Wann Elektrotechnik-Videos geschaut werden (und wann eher nicht)

Mein YouTube-Kanal, der hauptsächlich mit Flipped-Classroom-Videos aus dem Bereich der Elektrotechnik gefüllt ist, existiert jetzt seit etwas mehr als einem Jahr. Eine gute Zeit, sich mal ein paar Wiedergabestatistiken anzuschauen und zu analysieren, wann solche Videos gern und viel geschaut geschaut werden (und wann kein Interesse dafür existiert). Dazu habe ich vier Beispiele ausgewählt, die jeweils zeitlich mit wichtigen Ereignissen wie Leistungskontrollen und Prüfungen der Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“ an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg übereinstimmen.

Beispiel 1 – Erste Leistungskontrolle im Wintersemester

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Zum Zeitpunkt der Leistungskontrolle gab nur wenige Videos auf dem Kanal, die dazu auch keinen direkten Bezug zur Lehrveranstaltung hatten. Kurz nach der Leistungskontrolle habe ich jedoch die erste Video-Nachbesprechung aufgezeichnet und hochgeladen, die dann für einige Tage sehr intensiv geschaut wurde und danach dann erst mal wieder nicht mehr von Interesse war.

Beispiel 2 – Prüfungsklausur für Wiederholer

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Der Prüfungsklausurtermin für Wiederholer nach dem Wintersemester wird typischerweise nur von etwa zehn Studierenden in Anspruch genommen. Deshalb hatte dieser Ereignis auch keine Auswirkung auf die Anzahl der Aufrufe und die Wiedergabezeit. Interessanter sind zwei wichtige gesellschaftliche Ereignisse davor, die Weihnachtsfeiertage und Silvester, an denen Lehrvideos verständlicherweise nur eine sehr untergeordnete Rolle spielten.

Beispiel 3 – Zweite Leistungskontrolle im Sommersemester

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Zum Zeitpunkt der zweiten Leistungskontrolle zur Prüfungszulassung existierten schon einige Videos auf dem Kanal. Außerdem habe ich kurz danach die zweite Video-Nachbesprechung aufgezeichnet und veröffentlicht. Etwas unklar ist die Ursache der Spitze vom Anfang Mai, die weder mit dem Upload eines Videos noch mit einem anderen Ereignis dieser Lehrveranstaltung korreliert.
Vermuteter Hintergrund: externe Zuschauer von anderen Unis/FHs.

Beispiel 4 – Reguläre Prüfungsklausur

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Der reguläre Prüfungstermin nach dem Sommersemester wird von den meisten Studierenden besucht. Sowohl die Anzahl der Aufrufe als auch die Wiedergabezeit stiegen innerhalb der Vorwoche kontinuierlich an und fielen dann am Tag der Prüfung (Prüfungszeit von 9 bis 12 Uhr) steil ab.

Fazit

Wie von „Captain Obvious“ erwartet, schauen Studierende vor Prüfungen mehr Videos, danach eher weniger, es sei denn, es gibt eine Video-Nachbesprechung der Aufgaben.

Zu Weihnachten und Silvester bleibt YouTube ebenfalls außen vor, die Zeit gehört der Familie und Freunden.

Was mich für andere Kanäle von Lehrenden an anderen Einrichtungen interessieren würde, ist die Frage, ob es dort ähnliche Zusammenhänge gibt, oder ob manche Kanäle von so vielen externen Zuschauern besucht werden, so dass (fast) gar keine Korrelation mehr zu den eigenen Studierenden der Lehrveranstaltung an der eigenen Einrichtung erkennbar ist.

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Typische Fehler in einer Leistungskontrolle zur Wechselstromtechnik

Ein interessanter Ansatz zur Verbesserung der Lehre und zur „Optimierung“ von Prüfungsergebnissen ohne Niveauabsenkung oder „Teaching to the Test“ ist die Diskussion häufiger Fehler und üblicher Missverständnisse mit den Studierenden. Dazu habe ich mal zu unserer letzten Leistungskontrolle der Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik II“ die typischen Fehler zusammengestellt. Die zugehörigen Aufgabenstellungen und Musterlösungen sind als YouTube-Videos verfügbar.

Aufgabe 1 (Mittelwert und Effektivwert)

  • Symmetrie des Zeitverlauf und die daraus folgende Vereinfachung nicht erkannt, dass es ausreichend ist, nur über den ersten Abschnitt zu integrieren und den Wert des Integrals zu verdoppeln
  • Zeitfunktion für die Spannung falsch aufgestellt, für den zweiten Abschnitt passierte das noch deutlich häufiger als für den ersten
  • Summe statt Integral berechnet
  • unnötig frühes Einsetzen von û = 3 V, damit komplizierte Zahlenrechnung
  • komplettes Vernachlässigen den Einheiten
  • Berechnung von „Teileffektivwerten“ (nicht über die ganze Periodendauer) und anschließende falsche Addition dieser
  • binomische Formel beim Quadrieren nicht beachtet
  • falsches Integrieren, falsches Einsetzen der Grenzen
  • Periodendauer T durch 2π ersetzt
  • falscher Ansatz einer Sinusfunktion für die gegebene (eindeutig lineare) Zeitfunktion der Spannung

Aufgabe 2 (Komplexe Rechnung)

  • keine komplexe Rechnung, imaginäre Einheit j fehlt
  • Zusammenhang 1 / j = − j nicht beachtet
  • Teilimpedanzen der Reihenschaltung als Beträge und nicht komplexwertig addiert
  • Vermischung von reellwertigen Zeitfunktionen und komplexen Zeigern
  • falsche Angabe des komplexen Zeigers als e^sin…
  • falsche Formel Z = – j ω C oder Z = j ω C für die Impedanz der Kapazität benutzt
  • Impedanz als Zeitfunktion Z(t) angegeben und den Strom i(t) durch Division zweier
    sinusförmiger Zeitfunktionen bestimmt
  • nur den Betrag der Impedanz mittels Z = sqrt(R^2 + (X_L − X_C)^2) berechnet, damit fehlt der Phasenwinkel der Impedanz
  • fälschlicherweise mit j f L und 1 / (j f C) statt korrekt mit j ω L und 1 / (j ω C) für die Impedanz von Induktivität und Kapazität gerechnet
  • Einheit „Ohmen“ für die Impedanz angegeben
  • falsche Berechnung des Phasenwinkels der Impedanz als Durchschnitt des Phasenwinkels des Widerstandes R und des Blindwiderstandes X
  • falsche Berechnung des Phasenwinkel als ϕ = Im/Re und nicht als ϕ = arctan(Im/Re)
  • unnötige Umwandlung der Spannung in einen Effektivwert
  • Einheiten vergessen
  • unnötige komplizierte Berechnung der Teilspannungen mit Hilfe der Spannungsteilerregel und nicht einfacher aus dem Strom
  • Stromteilerregel statt Spannungsteilerregel in der Reihenschaltung benutzt
  • Teilströme statt Teilspannungen berechnet
  • falscher Ansatz mit Parallelschaltung statt Reihenschaltung
  • falsche Anwendung des ohmschen Gesetzes in der Form U = I / R statt der korrekten Form U = R · I
  • Zeigerbild der Impedanz statt Zeigerbild von Strom und Spannungen gezeichnet
  • Spannungs- und Stromzeiger sind für die Induktivitäten und Kapazitäten im Zeigerbild nicht senkrecht aufeinander
  • Stromzeiger im Zeigerbild fehlt
  • keinen Maßstab im Zeigerbild angegeben
  • Leistungsfaktor cos ϕ berechnet, obwohl nicht gesucht

Aufgabe 3 (Zweipoltheorie)

  • Zweipoltheorie nicht angewendet, keine Auftrennung der Schaltung in einen aktiven und passiven Zweipol
  • Ersatzinnenimpedanz nicht korrekt gebildet (stattdessen wurde häufig die Gesamtimpedanz R_1 + 1 / (j ω C_1) || [R_2 + 1 / (j ω C_2)] ermittelt)
  • unnütze Erweiterung mit dem Nenner, statt mit dem konjugiert Komplexen des Nenners

Aufgabe 4 (Zeigerbild)

  • Struktur der Schaltung wurde falsch erkannt, Reihen- und Parallelschaltung verwechselt
  • Stromzeiger und Spannungszeiger am Widerstand sind nicht parallel
  • Stromzeiger und Spannungszeiger an Kapazität und Induktivität sind nicht senkrecht aufeinander
  • Stromzeiger und Spannungszeiger an Kapazität und Induktivität sind senkrecht aufeinander, haben aber die falsche Phasenfolge
  • falsche grafische Addition von Zeigern
  • jeder Zweig der Parallelschaltung hat eine eigene Gesamtspannung, die jeweils ungleich sind
  • der Zeiger des Gesamtstroms wurde vergessen
  • Probleme, eine qualitatives und kein quantitatives Zeigerbild zu zeichnen
  • Rechnung statt Zeigerbild

Aufgabe 5 (Komplexe Leistung)

  • Gesamtimpedanz Z_ges wird als Gesamtwiderstand R bezeichnet
  • falsche Berechnung der Gesamtimpedanz mittels Z_ges = R + j ω L als Reihenschaltung
  • falsche Berechnung der Gesamtimpedanz mittels Z ges = R ω L / (R + ω L) ohne imaginäre Einheit
  • umständliche Rechnungen

Vielen Dank auch an die Kollegen vom Lehrstuhl für Elektromagnetische Verträglichkeit an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg für die Zusammenstellung der Liste.

Eine „umgedrehte“ Video-Nachbesprechung einer Leistungskontrolle im E-Technik-Grundstudium

Hintergrund und Idee

Die Grundidee des Inverted Classroom ist die Entschlackung und bessere Nutzung der kostbaren Präsenzzeit an der Hochschule durch die Verlagerung von Lerninhalten nach Hause. In diesem Sinne wurde die Nachbesprechung einer Zulassungsklausur aufgezeichnet und den Studierenden als Video zur Verfügung gestellt. Die zugehörige Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik“ ist eine zweisemestrige Pflichtveranstaltung im Grundstudium für mehrere Ingenieurstudiengänge und wird von ungefähr 100 Studierenden besucht. Die zugehörigen Übungen werden nach der HAITI-Methode [1] durchgeführt.

Wie in einer üblichen Klausurnachbesprechung sollten für jede Aufgabe die möglichen Ansätze genannt und diskutiert sowie die grobe Lösungsidee skizziert werden (Motto: „Wenn man weiß, wie es geht, ist es ganz einfach.“). Außerdem sollte auf typische Fehler und Missverständnisse hingewiesen werden.

Herausforderungen und Produktion

Die Herausforderung dabei ist, die Antworten hinreichend genau zu erklären, ohne den Inhalt der Aufgaben direkt zu verraten, damit durch die Videos kein frei verfügbarer Aufgabenkatalog von Klausuraufgaben entsteht. Deshalb wurden einige Aufgaben geringfügig abgewandelt (z.B. gespiegeltes Diagramm, direkt umzeichnete und vereinfachte Schaltung, …), ohne den Lösungsweg zu verändern. Die Produktion der Videos erfolgte sehr schlank, wie bei dem unter [2] beschriebenen Verfahren.

Vorteile und Auswertung

Eine solche Video-Nachbesprechung ist individueller, weil jeder Studierende nur die Videos schaut, die ihn interessieren, und somit besser für heterogene Studierendengruppen geeignet. Sie ist außerdem zeitnaher nach der Prüfung möglich, z.B. schon an darauffolgenden Tag und nicht erst beim nächsten Lehrveranstaltungstermin. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit besser vorbereiteter und detaillierterer Diskussionen bei der Prüfungseinsicht, da sich der Dozent die typische 10 min-Erklärung bei jeder Aufgabe spart und direkt bei den „Knackpunkten“ einsteigt (Student: „Ich habe mir schon das Video angesehen, aber …“).

Literaturangaben

[1] JUNIGE, Marcel; UMLAUFT, Timon: „UND SIE RECHNEN DOCH “ – Unterstützung der Selbstlernphase Studierender zur Vorbereitung von Rechenübungen.
http://www.mathe.tu-freiberg.de/files/personal/111/junige-handout.pdf.
Version: 03.10.2013
[2] LOVISCACH, Jörn: Recording Technique. http://www.j3l7h.de/videotech.html.
Version: 29.01.2017

So bist du maximal (in)effektiv in einer Übung/einem Seminar

Folgende Tipps (Achtung Ironie!) helfen dir, in einer ingenieurwissenschaftlichen Übung möglichst effektiv zu sein.

  1. Unvorbereitet zur Übung kommen
    Schau dir vorher nicht an, welches Thema, erst recht nicht welche Aufgaben in der nächsten Übung besprochen werden sollen. Lass dich stattdessen überraschen. Der Überraschungseffekt und die dabei ausgeschütteten Endorphine bzw. das Adrenalin helfen dir später beim Rechnen, Verstehen und Merken.
  2. Im Skript lesen
    Lies während der Übung möglichst viel im Skript, das bildet. Was der Übungsleiter/die Übungsleiterin vorn erzählt, ist vielleicht nicht so wichtig und möglicherweise verspricht er/sie sich. Was im Skript steht, stimmt aber immer.
    Pro-Tipp: Statt im Skript, kannst du natürlich auch in einem Lehrbuch lesen.
  3. Keine Fragen stellen
    Vermeide es vor, während oder sogar noch nach der Übung Fragen zu stellen. Fragen stellen nur Unwissende, die nichts verstanden haben. Außerdem könntest du deinen Übungsleiter auf dem falschen Fuß erwischen und zum Nachdenken zwingen. Vermeide es und dein Übungsleiter/deine Übungsleiterin wird es dir danken.
  4. Viel chatten
    Sei während der Übung möglichst viel bei Facebook, Twitter, WhatsApp und/oder SnapChat unterwegs. Austausch ist wichtig, auch wenn es dabei nicht immer um fachliche Dinge geht. Auch das gleichzeitige Spielen auf dem Smartphone schult deine Multi-Tasking-Kompetenzen und bereitet dich perfekt auf die Anforderungen in der Prüfung vor.
  5. Wenig nachdenken
    Denk während der Übung möglichst wenig nach und konzentriere dich ganz auf das Abschreiben des Musterlösung von der Tafel. Somit fällt es dir leichter, möglichst fehlerfrei abzuschreiben, so dass du beim Bulimie-Lernen kurz vor der Prüfung alles gut lesen kannst.
    Pro-Tipp: Statt mit- und abzuschreiben, bietet es sich an, die Tafel einfach abzufotografieren (sogenanntes „Von der Linse in den Kopf“-Prinzip).
  6. In die letzte Reihe setzen
    Setz dich in der Übung möglichst in die letzte Reihe. So hast du den besten Überblick. Ideal ist dabei auch ein Fensterplatz, so dass man den Blick auch mal nach draußen schweifen lassen kann und geistig nicht so eingeengt über den Stoff nachdenken muss.
  7. Kein Übungsheft ausdrucken
    Druck dir das Übungsheft mit den Aufgaben nicht aus. Das spart Papier und ist gut für den Regenwald. Die PDF-Version auf dem Smartphone ist vollkommen ausreichend, zumindest solange man noch genug Akkustand hat. Wenn man die Übung sowieso nur ein paar mal im Semester besucht, lohnt sich das Ausdrucken sowieso nicht.
  8. Auf keinen Fall vorrechnen
    Rechne nicht an der Tafel vor, weder freiwillig und auch nicht, wenn dich der Übungsleiter/die Übungsleiterin explizit dazu auffordert. Wofür bekommt er/sie denn schließlich sein/ihr Geld? Kreidestaub und die Ausdünstungen von Whiteboard-Stiften sind außerdem gefährlich für die Gesundheit. Weiterhin besteht die begründete Gefahr, sich schmutzig zu machen.
    Pro-Tipp: In dem Moment, in dem der Übungsleiter/die Übungsleiterin jemanden zum Vorrechnen sucht, lass den Kopf hängen und schaue stur auf die Tischplatte vor dir. Das entspannt deine Augen sowie deine Nackenmuskulatur und hilft dir, besser folgen zu können, wenn jemand anderes bzw. der Übungsleiter/die Übungsleiterin vorrechnet.
  9. Keinen Taschenrechner mitbringen
    Taschenrechner sind für Verlierer, die nicht Kopfrechnen können. Du gehörst nicht dazu. Du schaffst das auch ohne. Der Taschenrechner lenkt auch nur von den eigentlichen Herausforderungen ab.
  10. Gar nicht erst zur Übung kommen
    Komm gar nicht erst zur Übung. Zu Hause und alleine lernt es sich sowieso viel effektiver. Außerdem sparst du dir den Weg zur Uni, was dir mehr Zeit zum alleinigen Übung verschafft. Zu Hause ist die Gefahr der Ablenkung durch Übungsleiter und Kommilitonen auch viel geringer und du läufst auch nicht Gefahr, die helfen zu lassen. In der Prüfung musst du schließlich auch allein klarkommen.
    Pro-Tipp: Auch der Besuch der Vorlesung ist total überschätzt.

Sollten Studenten ihre eigenen Arbeiten in der Anti-Plagiat-Software der Universität testen dürfen und wenn ja, wie oft?

Diese Fragestellung könnte man tatsächlich noch mal in größerer Runde diskutieren, aber ich bin eigentlich strikt dagegen.

Plagiate passieren nicht aus Versehen, sondern durch Unkenntnis der Problemstellung und durch absichtliches Kopieren von Inhalten.

Wir bekommen im Rahmen unseres Non-Technical Project Seminars oder bei der Betreuung von Abschlussarbeiten mit, dass Studierende ihre Arbeiten sowieso mit freien Tools im Internet selbst testen und uns dann dazu befragen, was auch in Ordnung ist. So entwickelt die meisten Studierenden ein Bewusstsein und ein Gefühl für Plagiate.

Anstatt sich dann jedoch von der wörtlichen Kopie der Quelle zu lösen und einfach mal selbst etwas zu schreiben (worum es bei wissenschaftlichen Papieren und Abschlussarbeiten ja tatsächlich geht), was dann auch garantiert kein Plagiat darstellen würde, tun einige Studierende stattdessen folgendes:

  1. Kopiere einen Textteil.
  2. Ändere ein paar Wörter, formuliere etwas um.
  3. Teste das Resultat auf Plagiate.
  4. Wenn Plagiate gefunden, gehe zurück zu 2, ansonsten ist der Text fertig.

Mit einer „offiziellen“, beliebig oft wiederholbaren Möglichkeit eines Selbsttests würde man dieses Vorgehen nur befeuern.

Stattdessen müssen die Studierenden lernen, dass:

  • es vorrangig um ihre eigenen Idee geht,
  • sie deshalb nicht kopieren dürfen,
  • es kein Problem ist, fremde Quellen zu benutzen, wenn diese korrekt zitiert sind.

Um das sicherzustellen, braucht man aber keinen Selbsttest.

Wir testen von studentischen Arbeiten auch nur die finale, abgegebene, unterschriebene Version und machen keine Vorab-Prüfungen. Diese müsste man ja auch immer als private Prüfung durchführen, damit beim nächsten Test kein Selbstplagiat gefunden wird.