pro Grappe sollten sich deshalb auf 4 Teams aufteilen. (Eine ideale
Teamgröße wäre zwar 3-4 Personen, da jedoch nur 4 Roomware® Komponenten zur
Verfügung standen, konnte die Teamgröße nicht weiter verkleinert werden.)
• Die Studierenden sollten eine klare Struktur und einen roten Faden durch den ganzen
Prozess erkennen können. Dieses Ziel sollte mit schriftlichen Lektionsplänen, welche
Aufgabenstellung, Lemziele und organisatorische Informationen enthielten, erreicht
werden.
101
• Die Lehrpersonen sollten in hohem Masse eine Coaching- bzw. Begleiterrolle übernehmen
und vom traditionellen Frontalunterricht bzw. von der Vermittlerrolle abkommen. Die
Begleiterrolle der Lehrperson hatte sich sowohl in der Vorstudie als auch im Blockkurs
bewährt: es entstand eine intensivere Interaktion zwischen der Lehrperson und den
Studierenden, die von beiden Partien sehr geschätzt wurde. Dieser intensivere Kontakt mit
den Studierenden sollte der Lehrperson auch mehr Einsicht in die Gedankengänge der
Studierenden anbieten und ihr ermöglichen, besser auf die Schwierigkeiten der
Studierenden einzugehen. Didaktisch ist dieser Einblick in die „Köpfe der Studierenden
von großer Bedeutung, denn nur damit kann angemessen Feedbacks gegeben, falsche
Überlegungen angegangen und berichtigt werden" (Bransford, J.D. et al., 2000).
102
9. Durchführung der Hauptstudie
In der Hauptstudie (Sommersemester 2001/02) wurden die didaktischen und
organisatorischen Verbessemngsvorschläge umgesetzt, um eine solide Basis für die
Untersuchung der Hypothese zu schaffen.
Die Stichprobe bestand nach wie vor aus der gleichen Test- und Kontrollgrappe der
Vorstudie.
Innerhalb der jeweiligen Gruppe konnten sich die 26 Studierenden in Teams mit 5-7 Personen
einteilen. Pro Gruppe entstanden dadurch 4 Teams. Sowohl Test- wie auch Kontrollgrappe
arbeiteten zeitlich verschoben im Vireal Lab®, wobei nur die Testgrappe die Roomware®
(nebst Notebooks und Bücher) nutzen durften, während der Kontrollgrappe nur die
Anwendung von Notebooks und Bücher erlaubt war.
In beiden Gruppen wurden je aus den 4 Teams zufallig 3 Teams für die Studie bestimmt. Aus
der Testgmppe waren dies Team GG, Team M und Team P, während es aus der
Kontrollgmppe das Teams G, das Team 1 und das Team S sind. Diese wurden während des
ganzen Semesters bei ihrer Arbeit im Seminar mit einer digitalen Kamera aufgenommen.
Dabei wurden die Kameras (auf Stativ) jeweils in der Nähe der drei Grappentische, an denen
die Teams sich setzten, aufgestellt. Aufgrund beschränkter Anzahl an Kameras konnten daher
nur 3, statt alle 4 Teams einer Gruppe aufgenommen werden. Die Tonaufnahme wurde
zusätzlich mit plattenförmigen, auf den Gmppentischen aufgestellten
Grenzflächenmikrophonen verstärkt. Um die störenden Umgebungslaute zu minimieren,
wurden Schallwände zwischen den Teams aufgestellt. Mit diesen beiden Maßnahmen konnte
eine zufrieden stellende Tonqualität erreicht werden.
In der ersten Seminarstunde wurden alle Teams über ihre Aufgabe, über das Lemziel und über
organisatorische Eckdaten informiert. Diese Angaben wurde ihnen zusätzlich in Form eines
schriftlichen Lektionsplanes (siehe Anhang 4) abgegeben. Vor jeder weiteren Seminarlektion
wurde ihnen ein solcher Lektionsplan per E-Mail verschickt, an dem sie sich über den Verlauf
der bevorstehenden Lektion informieren konnten. Alle Teams bekamen die gleiche
Aufgabenstellung: sie sollten als Forschungsteams eines fiktiven Pharmaunternehmens, einen
Vorgehensplan zur Entwicklung eines neuen HlV-Proteaseinhibitors ohne
Resistenzentwicklung erarbeiten (siehe Kapitel „6.1.2 Aufgabenstellung"). Um den
Studierenden die koUaborative Arbeitsweise vertraut zu machen, wurde für zwei Stunden die
Puzzle-Methode (Aronson, E. et al., 1978) mit dem folgenden Ablauf eingeführt.
103
1. Die Lehrperson wählte drei Themen aus, die einerseits untereinander, andererseits auch mit
der Aufgabenstellung in Zusammenhang standen. Zu jedem Thema wurden 5-6 Fragen
schriftlich vorbereitet. Die Fragen wurden so gewählt, dass deren Antworten das
Wesentliche des entsprechenden Themas zusammenfassten.
2. Jedes Team konnte seine Mitglieder auf diese drei Themen verteilen.
3. All jene, die das gleiche Thema gewählt hatten (das waren jeweils 2-3 Leute aus jedem
Team), formierten sich zu einer so genannten Expertengmppe, setzten sich mit dem Thema
auseinander und versuchten die Fragen zu beantworten.
4. Danach löste sich die Expertengmppe auf, die Teilnehmer kehrten wieder in ihre Teams
zurück und erzählten den anderen Teammitglieder, was sie in der Expertengruppe gelernt
hatten.
Nach diesen zwei Lektionen ging jedes Team wieder der eigentlichen Aufgabenstellung nach.
In der Halbzeit wurde jedes Team aufgefordert, ihre Lösungsvorschläge im Plenum
vorzustellen. Daraufhin wurde jeder Vortrag einzeln im Plenum besprochen und jedes Team
auf die Stärken und Schwächen ihres Vortrages aufmerksam gemacht. Ausgehend von ihren
vorgeschlagenen Lösungsansätzen wurde für jedes Team individuell eine zweite
Aufgabenstellung erstellt, die oftmals eine präzisere Ausarbeitung ihrer Lösungsansätze zum
Ziel hatte.
Am Ende der zweiten Halbzeit stellte jedes Team erneut ihre Vorschläge zur zweiten Aufgabe
vor.
Um einen Anreiz zur kollaborativen Mitarbeit im Team zu erzeugen und die Motivation zur
Lösung der Aufgabenstellung zu erhöhen, wurde der ganze Prozesses mit einem Wettbewerb
begleitet, bei dem die beiden besten Teams aus der Test- und der Kontrollgruppe am Ende des
Semesters mit einem Preis belohnt werden konnten. Ihre Leistungen wurden sowohl von der
Lehrperson als auch von ihren Mitstudierenden aufgmnd ihrer Mitarbeit in der Puzzle-
Methode und ihrer beiden Präsentationen bewertet.
Zum Abschluss wurde eine schriftliche Befragung zur Evaluation des Seminars durchgeführt.
Dabei wurde der gleiche Fragebogen wie für die Evaluation der Vorstudie eingesetzt.
104
9.1 Evaluationsergebnisse der Hauptstudie
Im Folgenden werden die Evaluationsergebnisse der Hauptstudie dargestellt. Daran soll
gezeigt werden, dass die didaktischen und organisatorischen Aspekte viel positiver bewertet
wurden als in der Vorstudie, so dass die Hauptstudie als solide Basis für die Untersuchung der
Hypothese genommen werden kann.
Die Auswertung der Evaluationsergebnisse wurde wie in der Vorstudie von Windlinger
(Windlinger, L., Khov-Tran, V., Grund, S., Grote, G. & Folkers, G., 2002) durchgeführt.
Mittels Mittelwertvergleichen wurde festgestellt, dass es zwischen der Test- und der
Kontrollgmppe beinahe keine Unterschiede in den Einschätzungen gab. Es ließen sich auch
keine Tendenzen ableiten. Aus diesem Grund werden nachfolgend die Daten aller
Studierenden - unabhängig von ihrer Gruppeneinteilung - zusammengefasst aufgeführt
Seminar im Allgemeinen
Die Beurteilung der Studierenden über allgemeine Aspekte dieser Hauptstudie fiel signifikant
positiver aus als jene der Vorstudie.
Die überarbeitete didaktische Gestaltung und die neue inhaltliche Ausrichtung in diesem
Semesterkurs führte dazu, dass der Inhalt als signifikant interessanter beurteilt wurde (wobei
bereits der Inhalt des ersten Semesters als interessant bewertet wurde). Das Verhalten des
Dozenten wurde ebenfalls positiver bewertet. Von besonderer Bedeutung ist die verbesserte
Bewertung der Struktur des Seminars und der Erkennbarkeit eines roten Fadens. Diese beiden
Bewertungen liegen allerdings immer noch im mittleren Bereich (3.7 in einem Skala von 1 =
sehr schlecht und 6 = sehr gut), so dass noch weitere Verbesserungen möglich sind.
Außerdem haben die Teilnehmer(-lnnen) für diesen Semesterkurs deutlich mehr Zeit
aufgewendet als für jene in der Vorstudie, bewerteten den Aufwand aber nicht als zu hoch.
Die Bewertung, dass das „Lernen Spaß gemacht hat" war bei der Testgrappe höher als bei der
Kontrollgrappe (t - -2.21, df - 50, p = 0.03). Bis auf diese eine Ausnahme gibt es keine
Unterschiede zwischen den beiden Gruppen.
Eigenzustand
Im Vergleich zur Vorstudie zeigte sich, dass es keine Unterschiede in der Stimmungslage gab,
die Spannungslage jedoch signifikant geringer (t = 7.32, df = 44, p < 0.001) und die
Anstrengungsbereitschaft signifikant höher (t = -3.12, df = 44, p = 0.003) war. Diese Werte
105
könnten darauf hinweisen, dass die Motivation größer und die Beansprachung kleiner
wurden.
Gesamturteil
Im Vergleich mit dem Gesamturteil der Vorstudie fiel der Gesamturteil der Hauptstudie
statistisch signifikant höher aus (t = -4.87, df = 43, p < 0.001). Die Testgruppe bewertete das
Seminar auf einer Skala von 1 bis 5 mit 3.54 (SD = 0.63) und die Kontrollgmppe mit 3.25
(SD = 0.86). Diese Werte bezeichnen Einschätzungen des Seminars im mittleren bis guten
Bereich. Zwischen den beiden Gmppen ergaben sich jedoch erneut keine signifikanten
Unterschiede.
Testgrappe:
- Positive Erfahrungen:
Die Sozialform des Kurses wurde von den Studierenden der Testgrappe als positiv
bezeichnet: 7 Studierende bezeichneten die Teamarbeit, d.h. das Diskutieren und Lemen im
Team als positive Erfahrung. Auch der direkte Kontakt zu den Lehrpersonen wurde als
positive Erfahrung genannt (2 Nennungen). Im Gegensatz zur Vorstudie wurde die
Organisation, die Leitidee, das Ziel und das Thema des Kurses positiv bewertet (6
Nennungen).
- Negative Erfahrungen:
Obschon organisatorische Aspekte von mehreren Studierenden als positive Erfahrung
vermerkt wurden, waren sich einige Studierenden nicht genau im Klaren, was von Ihnen
verlangt wurde (4 Nennungen). 5 Studierende wiesen auf das Zeitproblem hin und dass
infolge Zeitknappheit vieles zu Hause bearbeitet werden müsste. Eine weitere negative
Erfahmng betraf die geringe Lerneffektivität und die Stagnation des Lernens gegen Ende des
Seminars (5 Nennungen). Schließlich wurden die zu große Grappengröße, der fehlende Bezug
zur Vorlesung und die anfänglich störende Beeinflussung durch die Videokameras (je 1
Nennung) als negative Erfahrungen deklariert.
- Veränderungs- und Verbesserungsvorschläge
Die Studierenden wünschten sich die Bearbeitung mehrerer Themen (6 Nennungen) und
einen erhöhten Bezug zur Vorlesung. Außerdem wurde eine klarere Zielsetzung und
106
gezieltere Einsetzung der Hilfsmittel vorgeschlagen. Des weiteren wurde eine Verkleinerung
der Gruppen gewünscht (1 Nennung).
Kontrollgmppe:
- Positive Erfahrungen:
Den Studierenden der Kontrollgmppe gefiel insbesondere der didaktische Rahmen, d.h. die
Bildung von Firmen und der Projektgedanke, weil beides zu mehr Praxisnähe führte (7
Nennungen). In diesem Zusammenhang wurde auch der Anreiz durch den Wettbewerb
zwischen den Teams positiv beurteilt (1 Nennung). Auch die Möglichkeit, in kleinen Teams
zu arbeiten (8 Nennungen) und die Entwicklung eigener Ideen fanden Gefallen (3
Nennungen). Dies führte dazu, dass die Behandlung des Themas als interessant und aktuell
erfahren wurde (6 Nennungen). Auch die Arbeit in den Workshops wurde positiv beurteilt (6
Nennungen).
- Negative Erfahrungen
Als negativ wurden nach wie vor organisatorische (8 Nennungen) sowie zeitliche Probleme (9
Nennungen) aufgeführt. Hinsichtlich der Organisation wurde die Aufgabenstellung als unklar
und zu umfangreich empfunden. So blieb für die Behandlung der Aufgabe zu wenig Zeit, was
dazu führte, dass viel zu Hause gearbeitet werden müsste. Weitere Nennungen betrafen die
Teamgröße und die Teamzusammensetzung (4 Nennungen). So wurden die Teams als zu groß
empfunden, was sich auch in einer geringeren Aktivität mancher Gmppenteilnehmer äußerte.
Des Weiteren wurde bemängelt, dass intemettaugliche Notebooks vorausgesetzt wurden, in
der Tat jedoch nur wenige Studierende im Besitz eines solchen Notebooks waren (2
Nennungen). Negativ beurteilt wurde auch die Lerneffizienz (6 Nennungen), insbesondere die
Behandlung nur eines Themas. 2 Studierende empfanden auch den Punktewettbewerb als
negativ, da die Vorgehensweise bei der Bewertung unklar war.
- Veränderungs- und Verbesserungsvorschläge
Die Veränderungs- und Verbesserungsvorschläge der Studierenden betrafen entsprechend den
geschilderten negativen Erfahmngen vor allem die Forderungen nach einer klareren
Aufgabenstellung und kleineren Aufgaben, die den Recherchemöglichkeiten angepasst sind (5
Nennungen). Damit zusammenhängend wurde die Behandlung mehrerer kleinerer Aufgaben
und verschiedener Themenbereiche gefordert (2 Nennungen), was auch den Forderungen nach
einer verbesserten Zeiteinteilung beziehungsweise mehr zur Verfügung stehender Zeit
107
entgegenkommen würde (4 Nennungen). Weitere Nennungen betrafen das Verhalten der
Lehrpersonen: mehr Betreuung und Information wurden von 5 Studierenden gefordert.
108
9.2 Analyse der Hauptstudie
Zur Untersuchung der Hypothese wurden auf der Basis der Hauptstudie die fachlichen
Leistungen der einzelnen Teams der Test- und Kontrollgmppe bewertet, das koUaborative
Verhalten sowie der Einsatz der beiden Technologien in den einzelnen Teams der Test- und
Kontrollgmppe anhand von Videoaufnahmen analysiert.
Für diesen Zweck wurden die Videobänder (MiniDV) in das MPEG4 Format komprimiert
und auf CD-ROMs gebrannt, damit die Analyse direkt am PC durchgeführt werden konnte.
Pro Team wurden insgesamt sechs Arbeitslektionen und zwei Präsentationslektionen
aufgenommen. Zwei Lektionen im Rahmen der Puzzle-Methode, waren nicht aufgenommen,
da sie nicht für die Auswertung bestimmt waren, weil die Teams sich dort als
Expertengruppen anders formierten.
Die Videodaten der insgesamt sechs Teams der Test- und der Kontrollgrappe wurden einzeln
transkribiert (detaillierte Beschreibung des Transkriptionsvorgangs folgt unter Kapitel „9.2.1
Verhaltensanalyse").
Bei einigen Teams konnten nicht alle sechs Arbeitslektionen transkribiert werden, da
entweder die Tonqualität aufgrund von technischen Problemen (Kondensatormikrophone
anstatt Grenzflächenmikrophone) zu Beginn des Kurses ungenügend war oder eine Lektion
nicht oder nur teilweise aufgenommen wurde. Die beiden Präsentationslektionen wurden
hingegen bei allen sechs Teams vollständig aufgenommen und transkribiert. Insgesamt
standen für die Test- und die Kontrollgmppe je 12:38 Stunden und 11:52 Stunden
auswertbares Material zur Verfügung.
9.2.1 Verhaltensanalyse
Die Verhaltensanalyse hatte zum Ziel, den Anteil am kollaborativen Verhalten der Teams
unter Einbezug der Technologie (Roomware® und Notebooks) sowie den Einsatzbereich der
beiden Technologien und den Anteil am nicht-kollaborativen Verhalten zu untersuchen.
Dafür wurden folgende Kategorisierangen bestimmt:
a.) Anteil der kollaborativen Arbeitszeit an den Roomware®-Komponenten (Testgruppe)
oder an den Notebooks (Kontrollgrappe) vom Gesamtarbeitsprozess
109
b.) der koUaborative Benutzungszweck der Roomware -Komponenten oder der Notebooks
im Gesamtarbeitsprozess
c.) Anteil der kollaborativen Arbeitszeit ohne Roomware®-Komponente oder Notebooks
vom Gesamtarbeitsprozess und
d.) Anteil der „nicht kollaborativen" Phasen vom Gesamtarbeitsprozess
Die Definition der einzelnen Kategorien sind im Kapitel "6.2.1.2 Hauptstudie-
Verhaltensanalyse" beschrieben.
Bei der Bestimmung dieser Kategorien wurde wie folgt vorgegangen:
Die Videoaufnahmen der Teams wurden einzeln angeschaut. Die Mitglieder eines Teams
wurden mit einer Ziffer identifiziert. Am Anfang jeder Videoaufnahme wurde kurz die
Anfangssituation beschrieben (Beispiel: 0:00 alle 7 Mitglieder sitzen am Gmppentisch und
sprechen über Privates).
Sobald sie ihre Aufgabe begannen, wurde chronologisch transkribiert. Dabei wurde zuerst der
Anfangszeitpunkt notiert, an dem die sprechende Person zu sprechen begann, die sprechende
Person mit der ihr zugeteilten Ziffer identifiziert und das Gesprochene transkribiert
(Beispiel: 1:49 3: und was ist hier gemeint mit Techniken?). Wörter oder Sätze, die akustisch
nicht verständlich waren, wurden durch die Abkürzung „unv." (für „unverständlich") ersetzt.
Wenn zu beobachten war, dass am Gruppentisch mindestens 2 Personen der sprechenden
Person zuhörten, galt dieser Zeitpunkt als Beginn einer „Kollaboration ohne Technologie"
und wurde rot unterstrichen (Beispiel: 1:49). Wenn anschliessend weitere andere Personen
nacheinander sprachen, wurde jeweils nur die sprechende Person identifiziert, das
Gesprochene transkribiert aber keine Zeit mehr notiert (Beispiel: 7: also, eigentlich, ich
schlage vor, jemand schreibt auf, was wir uns so überlegen. 3: schreibst du? Jedes Mal, macht
jedes Mal jemand anders. 7: dann können wir ein bisschen sammeln, was uns einfällt).
Sobald ein Schweigemoment eintrat, wurde der Zeitpunkt, an dem das Schweigen begann und
der Zeitpunkt, an dem es endet, aufgeschrieben (Beispiel: 5:26- 5:48 Schweigen). Dauerte ein
Schweigemoment nicht länger als 1 Minute, so wurde diese Phase zur „Kollaboration ohne
Technologie" gezählt. Würde er länger als 1 Minute andauern, wurde die Phase als „Nicht-
kollaborativ" betrachtet und der Anfangszeitpunkt des Schweigemoments galt als Ende der
vorangegangen kollaborativen Phase. Dieser Zeitpunkt wurde rot unterstrichen (Beispiel: 5:26
- 7:47). Sobald nach dem Schweigemoment wieder eine Person zu sprechen begann, wurde
Zeitpunkt notiert und das Gesprochene transkribiert (Beispiel: 7:48 3: Müssen wir da
110
konkrete Vorschläge, wie man das produziert im Labor?). Wenn dabei die Bedingungen für
eine Kollaboration erfüllt waren, galt dieser Zeitpunkt erneut als Beginn einer kollaborativen
Phase und wurde rot unterstrichen (Beispiel: 7:48). Wenn die Kollaboration durch ein
beobachtbares Verhalten wie z.B. alleiniges Lesen unter- oder abgebrochen war, wurde der
Zeitpunkt notiert, unterstrichen und das Verhalten beschrieben (Beispiel: 5:26 1 spricht zu 2,
während 3 und 4 alleine am lesen sind und 5 am Schreiben ist. Keine Kollaboration). Sobald
eine koUaborative Arbeitsweise wieder eintrat, wurde der Zeitpunkt wieder notiert,
unterstrichen und die koUaborative Phase beschrieben (Beispiel: 7:48 3 (alle anderen hören
zu): wir haben herausgefunden, dass ...).
Nach diesem Beispiel hätte das Team vorerst eine „koUaborative Arbeitszeit ohne
Technologie" von 1:49 bis 5:26 und ab 7:48. Die Dauer einer solchen kollaborativen Phase
liess sich jeweils durch die Differenz zweier unterstrichenen Zeitpunkte bestimmen, welche
Anfang und Ende der kollaborativen Phase definieren. Die Dauer der „nichtkollaborativen
Phase" wurde entsprechend durch die Differenz zweier unterstrichenen Zeitpunkte bestimmt,
welche Anfang und Ende der „Nicht-kollaborativen" Phase definieren (z.B. von 5:26 - 7:47).
Sobald sich drei oder mehrere Personen an einer Roomware®-Komponenten oder an einem
Notebook befanden, wurde die Zeit (Startzeit) notiert. Sobald sich weniger als drei Personen
an der Roomware®-Komponenten oder an einem Notebook aufhielten, wurde die Zeit
(Schlusszeit) wiederum notiert. Die Differenz zwischen der Schluss- und der Startzeit
wiedergab die kollaborativen Arbeitszeit an den Roomware®-Komponenten (Testgruppe) oder
an den Notebooks.
Zusätzlich wurde festgehalten, was z.B. auf dem Bildschirm der Roomware®- Komponente zu
erkennen war und was die Personen machten. Es war aus technischen Gründen nicht möglich
gewesen, die Kommunikation zwischen den Personen an den Roomware -Komponenten
aufzunehmen, so dass das Gespräch nicht transkribiert werden konnte. Es war jedoch
möglich, anhand des Kontextes (Gespräche am Gmppentisch) und anhand dessen, was auf
dem Bildschirm zu erkennen war, daraus zu schließen, wofür die Roomware eingesetzt
wurde (ein Beispiel ist im Anhang 5a).
Wofür die Notebooks eingesetzt wurden, konnte hingegen nur aus dem Gesprächskontext
geschlossen werden, da die Aufnahme der einzelnen Notebookbildschirme technisch nicht
möglich war.
Für jedes Team wurde anschliessend in den einzelnen Kategorien die Zeit aufsummiert und
als prozentualer Anteil der Gesamtzeit des ganzen Arbeitsprozesses dargestellt (Beispiel siehe
Anhang 5b).
111
9.2.2 Bewertung der fachlichen Teamleistungen
Für die Bewertung der fachlichen Teamleistungen wurden die beiden Präsentationen der
Teams herangezogen und transkribiert (siehe Anhang 6a). Um eine einfach blinde Bewertung
zu gewährleisten, bei der die bewertenden Fachpersonen nicht wissen durften, welche
Transkripte bzw. Präsentationen zu welchem Team und zu welcher Grappe gehörten (Test¬
oder Kontrollgmppe), wurden die Teamnamen durch Ziffer ersetzt und die Reihenfolge der
Präsentationen neu geordnet. Anhand dieser Transkripte wurde die Bewertung der fachlichen
Teamleistungen von vier Fachpersonen unabhängig voneinander vorgenommen, wobei die
vierte Fachperson die Autorin selbst war.
Jeder der drei Fachpersonen wurde eine schriftliche Anleitung zum Vorgehen der Bewertung
abgegeben. Dabei wurden sie aufgefordert, die Lösungsansätze im Transkript zu markieren
und sie nach den Bewertungskriterien (siehe Kapitel 6.2.1.2 Hauptstudie - Bewertung der
fachlichen Teamleistungen) mit 1 Punkt oder mit 2 Punkten zu bewerten.
Die Punkte wurden pro Team und pro bewertende Fachperson zusammengezählt, um davon
den Mittelwert mit Standardabweichung zu bilden (siehe Anhang 6b).
112
10. Resultat
10.1 Verhaltensanalyse
Es wurde in der ersten Hypothese postuliert, dass die Testgrappe unter Einbezug der
Roomware00 vermehrt kollaboriert als die Kontrollgruppe, welche Notebooks als
computertechnologische Unterstützung hat. Mit der Verhaltensanalyse wurde dieser Frage
nachgegangen und untersucht, ob sich in der Testgruppe aufgrund der Roomware vermehrt
koUaborative Verhaltensweisen beobachten lassen als in der Kontrollgmppe. Gleichzeitig
wurde bestimmt, wie oft Kollaboration ohne Teclmologie stattgefunden hat und wie groß die
nicht-kollaborative Phase war. Dabei wurden auf die folgenden vier Kategorien fokussiert:
a.) Anteil der kollaborativen Arbeitszeit an den Roomware"-Komponenten (Testgrappe)
oder an den Notebooks (Kontrollgmppe) vom Gesamtarbeitsprozess
b.) KoUaborative Benutzungszweck der Roomware°°-Komponenten oder der Notebooks im
Gesamtarbeitsprozess
c.) Anteil der kollaborativen Arbeitszeit ohne RoomwareJi-Komponente oder Notebooks
vom Gesamtarbeitsprozess und
d.) Anteil der „nicht kollaborativen" Phasen vom Gesamtarbeitsprozess
Für jedes Team der Test- und Kontrollgmppe wurde der Gesamtarbeitsprozess nach diesen
vier Kategorien analysiert:
In der Abb. 12 sind die Anteile der Kategorien a, c und d für die Test- und für die
Kontrollgruppe dargestellt.
Te stgruppe
100%
72.rjj
/ in
13 oll
m
77.0
M Keine Kollaboration
80%
74.0B
19 oll
mGG
U Kollaboration ohne
60% i
40%-
--
Roomw are
C Kollaboration an der
Roornw are
20% •
'
0% i-«*
Tea Team M
Teams
Team P
113
Kontrollgruppe
00% -
80%
60% t&M40%
76.0
20% -
16 oll0%
TeamS Team G
Team s
53.I
m Keine Kollaboration
D Kollaboration ohne
Notebook
O Kollaboration mit
Notebook
26 I
Team I
Abb. 12: Prozentuale Aufteilung des Gesamtarbeitsprozesses der Test- und Kontrollgruppe in die Kategorien
(von unten nach oben): „Kollaboration mit Technologie", „Kollaboration ohne Technologie" und „Keine
Kollaboration". Mit Technologie wird bei der Testgruppe die Roomware*, bei der Kontrollgmppe das Notebook
bezeichnet. Der Gesamtarbeitsprozess umfasst eine Absolutzeit von 4:30 Std (=100 %; 6 mal 45 Minuten). Bei
einigen Teams ist diese Absolutzeit kleiner, da aufgrund technischer Schwierigkeiten nicht alle Lektionen
aufgenommen wurden oder die Tonqualität für die Analyse (Transkription) nicht genügend gut war. Im
Folgenden sind die auswertbaren Absolutzeiten der Teams angegeben: Team GG: 100 % - 4: 34 Std., Team M:
100 % - 4.29 Std., Team P: 100 %-
3:35 Std. (1 Lektion à 45 Minuten wurde nicht aufgenommen); Team S:
100 %-4:14 Std. (die ersten 15 Minuten wurden nicht aulgenommen), Team G: 100 % - 3:41 Std. (1 Lektion à
45 Minuten konnte aufgrund ungenügender Tonqualität nicht analysiert werden), Team 1: 100 %~~
3:56 Std.
Die Werte zeigen, dass in der Testgruppe der Anteil an „kollaborativen Arbeitsprozessen ohne
Roomware0i'-Unterstützung" am größten ist. Bei allen drei Teams bewegt sich dieser Anteil
zwischen 72 % und 77 % der Gcsamtarbeitszeil. Betrachtet man den Anteil an „koUaborativer
Roomwarc*-Nutzung", so zeigt sich, dass der koUaborative Einsatz der Roomware0"" bei allen
Teams relativ klein ist und zwischen 5 % und 19 % variiert: beim Team GG ist er mit 19 %
am höchsten und nimmt vom Team M (13 %) zum Team P (5 %) ab.
Nebst diesen beiden Kategorien, interessiert auch das Ausmaß, in welchem nicht koUaborativ
gearbeitet wurde. Ks lässt sich feststellen, dass in der Testgruppe zwischen 7 % und 18 % der
Gesamtarbeitszeit nicht koUaborativ gearbeitet wurde.
In der Kontrollgruppe zeigen die Teams S und G einen ähnlich hohen Anteil an
„kollaborativen Arbeitsprozessen ohne Notebook-Unterstützung'1 (72 % und 76 %), während
das Team I mit 53 % den niedrigsten Anteil hat. Hingegen ist bei diesem Team der Anteil an
„koUaborativer Notebook-Nutzung" mit 26 % am höchsten, während er bei den beiden Teams
G und S 16 % und 2 % beträgt. Schließlich fällt der Anteil an „Keine Kollaboration"
zwischen 12 % und 22 % der Gesamtarbeitszeit aus. Es ist zu erkennen, dass beide Gruppe
mit der Ausnahme des Teams 1 der Kontrollgmppe - ein ähnliches Bild zeigen: bei ähnlich
114
großem Anteil an „Kollaboration ohne Einbezug der Technologie", nimmt bei abnehmendem
Anteil an „koUaborativer Technologienutzung", das Ausmaß des nicht-kollaborativen
Verhaltens zu. Das Team I aus der Kontrollgmppe bildet dabei eine Ausnahme, weil es einen
kleineren Anteil an „Kollaboration ohne Einbezug der Technologie" aufweist, dafür ein
stärkeres Ausmaß an „koUaborativer Notebooknutzung" und „Nicht-kollaborativer
Arbeitsweise" zeigt.
Des Weiteren wurde die Analyse gemacht, zu welchem Zweck die Roomware® bzw. die
Notebooks von der Test- und Kontrollgrappe koUaborativ eingesetzt wurden.
Tab. 5: Übersicht über den kollaborativen Benutzungszweck der Roomware® während ihres kollaborativen
Einsatzes. (Das Vorgehen zur Bestimmung des kollaborativen Benutzungszwecks der Roomware ist im Kapitel
„6.2.1.2 Hauptstudie - Verhaltensanalyse" beschrieben). Die Dauer des kollaborativen Einsatzes der Roomware'
ist als Absolutwert (Min.) und als prozentualer Anteil des Gesamtarbeitsprozesses angegeben.
Es zeigt sich, dass die Roomware® -Komponenten von allen drei Teams der Testgrappe zu
ähnlichen Zwecken koUaborativ eingesetzt wurden: vor allem für die gemeinsame
Informations- und Struktursuche auf dem Internet sowie für das Visualisieren, Präsentieren
und Diskutieren von Informationen und Moleküldaten.
115
In der Kontrollgruppe hingegen fanden die Notebooks bei den drei Teams verschiedene
koUaborative Anwendungen. Während das Team G das Notebook nur für Offline-Zwecke
(Zusammenfassungen, Vorträge schreiben und besprechen) einsetzte, wurde es vom Team S
und Team I auch für die Online-Informationssuche genutzt. Besondere Aufmerksamkeit
verdient dabei das Team S, welches das Notebook auch zur Visualisierang und Bearbeitung
von Proteinstrukturen sowie zu deren Diskussion einsetzte.
KollaboiÄfi. JE
Arbeitsdauer am
;JÉ'N<fefcook
Absolut 41 Min. 5 Min. 61 Min.
Prozentualer Anteil
vom Gesamtarbeits¬
prozess
16% 2% 26%
KoUaborativer
Benutzungszweck des
Notebooks
Visualisierangund Diskussion
einer
Proteinstruktur
(active site)
Vorzeigen eines
Softwarepro-Gramm zur
Visualisierungund Bearbeitungeiner Protein¬
struktur
(Molmol)
Online Informa¬
tionssuche
Informations¬
präsentation
Gemeinsames
Verfassen eines
E-Mail Textes an
die Lehrperson
GegenseitigeHilfe bei
Computertechni¬schen Schwierig¬keiten
Informations¬
präsentation und
Diskussion
Gegenseitige Hilfe
bei Computertech¬nischen Schwierig¬keiten
Online Informa¬
tionssuche
Informations¬
präsentation
Gegenseitige Hilfe
bei Computertech¬nischen Schwierig¬keiten
Gemeinsame
Ideensammlung
Gemeinsames
Erfassen einer
Zusammenfassung
116
Tab. 6: Übersicht über den kollaborativen Benutzungszweck des Notebooks während seines kollaborativen
Einsatzes. (Das Vorgehen zur Bestimmung des kollaborativen Benutzungszwecks des Notebooks ist im Kapitel
„6.2.1.2 Hauptstudie - Verhaltensanalyse" beschrieben). Die Dauer des kollaborativen Einsatzes des Notebooks
ist als Absolutwert (Min.) und als prozentualer Anteil des Gesamtarbeitsprozesses angegeben.
10.2 Bewertung der fachlichen Teamleistungen
Ausgehend von der zweiten Hypothese wurde untersucht, ob die Testgrappe, welche die
Roomware® zur Verfügung hatte, bessere Leistungen erzielte als die Kontrollgrappe. Die
Bewertung der fachlichen Teamleistungen wurde anhand der transkribierten Präsentationen
von vier Fachpersonen durchgeführt. Dabei bewerteten sie die Lösungsansätze der Teams
nach vorgegebenen Kriterien (siehe 6.2.1.2 Hauptstudie) und ohne zu wissen, welche
Präsentation zu welchem Team beziehungsweise Gruppe gehörte.
Im Folgenden sind die fachlichen Leistungen pro Team als Mittelwerte der von vier
Fachpersonen vergebenen Punktzahlen dargestellt (Abb. 10). Die transkribierten
Präsentationen mit den Bewertungen pro Team und Fachperson sind im Anhang angefügt.
Fachliche Teamleistung der
Testgruppe: Gesamtpunktzahl
10
c
ztoN
5
8
6
4
8.75
7 75T1
23.25
0 -ITeam GG Team M Team P
Fachliche Teamleistung der
Kontrollgmppe: Gesamtpunktzahl
c
10
8
6
4
2
0
f-
6.50 6.25
2.75
Team S Team G Teaml
Abb. 10: Fachliche Teamleistungen der Test- und Kontrollgruppe. Pro Team wird die fachliche Leistung als
Anzahl Punkte dargestellt. Die angezeigten Werte sind Mittelwerte aus vier Bewertungen. Die eingezeichneten
Standardabweichungen entsprechen 0.5 x Stabw.: Team GG - 0.5 x 2.06, Team M = 0.5 x 2.6, Team P = 0.5 x
0.96, Team S = 0.5 x 1.7, Team G - 0.5 x 1.0, Teaml = 0.5 x 0.5.
Betrachtet man zuerst die Testgruppe, so fällt auf, dass zwei der drei Teams (Team GG und
Team M) etwa gleich gute Leistungen (8.75 und 7.75 Punkte) erbracht haben und das Team P
mit 3.25 Punkten eine etwas schwächere Leistung zeigt. In der Kontrollgrappe zeigt sich ein
ähnliches Bild: Team S und Team G mit je 6.5 und 6.25 Punkten zeigen gegenüber Team I
117
mit 2.75 Punkten etwas bessere Leistungen. Es fällt auf, dass sowohl innerhalb der Test- als
auch innerhalb der Kontrollgrappe ein relativ großer Leistungsunterschied zwischen den
Teams vorhanden ist. Vergleicht man die erreichten Punkte der Testgrappe mit jenen der
Kontrollgruppe, so kann festgestellt werden, dass in der Testgrappe etwas höhere Punktzahlen
erreicht wurden.
Das Betrachten der Gesamtpunktzahl gibt nur ein Gesamtbild über die geleistete fachliche
Teamleistung wieder. Sie sagt aber nicht aus, wie die Gesamtpunktzahl zusammengesetzt ist.
Da die fachliche Teamleistung bzw. die Qualität der Kollaboration insbesondere an neuen
kreativen Lösungen und nicht nur an fachlichen Rekapitulationen gemessen werden sollte, ist
eine Differenzierung zwischen diesen beiden Kriterien notwendig. Die Bewertung der
Lösungsansätze wird daher nach diesen beiden Bewertungskriterien getrennt dargestellt.
Damit lassen sich die Anzahl „fachlich korrekter Lösungsansätzc", die mit 1 Punkt bewertet
werden und die Anzahl „fachlich korrekter und kreativer Lösungsansätze", die mit 2 Punkten
bewertet werden, bestimmen. Diese Analyse gibt im Hinblick auf die Qualität der
Kollaboration ein feineres Beurteilungsbild ab, weil sie den Mehrwert einer Gruppenarbeit
besser reflektiert.
0)
in c
°> ?
c 0.
31
Anzahl Lösungsansätze der
Testgruppe mit 1 Punkt
35
i
3 25 X
Team GG Team M Team P
0)
§ 2
&|% i.Ui
CM
Anzahl Lösungsansätze der
Testgruppe mit 2 Punkten
2 5 2 25
125
Team GG Team M Team P
3?
Anzahl Lösungsansätze der
Kontrollgrupe mit 1 Punkt
30 3.75
125
Team S
Anzahl Lösungsansätze der
Kontrollgruppe mit 2 Punkten
175
f125 0.75
Team I
Abb. 11 : Aufteilung der Lösungsansatzbewertungen der Test- und Kontrollgruppe m die zwei
Kriteriumskategorien (siehe Kapitel „6.2.1.2 Hauptstudie - Bewertung der fachlichen Teamleistungen")
118
„fachlich korrekte Lösungsansätze" (welche jeweils mit 1 Punkt bewertet wird) und „fachlich korrekte und neue
kreative Lösungsansätze" (welche jeweils mit 2 Punkten bewertet wird). Die angezeigten Werte sind Mittelwerte
aus vier Bewertungen und geben die Anzahl Lösungsansätze mit 1 Punkt bzw. mit 2 Punkten wieder. Die
eingezeichneten Standardabweichungen entsprechen 0.5 x Stabw.: Team GG = 0.5 x 2.08 und 0.5 x 1.91,Team
M = 0.5 x 0.96 und 0.5 x 1.5, Team P - 0.5 x 1.41 und 0.5 x 0.96, Team S = 0.5 x 1.83 und 0.5 x 0.5,Team G
= 0.5 x 1.5 und 0.5 x 0.96,Team I = 0.5 x 0.5 und 0.5 x 0.5.
Das Analyseergebnis zeigt, dass in der Testgrappe die beiden leistungsstärkeren Teams GG
und M jeweils 3.5 bzw. 3.25 „fachlich korrekte Lösungsansätze" und 2.5 bzw. 2.25 „fachlich
richtige und kreative Lösungsvorschläge" erarbeitet haben. (Die Werte sind Mittelwerte aus
vier Bewertungen und geben die Anzahl der entsprechenden Lösungsansätze wieder.) Beim
Team P entstand 1 „fachlich korrekter Lösungsansatz" und 1.25 „fachlich richtige sowie
kreative Lösungsvorschläge". Bei der Kontrollgrappe entstanden bei den Teams S und G
jeweils 3 bzw. 3.75 „fachlich korrekte Lösungsansätze" und 1.75 bzw. 1.25 „fachlich richtige
sowie kreative Lösungsvorschläge". Das Team I erarbeitete 1,25 „fachlich korrekte
Lösungsansätze" und 0.75 „fachlich richtige sowie kreative Lösungsvorschläge".
119
11. Diskussion
Das Ziel dieser Arbeit ist der Entwurf und die Umsetzung eines didaktischen Konzeptes,
welches unter Einbezug einer für Gruppenarbeit entwickelten Computertechnologie
(Roomware®), eines neuen Raumkonzepts und sozialer Aspekten computerunterstütztes
kollaboratives Lernen in einer nicht-virtuellen Lernumgebung optimal unterstützen sollte.
Im Mittelpunkt steht dabei die Untersuchung der Auswirkung der Computertechnologie
Roomware auf die Gruppenleistung. Dazu wurde die Hypothese aufgestellt, dass Gruppen
(Testgruppe), welche die Roomware® zur Verfügung haben, vermehrt unter Einbezug dieser
Computertechnologie kollaborieren und bessere Fachergebnisse erzielen als Gruppen
(Kontrollgrappe), welche die Notebooks als computertechnologische Hilfsmittel haben.
Die Untersuchung des kollaborativen Verhaltens zeigt, dass
1.) gesamthaft gesehen die Test- und Kontrollgrappe, mit Ausnahme des Teams I, bezüglich
„Kollaboration mit Technologie", „Kollaboration ohne Technologie" und dem nicht-
kollaborativem Anteil, ein ähnliches Verhalten zeigen. Das Team I der
Kontrollgruppe weicht insofern ab, weil es einen verhältnismäßig hohen Anteil an
„Kollaboration mit Technologie", hingegen einen vergleichsweise kleineren Anteil an
„Kollaboration ohne Technologie" und einen entsprechend höheren Anteil an „Nicht-
kollaborativem Verhalten" aufweist als die anderen Teams.
Betrachtet man innerhalb der Gruppe den Anteil an „Kollaboration mit Technologie", so
fällt auf, dass insbesondere die Teams P und G die Technologie sehr selten in ihrem
Arbeitsprozess einbezogen haben.
2.) sowohl in der Test- wie auch in der Kontrollgrappe der Anteil an „Kollaboration ohne
Technologie" (72 - 77 %) überwiegt, während der Anteil an „Kollaboration mit
Technologie" (2 % - 19 %) und der nicht-kollaborative Anteil (7 - 22 %) bei beiden
Gruppen verhältnismäßig gering ausfallen.
3.) Roomware und Notebooks von der Test-und Kontrollgrappe zu ähnlichen Zwecken
eingesetzt werden: Sie dienen sowohl als Informationstool zur gemeinsamen
Informations- und Struktursuche auf dem Internet als auch als gemeinsame
Referenzfläche für das Visualisieren, Präsentieren und Diskutieren von fachbezogenen
Informationen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Test- und Kontrollgrappe sowohl im kollaborativen
Verhalten, in der Häufigkeit der Technologienutzung als auch im Einsatzbereich der
120
Technologie sich nicht im großen Rahmen unterscheiden.
Feststeht jedoch, dass in beiden Gruppen sehr intensiv kollaboriert wurde, die Kollaboration
aber meistens ohne Einbezug der Technologie stattgefunden hat. Der koUaborative Einsatz
der Technologien ist zwar bei allen Teams beider Gruppen nachweisbar, er ist jedoch in
beiden Gruppen verhältnismäßig klein. Auch in der Testgrappe scheint nicht eindeutig mehr
Kollaboration unter Einbezug der Roomware® stattgefunden zu haben, wie es in der
Hypothese postuliert wurde. Außerdem wurde die Roomware® und Notebooks zu ähnlichen
Zwecken eingesetzt.
Diese Verhaltensdaten werfen folgende Fragen auf: Weshalb hat die Roomware® keine
wesentlichere Auswirkung auf das koUaborative Verhalten eines Teams, obwohl sie im
speziellen fur Teamarbeiten entwickelt wurde? Weshalb wurde die Roomware® so selten
eingesetzt und warum konnte kein Unterschied zwischen dem Einsatzbereich der Roomware®
und der Notebooks festgestellt werden? Liegt es an der Technologie per se, am didaktischen
Konzept oder am Untersuchungsdesign?
Es werden drei Gründe vermutet, welche eine Erklärung zu diesen Fragen liefern könnten:
d.) Zeitmangel und ungenügende instruktive Einführung
e.) Unzureichende Roomware®- Kenntnis der Studierenden und/oder
f.) die Aufgabenstellung, welche den Technologieeinsatz zu wenig beanspruchte
a.) Als erste Ursache wird der Zeitfaktor vermutet. Im Laufe der Studie wurde bemerkt, dass
die Einführung des computerunterstützten kollaborativen Lernens viel mehr Zeit in Ansprach
nahm als eingeplant war. Somit wird vermutet, dass sowohl für die Einführangsphase
(Vorstudie) als auch für die Arbeitsphase in der Hauptstudie zuwenig Zeit zur Verfügung
gestellt wurde, um die nötige Vertrautheit zur neuen Technologie zu entwickeln. Unter den
Umständen des Zeitmangels ist es daher erklärlich, dass die Testgruppe sich nicht
eingehender mit der neuen Technologie beschäftigt hat oder sie sogar, soweit möglich,
gemieden hat. Trotz dem Bestreben nach eigenverantwortlichem Umgang mit dem
Lemprozess und somit auch mit der Technologie, darf nicht als selbstverständlich
vorausgesetzt werden, dass die Beteiligten das nötige Wissen mitbringen oder selbst aneignen
können oder werden, wenn ihnen nicht genügend Zeit zur Verfügung gestellt wird. Es darf
nicht vergessen werden, dass auch der Medieneinsatz selbst in vieler Hinsicht angeleitet und
unterstützt werden muss (Mandl, H. & Reinmann-Rothmeier, G., 2000). Gemäss Mandl
weisen auch andere Studien daraufhin, dass das Lernen in multimedialen Lernumgebungen,
121
mit realitätsnahen Aufgaben und vielfältigen Informationsquellen, wie es auch in unserem
Konzept der Fall war, den meisten Lernenden Schwierigkeiten bringt. Ohne hinreichende
Unterstützung ist dieser anspruchsvolle Lemprozess kaum erfolgreich zu bewältigen, da nebst
technischen Fertigkeiten auch Koordinations- und Strukturierungsfahigkeiten erfordert
werden. Zu einer realistischen Zeitplanung sollte daher genügend Zeit für die Einleitungs¬
und Einübungsphase einberechnet werden, damit eventuelle lemforderliche Potenziale der
Technologie zur Geltung kommen können.
b.) Diese mangelnde Roomware®-Kenntnis oder die geringe Vertrautheit mag möglicherweise
dazugeführt haben, dass die Testgruppe nur jene Funktionen (Internet) an der Roomware®
genutzt hat, die sie bereits von den eigenen Notebooks her kennen. Somit konnten weitere
Eigenschaften, welche die Roomware® gegenüber Notebooks als Kollaborationsmedium
besitzt, nicht genutzt und daher während der Untersuchung empirisch nicht nachgewiesen
werden. Ausgehend von den genutzten Funktionen wurde die Benutzerfreundlichkeit der
Roomware" als gut bezeichnet: Der Umgang mit der Roomware® wurde von den
Studierenden als „eher einfach zu erlernen" (M = 2.81, SD = 1.33, wobei 1 - einfach zu
erlernen, 6 - schwierig zu erlernen) und als „eher nicht frustrierend" (M - 4.12, SD = 1.14,
wobei 1 = frustrierend, 6 = nicht frustrierend) bezeichnet. In den Interviews wurde
detaillierter über die Benutzerfreundlichkeit erhoben: Dabei bewerteten die Studierenden die
Touchscreen-Funktionalität als gut. Die Grossbildschirme wurden als optisch angenehm
bezeichnet. Die Größe der Bildschirme wurde geschätzt, weil sie zu verhindern vermag, dass
beim Betrachten von Details (z. B. von komplexen Molekülen) die Übersicht verloren ging.
Nach Aussagen der Studierenden förderte und erleichterte die Grossbildschirme auch die
Interaktion zwischen den Beteiligten (z. B. indem man direkt auf Inhalte hinweisend auf diese
Bezug nehmen kann) und das eigene Ausfuhren von Ideen. Zusätzlich hatten die Studierenden
das Gefühl, den Objekten „näher" zu sein, da man sie „geradezu anfassen" könne.
Außerdem bewerteten die Studierenden im Blockkurs-Interview die Roomware® als
Kollaborationsmedium als positiv, da alle Mitglieder einer Gruppe sehen konnten, worum es
ging. Jeder konnte seine Ideen einbringen und gleich selbst ausprobieren. Beim Ausführen
einer Aktion müsste diese oft sprachlich begleitetet werden, um den Mitwirkenden den
Vorgang zu beschreiben. Diese konnten sofort eingreifen und Verbesserungsvorschläge
anbringen, sofern die Handlung falsch war. Der Lemeffekt wurde somit als erhöht
empfunden.
122
Zusammenfassend ist die Benutzerfreundlichkeit gemäß diesen Evaluationsdaten als gut
bewertet worden und kann daher als Erklärung für die geringe Nutzung ausgeschlossen
werden. Diese Daten deuten gleichzeitig darauf hin, dass wesentliche Eigenschaften von
Roomware als Kollaborationsmedium im Blockkurs eigentlich bereits erfahren und erkannt
wurden, in der Hauptstudie wahrscheinlich aus den genannten Gründen jedoch zu wenig
deutlich in Erscheinung treten konnten.
c.) Femer könnte es auch an der Aufgabenstellung Hegen, weshalb die Roomware® - aber
auch das Notebook - nicht öfters eingesetzt wurde. Die Aufgabenstellung war so konzipiert,
dass sie in erster Linie in ausreichendem Ausmaß Kollaborationserfordernisse beinhaltet. In
diesem Punkt schien die Aufgabenstellung aufgmnd des hohen Anteils an Kollaboration (72 -
77 %) gelungen zu sein.
Auf der anderen Seite war sie womöglich zu generell formuliert, so dass sie auch unter
geringem Einbezug der Technologie zu lösen war. Die Technologie wurde somit
entsprechend selten in den Arbeitsprozess einbezogen. In diesem Sinne war die
Aufgabenstellung nicht sehr geeignet, um den Mehrwert einer Technologie (Roomware®)
zum Ausdruck zu bringen. Gleichzeitig aber bringt sie die Erkenntnis, dass der Mehrwert der
Roomware'
gegenüber Notebooks womöglich nur bei fachlich spezifischeren
Problemstellungen sich bemerkbar macht, z.B. bei der kollaborativen Bearbeitung von
detaillierten molekularen Problemstellungen. Auch Herzig (2001) ist der Meinung, dass sich
die Potenziale einer Technologie unter anderem durch spezifische didaktische Maßnahmen,
welche die Technologie zulassen oder bedingen und durch die Bestimmung ihrer spezifischen
Funktion im Lemprozess, bestimmt werden. Es wäre von Interesse, diese Vermutung in einer
neuen Studie empirisch nachzuweisen. Dabei muss aber bedacht werden, dass der Lerneffekt
in der Kontrollgrappe womöglich gering sein wird, da sie von vornherein technischen
Grenzen ausgesetzt ist. Eine solche Studie dürfte daher nicht ins offizielle Curriculum
integriert werden, da es nicht zu verantworten ist, dass die Kontrollgmppe dabei nichts oder
weniger lernt als die Testgrappe. Eine solche Untersuchung dürfte nur unter
„Laborbedingungen" durchgeführt werden, was bedeutet, dass der darin behandelte fachliche
Inhalt nicht Bestandteil des offiziellen Pflichtlernstoffes und daher nicht prüfungsrelevant sein
darf, damit die Kontrollgmppe nicht benachteiligt wird.
Bei einer Feldstudie wie sie in dieser Arbeit durchgeführt wurde, bei welcher die
Aufgabenstellung und die empirische Untersuchung feste Bestandteile des Curriculums sind,
müsste sichergestellt werden, dass sowohl Test- und Kontrollgrappe einen Lemeffekt
123
gewinnen. Daher durfte die Aufgabenstellung nicht einseitig zugunsten der Testgrappe
gewählt werden, obwohl dies vielleicht für das Untersuchungsdesign geeigneter wäre.
Diese Erfahmng zeigt, dass das Erstellen einer richtigen Aufgabenstellung sehr anspruchsvoll
ist, weil sowohl Rücksicht auf die Studierenden als auch auf das Untersuchungsdesign
genommen werden muss.
Diese Vermutungen deuten darauf hin, dass die Eigenschaften der Roomware® und ihre
Auswirkungen auf die Teamarbeit möglicherweise erst unter anderen Untersuchungs¬
voraussetzungen (Zeitplanung, Aufgabenstellung) empirisch nachweisbar sind.
Zusätzlich zur kollaborativen Verhaltensanalyse wurde untersucht, wie sich die fachlichen
Leistungen in der Test- und Kontrollgrappe ausgefallen sind. Dabei wurden ihre Leistungen
von vier Fachpersonen unabhängig voneinander und nach vorgegebenen Kriterien bewertet.
Die definitive Leistung eines Teams ergibt sich schließlich aus dem Mittelwert der vier
Bewertungen. Dabei fällt auf, dass die Standardabweichungen relativ hoch sind, insbesondere
bei den beiden Teams GG und M der Testgmppe. Rein statistisch gesehen, hätten Mittelwerte
mit einer solch hohen Standardabweichung eine kleine Aussagekraft, da diese eine kleine
Übereinstimmung der Einzelwerte bzw. einen großen Messfehler bedeuten. Beim Bewerten
von Leistungen ist dieser Mess- bzw. Beurteilungsfehler jedoch schwierig zu vermeiden. Das
Bewerten von fachlichen Leistungen per se ist ein extrem komplexes Unterfangen.
Insbesondere wenn es sich um die Bewertung von Lösungsansätze geht, die nicht nach dem
„Richtig oder Falsch"- Prinzip laufen, sondern nach ihrer Qualität und Kreativiät beurteilt
werden. Erfahrungen haben gezeigt, dass selbst unter Fachpersonen und bei vorgegebenen
Kriteriumskategorien unterschiedliche Bewertungsergebnisse resultieren. In einer Studie liess
man beispielsweise 156 Lehrer/innen aus 39 Gymnasien zwei Prüfungen beurteilen. Bei der
einen Prüfung schwankte die Noten zwischen 1 und 5, bei der zweiten von 2 und 5.5 (Birkel,
P., 1978). Variierte man die Reihenfolge der beiden Prüfungen bei der Bewertung (zuerst
Prüfung 1, dann Prüfung 2 und umgekehrt) so fielen die Bewertungen wieder anders aus. Die
bessere Prüfung wurde noch besser beurteilt, wenn sie nach der schwächeren kam und die
schlechtere erhielt noch schlechtere Bewertungen, wenn sie nach der besseren folgte. Zum
gleichen Befund kam auch Gaugier (Gaugier, B. B. & Rudolph, A. S., 1992). Es gibt viele
weitere Untersuchungen, welche die vielen möglichen Einflussfaktoren beim Beurteilen von
Leistungen analysiert haben und die Schwierigkeit einer objektiven Bewertung bzw. einer
einheitlichen Bewertung von mehreren Personen aufzeigen. Trotz der möglichen
124
Abweichungen sind Mehrpersonenbewertungen der Einzelpersonbewertung vorzuziehen, weil
bei der Einzelpersonbewertung die Bias-Problematik einen schwerwiegenderen Einfluss
haben könnte. Angesicht dieser bekannten Problematik des Beurteilungsfehlers sind die
hohen Standardabweichungen in dieser Untersuchung erklärbar und verantwortbar.
Ausgehend von diesen Mittelwerten kann zwar festgestellt werden, dass die Testgrappe etwas
höhere Punktzahlen erreicht hat als die Kontrollgmppe, ob dieser Unterschied jedoch
signifikant ist, kann aufgrund der kleinen Stichprobe statistisch nicht belegt werden.
Zusätzlich wurden ihre Leistungen in die beiden Kategorien „fachlich korrekter
Lösungsansätze" und „fachlich richtige sowie kreative Lösungsvorschläge" aufgetrennt, da
die zweite Kategorie die koUaborative Leistung besser repräsentiert als die erste Kategorie:
die koUaborative Leistung eines Teams sollte sich darin widerspiegeln, dass das Team nicht
nur fachlich korrekte sondern auch neue kreative Lösungsansätze zu entwickeln imstande ist.
Daher sagen die Anzahl von „fachlich richtigen sowie kreativen Lösungsvorschläge" mehr
über die Qualität einer Teamarbeit aus als die Anzahl „fachlich korrekter Lösungsansätze".
Diese lassen sich häufig auch durch Einzelarbeit erreichen. Vergleicht man die Test- und
Kontrollgmppe unter diesem Aspekt, so stellt man fest, dass beide Gruppen zwar ähnlich
viele Anzahl Lösungsansätze mit 1 Punkt erreicht haben, die Testgmppe jedoch etwas mehr
Lösungsansätze mit 2 Punkten erarbeitet hat. Auch diese Feststellung ist als deskriptive
Beobachtung aufzunehmen. Ob die Testgmppe tatsächlich der Kontrollgrappe signifikant
überlegen ist, kann statistisch nicht belegt werden.
125
12. Schlussfolgerungen
Basierend auf den Evaluationsergebnissen aus Fragebogen und Interviews, den Ergebnissen
aus der Verhaltens- und Leistungsanalysen sowie den praktischen Erfahmngen der
Lehrpersonen können Schlüsse gezogen werden, welche didaktischer und technologischer
Natur sind.
Didaktische Schlussfolgerungen
Das neue Lehrkonzept, der Wechsel zum Computer-Unterstützten kollaborativen
Unterrichtsstil bedeutete für die Lehrpersonen und die Studierenden eine einschneidende
Veränderung in ihrem Lern -und Arbeitsstil. Die Umstellung von einer vorwiegend auf
Inhaltsübermittlung und Wissensrezeption basierenden Unterrichtsform zu einer Lehr- und
Lernkultur, in der Studierende in Begleitung der Lehrperson koUaborativ und aktiv Wissen
konstruieren, erzeugte bei beiden Parteien Unsicherheit. Gemäß den Transkripten
(Videoaufnahmen) drückte sich diese Unsicherheit bei den Studierenden darin aus, dass sehr
viel Zeit für den Einstieg in diese selbständige, Computerunterstützte koUaborative
Arbeitsweise benötigt wurde. Prozesse wie, sich im Team zu organisieren, als Team die
Aufgabe anzugehen und zu koordinieren und dabei die Technik zu beherrschen und in ihren
Arbeitsprozess zu integrieren, scheint ein sehr zeitintensiver Prozess zu sein, der eine lange
Einarbeitungsphase erfordert.
Femer hat sich herausgestellt, dass einstündige Sitzungen pro Woche entscheidend zu kurz
waren, um sich innerhalb dieser Stunde vertieft mit der Aufgabe beschäftigen zu können.
Allein das Abgleichen des Wissensstandes zu Beginn der Stunde und die Besprechung für das
weitere Vorgehen nahmen bereits einen großen Teil der Stunde in Anspruch, ohne dass das
Team sich lange mit neuem Inhalt auseinander setzen konnte.
Für die Lehrpersonen bedingte die Neukonzeption des Semesterkurses neue Anforderungen
an das Verhalten: sie mussten in hohem Masse eine Coaching- bzw. Betreuer-Rolle
übernehmen und vom dozierenden Frontalunterricht Abstand gewinnen. Die Lehrpersonen
empfanden diese Rolle bzw. die direkte Interaktion mit den Studierenden als interessanter und
lehrreicher als ihre Rolle im Frontalunterricht. Als größte didaktische Schwierigkeit hat sich
auch von Seite der Lehrpersonen der zeitliche und damit verbunden der organisatorische
Aspekt herausgestellt. Dass für den computeranterstützten, kollaborativen und
konstruktivistischen Lernstil so viel mehr Zeit und personelle Betreuung angeboten werden
126
müsste als man es sich von Vorlesungen und Einzelarbeiten gewohnt ist, wurde nicht
erwartet. Dass Veränderungen von Lehr- und Lernkulturen stets lange Einfuhrungsphasen
erfordern, bestätigt auch Herzig (2001). Er betont, dass der Mehrwert einer Innovation, sei es
technischer oder didaktischer Art, erst dann erfahren werden kann, wenn genügend Zeit
vorhanden ist, um bestimmte Voraussetzungen (Kenntnis, Erfahrung, Gewöhnung) reifen zu
lassen.
Technologische Schlussfolgerungen
Aus den Daten der Verhaltensanalyse kann gefolgert werden, dass beide in der Hauptstudie
implementierten Technologien (Roomware®-Komponenten und Notebook) in einem
didaktischen Szenario, das sich über ein ganzes Semester erstreckte, nur in geringem Ausmaß
koUaborativ genutzt wurden. Dabei überrascht insbesondere die geringe koUaborative
Nutzung der Roomware®, zumal aufgrund ihrer Eigenschaften das Gegenteil postuliert wurde.
Unweigerlich kommt die Frage auf, wieso die Roomware® nicht häufiger genutzt wurde und
warum sie zu ähnlichen Zwecken wie das Notebook eingesetzt wurden. In der Diskussion
wurden drei Ursachen für diese Beobachtungen vermutet:
• Zeitmangel und ungenügende instruktive Einführung
• die unzureichende Roomware®- Kenntnis der Studierenden und/oder
• die Aufgabenstellung, welche den Technologieeinsatz zu wenig beanspmchte.
Daraus ziehen wir den Schluss, dass die Einführung einer neuen Technologie wie die
Roomware eine zeitintensive Instruktion und eine ausgedehnte Übungszeit mit sich bringen
soll, damit sein Potenzial voll ausgeschöpft werden kann. Dieser Aspekt wurde bereits im
vorhergehenden Abschnitt „didaktische Schlussfolgerangen" beschrieben. Es ist daher
anzunehmen, dass die in dieser Arbeit zu knapp einberechnete Vorbereitungsphase dazu
geführt hat, dass den Studierenden die nötige Roomware®-Kenntnis und damit
zusammenhängend die Bereitschaft fehlte, die Technologie in ihrem Arbeitsprozess zu
integrieren und anzuwenden.
Femer kann der Schluss gezogen werden, dass der Nutzen der Roomware® gegenüber dem
Notebook nicht durch jede beliebige Aufgabenstellung gegeben ist. Es ist zu vermuten, dass
die Vorteile der Roomware erst bei der Bearbeitung von spezifischeren Problemstellungen,
die auf molekularer Ebene an komplexen Molekülstmkturen detaillierter zu lösen sind,
deutlich in Erscheinung treten werden. Bei dieser Art von Aufgaben kommen die besseren
127
Visualisierungs- und Kollaborationseigenschaften der Roomware mehr zum Einsatz. Es lässt
sich somit die Hypothese aufstellen, dass die Roomware® nur für bestimmte
Aufgabenbereiche einen deutlichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Medien aufweist. Das
ist vergleichbar mit der Tatsache, dass auch kollaboratives Lernen nur für bestimmte
Problemstellungen und nur unter bestimmten Bedingungen geeignet ist. Ob sich diese
Vermutungen bestätigen lassen, ist durch eine weitere Untersuchung nachzuweisen.
Obwohl die Benutzerfreundlichkeit der Roomware® im Allgemeinen als gut bewertet wurde,
sind dennoch einige Aspekte zu erwähnen, welche die Benutzerfreundlichkeit beeinträchtigt
haben:
Interface
• Die ungenaue Justiemng der Touchscreen-Funktion führte oft dazu, dass beim Anklicken
eines Icons, der entsprechende Befehl nicht ausgeführt wurde: erst durch mehrmaliges
Klicken ließ sich der Vorgang schließlich vollziehen. Außerdem wurde diese Handlung je
nach Standort der Person zusätzlich erschwert (Parallaxen-Fehler). Obwohl die Justierung
von Zeit zu Zeit kalibriert wurde, war keine Besserung zu beobachten.
• Die Texteingabe mit der on-screen Tastatur („Smart Keyboard") wurde als umständlich
empfunden und deshalb nur sehr wenig genutzt. Stattdessen wurden das physische
kabellose Keyboard und die externe Maus gebraucht. Da für die drei Commboard®-
Bildschirme nur ein physisches Keyboard vorhanden war, müsste an den beiden anderen
Displays mit der on-screen Tastatur eingetippt werden. Die Funktionen der Floating Tools
(Stifte, Radierer, Rahmen, Schrifterkennung etc.) wurden wenig bis gar nicht benutzt.
• Das Drehen der geöffneten Textdokumente auf den Bildschirmflächen war insofern
wünschenswert, als es allen Beteiligten beim InteracTable® ermöglichen könnte,
Textdokumente unabhängig vom Standort zu lesen. Diese Eigenschaft würde die Anzahl
der Beteiligten erhöhen und somit die Kollaboration verstärken.
• Auch das gleichzeitige Arbeiten mit mehreren Fenstern und/oder mehreren Eingabegeräten
war noch nicht möglich. Es bestand somit nur die Möglichkeit der sequentiellen nicht aber
der parallelen Kollaboration (Multitasking).
• Die Bildschirmgröße der Commboards® wurde für Präsentationen als zu klein empfunden.
128
Technische Sicherheit:
Um verschiedenen Benutzern (vor allem Studierenden) den Zugang zur Roomware®
Umgebung zu ermöglichen, wurden keine besonderen Schutzmassnahmen (bspw. Firewall, IP
Filter etc) vorgenommen.
Dies hatte zur Folge, dass die Rechner von Hackern als Lagerplatz für Musik- und Videofilme
missbraucht und Daten durch Viren zerstört wurden. Des Weiteren nahmen gewisse Hardware
Bauteile aufgmnd von Überhitzung Schaden an, worauf sie auf Garantie ersetzt wurden; dabei
wurde bei allen Rechnern das Betriebssystem Windows XP Professional neu installiert.
Raumbeleuchtung:
Die Raumbeleuchtung des Vireal Lab® wurde von der ursprünglichen Bibliothek
übernommen, ohne sie an die Roomware® angepasst zu haben. Dies hatte zur Folge, dass
starke Lichtspiegelungseffekte auf den Roomware® Bildschirmen die Visualisierung und das
Arbeiten an der Roomware® stark behinderten. Insbesondere bei den InteracTables® wurde
diese Stömng als sehr unangenehm empfunden. Die Commboards® hingegen waren aufgrund
der vertikalen Position ihrer Bildschirme weniger durch die Raumbeleuchtung, jedoch durch
Sonnenlichteinstrahlungen stark beeinträchtigt. Nachdem die Fenster des Vireal Lab® mit
Vorhängen versehen waren, konnten die Lichtspiegelungseffekte am Commboard® reduziert
werden.
Licht
Spiegelung
Sonnenlicht
vom Fenster
Abb. 14: Störende Lichtspiegelungseffekte am Commboard® (links) und InteracTable® (rechts).
Zusammenfassend hat diese Arbeit zu erkennen gegeben, dass für das Gelingen Computer-
Unterstützten kollaborativen Lernens nicht nur das didaktische Konzept, sondern auch der
Zeitfaktor und die ausführliche technische Instmktion eine zentrale Rolle spielen. Die
Einführung einer neuen Technologie bedarf eine sehr großzügige Zeitplanung. Die
Sicherstellung einer entsprechenden Technologiekompetenz der Beteiligten und eine
angemessene Aufgabenstellung sind von zentraler Bedeutung. Die Beteiligten müssen zu
129
einer neuen Lemkultur bewusst gefördert und erzogen werden, die Bereitstellung einer
Lemumgebung und Technologie sowie eine allgemeine Einfuhmng sind alleine nicht
ausreichend, um positive Effekte zu bewirken. Erst die Koordination dieser Faktoren und
nicht zuletzt die starke Verpflichtung der Lehrpersonen und der gesamten Schulorganisation,
den Andemngsprozess zu unterstützen, ermöglicht das Entdecken innovativer und potentieller
Effekte neuer Technologien.
130
13. Erfüllung der Ziele und Stützung der Hypothesen?
Aufgmnd der vorliegenden Ergebnisse und Erfahrungen können nun Rückschlüsse gezogen
werden, ob die für die vorliegende Arbeit gesetzten Ziele erreicht wurden.
Im Folgenden werden diese drei Ziele nochmals aufgeführt:
Ziel 1: Ein didaktisches Konzept zu entwerfen und eine neue Lemumgebung zu schaffen,
welches konstmktivistisch-kollaboratives und computerunterstütztes Lernen ermög¬
licht. Dabei soll das Gesamtkonzept nicht nur die Technologie (Roomware®) sinnvoll
mit der Didaktik und sozialen-lernpsychologischen Aspekten abstimmen, sondern
auch die Raumgestaltung berücksichtigen und miteinbeziehen (Abb. 8).
Ziel 2: Die Auswirkung dieser innovativen und viel versprechenden Computertechnologie
(Roomware) auf die Gmppenleistung festzustellen und sie mit jener der Notebooks
zu vergleichen.
Ziel 3: Eine Prozessorientierte Untersuchung des kollaborativen Verhaltens durchzuführen,
um die Auswirkung der Roomware® auf das koUaborative Arbeitsverhalten
festzustellen und sie mit jenem der Notebooks zu vergleichen.
Das Ziel 1 kann im Hinblick auf das umgesetzte didaktische Konzept für
kollaboratives Lernen als gelungen betrachtet werden. Es konnte bei den Studierenden einen
hohen Kollaborationsanteil (über 70 %), eine hohe Motivation (ausgedrückt als freiwilliger
Vor- und Nachbereitungsaufwand pro Woche: Mittelwert = 1.30 h, SD - 0.93, N - 52) und
einen hohen Spaßfaktor (Mittelwert = 4.12 bei einer Skala von 1 bis 6, wobei 6 die höchste
Bewertung entspricht) auslösen. Die Studierenden bewerteten das Konzept des computer¬
unterstützten Lernens in Gmppen als positiv. Die Gmppenarbeit und der direkte Kontakt zu
den Lehrpersonen wurden bezüglich fachlicher und sozioemotionaler Unterstützung als
vorteilhaft bezeichnet. Die Aufgabenstellung wurde als sehr interessant empfunden, wobei
klarere Zielsetzungen erwünscht waren.
Die Integration der Technologie ins didaktische Konzept kann hingegen nur als teilweise
gelungen angesehen werden, weil die Technologie von den Studierenden zwar in ihrem
Arbeitsprozess miteinbezogen wurde, jedoch zu einem verhältnismäßig kleinen Anteil. Die
Technologieintegration ins didaktische Konzept lässt somit noch Raum für weitere
131
Verbesserungen. Gesamthaft gesehen konnte das Seminar zufrieden stellend gemäß den
Studierenden und Lehrpersonen vollzogen werden.
Das Ziel 2 wurde ansatzmäßig erreicht: die Leistungen beider Gruppen konnten
anhand von Bewertungskriterien differenziert bewertet und qualitativ miteinander verglichen
werden. Aufgrund der kleinen Stichprobe ist ein quantitativer Vergleich statistisch nicht
sinnvoll. Methodisch aber lässt sich das Messen von Gruppenleistungen jedoch weiter
ausbauen, um insbesondere die Abweichung der einzelnen Bewertungen so gering wie
möglich zu halten. Eine mögliche Maßnahme bestünde darin, die Bewertungskriterien
präziser zu formulieren.
Das Ziel 3 wurde methodisch erreicht: anhand der Transkripte konnte der ganze
Arbeitsprozess im Hinblick auf das kollaboratives Verhalten mit und ohne Technologie und
auf das nicht-kollaborative Verhalten hin analysiert werden.
Die Ergebnisse dieser Verhaltensanalyse lassen vermuten, dass die
Hypothese 1 nicht unterstützt wird, da die Testgrappe im Vergleich zur Kontrollgrappe
nicht deutlich häufiger unter Einbezug der Roomware® kollaboriert haben.
Dabei wurde der Vergleich deskriptiv durchgeführt, weil aufgrund der kleinen
Stichprobe ein statistischer Test nicht angemessen ist. Der Vergleich hat somit
eher einen deskriptiven als einen quantitativen Charakter.
Hypothese 2 wird aufgmnd des Leistungsvergleichs zwischen Test- und Kontrollgrappe
auch nicht eindeutig unterstützt. Es kann festgestellt werden, dass die
Testgmppe leistungsmäßig ein wenig höher liegt als die Kontrollgruppe. Aber
es kann nicht ausgesagt werden, ob dieser Unterschied signifikant ist, da
aufgrund der kleinen Stichprobe ein statistischer Test nicht sinnvoll ist.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass das didaktische Konzept zufrieden stellend war und
zum kollaborativen Lernen angeregt hat. Die Auswirkungen der Roomware® -Technologie auf
die koUaborative Arbeitsweise und auf die Gmppenleistung kamen jedoch, vermutlich durch
die schwache Roomware®-mtegration in den Arbeitsprozess bedingt, zu wenig zum
Vorschein.
Basierend auf diesen Schlüssen werden im folgenden Kapitel Verbessemngsvorschläge
beschrieben, die aus den Erkenntnissen dieser Studie entwickelt wurden.
132
14. VerbesserungsVorschläge
Die Verbesserungsvorschläge lassen sich wiederum in didaktische und technische Aspekte
unterteilen.
Didaktische Verbesserungsvorschläge
• Für die Einführung einer neuen Lehr- und Lernkultur sowie für den Einstieg in die neue
Arbeitsweise ist es wichtig, von einer doppelten Zeitbeanspruchung auszugehen und den
Zeitrahmen entsprechend großzügig zu planen. Nur so gelingt es, den Nutzen des neuen
Konzeptes effektiv auszuschöpfen und sinnvoll für den Lemprozess einzusetzen.
Dies gilt insbesondere für computemnterstütztes kollaboratives Lernen. Einerseits das
Kennenlernen und die Integration der Technik und andererseits die selbständige
Organisation der Aufgabe und der Zusammenarbeit im Team nehmen viel mehr Zeit in
Ansprach, als man vom Frontalunterricht gewohnt ist.
Zu Beginn des Kurses sollten daher längere Einfuhrungsphasen organisiert werden, um die
Studierenden mit der kollaborativen Arbeitsweise und der Technologie anhand von
einfachen Lernzielen und intensiver Begleitung durch die Lehrpersonen vertraut zu
machen. Ohne diese zeitliche Investition bedeutet selbst eine Technologie, die für die
Kollaboration geschaffen ist, nicht notwendigerweise eine Unterstützung für die
Kollaboration.
• Es sollte dabei beachtet werden, dass der Schwerpunkt nicht nur auf die Funktionalität der
Technologie gelegt wird, sondern auch auf das koUaborative Arbeiten im Team. Häufig
bemühen sich Lehrpersonen nur dämm, die (Vor-) Bedingungen für effektives
kollaboratives Lernen zu erfüllen, ohne die Teams anschließend bewusst über die Qualität
der Zusammenarbeit reflektieren zu lassen. Es empfiehlt sich aber, nach einer bestimmten
Zeit über die Zusammenarbeit zu reflektieren und Verbesserungsschlüsse daraus zu ziehen.
Eine Reflexionsmöglichkeit besteht darin, gemeinsam Filmausschnitte eines gut
kollaborierenden und eines schlecht kollaborierenden Teams anzuschauen, um danach
gemeinsam die guten und schlechten Merkmale zu extrahieren. Anhand dieser
Anhaltspunkte kann jedes Teammitglied reflektieren, was es selbst an seinem Verhalten
ändern muss, um die Zusammenarbeit im Team zu verbessern. Durch diese Reflexion kann
erreicht werden, dass jeder zur Selbsterkenntnis gelangt und sich seinen Stärken und
Schwächen bewusst ist. Diese Art von Selbsterkenntnis ist und wird eine der wichtigsten
133
Kernkompetenzen der Gegenwart und der Zukunft sein. Erst nach diesen ausgiebigen
Einführungsphasen sind komplexere Aufgabenstellungen zumutbar, welche die
Anwendung vom fachlichen Wissen, kollaboratives Arrangement und technisches Know-
how erfordern.
• Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Arbeitszeiteinteilung: es hat sich bewährt, Teams für
kollaboratives Arbeiten in Blockzeiten arbeiten zu lassen, d.h. mindestens zwei Stunden
nacheinander (wie im Blockkurs). Kürzere Sitzungen sind insofern nicht sinnvoll, weil ein
großer Teil der Stunde stets für die gegenseitige interne Orientiemng in Ansprach
genommen wird, ohne sich intensiv mit neuem Inhalt auseinander setzen zu können.
• Außerdem ist bei der Konstruktion der Aufgabenstellung zu beachten, dass sie den Einsatz
der Technologie auch in der Tat beansprucht. Im Falle der Roomware® empfehlen sich
daher Aufgabenstellungen, welche das Verständnis und die Bearbeitung dreidimensionaler,
molekularer Problemstellungen bedingen. Somit können die Visualisierangsvorteile der
Roomware®besser genutzt werden.
Technologische Verbesserungsvorschläge
Die wichtigsten technischen Verbesserungspotentiale lassen sich wie folgt beschreiben:
• Die Sicherheit der Rechner konnte mit der Installation einer Firewall verbessert werden.
Außerdem wurde eine Hardware (http://www.radixprotector.com/) eingebaut, die eine
Wiederherstellung des Betriebssystems in Sekundenschnelle ermöglicht, unabhängig von
der Zerstömngsursache (Sabotage, Fehlbedienung oder Viren etc) der Systemdateien.
• Für die Raumbeleuchtungsproblematik bieten sich zwei Lösungsmöglichkeiten an:
Entweder kann die Raumbeleuchtung durch ein Lichtsystem ersetzt werden, das sich in der
Helligkeit regulieren lässt oder man gestaltet die InteracTable® -Tischfläche derart um,
dass sie in der Höhe verstell- und kippbar sind. Damit kann die Arbeitslage des Tisches der
Lichteinstrahlung angepasst und gleichzeitig der individuelle Arbeitswinkel und die
optimale Tischhöhe eingestellt werden.
134
Licht
KippbarKeine Spiegelung
Abb. 15: Em InteracTable« mit Kippfunktion und verstellbarer Höhe als Lösung für das Problem der
Lichtspiegelung. (PowerPoint)
. Weitere technische Verbesserungen betreffen die erwähnten Schwachstellen des Interface
(siehe „Technologische Schlussfolgerungen - Interface").
135
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145
Anhang
1
Fragebogen
I Nutzerprofil
Seminar „Pharmazeutische Chemie"
Nutzerinnenprofil
An diesem Fragebogen interessieren wir uns für die Nutzerprofile der Teilnehmerinnen des
Seminars „Pharmazeutische Chemie".
.
Bitte wähle bei der Beantwortung der Fragen diejenige Antwort aus, die am ehesten für Dich
zutrifft.
.
Denke bitte sorgfältig, aber nicht zu lange über jede Frage nach.
.
Beantworte bitte jede Frage und kreuze bitte in jeder Zeile nur eine Antwortalternative an.
Alle Daten werden streng vertraulich behandelt. Die Informationen sind nur dem
Institut für Arbeitspsychologie der ETH Zürich zugänglich und werden für die
Evaluation anonymisiert. Rückschlüsse von den Ergebnissen auf persönliche Daten sind
nicht möglich.
Du kannst entweder Deinen Namen angeben
Name Vorname
oder einen Code. Dann bleibst Du anonym und wir wissen trotzdem welche Fragebögenzusammen gehören.
• Schreibe bitte den ersten Buchstaben des Vornamens Deiner Mutter in folgendes Feld:
Schreibe als nächstes den ersten Buchstaben des Vornamens Deines Vaters in folgendes Feld:
• Als nächstes schreibe bitte den letzten Buchstaben Deines Heimatortes (für nicht
Schweizer/innen Deines Heimatlandes) in folgendes Feld:
• Als letztes schreibe bitte den letzten Buchstaben Deines eigenen Vornamens in folgendesFeld:
LZH
146
PERSÖNLICH
Alter
Semester^_^______
Geschlecht O weiblich Q männlich
Bitte beanworte die folgenden Fragen zu Deinen persönlichen Einstellungen!
Welches ist Deine Einstellung... sehr positiv cher positiv neutral eher negativ sehr negativ
... zu Computern?
... zum Lernen mit Computern ?
... zum Arbeiten mit Computern
?
... zum Internet? G Q
... zum Lernen über Internet ? ü
... zu computervermittelterKommunikation ?
... zum Studium im
Allgemeinen?Q
COMPUTER & INTERNET
Wie lange hast Du Erfahrungen in der Verwendung von Computern?
Anzahl Jahre
Anzahl Monate
Anzahl Wochen
Besitzt Du einen eigenen Computer?
D pC- LaptopI I Mac-LaptopD PC
Mac
I I nein
Wie schätzt Du Deine Computerkenntnisse ein?
Bitte gib einen Wert auf einer Skala von 1-100 an!
1 = sehr geringe Computerkenntnisse / kaum Kenntnisse
100 = sehr gute Computerkentnisse / Experte
Deine Computerkenntnisse:
Mit welcher Anwendungssoftware arbeitest Du und wie oft?
Nie einmal pro einmal pro täglichMonat Woche
Computer-Spiele
Internet-Browser
Tabellenkalkulation
Textverarbeitung
Graphikprogramme
Stati stikprogramme
CAD, CNC, PLC
Elektronische Wörterbücher,
Lexika, Duden
Lernsoftware
Datenbanken
Multimedia / Webdesign Software
Präsentationssoftware
Andere
Hast Du regelmässig Zugang zum Internet?
I | ja, zuhause am eigenen ComputerI I ja, zuhause am Computer von Familienmitgliedem oder
WohngenossinnenI | ja, am Institut
I | nein
Mit welchem Betriebssystem arbeitest Du normalerweise?
D Windows (9x, NT, ME, 2000)D Mac
I | Andere:
Von wo aus gehst Du am meisten ins Internet?
I | Zuhause
Institut
I | andere:
Welchen Internetzugang hast Du zu Hause?
D 14,4 kb/s
28,8 kb/s
33 kb/s
148
D 56 kb/s
D ISDN
D Cable
D ADSL
D Tl
D T3
I | andere:_____ _____
Welchen Browser verwendest Du in der Regel?I | Internet ExplorerI | Netscape NavigatorI I OperaFl andere:
Wie viele Stunden pro Woche verbringst Du im Internet?
•- Stunden
Wie viele davon entfallen durchschnittlich auf Informationsbeschaffung für das Studium
(Intemetbasierte Vorlesungen, Vorlesungsverzeichnisse, etc.)?
— Stunden
Wie oft nutzt Du Computer-vermitteltc Kommunikation und welche Möglichkeiten?nie einmal pro einmal pro täglich
Monat Woche
Chat
Newsgroup lesen
AufNewsgroup posten
Online Videokonferenz
Online Tonübertragung
Gemeinsame Datenablage
Andere
149
MEDIEN IM STUDIUM
Wie nützlich schätzt Du die verschiedenen Lehrmethoden in Deinem Studium ein?
Lehrmethodesehr
sinnlossinnlos
mittel-
mässigsinnvoll
sehr
sinnvoll
kommt nicht
vor/
unzutreffend
Vorlesung Q
Einzelübung a a
Gruppenübung
Exkursion a
Übungsaufgaben Q
Lehrbuch eigenständigbearbeiten
ü a
Eigenständiges Lernen mit
Computer-Based Training(CBT)
° Q
Eigenständiges Lernen mit
Web-Based Training(WBT)
a ü
Seminar a Ü
Tutorium a
Praktikum
Welche Medien sind Deiner Meinung nach für die Lehrveranstaltungen geeignet?
Medien sehr
ungeeignetungeeignet mittel-
mässig
geeignet sehr
geeignet
weiss nicht / keine
Meinung
Wandtafel
FlipChart Q a a
SmartBoard ü
Overheadfolienpräsentation
Q
PowerpointBeamerpräsentati on
a a Q a
Dia ü Q
Videofilm a
Lehrbuch Q a
Computer-BasedTraining (CBT)
a
Web-Based
Training(WBT)a a
150
Mit welchen Lehrmethoden bzw. Medien lernst du am liebsten?
(Mehrere Nennungen möglich; Nennungen sind auch für Methoden bzw. Medien möglich,die im Moment im Studium nicht vorkommen.)
Lehrmethode / Medium
Vorlesung
Einzelübung
Gruppenübung
Seminar / Tutorium
Learning by doing
Übungsaufgaben
Lehrbuch eigenständig bearbeiten
Eigenständiges Lernen mit Computer-Based Training(CBT)
Eigenständiges Lernen mit Web-Based Training (WBT)
Praktikum
Vielen Dankfür Deine Mitarbeit!
II Hauptfragebogen
Für die Testgruppe
IDENTIFIKATION
Du kannst entweder Deinen Namen angeben
Name Vorname
oder einen Code. Dann bleibst Du anonym und wir wissen trotzdem welche Fragebögenzusammen gehören.
• Schreibe bitte den ersten Buchstaben des Vornamens Deiner Mutter in folgendes Feld:
IZZI
• Schreibe als nächstes den ersten Buchstaben des Vornamens Deines Vaters in folgendesFeld:
HD
• Als nächstes schreibe bitte den letzten Buchstaben Deines Heimatortes (für nicht
Schweizer/innen Deines Heimatlandes) in folgendes Feld:
151
• Als letztes schreibe bitte den letzten Buchstaben Deines eigenen Vornamens in folgendesFeld:
Allgemeiner Teil zum Seminar
Stimmt
nicht
Stimmt
völlig
1. Der Dozent bzw. die Assistentin kann schwierigeSachverhalte gut erklären.
OOOOOO
2. Der Dozent bzw. die Assistentin vergewissert sich, ob
die Studierenden den Stoff verstanden haben.0 0 0 O 0 O
3. Der Dozent bzw. die Assistentin bringt anschaulicheund prägnante Beispiele.
OOOOOO
4. Der Dozent bzw. die Assistentin hat die Veranstaltunggut strukturiert.
OOOOOO
5. Ich habe im Seminar einen klaren roten Faden
erkennen können.OOOOOO
6. Der Dozent bzw. die Assistentin hat mir neue
Einsichten in die Sache vermittelt.OOOOOO
7. Der Dozent bzw. die Assistentin ging gut auf Fragenein.
OOOOOO
8.Es gab genug Zeit für Diskussionen. OOOOOO
9. Die eingesetzten Hilfsmittel (Beamer, Folien, etc.)erleichterten das Verständnis
.
OOOOOO
10. Der Dozent bzw. die Assistentin hat die Veranstaltungzeitlich gut mit anderen Veranstaltungen abgestimmt.
OOOOOO
11.Ich war im Seminar oft überfordert. OOOOOO
12.Ich war im Seminar oft unterfordert. OOOOOO
13. Der Dozent bzw. die Assistentin hat ein gutesVerhältnis zu den Studierenden.
OOOOOO
14. Der behandelte Inhalt ist interessant. OOOOOO
15. Der behandelte Inhalt ist wichtig für das Studium. OOOOOO
16. Das Tempo im Seminar ist dem Niveau angepasst. OOOOOO
17. Das Lernen im Seminar hat Spass gemacht. OOOOOO
18. Wieviel Zeit hast Du für die Vor- und Nachbereitungder Veranstaltung (ohne Veranstaltungszeit) benötigt?
Stunden pro
Woche
19.Hältst Du Deinen Zeitaufwand für zu hoch? OOOOOO
152
20. Im Vergleich zu anderen Veranstaltungen habe ich
mehr Zeit aufgewendet.OOOOOO
Bemerkungen
Was hat Dir am Seminar besonders gut gefallen?
Was hat Dir am Seminar besonders schlecht gefallen?
Welche konkreten Veränderungs- oder Verbesserungsmassnahmen schlägst Du vor?
SOZIALVERHALTEN
Gib bitte Deine Einschätzung zu den folgenden Aussagen ab!
Wenn ich mich einer neuen Gruppe anschliesse, ist es meistens so, dass ich gleich irgendwiedazugehöre.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
Tch bin ziemlich schüchtern und vorsichtig, wenn es darum geht, mich mit neuen Menschen
anzufreunden.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
Ein Gespräch mit Fremden anzufangen...
...macht mir niemals
Schwierigkeiten0 0 0 0 0 ...
fällt mir schwer
Ich müsste schon immer dagegen ankämpfen, dass ich zu schüchtern bin.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
Wenn ich in einer Gruppe bin, ist es gewöhnlich so, dass ich dabeisitze, zuhöre und die anderen
das meiste reden lasse.
stimmt 0 0 0 0 o stimmt nicht
Ich halte mich für kontaktfreudig und selbstsicher im Umgang mit anderen Menschen.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
Wenn es darum geht, neue Freunde zu gewinnen, mache ich meistens den ersten Schritt.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
153
Es fällt mir schwer, vor einer grossen Gruppe zu sprechen.
stimmt, es fällt mir
gewöhnlich sehr schwer.0 0 0 0 0
stimmt nicht, es macht mir
nichts aus.
In sozialen Gruppen fühle ich mich eher schüchtern und unsicher.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
In Gesellschaft fühle ich mich etwas unbeholfen und kann mich nicht ganz so frei geben, wie ich
möchte.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
Es fällt mir im allgemeinen leicht, mich bei gesellschaftlichen Anlässen unter die Leute zu
mischen.
stimmt 0 0 0 0 0 stimmt nicht
Ich bin eher jemand, der...
... gesprächig ist und gem
aus sich herausgeht.0 0 0 0 0
...sich im Kontakt mit
anderen zurückhält und
lieber zuhört.
VIREAL LAB®
Wie beurteilst Du die folgenden Aussagen zum Einsatz der neuen Technologien im Vireal Lab®?
Der Einsatz der neuen Technologien im Vireal Lab®...Stimmt
nicht
Stimmt
völlig
21....
hat das Lernen im Seminar für mich positivverändert.
0 0 0 0 0 0
22....
erleichtert das Lernen. 0 0 0 0 0 0
23....
erleichtert das Verständnis der bearbeiteten
Inhalte.0 0 0 0 0 0
24....
bietet einen besseren Zugang zu Informationen. 0 0 0 0 0 0
25....
wirkt sich auf meine Art des Lernens störend aus. 0 0 0 0 0 0
26....macht das Lernen abwechslungsreicher. O O 0 0 0 0
27....
lässt mich den Gesamtzusammenhang besser
erkennen.0 0 0 0 0 0
28....macht das Lernen spannender. 0 0 0 0 0 0
29....
hat mich angeregt, mich während des Seminars
aktiv zu beteiligen.0 0 0 0 0 0
154
30....
hat mich angeregt, mich vertieft mit dem Inhalt
auseinanderzusetzen.OOOOOO
31.... war in diesem Seminar für die Bearbeitung der
Aufträge ein sinnvolles Hilfsmittel..
OOOOOO
32....
vemrsacht lästige Zusatzarbeit. OOOOOO
33....
hat das Lernen im Seminar komplizierter
gemacht.OOOOOO
34....
führt häufig zu Unterbrechungen beim Lernen im
Seminar,0 0 ° 0 0 o
35....
führt zu effizienterem Lernen im Seminar. OOOOOO
36....
erleichtert mir das Behalten des Inhalts, da ich
mich besser aktiv beteiligen konnte.OOOOOO
Wie oft hast Du außerhalb des Seminars das Vireal Lab benutzt? Mal
Wie viel Zeit hast Du bei dieser eigenen Nutzung des Vireal Lab® verbracht?
Stunden
Wofür hast Du das Vireal Lab außerhalb des Seminars benutzt?
Gib bitte Deine persönliche Einschätzung zu den folgenden Aussagen ab.
AspekteStimmt
nicht
Stimmt
völlig
Die „Roomware®" (CommBoard®, InteracTable®)im Vireal Lab hat die Kooperation in der Gmppegefordert.
OOOOOO
Der Gruppenlösungvorschlag ist besser als meine
individuelle Lösungsvorstellung.OOOOOO
Mein individuelles Problemverständnis wurde durch
die Kooperation sehr unterstützt.OOOOOO
Mit dem Vireal Lab haben wir schneller eine
Lösung gefunden, als mit herkömmlichen
Verfahren.
OOOOOO
Die Visualisiemngen haben mein Inhaltsverständnis
unterstützt.OOOOOO
Das Vireal Lab ermöglicht einen unmittelbaren
Zugang zu den Inhalten.OOOOOO
Ich finde im Vireal Lab® schneller Antworten auf
meine Fragen.OOOOOO
Ich habe im Vireal Lab® effizienter gelernt. OOOOOO
Bemerkungen(z. B. Welche Aspekte des Vireal Lab besonders wichtig waren etc.)
155
Der Umgang mit dem Vireal Lab® ist
einfach zu lernen
...frustrierend
... produktiv
0 0 0 0 o o
OOOOOO
OOOOOO
... schwierig zu lemen
...nicht frustrierend
... unproduktiv
_®Gib bitte Deine Einschätzungen zur Zusammenarbeit mit den Kolleginnen im Vireal Lab an
Insgesamt war die Qualitätder Zusammenarbeit
Insgesamt war die
Zusammenarbeit
Das Ergebnis der
Zusammenarbeit war
Die in der Zusammenarbeit
behandelten Themen waren
Der Inhalt der
Zusammenarbeit wurde
In der Gruppe war eine
Tendenz festzustellen, ein
abschliessendes Ergebnis zu
erzielen
hoch
effektiv
befriedigend
trivial
sorgfältigentwickelt
deutlich
0 0 0 0 0 0 niedrig
ineffektiv
unbefriedigend
substantiell
unsorgfältigentwickelt
undeutlich
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
Bitte gib die folgenden Einschätzungen zu Deinem Zustand während des Seminars an.
Frage Dich bitte bei jedem Eigenschaftswort: In welchem Grad trifft dieses Wort auf meinen
Zustand -so wie ich ihn im Seminar erlebt habe- zu?
kaum etwas einiger-massen
ziemlich überwie¬
gend
völlig
1. ruhig 0 0 0 0 0 0
2. konzentra¬
tionsfähig0 0 0 0 0 0
3. fröhlich 0 0 0 0 0 0
4. nervös 0 0 0 0 0 0
5. aktiv 0 0 0 0 0 0
6.arbeitsfreu-dig 0 0 0 0 0 0
7. gelassen 0 0 0 0 0 0
8.anstrengungs-bereit o 0 0 0 0 0
9. vergnügt 0 0 o 0 0 0
156
10. gutgelaunt 0 O 0 0 0 0
11. energie-geladen 0 0 0 0 0 0
12. ausgegli-chen 0 0 0 0 0 0
13. ausdauernd 0 0 0 0 0 0
14. heiter 0 0 0 0 0 0
15. locker 0 O 0 0 0 0
Gib bitte im Folgenden Deine allgemeine Einschätzung zu Gruppenarbeit an.
Aspekte
trifft
gar
nicht
ZU
trifft
eher
nicht
ZU
teils-
teils
trifft
eher
zu
trifft
voll-
kom
men
Erwartungen gegenüber der Gruppe
GAlOft langweile ich mich während der Gruppenarbeit. 0 0 0 0 0
GA2Ohne Gruppenarbeit ginge es auch. 0 0 0 0 0
GA3
Es macht mir Spass, meine Tdeen in die Gruppenarbeiteinzubringen. 0 O 0 0 0
Gegenseitige Unterstützung
GUI
Das, was man für die Gmppe leistet, nützt einem auch
selbst auf längere Sicht. 0 0 0 0 0
GU2
Wenn wir uns zusammen für etwas entscheiden,versuchen wir, auch auf Einzelne Rücksicht zu nehmen. 0 0 0 0 0
GW
Wenn man von seinem Wissen den anderen etwas
mitteilt, bekommt man häufig auch von deren Wissen
etwas zurück.0 0 0 0 0
GU4
Wenn mir mal ein Fehler unterläuft, dann kann ich
darauf hoffen, dass ein Kollege aus der Gruppe für mich
mit aufpasst.0 0 0 0 0
GW
Wenn ich mal mit einer Arbeit Schwierigkeiten habe,
dann hilft mir meistens einer der Kollegen.0 0 0 0 0
CriJ6
Von den Studentenkollegen in der Gruppe habe ich
schon einige Sachen gelernt, die mir im Studium nützen.0 0 0 0 0
GU7
Wenn ein Studienkollege mal nicht ganz bei der Sache
ist, mache ich mir Gedanken darüber, woran es liegenkönnte.
0 0 0 0 0
GUK
Wenn man sich mal nicht so ganz wohlfühlt, dann
haben die Studentenkollegen Verständnis dafür.0 0 0 0 0
Bitte gib an, inwieweit die folgenden Aussagen für Dich zutreffen.
Aspekte {
trifft
gar
nicht
zu
trifft
eher
nicht
zu
teils-1teils
trifft
eher
zu
trifft
voll-
kom
men
zu
Soziale Anerkennung der Leistung in der Gruppe
SAl
In unserer Gruppe wird darauf Wert gelegt, dass jederso gut arbeitet, wie er kann.
0 0 0 0 0
SA2
Bei uns wird jeder geschätzt, der sich fur die Gruppeeinsetzt.
0 0 0 0 0
SAT
Meine Studentenkollegen schätzen es, wenn ich guteArbeit leiste.
0 0 0 0 0
SA4
Gute Arbeit wird von der Gruppe entsprechendanerkannt.
0 0 0 0 0
Erlebte Wirksamkeit im Kollektiv
rwi
Das, was ich für die Gruppe leiste, ist ein deutlich
sichtbarer Bestandteil der Gmppenleistung.0 0 0 0 0
EW2
Der Gruppenleistung sieht man meinen Beitrag gar
nicht an.
0 0 0 0 0
EW3
Meine Anstrengungen schlagen sich deutlich in der
Gmppenleistung nieder.0 0 0 0 0
FW4
Ich kann mich anstrengen wie ich will, die
Gruppenleistung wird davon nicht beeinflusst.0 0 0 0 0
Bitte beschreibe, welche Schwierigkeiten Du persönlich bei der Nutzung des Vireal Lab gehabthast!
Bitte beschreibe aus Deiner persönlichen Perspektive, welches die Vorteile des Vireal Lab® sind!
Welches sind Deiner Meinung nach die Nachteile des Lernens mit demVireal Lab®?
Welches waren Deine Erwartungen an das Seminar und inwiefern wurden sie erfüllt bzw. nicht
erfüllt?
Gib bitte ein Gesamturteil für das Seminar „Pharmazeutische Chemie" ab!
© © © © ©m
sehr .schlecht schlecht mittel gut sehr gut
Vielen Dankfür Deine Mitarbeit!
Œ
158
II Kurzfragebogen
Bewertungen der Sitzungen (Blockkurs Pharmazeutische Chemie) durch die Studierenden
Bewertung der Sitzung
Anleitung:Lass Dir (ev.mit Hilfe von Unterlagen) den Kurstag nochmals vor deinem geistigen AugeRevue passieren.
Überlegen dir bitte, was du gelernt hast und wie und nimm eine Bewertung der Sitzung vor
Konkretes
Beschreibe stichwortartig, was du heute gelernt hast hinsichtlich...
...Inhalt (Pharmazeutische Chemie)?
... Umgang mit Technologie (InteracTable , Internet, Visualisierungsprogramme etc.)?
... Kooperation in der Gruppe?
Bewertung des Lernprozesses
• Hätte die Sitzung aus Deiner Sicht besser oder anders strukturiert sein müssen? Weshalb?
• Hätte der Stoff aus Deiner Sicht anders aufbereitet sein müssen, damit Du besser gelernthättest? Weshalb? Wie?
• Wie hat Dir das Lernsystem heute beim Lernen geholfen? Weshalb? Wie?
• Wie beurteilst Du die Kooperation in der Gruppe unter Zuhilfenahme des Lernsystems?Weshalb? Wie?
• Wie beurteilst Du die Unterstützung durch die Lehrpersonen? Wie beurteilst Du die
Interaktion mit den Lehrpersonen hinsichtlich Qualität und Quantität? Weshalb? Wie?
Bemerkungen
159
Interview-Transkript (ein Ausschnitt)
Interview TranskribierungVersion: 1.0
Empfänger: LW
Autor: cho
Datum: 11.03.2002
Inhalt
1 Interview 1 13.02.2002
2 Interview 2 13.02.2002
3 Interview 3 13.02.2002
4 Interview 4 13.02.2002
5 Interview 5 13.02.2002
6 Interview 6 13.02.2002
7 Interview 7 13.02.2002
Interview 1 13.02.2002
F aehm einfach du würdest mir einfach nochmal zeigen wie man mit so einem Table umgeht und
was man machen kann damit
A jaF das ist alles
A okee
F und ich würde dann einfach nichts wissen
A okee
F ist das gut?A jaF okai du kannst einfach beginnen wann du möchtest mit was du möchtest
A also wir haben einfach den Bildschirm, ist im Prinzip wie ein Computer normal, und der Vorteil
ist von der Grösse her man kann auch zu viert oder so mndhemm arbeiten
F mhm
A wie an einem Tisch, Diskussionsrande, es ist ein Touchscreen also man braucht im Prinzip keine
Maus so, kann direkt mit dem Finger drauftippen, und wir haben auch das Keyboard dazu
F mhm
A zum schreiben
F mhm
A und auch den Stift also wenn man nicht mit dem Finger möchteF mhm
A mit den Stift geht es zum Teil ein bisschen unverst.
F mhm
A denn wir haben einfach verschiedene Programme draufgeladen, also so ein Molekülbaukasten
denn natürlich hat es Verbindung zum Internet
F mhm
A dass man dort auf Datenbanken zugreifen kann
F rnhmmhm
A dann kann man jetzt auf diesen Datenbanken Moleküle hemnterholen und dann auch auf
160
Programmen die wir drauf haben bearbeiten, und zwischen den verschiedenen Tischen kann man
auch das Zeug hin und herschicken
3
Blockkursbewertungen (2 Beispiele aus dem Tag 1)
Montag
Kennung„Kochtopf
Inhalt
Kraftfelder sehr wichtig (für Docking, Modeling)Drehwinkel in Proteinen (Phi, Psi)Problem Docking zu simulieren.
Umgang mit
Technologie
Programme wie Spartan brauchen rel. viel Zeit, bis nützliche Informationen
gewonnen werden können.
Hemmungen in Bedienung sinken.
Kooperationin Gruppe
Es gibt immer jemanden der „führt".
Diskrepanz Computerwissen - Chemiewissen
Struktur
Sitzung
Aufbau war ok. Wenn man aber nicht ein klares Ziel hat, verliert man schnell
Zeit.
AufbereitungStoff
ev. fixes Beispiel vorbereiten, damit Zeit effektiver genutzt werden kann.
Lernsystem kleine Gruppen, Diskussion fördern Mitdenken.
Kooperationmit
Lernsystem
Kooperation i.O. Es gibt immer Führer und Mitläufer.
Lehrperson Unterstützung sehr wichtig! !
Wissen wird schneller vermittelt wenn Lehrperson mit Kleingmppe arbeitet.
Bemerkungen
Kennung
IRDNA
Inhalt
Kraftfelder -> Berechnung der Energie von Molekülen
Umgang mit
Technologie
Wo finde ich Proteine?
Wie lade ich ein Protein hinunter!
Diese Molekülmodellprogramme sind hoch komplex aufgebaut.Kooperationin Gruppe
gutes Klima
intensives Diskutieren über ein Problem ist möglichStruktur
Sitzung
Nein, aber: Schwierig beim Lösen von Problemen ist, das Suchen nach
geeigneten Web-Seiten; also es stellt sich stets die gleiche Frage: Wie finde
ich in kurzer Zeit geeignete Informationen zu Lösung meines Problems.
AufbereitungStoff
Lernsystem Nein, Problem s.o. (Struktur Sitzung)
161
Kooperationmit
Lernsystem
Diese Kooperation in der Gruppe fand ich gut -_> zusammen Lernen ist besser
und macht auch viel mehr Spass.
Lehrperson
Bemerkungen
4
Lektionsplan
InKoPra
LEKTIONSPLAN
Thema : Arzncimittclenlwicklung
Aufgabe:
Stellen Sie mit ihrer Gruppe einen Plan auf, wie Sic vorgehen würden, um einen neuen HIV Prolcase-Inhibitor ohne
Resistenzentwicklung zu entwickeln. Auch offene Fragen, die Ihnen für den Arzneistoffentwicklungsprozess wichtig
sind, für die sie jedoch keine Antworten gefunden haben, können auf dem Plan plaziert werden.
Unterrichtsform : Gruppenarbeit
Datum: 11. April 02
Zeit: Klassische Gruppe: 11.15 bis 12.00
VirealLab Gruppe: 12.15 bis 13.00
Ziel Organisatorische Informationen
Einen Vorgehensplan erstellen, in dem die wichtigsten
Überlegungen, Fragen, Informationen und Techniken, die zur
Arzneistoffentwicklung relevant sind, chronologisch aufgezeigtwerden. (Der Sknpt „Grundlagen der Arzneimittelforschung" kann
evt. nur als Starthilfe dienen, reicht jedoch nicht aus, um das erste
Zwischenziel zu erreichen,)
Für diese Aufgabe haben sie diese und die nächsten beiden Stunden Zeit.
(Falls eine Gruppe ausserhalb der Seminarstunde daran arbeiten möchte, darf
sie das natürlich ! Q )Am 16. Mai werden alle Gruppen ihr Plan präsentieren. Jede Gruppe wird von
jeder Gruppe und vom Forschungschef bezüglich Inhalt und Präscnlalionsform
bewertet. Sie verteilen dann auch entsprechend die Punkte.
5
a.) Verhaltensanalyse (Beispiel)
18.4.02,1. Teil
1 : Wenn wir jetzt die Proteasestmktur heraussuchen, können wir denn das ausdrucken oder
müssen wir uns einfach die Seite abschreiben
7: das müssen wir halt fragen1 zu 5: sollen wir es suchen?
5: ja4: komme auch mit
15:50 alle drei stehen auf
1 zur Gmppe: wir gehen mal HIV Protease 3D Struktur suchen
(alle drei verlassen den Gruppentisch)
162
16:26Kamera ist auf das Interactable gerichtet, man sieht alle drei Personen (1,4 und 5) dort
stehen. Aufgrund Keyboardfehler kann der Interactable® jedoch nicht gestartet werden.
21:19 Alle drei laufen zum Commboard®
21:48 Alle drei stehen vor dem Commboard®
21:55 5 klickt auf Internet Explorer22:03 Ende 1. Teil
18.4.02. 2. Teil
0:00 Alle drei Personen (1, 4 und 5) sind am Commboard® zu sehen:
5 markiert das URL-Eingabefeld1 tippt etwas ein, die Seite kann aber nicht gefunden werden (falsche URL), auch ein zweiter
Versuch misslingt1:30 4 verlässt das Commboard® und fragt die Gruppe, ob sie die URL der Proteindatenbank
wissen. Sie wissen es nicht genau. Während dieser Zeit sind 1 und 5 am Commboard®.2:40 sieht man 6 am Commboard®2:47 kommt 4 zum Commboard® zurück.
5 tippt etwas im Google ein, klickt einen Link an, klickt auf der Seite hemm, kehrt zum
Google zurück und öffnet einen neuen Link
7:43 sieht man eine 3D-Kristallstmktur auf dem Bildschirm. Man sieht nicht genau, was sie
damit machen, weil sie den Bildschirm fast bedecken.
9:14 werden sie von LP unterbrochen und 9:22 laufen alle vier Personen (1, 4, 5 und 6) vomCommboard® weg
9:59 Kamera wird auf den Interactable® gerichtet. 4, 5 und 6 stehen dort.
10:16 5 tippt etwas ein. Man kann nicht erkennen, was auf dem Bildschirm ist und man hört
ihre Gespräche nicht.
11:20 1 kommt zum Interactable
14:37 werden sie von LP unterbrochen, weil er ihnen Fragebogen zum Ausfüllen verteilt.
Total Kollaboration an der RW in Min. und Sek.: 16:25 - 22:03 - 5 Min. 38 Sek.
00:00-01:30=1 Min. 30 Sek.
02:40 - 09:14 - 6 Min. 34 Sek.
09:59-14:37 = 4 Min. 38 Sek.
Total: 18 Min. 20 Sek.
Einsatz der RW: Such nach der HIV Protease 3D Struktur
163
b.) Verhaltensanalyse (Berechnung des zeitlichen Anteils in %)
TesteruDoe
Team GG
Lektion 1 Lektion2 Lektion3 Lektion4 Lektion5 Lektion6 Summe %
Koll. ohne RW 0:35:48 0:20:36 0:41:09 0:44:25 0:32:37 0:29:46 3:24:21 74.46%
Koll. mitRW 0:01:27 0:18:20 0:00:00 0:00:00 0:18:28 0:13:11 0:51:26 18.74%
Keine Koll. 0:03:57 0:00:29 0:03:32 0:04:01 0:02:26 0:04:15 0:18:40 6.80%
0:41:12 0:39:25 0:44:41 0:48:26 0:53:31 0:47:12 4:34:27 100.00%
Team M
Lektion 1 Lektion2 Lektion3 Lektion4 Lektion5 Lektion6 Summe %
Koll. ohne RW 00:17:41 00:38:51 00:37:45 00:27:54 00:38:27 00:32:35 03:13:13 71.88%
Koll. mit RW 00:01:04 00:01:49 00:00:00 00:26:52 00:00:00 00:06:20 0:36:05 13.42%
Keine Koll. 00:26:15 00:03:23 00:05:24 00:00:20 00:02:48 00:01:20 0:39:30 14.69%
00:45:00 0:44:03 0:43:09 0:55:06 0:41:15 0:40:15 04:28:48 100.00%
TeamP
Lektion 1 Lektion2 Lektion3 Lektion4 Lektion5 Lektionö Summe %
Koll. ohne RW 00:32:52 00:16:23 00:40:58 00:42:48 00:00:00 00:32:44 2:45:45 76.93%
Koll. mit RW 00:00:00 00:08:34 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:01:39 0:10:13 4.74%
Keine Koll. 00:11:23 00:13:28 00:03:11 00:01:18 00:00:00 00:10:09 0:39:29 18.33%
0:44:15 0:38:25 0:44:09 0:44:06 0:00:00 0:44:32 3:35:27 100.00%
KontrollgruDDe
Team G
Lektion 1 Lektion2 Lektion3 Lektion4 Lektion5 Lektion6 Summe %
Koll. ohne Nb 00:30:32 00:26:53 00:00:00 00:41:17 00:36:37 00:33:05 2:48:24 76.17%
Koll. mit Nb 00:00:00 00:00:24 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:04:42 0:05:06 2.31%
Keine Koll. 00:14:20 00:12:12 00:00:00 00:00:51 00:05:26 00:14:46 0:47:35 21.52%
0:44:52 0:39:29 0:00:00 0:42:08 0:42:03 0:52:33 3:41:05 100.00%
Team S
Lektion 1 Lektion2 Lektion3 Lektion4 Lektion5 Lektion6 Summe %
Koll. ohne Nb 00:28:53 00:41:45 00:44:31 00:43:36 00:00:00 00:25:13 3:03:58 72.24%
Koll. mit Nb 00:02:27 00:00:00 00:02:04 00:00:00 00:15:33 00:21:03 0:41:07 16.15%
Keine Koll. 00:12:19 00:02:32 00:00:00 00:00:00 00:02:16 00:12:28 0:29:35 11.62%
0:43:39 0:44:17 0:46:35 0:43:36 0:17:49 0:58:44 4:14:40 100.00%
Teaml
Lektion 1 Lektion2 Lektion3 Lektion4 Lektion5 Lektionö Summe %
Koll. ohne Nb 00:27:18 00:30:31 00:22:41 00:27:44 00:12:13 00:05:33 2:06:00 53.42%
Koll. mit Nb 00:05:00 00:05:39 00:18:04 00:00:12 00:23:39 00:08:29 1:01:03 25.89%
Keine Koll. 00:01:21 00:00:38 00:00:00 00:05:33 00:07:12 00:34:04 0:48:48 20.69%
0:33:39 00:36:48 0:40:45 0:33:29 0:43:04 0:48:06 3:55:51 100.00%
164
6
a.) Transkripte der Präsentationen (Team 1 als Beispiel)
Team 1:1. Präsentation am 23.5.02
Aufgabe:
Aufzeigen, wie sie einen neuen HIV-Protease-Inhibitor ohne Resistenzentwicklungentwickeln würden.
Vortrag
Person 1: So, wir sind die Gruppe 1. Das (zeigt auf die PowerPoint Projektion) ist unsere
Gmppe. Ich darf kurz unsere Überlegungen zum Vorgehen zur Suche eines HIV Protease
Inhibitors vorstellen. Also als erstes steht natürlich die Basics, die Suche nach den
Gmndlagen, die 3D-Struktur ist als erstes das Wichtigste, vor allem auch die active site des
Enzyms und das natürliche Substrat, der natürliche Ligand zu suchen. Dann auch die Suche
nach schon von bekannten HIV-Proteasen-Inhibitoren und was auch sehr wichtig ist hier bei
HIV, der Mechanismus der Resistenzentwicklung, dass man den untersucht.
Dann hatten wir die Idee, dass es eventuell analog wie bei den Neuraminidasehemmer der
Influenzaviren irgendeine Stelle in der HIV Protease gibt, die sich nicht verändert. An dem
man dann sehr gut andocken kann, weil ja gerade die dauernde Verändemng des Enzyms das
Problem ist bei der Resistenzentwicklung. (FPl: 1 Pkt)(FP2:l Pkt)(FP3:l Pkt)(FP4: 1 Pkt)
Das Vorgehen ist, dass man eine Library erstellt. Dass man zuerst ein Lead findet und dann
den optimiert, dies dann mit der High throughput screening, mit der man vor allem die
Bindungsaffmität untersucht. Dann dass man weitere Assays durchfuhrt: das function-based
assay, das ist einfach die Zellantwort, dass man die untersucht, die FRET-Assay, dass man
untersucht, wie nah und wie lange bindet der Inhibitor an dem Enzym und natürlich die
Stabilitätsprüfung, die auch sehr wichtig sind, weil wenn es nicht stabil ist, kann man es
sowieso vergessen. Dann die Untersuchung des ADMET, die Absorption, Distribution, des
Metabolismus, der Elimination und natürlich auch sehr wichtig die Toxikologie. Da geht manzuerst in die in vitro Tests, dass man den exprimierten, das exprimierte Enzym, dass man
zuerst Tests mit dem macht, dann die in vivo Tests, dass man in Tierversuche geht.Was noch ist, ist die Weiterentwicklung des Ganzen, da kommt die galenische Forschungsicher auch noch hinein und dann vorher sicher noch die Optimierung und dann, dass man in
die klinischen Studien geht.
165
Team 1: 2. Präsentation am 4.7.02
Aufgabe
Konservierte Stellen in der HIV Protease beschreiben.
Vortrag
Person 3: Also unsere Gmppe 1 hatte die Aufgabe, die konservierten Stellen in der HIV
Protease zu suchen.
Um dies zu bewerkstelligen sollte eine Stelle gefunden werden in der HIV Protease, die bei
einer allfälligen Mutation ein nicht funktionierendes Enzym ergibt. Also klar ist, wenn maneinen therapeutischen Nutzen haben möchte, muss diese konservierende Stelle also diese
konservierte Stelle eigentlich zugänglich sein für einen HIV Protease Inhibitor. Das ist ja das
Wichtigste, ansonsten kann er ja nichts machen.
Jetzt als Methode haben wir uns überlegt, wir könnten mit Hilfe von, das gibt es eigentlichschon, dass man mit Computerprogramme die Aminosäuresequenz auf konservierte Stelle
untersucht.
Beispiele für solche Programme gibt es auf dem Internet unter diese Adresse (zeigt auf die
projizierte Folie) zum Beispiel. Wir haben das ganze, die Adresse aus einem Journal
gefunden, Nature Medicine, wo das eigentlich ganz gut beschrieben ist, aber leider auf
Englisch und sehr aufwendig. Mit weiteren Computerprogrammen, z.B. das Sybil müssendiese Stellen eigentlich auf ihre Lokalisation und Zugänglichkeit überprüft werden, das sagtenwir vorhin. Und wenn man das, also die geeignete Stelle gefunden hätte, könnte man neue
Wirkstoffe entwickeln.
Jetzt eigentlich da, wir haben sehr sehr viel Zeit eigentlich verbracht im Internet, etwas zu
finden über konservierende Stellen. Und deshalb sind wir nicht auf das Sybil, auf die schönen
Bildli gekommen.
Das ist jetzt eben eine Tabelle aus diesem Artikel. Und das Wichtigste für uns ist eigentlichdieser Abschnitt da (zeigt auf die projizierte Power Point Folie) über die Protease. Das dtg ist
die aktive Seite und es sind genau drei Aminosäuren, die 100%-ig konserviert sind beim HIV
I Typ und beim HIV II Typ.Das ist der Beweis, dass es konservierte Stellen gibt. Und ja, man sieht auch auf dieser
Tabelle, dass es eigentlich auch noch bei den anderen zwei.. .unv. einen grossen Unterschied
gibt vom HIV I Typ und HIV II Typ. (FPl : 2 Pkt)(FP 2: 1 Fkt)(FP 3: 2 Pkt) (FP4: 2 Pkt)
Jetzt die grosse Problematik ist natürlich diese Computerprogramme sind noch zu wenigausgereift. Das zweite Problem ist natürlich noch, die Informationen befinden sich auf
verschiedene Datenbanken und zuletzt noch natürlich die grosse Mutationsfrequenz der HIV
Protease, somit relativ viel Datenmenge ergibt. Und das wäre eben die Literatur, dieser
Artikel, die wir gefunden haben. Falls ihn jemand lesen möchte, hätten wir ihn noch. Und
stammt aus...unv.
166
b.) Bewertungen der Losungsansätze
GesamtpunktzahlTestgr. Fachpers. I Fachpers.2 Fachpers.3 Fachpers.4 Mittelwert Standardabw
TeamGG 9 6 9 11 8.75 2.06
Team M 6 10 5 10 7.75 2.63
Team P 4 3 4 2 3.25 0.96
Kontrollgr. Fachpers 1 Fachpers.2 Fachpers.3 Fachpers.4 Mittelwert Standardabw
Team S 6 9 5 6 6.5 1.7
Team G 7 6 5 7 6.25 1.0
Teaml 3 2 3 3 2.75 0.5
Lösungsansätze mit 1 Punkt
Lösungsansätze mit 1 Punkt
Testgr. Fachpers 1 Fachpers. 2 Fachpers.3 Fachpers.4 Mittelwert Standardabw
Team GG 4 6 1 3 3.50 2.08
Team M 4 2 3 4 3.25 0.96
Team P 1 3 0 0 1.00 1.41
Lösungsansätze mit 1 Punkt
Kontrollgr. Fachpers 1 Fachpers. 2 Fachpers.3 Fachpers.4 Mittelwert Standardabw
Team S 2 5 1 4 3.00 1.83
Team G 3 6 3 3 3.75 1.50
Teaml 1 2 1 1 1.25 0.50
Lösungsansätze mit 2 Punkten
Lösungsansätze mit 2 Punkte
Testgr. Fachpers 1 Fachpers. 2 Fachpers.3 Fachpers.4 Mittelwert Standardabw
Team GG 2 0 4 4 2.50 1.9)
Team M 1 4 1 3 2.25 1.50
TeamP 2 0 2 1 1.25 0.96
Lösungsansätze mit 2 Punkte
Kontrollgr. Fachpers 1 Fachpers. 2 Fachpers.3 Fachpers.4 Mittelwert Standardabw
Team S 2 2 2 1 1.75 0.50
Team G 2 0 1 2 1.25 0.96
Team 1 1 0 1 1 0.75 0.50
Curriculum Vitae
Van Van KHOV-TRAN
Eidg. Dipl. Apothekerin
PERSÖNLICHE DATEN
• Bürgerin von Wollerau (SZ) seit 1993
• Gebürtige Chinesin
• Alter: 30
• Verheiratet
STUDIUM
• Pharmazie an der ETH Zürich 1994 - 2000
Abschluss: Eidgenössisch Diplomierte Apothekerin
• Doktorat am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften, ETH Zürich, 2001 - heute
Thema: „Aufbau und Evaluation einer innovativen nicht-virtuellen Umgebungfür computemnterstütztes kollaboratives Lernen im Fach Pharmazeutische Chemie"
SCHULBILDUNG
Matura Typus B (Englisch) an der Stiftsschule Einsiedeln, Schweiz 1989 - 1994
BERUFSERFAHRUNGEN
• Assistentin am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften, ETH Zürich 2001 - heute
- Beratung und Mitarbeit in zwei verschiedenen Projekten und bei pnn ag:
Entwurf und Umsetzung von neuen didaktischen Konzepten im Bereich
Pharmazie und Medizin für Präsenzlehre und e-leaming
• Diplomarbeit am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften, ETH Zürich 2000 (3 Mo)- Thema: "Site-directed Mutagenesis in Glycine rich regions of Herpes
Simplex Vims Typ 1 Thymidine Kinase and its effect on Enzyme Kinematics"
• Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Pharmazeutische Wissen- 1999 (1 Mo)Schäften, ETH Zürich
- Biophysikalische Charakterisierung der humanen Thymidine Kinase
• Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Department Chemie, Pomona College, 1998 (3 Mo)USA
- Überprüfung der biologischen Aktivität verschiedener Wirkstoffe
168
• Pharmazeutisches Praktikum in der Central Apotheke, Thalwil 1997-1998
AUSZEICHNUNG
ETH Medaille für ausgezeichnete Diplomarbeit
PUBLIKATIONEN
Tran, V., Hanser, Ch. & Folkers, G. (2002). Vireal Lab - eine innovative, multimediale
Lernumgebung. SWITCH Journal (2).
Windlinger, L., Khov-Tran, V., Grund, S., Grote, G. & Folkers, G. (2002).Unveröffentlichter Schlussbericht des Projektes InkoPra (Interaktiv-kooperative Medien im
pharmazeutischen Praktikum). Filep (Fonds zur Finanziemng lehrbezogener Projekte). ETHZürich.
Tran, V., Lichtsteiner, S., Ernst, B., Otto, M. & Folkers, G. (2003). Towards a virtual
education in pharmaceutical sciences. An innovative E-learning approach. Curr Probl
Dermatol. 32:43-51.
Khov-Tran, V., Hanser, Ch. & Folkers, G. (2003). Vireal Lab- From Instruction to
Construction. Chimia. 57 (3).
S. Lichtsteiner, S. Rizzotti, C. Weber, A. Vögtli, H. Burkhart, R. Neier, V.V. Khov-Tran, G.
Folkers, B. Emst. (2003). Pharmasquare (Pharma2). Chimia. 57 (3).
169
Ein herzliches Dankeschön
An erster Stelle möchte ich meinem Doktorvater Prof. Dr. Gerd Folkers meinen herzlichen
Dank aussprechen. Sein Interesse und Bestreben, seine Lehrtätigkeit auf den neuesten Stand
der pharmazeutisch-didaktischen Erkenntnisse zu bringen, gaben mir die Gelegenheit, diese
interdisziplinäre Arbeit anzunehmen. Ich bin ihm sehr dankbar, dass er während diesen drei
Jahren sich immer die Mühe genommen hat, mich fachlich und moralisch zu unterstützen.
Gerd, herzlichen Dank.
Ich möchte als nächstes Prof, Dr. Gudela Grote danken, die einen wesentlichen Beitrag zumGelingen dieser interdisziplinären Zusammenarbeit geleistet hat.
Ein großes Dankeschön geht an Sven Grund. Dank seinem fachlichen Input und stets
kritischen Einwände hat er sehr viel zur Qualität dieser Dissertation beigetragen.Auch möchte ich mich bei Balthasar Eugster ganz herzlich bedanken. Er hat den didaktischen
Aspekten dieser Arbeit den letzten Schliff verliehen.
Ich möchte hier auch die intensive Zusammenarbeit mit Lukas Windlinger im Projekt Inkopraerwähnen. Lukas, es hat mir sehr viel Spaß gemacht, mit dir jeweils am Donnerstag die
Seminare vorzubereiten und durchzuführen. Ich danke dir für deine tatkräftige Unterstützung.
An dieser Stelle möchte ich ein ganz herzliches Dankeschön meinem Mann widmen. Ohne
ihn hätte ich die Kraft nicht aufbringen können, diese Arbeit zu vollenden. Mit seiner
geduldigen, motivierenden und verständnisvollen Art war er immer für mich da. Schatz, ich
danke dir vom ganzen Herzen.
Im speziellen möchte ich ein besonderes Dankeschön meinen Eltern aussprechen. Papi undMum, ich bin euch so sehr dankbar, dass ihr für meine persönliche Entwicklung und
Ausbildung so viel getan habt. Euch als Eltern zu haben, ist mein Glück.
Natürlich möchte ich auch mein Bmderherz erwähnen, der stets ein offenes Ohr für mich hat
und stets für mich da ist.
Aki, meine beste Freundin möchte ich ebenfalls ganz herzlich für die wundervolle
Freundschaft danken. Aki, in schweren Zeiten bist du mir beigestanden, in guten hast du mit
mir gelacht, es ist einfach wunderbar, dich als Freundin zu haben.
Schließlich möchte ich mich aus ganzem Herzen bedanken bei: Miepie für ihre liebevolle Art
und Hilfsbereitschaft, Thomas Kuoni und Sämi Nagel für die sehr angenehme Stimmung im
Büro und die sehr amüsanten Gespräche zwischendurch, Leonardo Scapozza für das „Wiegeht's?" und die nachfolgenden sehr guten Diskussionen und bei der ganzen Gruppe Folkers
und Gmppe Scapozza für die angenehme Arbeitsatmosphäre sowie die unzähligen feinen
Kuchen und Desserts. Vielen Dank!
