Shadowboard – Welcome to the dark side of teaching

Nach Tafeln, Whiteboards, Lightboards, Starboards und Smartboards wirft jetzt die nächste Evolutionsstufe für die Online-Lehre und Erklärvideoproduktion ihre Schatten voraus — das revolutionäre Shadowboard. Hier zeigen Sie sich als Lehrperson von ihrer besten Schattenseite.

Aufnahme am Shadowboard

Das Shadowboard besteht aus einer Plexiglasscheibe mit Standfüßen sowie einer Leinwand aus Spezialgewebe (selbstverständlich ein Abfallprodukt der Raumfahrtindustrie). Es ist rasch aufgebaut und wird durch eine handelsübliche Kamera und ein Ansteckmikrofon ergänzt. Es ist intuitiv und flexibel in der Anwendung, und erlaubt die gleichen didaktischen Möglichkeiten, wie andere flache, glatte, beschreibare Gegenstände, also viele.

Anschrieb am Shadowboard

Eine helle punktförmige Lichtquelle beleuchtet die Leinwand, die durch die Lehrperson und spezielle Schattenstifte punktuell abgedunkelt wird, wodurch faszinierende, konstrastreiche und dynamische Aufnahmen mit einer beeindruckenden Lebendigkeit entstehen, die auch längere, langatmige und komplexe Erklärvideos kurz und kurzweilig erscheinen lassen. Auch 90 Minuten lange synchrone Vorlesungsmonologe werden so problemlos von den Lernenden aufgenommen und verstanden. Die reine Schwarz-Weiß-Darstellung lenkt dabei den Fokus auf das Wesentliche. Verschiedene Farben können so keine Verwirrung bei der Visualisierung stiften.

Schattenstifte

Ist das Shadowboard vollgeschrieben, lassen sich mit einem speziellen Schattenradierer die geschriebenen Schatten wieder weglöschen. Nach einer gewissen Nutzungszeit färbt sich der Schattenradierer dann dunkel und muss ausgetauscht werden. Das Shadowboard an sich ist aber nahezu beliebig lange nutzbar, zumindest solange genügend Licht da ist, um neue Schatten zu werfen.

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  • Die Basisversion „Light Shadow“ (Shadowboard, Schattenstifte, Schattenradierer) ist bereits für 0815 € zu haben.
  • Zum Aufpreis von 104 € gibt es das Modell „Shadow Roller„, bei dem statt der Standfüße ein rollbares Gestell für den mobilen Einsatz montiert ist.
  • Die Premium-Version „Moon Shadow“ ist exklusiv von Cat Stevens signiert und bietet zusätzlich eingebaute Lautsprecher, die eine Ton- oder Musikwiedergabe erlauben und das Shadowboard somit auch für hybride Lehrszenarieren einsetzbar machen (Preis auf Anfrage).
Typisches am Shadowboard aufgenommenes Erklärvideo

Das Shadowboard ist mit allen gängigen Videokonferenzsystemen (Jitsi, BBB, WebEx, Skype, MS Teams, Zoom, etc.) sowie üblicher Aufnahmesoftware (OBS Studio, Camtasia, HyperCam) kompatibel. Eine Version für VHS-Kassetten ist noch in der Entwicklung.

Shadowboard-Aufnahme im OBS Studio

Anmerkung: Die nötige starke Lichtquelle ist nicht im Lieferumfang enthalten. Es eignen sich aber:

  • direktes oder gebündeltes Sonnenlicht (klimaneutral, aber Warnung vor Sonnenbrand der Lehrperson und Brandflecken auf dem Shadowboard)
  • Tageslicht-Projektoren und Polyluxe (in Bildungseinrichtungen typischerweise vorhanden)
  • Beamer (auch mit VGA-Anschluss)
  • Kerzen (viele, auch bei Stromausfall einsetzbar, aber Achtung: starke Hitzeentwicklung)
Beamer als Lichtquelle (nicht im Lieferumfang enthalten)

Siehst du dieses Licht? — Meine Erfahrungen mit einem Lightboard

„Wat is en Leihtboort?“

Eine kleine Begriffsklärung zu Beginn: Ein Lightboard ist eine beschreibbare Glasscheibe mit abgedunkeltem Hintergrund zur Produktion von Erklärvideos. Man stellt sich dahinter und kann mit speziellen neonfarbigen Stiften wie auf einer Tafel oder einem Whiteboard schreiben, wobei die Schreibfläche durchsichtig ist und man durch sie hindurch gefilmt wird. Somit kann man gleichzeitig in Richtung der Kamera schauen, etwas schreiben und erklären. Damit die Farbe der Stifte ordentlich leuchtet, wird die Glasscheibe von den seitlichen Kanten per UV-Licht beleuchtet. Um die Schrift richtig herum lesbar zu machen, wird das Kamerabild einfach horizontal gespiegelt, z.B. mit einem Konverter. In diesem Internet gibt es etliche Selbstbauanleitungen für Lightboards, die mich als Ingenieur natürlich als herausfordendes Bastelprojekt reizten, die ich aber aus Zeitmangel nie konkret umsetzen vermochte. Irgendwann im Laufe des ersten Coronajahres 2020 fand dann ein kommerzielles Lightboard den Weg in unsere Fakultät und ich hoffte, es irgendwann auch mal ausprobieren und nutzen zu können. Die Gelegenheit dazu ergab sich zufällig Ende 2021, einen Tag vor der Weihnachtspause.

95″-Lightboard von Revolution Lightboards mit zwei vertikal angeordneten Kontrollmonitoren, dazwischen die Kamera
Erster Test der Anzeige des Kamerabilders auf dem Kontrollmonitor mit Shirts in verschiedener Helligkeit bei der Einweisung durch einem Kollegen

Mathias hat einen Plan

Also habe ich mir vier passende Themen (Zweigstromanalyse, Maschenstromanalyse, Zweipoltheorie, Superpositionsprinzip) zu unserer Grundlagenlehrveranstaltung zur Elektrotechnik überlegt, zu denen ich noch keine Videos hatte, die sich rein handschriftlich aufschreiben und erklären lassen, und sich somit für Lightboard-Aufnahmen eignen. Diese Netzwerkberechnungsverfahren können zusammenhängend am gleichen Beispiel dargestellt werden, ermöglichen aber trotzdem vier eigenständige Videos. Ansonsten umfasste die Vorbereitung nur eine kleine Einführung in die Bedienung des Lightboards und des angeschlossenen Rechners durch einen Kollegen sowie die Organisation einer Schließberechtigung für den Raum, der nicht direkt zu unserem Institut gehört. Außerdem habe ich mir das sehr gute Lightboard-Einführungsvideo von Anja Pfennig angeschaut. Ihrem Tipp entsprechend hatte ich mir dann für die Aufnahme verschiedene Shirts und Polohemden mitgenommen. Die passende Beispielschaltung für die fachlichen Erklärungne habe ich mir am Vortag überlegt. Die Spickzettel für meinen Lösungsweg und zur groben Aufteilung der verfügbaren Tafelfläche habe ich jeweils erst kurz vor den Aufnahmen geschrieben.

Let’s go

Vor der ersten eigentlichen Aufnahme habe ich natürlich ein bisschen getestet:

  • Stimmt das Licht? An der Seite des Lightboard gibt es drei Potentiometer-Dimmer für das UV-Licht, das seitliche Licht und das Licht nach hinten. Mir fehlte hier eine sinnvolle Anleitung, was man bei der Einstellung beachten sollte. Ich habe es einfach „nach Gefühl“ sowie nach „bestem Wissen und Gewissen“ eingestellt.
  • Welchen Bereich des Lightboards nimmt die Kamera wirklich auf? Hier habe ich mir kleine Markierungen an den Rändern gemacht, die für mich die Grenzen des beschreibbaren Bereichs markieren. Der Kontrollmonitor direkt unterhalb der Kamera ist dafür sehr nützlich.
  • Ist die Aussteuerung des Mikrofons in Ordnung? Kurze Probeaufnahme, kurz anhören, das sollte so passen.
  • Klappt die Aufzeichnung per vorinstalliertem Camtasia auf dem Rechner, das ich in Ermangelung von Administratorrechten zur Installation von OBS Studio nutzen musste?

Da ich nur einen halben Tag für die Aufnahmen eingeplant hatte, habe ich dann direkt das erste Video aufgezeichnet. Benutzt habe ich die Originalstifte ohne Pumpmechanismus, ein dunkelgrün-braunes Shirt und das vorinstallierte Mikrofon. Aus meiner Sicht ist das Bild etwas zu dunkel. Man sieht fast nur meine Hände und meinen Kopf. Den blauen und pinken Stift sieht man kaum. Glücklicherweise habe ich das fertig beschriebene Lightboard noch mal per Smartphonekamera fotografiert, auf dessen Aufnahme man alles viel deutlicher erkennen kann.

Neon-Stifte ohne Pumpmechanismus
Auf dem mit dem Smartphone abfotografierten fertigen Anschrieb am Whiteboard erkennt man deutlich, wie die Neon-Stifte je nach Beleuchtungsstärke und UV-Lichteinfall ihre Farbe ändern.

Das oben auf dem Lightboard angebrachte Mikrofon ist okay, nimmt aber aufgrund des Abstands natürlich auch viel Raumhall und Hintergrundrauschen auf. Außerdem schwankt die Lautstärke je nach Standposition vor dem Lightboard, was man ebenso deutlich im Video hört. Das mag eine Einstellungssache sein, ist aber für den Gesamtpreis des Setups aus meiner Sicht kaum akzeptabel.

Am Lightboard vorinstalliertes Mikrofon von Azden

Weiteres Problem, aber vermutlich ebenso eine Einstellungssache: Die Kamera zieht während der Aufnahme automatisch den Weißabgleich bzw. den Farbkontrast nach. Am Anfang des Videos (ohne farbigen Anschrieb) sehe ich aus wie eine Wasserleiche im Tatort, zum Ende (mit mehr Farben auf dem Lightboard) wirke ich dann zumindest von der Gesichtsfarbe her etwas lebendiger.

Änderung meiner Gesichtsfarbe im Laufes des Videos durch die automatische Nachjustage des Weißabgleichs durch die Kamera

Everybody gets a second chance

Ich habe im zweiten Video versucht, aus den Fehlern des 1. Videos zu lernen und eines helleres, hellblaues Poloshirt, ein anderes Mikrofon (Rode Wireless Go) und andere Stifte mit Pumpmechanismus benutzt. Die Helligkeit in diesem Videos sieht besser aus, denn man kann nun auch meinen Körper besser sehen. Der Ton ist ebenso deutlich besser, insbesondere wenn ich nicht in der Mitte sondern am Rand stehe und nach unten gucke. Die Pumpstifte decken besser, jedenfalls gelb und grün. Der pinke Stift ist auch hier leider kaum sichtbar, was mich etwas nervt, weil auch die Stifte direkt vom Hersteller des Lightboards mitgeliefert wurden. Vielleicht fehlte aber auch einfach noch mehr UV-Licht, vielleicht sind die Stifte auch schon zu alt. Das Problem mit der schwankenden Farbwiedergabe der Kamera bleibt. Ansonsten bin ich mit diesem Ergebnis schon ganz zufrieden.

Neon-Stifte mit Pumpmechanismus

Aller guten Dinge sind drei

Im dritten Video habe wieder ein paar andere Dinge probiert, z.B. ein farbiges, rotes Oberteil, das gleiche RODE-Wireless-Go-Mikrofon, jedoch mit etwas anderen Einstellungen (weniger Pegel) und erneut die Stifte ohne Pumpmechanismus, wobei ich aber nur gelb und grün, kein blau und pink benutzt habe. Das Ergebnis ist ganz gut. Die Stifte sind zum Teil jedoch wieder recht blass, insbesondere in der Mitte des Lightboards, wo die UV-Beleuchtung an Intensität verliert. Außerdem sticht das weiße Mikrofon natürlich etwas hervor. Weiterhin sieht man in der oberen Bildmitte einen größeren hellen Fleck. Dies ist eine Reflexion des zweiten, oberen Kontrollmonitors, auf dem ich mir meinen abfotografierten Spickzettel eingeblendet hatte.

Verschiedene Shirts und Hemden zur Probe, die ich in der Reihenfolge von oben nach unten in den vier Lightboard-Videos getragen habe

Eines geht noch

Für das vierte und letzte Video habe wieder ein paar andere Dinge probiert, z.B. ein farbiges, dunkelrotes T-Shirt, noch mal ein anderes Funkansteckmikrofon (Hollyland Tech LARK 150), wieder die Stifte mit Pumpmechanismus, aber erneut nur gelb und grün, kein blau und pink. Außerdem habe ich den obigen Kontrollmonitor ausgeschaltet, der im dritten Video (aber interessanterweise nicht in Video 1 und 2) eine störende Reflexion verursacht hatte. Dafür hatte ich dann keinen „Spickzettel“ mehr für den Anschrieb und musste die Zahlenrechnungen wirklich alle im Kopf haben oder eben schnell ausrechnen. Zusätzlich habe ich noch das weiße Rode Wireless Go getragen, um mit dem Smartphone ein Making-Of-Video zu drehen.

Das Ergebnis ist ebenso ganz gut. Die Stifte sind überall ganz gut lesbar, allerdings mit weniger Deckung in der Mitte des Lightboards, wo die UV-Beleuchtung an Intensität verliert. Außerdem sticht das weiße Mikrofon natürlich wieder etwas hervor. Vor der Videoaufzeichnung musste ich übrigens eine Weile auf die Mittagssonne bzw. ihr Verschwinden warten, die mir einen unschönen hellen Fleck auf den abgedunkelten Hintergrund projezierte.

Störender Lichtfleck durch die flach einstrahlende Mittagssonne auf der Südseite, die immer ihren Weg durch die Jalousieren findet

Insgesamt habe ich also schon problemlos geschafft, vier Erklärvideos zu je etwa 20 Minuten Dauer an einem halben Arbeitstag aufzunehmen. Die entsprechende Postproduktion (Hochladen, Titel, Beschreibung, Schlagworte, Meta-Daten, Thumbnails, Kapitelmarken, zugehörige MATLAB-Skripte, Verlinkung im Moodle-Kurs, …) hat mich dann insgesamt noch mal etwa einen halben Tag gekostet. Ein Verhältnis von 1:3 bis 1:4 zwischen reiner Spielzeit und der insgesamten Produktionszeit ist selbst für meine relativ unaufwendigen Videos, die ich ohne den für mich sehr zeitraubenden Schnitt immer an einem Stück produziere, mittlerweile üblich.

Meine vier „Spickzettel“ für die vier produzierten Videos zur Probe der groben Aufteilung des Anschriebs auf die verfügbare Tafelfläche

Die hellen Dinge

Sicher hat so ein Lightboard einige Vorteile. Das Ergebnis ist visuell recht ansprechend. Das Anschreiben ist ähnlich wie an einer Tafel oder einem Whiteboard und erfordert damit kaum Umgewöhnung. Die Fokussierung auf die Handschrift und der Verzicht auf Folieneinblendungen, MATLAB-Simulationen oder LTspice-Schaltbilder richtet den Blick auf das Wesentliche und zwingt die Lehrperson zur Langsamkeit. Mal eben schnell etwas zeigen oder erklären geht halt nicht, man muss es schon in Ruhe aufschreiben.

Der ganze Aufbau ermöglicht jederzeit guten Blickkontakt direkt in die Kamera oder zumindest in deren grobe Richtung und auch ich müsste mich schon extrem ungeschickt anstellen, damit man in einer Lightboard-Aufnahme meinen Hinterkopf sieht. Auch kann man sehr schön mit den Augen auf etwas blicken sowie mit den Fingern, den Händen oder dem ganzen Arm auf etwas zeigen und so die Zuschauenden visuell durch einen ausführlichen Aufschrieb oder eine komplexe Skizze führen.

Das war es dann meines Erachtens aber auch schon mit den Vorzügen, denn trotzdem muss man gleichzeitig etwas darauf achten, nichts mit einem zu hellen Hintergrund (Gesicht, Hände, Kleidung) zu überstrahlen oder von der Schrift selbst überdeckt zu werden.

Wo Licht ist, ist auch Schatten

Auf der anderen Seite ist eine erfolgreiche Aufnahme an einem Lightboard ein sehr komplexes Zusammenspiel vieler Komponenten und ermöglicht damit unglaublich vielfältige Wege zum Scheitern. Das fängt bei der Wahl der Kleidung an. Nicht zu dunkel, aber auch nicht zu hell sollte diese sein, möglichst einfarbig aussehen, keine Muster und keine störende Schrift besitzen. Erwähnte ich bereits, dass ich deshalb einige T-Shirt „auf links“ und mit dem Rücken nach vorn trug?

Das Zusammenspiel von UV-Beleuchtung und LED-Lichtstärke am Lightboard sowie Kontrast, Helligkeit und Weißabgleich der Kamera muss natürlich relativ gut zusammenpassen, damit man in der fertigen Aufnahme das und nur das sieht, das man auch wirklich sehen soll. Natürlich muss dafür auch der Raum sehr gut abgedunkelt sein, damit inbesondere im Winter auf der Südseite eines Gebäude kein flach einfallender Sonnenstrahl die Aufnahme stört. Sind die Sonne ausgesperrt und die Deckenleuchten ausgeschaltet, kann dir immer noch der Kontrollmonitor eine störende Reflexion ins Bild zaubern.

Dieser Kontrollmonitor ist ansonsten natürlich sehr nützlich, denn er ermöglicht eine Live-Kontrolle des Videobildes und damit rasche Korrekturen eventueller Anzeigeprobleme. Weiteres mögliches Problem: Der Kontrollmonitor in meinem Setup war vermutlich zu hell eingestellt. Manche Stifte, die ich dort noch gut sehen konnte, waren in der fertigen, deutlich dunkleren Aufnahme kaum zu erkennen. Außerdem ändern die Stifte in der Aufnahme je nach Position auf dem Lightboard sowie der Intensität und dem Einfallswinkel des UV-Lichts gern mal die Farbe bzw. sind farblich kaum zu unterscheiden.

Eher anekdotischen Wert hat die Ergänzung, dass das Lightboard auch eine elektrische Höhenverstellung besitzt, die aber auf die US-amerikanischen 110 V-Betriebsspannung angewiesen ist und deshalb an unserem europäischen 230 V-Steckdosen nicht funktioniert. Schon fast witzig ist die Zusatzinformation, dass der damit für den Betrieb notwendige Transformator sich nicht einsetzen lässt, weil er zuverlässig den Fehlerstromschutzschalter auslöst und damit den ganzen Laborraum lahmlegt, in dem das Lightboard provisorisch installiert ist.

Wer jetzt immer noch mit dem Gedanken spielt, sich unbedingt ein Lightboard anschaffen zu müssen, sei gewarnt, dass man das Ding nach jedem Einsatz auch intensiv putzen muss. Obwohl die Stifte laut Aufschrift trocken abwischbar sein sollen, klappte das bei mir nicht. Also muss man das Lightboard erst mal mit einer Sprühflasche etwas anfeuchten, dann mit einem Lappen alles verschmieren und anschließend trocken abrubbeln. Was lobe ich mir da den elektronischen Radierer eines Smartboards oder die „Alles markieren“- und „Löschen“-Funktionen in Windows Journal.

Wie eine klassische Tafel kann man ein Lightboard auch mit einem Tafelwischer bzw. -abzieher oder Lappen bzw. Papiertüchern reinigen

Fazit

Ja, der optische Effekt eines Lightboards ist auf jeden Fall ganz nett (und lässt sich mit etwas mehr Sorgfalt und Erfahrung bei der Einstellung der Lichter und der Kamera auch sicher noch optimieren), und wenn man gut an einer Tafel schreiben und gleichzeitig etwas dazu erzählen kann, kommt einem das System natürlich auch entgegen, da zunächst wenig Umgewöhnung nötig ist. Zum Blickkontakt mit der Kamera muss man sich natürlich trotzdem etwas zwingen. Ansonsten gefällt mir, dass man auch sehr schön mit beiden Händen auf Dinge zeigen kann. Außerdem zwingt das System natürlich wie eine normale Kreidetafel oder ein Whiteboard etwas zur Langsamkeit, was die Nachvollziehbarkeit der Ausführungen für die Studierenden sicher verbessert.

Ansonsten ist ein Lightboard halt ein unglaublich komplexes, aufwendiges und teures System (knapp 18 k€ Gesamtkosten in der genutzten Variante, allein 900 € für die Kamera mit Polarisationsfilter, 300 $ für den HDMI-Konverter zur Spiegelung, …), das wahnsinnig viele Möglichkeiten zum Fehlermachen bietet (zu wenig Kontrast, schlechter Weißabgleich, schlechte Stifte, schlechtes Mikrofon, unpassende Kleidungswahl, viele verwirrende Einstellmöglichkeiten für das Licht, Probleme mit Reflexionen und Sonnenlicht, Spiegelungen des Kontrollmonitors, unzureichende Verdunklung, aufwendige Reinigung, etc.). Das beste und teuerste Lightboard nützt einem nämlich auch nichts, wenn es nach der teuren Anschaffung lieblos in einen unpassenden Raum geworfen und nicht richtig eingestellt wurde, sich niemand um Pflege, Wartung und intensive Einweisung/Schulung der Nutzenden kümmert. Hier stellt sich auch eine eher administrative Frage: Lohnt sich eher einmalig angeschafftes teures Equipment, das kollaborativ viele Lehrende sequentiell nutzen oder sollte man liebere mehrere, jeweils günstigere, parallel nutzbare Aufnahmemöglichkeiten schaffen? Welcher Produktionspreis pro fertiger Minute Videomaterial ist allein vom Aufnahmeequipment her angemessen? Wie können Raumzugänge und Technikschulungen effizient organisiert werden? Wie ist sicher gestellt, dass immer unter optimalen Bedingungen aufgezeichnet und das nötige Wissen dazu nicht nur als „Oral History“ weitergegeben wird?

Verwendetes Kameramodell VIXIA HF G50 mit 4K-Auflösung von Canon

Für die 18 k€ Anschaffungspreis des Lightboard-Sets bekomme ich auch locker 15 bis 20 Büros mit einem folgendem Setup ausgestattet:

  • Elgato Greenscreen für Deckenmontage, 200 €
  • Logitech Streamcam, 160 €
  • Rode Mikrofon NT-USB Mini , 100 €
  • Rode Mikrofonarm PSA-1, 90 €
  • Wacom Schreibtablett Intuos, 130 €

und hätte sogar noch Geld über, die Mitarbeiter*innen und Kolleg*innen entsprechend zu schulen oder in gutes Licht zu investieren). Mit dem Chroma-Keying-Filter von OBS Studio bekommt man dann auch sehr ansprechende Videos hin, hat einen ebenso schönen optischen Effekt und kann viel mehr machen, als nur Schreiben, sondern z.B. auch in MATLAB oder LTspice simulieren.

Greenscreen-Setup in meinem Büro zur Aufnahme von Videomaterial
Erklärvideo, das ich mit meinem Greenscreen-Setup im Büro aufgezeichnet habe

Ansonsten kann man sich auch einfach mit einem normalen guten Funkansteckmikrofon vor ein gut ausgeleuchtetes und reflexionsarmes Whiteboard stellen, darauf schreiben, etwas dazu erzählen und das mit einem Smartphone auf einem Stativ filmen. Natürlich sieht man die erklärende Person dann eher von hinten und selten von vorn, die Art der Inhaltsvermittlung bleibt aber die gleiche. Ein entsprechendes Video zur gleichen Schaltung mit der Vierpoltheorie habe ich zum Vergleich Anfang Januar aufgezeichnet. Die Kosten für dieses Setup betragen exklusive des üblicherweise vorhandenen Whiteboards und Smartphones nur etwa 500 €. Außerdem kann man hier auch endlich mal die Farben der Stifte unterscheiden.

Video, das ich an einem üblichen Whiteboard aufgezeichnet habe

Das Lightboard ist für deshalb so etwas wie der Ferrari oder der Porsche unter den Videoaufnahmesystemen, teuer, exklusiv, kompliziert und eigentlich ziemlich unnötig, aber eben auch sehr schick und als Luxusvariante natürlich trotzdem „absolut notwendig für die Lehre„. Mein oben beschriebenes Greenscreen-Setup ist dann vielleicht so etwas wie der VW Golf oder Passat, ein „Vernunftsetup“, der Preis-Leistungs-Sieger. Die Variante mit gutem Mikrofon, Smartphone-Kamera und normaler Tafel/Whiteboard ist dann der Polo oder Nissan Micra, fährt auch, kommt auch ans Ziel, verbraucht weniger Sprit, macht als Sparvariante aber auch nicht so viel her.

Informationen für Studierende zur Open-Web-Präsenz-Prüfung am 14. Februar 2022

Folgenden kursiv gesetzten Text habe ich gerade nach lehrstuhlinterner Abstimmung an unsere potentiellen Prüflinge in den Grundlagen der Elektrotechnik geschickt. Gegenüber der letzten Präsenzprüfung mit anschließend viel „Papierkrieg“ würde ich die Aufgabenverteilung, Einreichung, Korrektur, Bewertung, Einsichtnahme und Archivierung wieder komplett digital durchführen. Dazu brauchen die Studierenden im Hörsaal natürlich ein digitales Endgerät, was aber heutzutage mit entsprechender Vorlaufzeit natürlich kein Problem sein sollte (ähnlich wie man früher ein Tafelwerk und einen Taschenrechner vorausgesetzt hat). Ich erhoffe mir eine schnellere und einfachere Korrektur ohne aufwendige Logistik der Hefter mit den Papierlösungen, raschere Antworten auf Rückfragen der Studierenden und eine problemlose digitale kontaktlose Prüfungseinsicht, auch aus der Ferne.

Um den Korrekturaufwand gering zu halten, würde ich in jedem der zehn Themenbereiche nur 3 oder 4 Aufgaben in den Auswahlpool stellen, so dass die Kolleg*innen bei der Kontrolle nur 3 oder 4 Musterlösungen parat haben müssen. Das erspart auch das nervige Recherchieren der passenden Musterlösung in der Datenbank bei jeder Korrektur. Außerdem kann ich ja dann Aufgaben mit jeweils gleicher Punktzahl und damit wirklich gleichem Bearbeitungsaufwand wählen, so dass die Auswertung einfacher ist, weil ich nicht mehr eine unterschiedliche Sollpunktzahl für jede*n Student*in berücksichtigen muss. Die resultierenden 310 oder 410 verschiedenen Prüfungsvariationen bieten trotzdem genügend Variabilität. Mit einer zufälligen Mischung der Aufgabenreihenfolge sind studentische Absprachen auf einem höheren Kompetenzniveau notwendig, um mögliche Lösungen auszutauschen.

Die Variante im Hörsaal schränkt Contract Cheating und andere Betrugsversuche hinreichend ein und wird auch von den Studierenden als fairer. Trotzdem wäre es kein großes Problem, die Prüfung bei Verschlimmerung der Pandemielage ohne großen Aufwand auch wieder auf eine komplette Online-Variante umzustellen, die ich dann aber erneut in unbeaufsichtiger Take-Home-Form durchführen würde.

In die Zukunft blickend eröffnen wir uns damit mittelfristig Möglichkeiten, in der Prüfung auch mal einzelne Aufgaben mit MATLAB Grader oder LTspice/EasyEDA einzubauen, die noch mal praxisnäher sind und weiterhin auch den Korrekturaufwand für die Kolleg*innen senken.

Außerdem ist ein nahezu voll-digitaler Prüfungsablauf perspektivisch kompatibel zu den Anforderungen des Onlinezugangsgesetzes, das sicherlich auch irgendwann die Hochschulen dazu zwingen wird, Verwaltungsdienstleistungen wie eine Prüfungseinsicht digital zu ermöglichen.

Werte Studierende,

die für Montag, den 14.02.2021 im Zeitraum von 16 Uhr bis 19 Uhr geplante Prüfung zur Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik 1, 2“ (Nr. 800012) wird aller Voraussicht nach als Präsenzprüfung in G44-H6 durchgeführt. Das konkrete Hygienekonzept steht noch nicht fest, wird aber zu gegebener Zeit von der Universitätsleitung zentral bekannt gegeben. Vor der Prüfung melden Sie sich wie üblich im LSF bzw. über das Prüfungsamt zur Prüfung an (mindestens zwei Wochen vorher). Voraussetzung dafür ist der Übungsschein.

Ähnlich wie die letzten Prüfungen wird auch diese Präsenzprüfung im Open-Book-Format durchgeführt. Für Sie als Student*in bedeutet dies, dass Sie zwar eine eigenständige Lösung erarbeiten müssen, für diese aber viele verschiedene Hilfsmittel nutzen können. Dazu zählen beispielsweise:

  • Vorlesungsskripte und Bücher
  • Mitschriften und Lösungen von Übungsaufgaben
  • konventionelle und grafikfähige Taschenrechner
  • digitale Endgeräte wie Smartphones, Tablet-PCs und Laptops/Notebooks mit:
    • Numerikprogrammen wie MATLAB/Octave
    • Computeralgebrasystemen wie Maxima
    • Netzwerksimulatoren wie LTspice, CONCIRC oder EasyEDA

Sie benötigen für die Prüfung ein digitales Endgerät, um die Aufgabenstellungen zu lesen und ihre handschriftlichen Lösungen einreichen zu können. Stellen Sie bitte eine genügend lange Akkulaufzeit sicher, da die Plätze in G44-H6 nicht alle mit Steckdosen ausgestattet sind. Laden Sie Akkus vorher vollständig auf und halten Sie eventuell Ersatzakkus bzw. eine Powerbank bereit. Installieren Sie die benötigte Software vorher und richten Sie diese auch für einen möglichen Offline-Betrieb ein, falls es Probleme mit dem WLAN gibt. Halten Sie eventuell ein zweites Gerät (z.B. einen Tablet-PC) als Alternative bereit.

Zu Beginn der Prüfung bekommen Sie die Prüfungsaufgaben per E-Mail an Ihre studentische E-Mail-Adresse zugesandt. Die Prüfungsklausur besteht aus Aufgaben, die ähnlich wie die Übungsaufgaben aufgebaut sind. Die Themen der Aufgaben entsprechen den Übungsthemen, die in beiden Semestern behandelt wurden.

Ähnlich wie in den letzten Prüfungen sind die Aufgabenblätter individualisiert, d.h. jede(r) Prüfungsteilnehmer*in bekommt eigene Aufgaben, die aber in der Schwierigkeit, im Umfang und in den Themenbereichen vergleichbar sind. Da Sie bei der Lösung gegenüber den bisherigen Präsenzklausuren mehr Möglichkeiten (z.B. Software, siehe oben) nutzen können, steigt der Aufgabenumfang von 9 auf 10 Aufgaben. Die Bearbeitungszeit beträgt wie bisher 180 min bzw. 3 h.

Während der Prüfung lösen Sie die Aufgaben und notieren Ansatz, Lösungsweg sowie Zwischen- und Endergebnisse nachvollziehbar und handschriftlich auf den dazu vorbereiteten Lösungsblättern. Weitere Hinweise dazu:

  • Berechnungen mit einem Stift mit gutem Kontrast schreiben
  • für jede Aufgabe ein neues Blatt benutzen
  • Punkte für einzelne Aufgaben siehe Aufgabenblatt
  • es ist die vorgegebene Berechnungsmethode zu verwenden, sonst 0 Punkte
  • richtiges Ergebnis gilt nur, wenn der Lösungsweg plausibel ist
  • eventuell vorhandene Aufgabenunterteilung in a), b), … beibehalten
  • Endergebnisse nach Möglichkeit hervorheben

Halten Sie während der Prüfung bitte Ihren Studierendenausweis zur Identifizierung bereit. Am Ende der Prüfung fotografieren Sie Ihre Lösungen ab und reichen diese in entsprechenden Einreichungsformularen im Moodle-Kurs ein. Dabei müssen Sie außerdem eine Erklärung zur eigenständigen Lösung abgeben. Für das Abfotografieren und Hochladen stehen Ihnen weitere 15 min Zeit zur Verfügung.

Nur für den schriftlich begründeten Ausnahmefall, dass Sie während der Prüfungszeit nicht an der Präsenzprüfung teilnehmen können, z.B. durch eine behördlich angeordnete Quarantäne, amtliche Reisebeschränkungen oder ähnliche pandemiebedingte Gründe, können Sie die Prüfung auch in einem videobeaufsichtigten Online-Format absolvieren. In diesem Fall bekommen Sie die Prüfungsaufgaben ebenso kurz vor der Prüfung als PDF-Datei per E-Mail an Ihre studentische E-Mail-Adresse zugeschickt. Sie lösen die Aufgaben und notieren Ansatz, Lösungsweg sowie Zwischen- und Endergebnisse nachvollziehbar und handschriftlich. Am Ende der Prüfung fotografieren Sie Ihre handschriftlichen Lösungen ab bzw. scannen diese ein und laden sie hoch. Dabei muss auf jedem abfotografierten Lösungsblatt Ihr Studierendenausweis in der linken unteren Ecke deutlich sichtbar sein. Für das Abfotografieren/Einscannen und Hochladen stehen Ihnen auch hier weitere 15 min Zeit zur Verfügung.

Für Rückfragen stehe ich gern zur Verfügung.

Viele Grüße

Mathias Magdowski

Open-Book-Präsenzklausur in den Grundlagen der Elektrotechnik

Aufgrund gesunkener Inzidenzen sind Präsenzprüfungen nach aktuellem Planungsstand an der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg wieder möglich. Nachdem eine online durchgeführte Open-Book-Prüfung im letzten Wintersemester relativ problemlos funktionierte, würde ich in diesem Sommersemester gern ein Open-Book-Format in Präsenz erproben. Das Präsenzformat wurde von den Studierenden im Sinne der Chancengleichheit gewünscht und ich finde es spannend, auch dort weitere Hilfsmittel wie Smartphones, Tablet-PCs oder Notebooks/Laptops zu erlauben, um praxisrelevante Kompetenzen wie die Nutzung von Numerikprogrammen wie MATLAB bzw. Octave oder Netzwerksimuationsprogrammen wie LTspice oder EasyEDA in einer Prüfung abzubilden. Dementsprechend habe ich folgende Informationen an die Studierenden gegeben:

Die für Mittwoch, den 04.08.2021 im Zeitraum von 12 Uhr bis 15 Uhr geplante Prüfung zur Lehrveranstaltung „Grundlagen der Elektrotechnik 1, 2“ (ÜS 800011) wird als Präsenzprüfung in der Messehalle 2 durchgeführt. Vor der Prüfung melden Sie sich wie üblich im LSF bzw. über das Prüfungsamt zur Prüfung an. Voraussetzung dafür ist der Übungsschein.

Ähnlich wie die letzte Online-Prüfung wird auch die Präsenzprüfung im Open-Book-Format durchgeführt. Für Sie als Student*in bedeutet dies, dass Sie zwar eine eigenständige Lösung erarbeiten müssen, für diese aber viele verschiedene Hilfsmittel nutzen können. Dazu zählen beispielsweise:

  • Vorlesungsskripte und Bücher
  • Mitschriften und Lösungen von Übungsaufgaben
  • konventionelle und grafikfähige Taschenrechner
  • digitale Endgeräte wie Smartphones, Tablet-PCs und Laptops/Notebooks mit:
    • Numerikprogrammen wie MATLAB/Octave
    • Computeralgebrasystemen wie Maxima
    • Netzwerksimulatoren wie LTspice, CONCIRC oder EasyEDA

Wenn Sie für die Prüfung ein digitales Endgerät nutzen möchten, stellen Sie bitte eine genügend lange Akkulaufzeit sicher, da die Prüfungsplätze in der Messehalle 2 nicht mit Steckdosen ausgestattet sind. Laden Sie Akkus vorher vollständig auf und halten Sie eventuell Ersatzakkus bzw. eine Powerbank bereit. Installieren Sie die benötigte Software vorher und richten Sie diese für einen Offline-Betrieb ein, denn ein drahtloser Internetzugang per WLAN steht in der Messehalle 2 nicht zur Verfügung.

Zu Beginn der Prüfung bekommen Sie die Prüfungsaufgaben ausgedruckt in einem Umschlag ausgehändigt. Die Prüfungsklausur besteht aus Aufgaben, die ähnlich wie die Übungsaufgaben aufgebaut sind. Die Themen der Aufgaben entsprechen den Übungsthemen, die in beiden Semestern behandelt wurden.

Ähnlich wie in der letzten Online-Prüfung sind die Aufgabenblätter individualisiert, d.h. jede(r) Prüfungsteilnehmer*in bekommt eigene Aufgaben, die aber in der Schwierigkeit, im Umfang und in den Themenbereichen vergleichbar sind. Da Sie bei der Lösung gegenüber den bisherigen Präsenzklausuren mehr Möglichkeiten (z.B. Software, siehe oben) nutzen können, steigt der Aufgabenumfang von 9 auf 10 Aufgaben. Die Bearbeitungszeit beträgt wie bisher 180 min bzw. 3 h.

Während der Prüfung lösen Sie die Aufgaben und notieren Ansatz, Lösungsweg sowie Zwischen- und Endergebnisse nachvollziehbar und handschriftlich auf den dazu vorbereiteten Lösungsblättern. Weitere Hinweise dazu:

  • Berechnungen nicht mit Bleistift schreiben
  • für jede Aufgabe das passende Blatt benutzen
  • Punkte für einzelne Aufgaben siehe Aufgabenblatt
  • es ist die vorgegebene Berechnungsmethode zu verwenden, sonst 0 Punkte
  • richtiges Ergebnis gilt nur, wenn der Lösungsweg plausibel ist
  • eventuell vorhandene Aufgabenunterteilung in a), b), … beibehalten
  • Endergebnisse nach Möglichkeit hervorheben

Halten Sie während der Prüfung bitte Ihren Studierendenausweis zur Identifizierung bereit. Am Ende der Prüfung geben Sie Ihre handschriftlichen Lösungen in einem Umschlag ab. Außerdem müssen Sie eine Erklärung zur eigenständigen Lösung ausfüllen und unterschrieben abgeben.

Nur für den schriftlich begründeten Ausnahmefall, dass Sie während der Prüfungszeit nicht an der Präsenzprüfung teilnehmen können, z.B. durch eine behördlich angeordnete Quarantäne, amtliche Reisebeschränkungen oder ähnliche pandemiebedingte Gründe, können Sie die Prüfung auch in einem videobeaufsichtigten Online-Format absolvieren. In diesem Fall bekommen Sie die Prüfungsaufgaben kurz vor der Prüfung (etwa 5 min) als PDF-Datei per E-Mail an Ihre studentische E-Mail-Adresse zugeschickt. Sie lösen die Aufgaben und notieren Ansatz, Lösungsweg sowie Zwischen- und Endergebnisse nachvollziehbar und handschriftlich. Am Ende der Prüfung fotografieren Sie Ihre handschriftlichen Lösungen ab bzw. scannen diese ein und laden sie hoch. Dabei muss auf jedem abfotografierten Lösungsblatt Ihr Studierendenausweis in der linken unteren Ecke deutlich sichtbar sein. Für das Abfotografieren/Einscannen und Hochladen stehen Ihnen weitere 15 min Zeit zur Verfügung.

Herausfordernd in diesem Format sind vermutlich folgende Dinge:

  • Die Akkulaufzeit der eventuell schon etwas dienstälteren Geräte wird vermutlich nicht bei allen Studierenden für die gesamte Prüfungszeit reichen. Powerbanks für Mobiltelefon sind üblich, für mobile Computer aber sehr selten.
  • Es wird spannend zu sehen, wie viele Studierenden auch ohne WLAN einen Internetzugang über mobile Daten bzw. Mobilfunkverbindungen zur Verfügung haben und in welchen Rahmen nutzen werden.
  • Die Korrektur und Auswertung von individualisierten Klausuren bleibt relativ aufwendig. Vermutlich werde ich die handschriftlichen Lösungen erst gesammelt einscannen (mit einem Scanner/Kopierer mit automatischem Einzelblatteinzug), so dass die darauffolgende Korrektur durch die Kolleg*innen und die Einsichtnahme durch die Studierenden wieder komplett online erfolgen kann.

Mein persönliches Semesterfazit für die Grundlagen der Elektrotechnik

Liebe Studierende,

die Prüfungsklausur in den Grundlagen der Elektrotechnik ist jetzt fertig kontrolliert sowie ausgewertet und die Lehrveranstaltung in diesem etwas ungewöhnlichen Corona-Online-Semester damit mehr oder weniger offiziell abgeschlossen. Ich möchte das als Gelegenheit nutzen, noch mal ein persönliches Fazit zu ziehen.

Der Semesterstart im April war für uns alle sicherlich sehr ungewohnt, aufregend, etwas improvisiert und unvorhersehbar in der weiteren Planung. Für die Grundlagen der Elektrotechnik gab es aber schon seit langer Zeit ein gutes Skript und Buch zum Selbstlernen, einige Video mit Beispielaufgaben, ein gutes Übungsheft und zahlreiche weitere interaktive Materialien wie Quizfragen oder Simulationsbeispiele, die sich eigentlich sehr gut zum Selbstlernen eignen sollten. Diese haben wir dann versucht, im Moodle noch mal etwas strukturierter und mit einer Wochenplanung versehen bereitzustellen.

Außerdem gab es ja eine Online-Vorlesung mit einem gewissen Anteil zur Wissensvermittlung und ebenfalls vielen interaktiven Elementen, Quizfragen, gemeinsamem Zeichnen, etc. Statt Übungsterminen, in denen vorgerechnet wird, gab es täglich zwei Online-Sprechstundentermine zum Stellen von Fragen und zur Diskussion zu den Inhalten.

Zunächst möchte ich allen Teilnehmer*innen danken, die sich regelmäßig aktiv in diesen Formaten eingebracht haben. Leider waren das meiner Meinung nach aber viel zu wenige. Ein Satz der mich in der Evaluierung wirklich gestört hat, war die Aussage „Übungen sollten auch live angeboten werden. Auch wenn einfach nur eine Aufgabe vorgerechnet wird, ist dies besser, als die Aufgaben komplett alleine lösen zu müssen.“.

Das ist meines Erachtens leider komplett falsch. Ich kann mir die ganze Tour de France im Fernsehen anschauen, in denen die besten Radfahrer der Welt ihr Können zeigen, gut Fahrradfahren lerne ich dadurch sicher nicht. Ich kann mir ganz viele Kochsendungen im Fernsehen anschauen, ein guter Koch wird trotzdem nicht aus mir werden, wenn ich nicht vor oder nach jeder Kochsendung mal jedes Rezept selbst ausprobiere.

Man muss schon mal selbst den Mut haben, sich seines eigenen Verstandes zu bedienen und selbst nach Bearbeitung der Einstiegsaufgaben wagen, vielleicht auch mal an einem Lösungsweg zu scheitern. Dann kommt man in die Online-Sprechstunden, fragt und bekommt Hilfe angeboten. Man muss aber schon mal selbst aktiv werden, selbst nachdenken und selbst eine Lösungsidee entwickeln, nur vom Zurücklehnen und Konsumieren von vorproduzierten Videos oder der bloßen Teilnahme an einer Online-Vorrechnen-Übung wird man nicht viel Kompetenzen in den Grundlagen der Elektrotechnik erlangen und aufbauen.

Dabei haben wir versucht, Ihnen viele Brücken zu bauen, sich selbst auszuprobieren und auch direkt Rückmeldung und Feedback zu bekommen. Leider wurden auch die Quizze im Moodle viel zu wenig genutzt (nur von etwa 10% der Studierenden), das Suche-Biete-Forum war bis auf einen Eintrag komplett tot. Auch das Fragenforum wurde kaum genutzt, außer von mir, um dort Fragen und die zugehörigen Antworten zu sammeln, die mir per E-Mail geschickt wurden.

Auch der Chat in Zoom wurde viel zu selten genutzt, um Rückfragen zu stellen, wobei ich das genau wie im Moodle-Forum noch verstehen kann, wenn man als Studierende(r) keine vermeintlich „dumme Frage“ für immer und ewig mit dem eigenen Namen verknüpft in einem Forum oder Chatverlauf zu stehen haben möchte. Die anonyme Variante über Pigeonhole wurde aber leider auch nicht viel besser angenommen.

Weiterhin haben wir mit dem personalisierten Aufgaben versucht, Ihnen zu zeigen, wie sinnvoll es sein kann, sich gegenseitig über Ihre Lösungsideen auszutauschen und mögliche Verbesserungen zu diskutieren. Ob das außerhalb der Aufgaben viel genutzt wurde, kann ich nicht einschätzen, vermute es aber eher nicht. In der Aufgabe zum Zeigerbild haben wir Ihnen auch versucht zu vermitteln, wie man selbst ganz einfach ein Erklärvideo aufnehmen kann, wenn man mal eine Lösung oder ein Verfahren verstanden hat. Außerhalb der Aufgabe hat das aber meines Wissens auch niemand getan, auch wenn es technisch sehr einfach und dem Verständnis des Stoffes extrem zuträglich ist.

Auch das GETcamp, das leider etwas mit technischen Startschwierigkeiten zu kämpfen hatte, hätte inhaltlich aktiver von studentischer Seite ausgestaltet werden können, wenn mehr Studierende mehr Eigeninitiative zeigen würden und mehr Engagement über das Pflichtprogramm hinaus an den Tag legen würden. Leider haben viele die personalisierten Zusatzaufgaben, die ja immer wieder für den dadurch gewonnenen Erkenntnisgewinn sowie die gute und langfristige Prüfungsvorbereitung gelobt werden, nur exakt so lange bearbeitet, bis sie genug Punkte für die Prüfungszulassung zusammen hatten, um dann mangels gründlicherer Vorbereitung in der Klausur zu scheitern. Da fragt man sich als Lehrender manchmal zurecht, warum man so viel Aufwand investiert, solche Aufgaben zu konzipieren und bereitzustellen, wenn sie am Ende kaum genutzt werden.

Noch ein paar Worte zur Klausur und der kleinen Evaluierung dazu. Natürlich wird eine Klausur immer aus einem Anteil „komplett neuer“ Aufgaben bestehen, die es genau so noch nicht in vorherigen Klausuren oder im Übungsheft gegeben hat. Wir möchten nämlich nicht, dass Sie kochrezeptartig Lösungswege auswendig lernen, sondern die grundlegenden Berechnungskonzepte (Knotensatz, Maschensatz, Strom-Spannungs-Beziehungen, etc.) verstehen. Es geht in der Klausur auch nicht um eine reine Wissensabfrage, sondern um den Nachweis von Kompetenzen, also der Handlungsfähigkeit in Situationen mit offenem Ausgang. Das geht naturgemäß nur mit Aufgaben, die man exakt genau so noch nicht vorher gesehen hat.

Es geht also nicht um das „Auswendiglernen“, sondern um das „Können“. Wie viel von dem vorherigen Stoff „auswendig gelernt“ wurde, zeigte leider die Aufgabe 1 zu Ladung und Strom, bei der sehr viele fälschlicherweise irgendeine Art von Exponentialfunktion vermuteten, die wir vorher häufig in Aufgaben besprochen hatten, obwohl dort eine sehr einfache bzw. die einfachste Wurzelfunktion gegeben war. Wenn der eigene Horizont durch das Memorieren von Musterlösungen so verengt ist, dass man nur noch in e-Funktionen denkt und keine Wurzelfunktion mehr erkennt, ist das natürlich ein Problem. So ist das in der Evaluierung geäußerte Statement „Wenn schon eine etwas schwierigere Funktion als Graph dargestellt ist (Aufgabe 1), dann sollte wenigstens noch dazu stehen, welchem allgemeinen Muster der Graph folgt.“ zurückzuweisen. Es war eine einfache Wurzelfunktion, natürlich sollte man diese erkennen, ohne dass es dransteht.

Warum sich andererseits Studierende in der Evaluation z.B. eine Aufgabe zur Fourierreihe in der Klausur gewünscht haben, meines Erachtens eines der schwierigsten und aufwendigsten Themen überhaupt, erschließt sich mir auch nicht so ganz. Insgesamt, und da sind wir wieder bei der Aktivität und dem Engagement, war die Teilnahmequote in den vier semesterbegleitenden Befragungen aber auch sehr gering (es gab jeweils 23, 19, 12 und 19 Rückmeldungen von etwa 150 Studierenden, die im Kurs aktiv sein müssten). Stärker und aussagekräftiger kann man aus studentischer Sicht eigentlich nicht zurückmelden, dass einem herzlich egal ist, was dort in der Lehrveranstaltung so passiert.

In diesem Sinne wünsche ich mir von Ihnen, die Sie ihr Studium erfolgreich abschließen möchten, für die kommenden Semester mehr Engagement, mehr Eigeninitiative über das „Prüfungsrelevante“ und unbedingt Notwendige hinaus, mehr Aktivitäten und mehr Einbringen Ihrer Ideen in die Lehrveranstaltungen. Ihre ebenso engagierten Lehrenden, Professor*innen, Tutor*innen sowie Übungs- und Seminarleiter*innen werden es Ihnen danken.

Viele Grüße und eine verdiente Semesterpause

Mathias Magdowski

Bitte kein aufwendiges und wenig nutzbringendes Online-Proctoring!

In Reaktion auf ein schönes amtliches Dokument zu Online-Prüfungen, die „Ordnung zur Bewältigung der durch die Coronavirus SARS-CoV-2-Epidemie an den Betrieb der Bergischen Universität Wuppertal gestellten Herausforderungen in Studium, Lehre und Prüfungen„, in der Ideen zur Abwicklung für mündliche und schriftliche Online-Prüfungen und z.B. auch der Umgang mit (technischen) Störungen zusammengefasst sind, habe ich mal ein paar Gedanken zum Umgang und zur Abwicklung solcher Prüfungen verschriftlicht, weil ich davon ausgehe, dass auch anderen Hochschulen in Kürze ähnliche Ordnungen bevorstehen.

Hier ein erster Auszug aus dem Dokument:

Durchfuehrungsbestimmungen_mit_Markierungen

Mir erschließt sich z.B. nicht so ganz, wo der Vorteil liegen soll, den Studierenden die Prüfungsunterlagen per Post zuzuschicken (was aufwendig, teuer und bei internationalen Studierenden im Ausland auch logistisch schwierig ist) und diese auch wieder per Post einreichen zu lassen. Es ist außerdem sehr schwierig, 25 Studierende per Videokamera gleichzeitig dabei zu beaufsichtigen, wie sie auf Kommando die Briefe öffnen und diese dann 90 min später auf Kommando auch wieder sicher versiegeln. Ich sehe auch schon viele Studierende nach „briefe aufdampfen wie in sonnenallee“ googlen ;-).

Warum verzichtet man nicht einfach auf die Nutzung von speziellem Klausurpapier und stellt den Studierenden die Prüfungsaufgaben just-in-time per Moodle oder E-Mail zur Verfügung, gern auch als zertifiziertes PDF-Dokument inklusive eines Hashwertes, den die Studierenden zu Beginn der Prüfung verifizieren sollen. Stimmt der Hashwert nicht, löst der Prüfling also potentiell einen verfälschten Aufgabenzettel, fällt das sofort auf. Randomisierte Aufgaben und große Aufgabenpools erfordern eine eigenständige Lösung der Studierenden. Kompetenz- und nicht wissensreproduktions-orientierte Aufgaben ermöglichen das Konzept von Open-Book-Klausuren umzusetzen, die es ja vorher in Präsenzprüfungszeiten auch schon als sogenannte „Kofferklausuren“ gab.

Die gleiche Online-Variante würde auch bei der Einreichung funktionieren. Die Studierenden fotografieren Ihre handschriftlichen Lösungsblätter ab (was ja bei unseren personalisierten Aufgaben auch sehr gut funktioniert), generieren ein Hashwert und reichen den Hashwert sofort, die eigentlichen Dateien bei geringer Bandbreite zur Not auch zeitverzögert per Moodle oder E-Mail ein. Eine nachträgliche Manipulation ist damit technisch ausgeschlossen. Die dafür nötigen Hashwerte zu generieren ist nicht aufwendig, das geht einfach im Browser. Die somit sofort digital vorliegenden Lösungen können dann auch direkt digital an die korrigierenden Personen verteilt werden und man hat keinen Papierkrieg. Was ist z.B. auch, wenn einer der Prüfungsbriefe verloren geht? Werden diese per Einschreiben mit Rückschein verschickt? Haftet die Post für eine nichtbestandene Prüfungsleistung? Das erscheint mir alles wenig durchdacht.

Ansonsten halte ich die gleichzeitige Videoüberwachung aller Studierenden für sehr paranoid, befremdlich, datenschutzrechtlich bedenklich und auch unnötig. Es entspricht auch nicht unserem Leitbild Lehre, in dem es heißt: „Die Basis unserer Informations- und Kommunikationskultur sind Vertrauen und Transparenz.“

Wenn jemand betrügen möchte, wird er oder sie es auch mit Videoüberwachung schaffen. Dritte Personen können sich sonstwo in einem Raum verstecken, man kann falsche, vorproduzierte Kamerabilder einspeisen, beim Ton ist das noch einfacher, etc. Wer es als MINT-Student*in nicht schafft, seine eigenen Atem-, Schreib- und eventuell auch Tippgeräusche in Dauerschleife aufzuzeichnen und in ein Videokonferenzsystem einzuspeisen, sollte sowieso keinen MINT-Abschluss bekommen ;-). Die permanente Videoüberwachung benötigt auch unnötige Bandbreite und ist technisch anfällig. Außerdem ist auch sehr fraglich, was nun passiert, wenn absichtlich oder unabsichtlich (wie will man aus der Ferne unterscheiden, ob ich bei meiner Fritz!Box den Stecker rausgezogen oder der Bagger vorm Haus das Kabel gekappt hat) die Verbindung zusammenbricht.

Wenn man es richtig machen würde, sollte man z.B. den Prüfling, seinen Schreibtisch und einen Computermonitor im Bild haben, auf dem z.B. eine bestimmte Webseite geöffnet ist. Diese Webseite wechselt in beliebigen Abständen die Hintergrundfarbe in nicht-vorhersagbarer Reihenfolge. Damit würde in einer Proctoring-Überwachung sofort auffallen, wenn von einem Prüfling kein Live-Bild sondern etwas Vorproduziertes in Dauerschleife läuft. Die Frage ist, ob man den Studierenden so viel Misstrauen entgegen bringen möchte. Außerdem benötigen die Studierenden dafür mindestens zwei digitale Endgeräte bzw. eine Webcam mit genügend langem USB-Kabel.

Wenn man solche technischen Raffinessen aber nicht nutzt, ist alles Online-Proctoring (Ausweisen der Studierenden durch Lichtbildausweis, Kameraschwenk durch den Raum, etc.) umsonst, weil es sich vergleichsweise einfach durch Einspeisen von vorproduziertem Material umgehen lässt.

Hier ein zweiter Auszug aus dem Dokument:

Durchfuehrungsbestimmungen2_mit_Markierungen

Außerdem finde ich es organisatorisch sehr spannend, wie eine aufsichtsführende Person für eine z.B. 90-minütige Prüfung nacheinander

  1. alle studentischen Ausweise mit Lichtbild kontrolliert (was ist mit Webcams mit Festfokus auf die typischen 50 cm Distanz, da kann man sonstwas in die Kamera halten, kleine Sachen scharf darzustellen, ist unmöglich, wie lange wird so etwas wohl dauern, 25 mal x Sekunden?)
  2. bei allen Studierenden einen Kameraschwenk im Raum macht (sehen diesen dann auch die anderen Studierenden oder macht die Aufsicht das in 25 separaten Breakout-Räumen?, wie lange wird so etwas wohl dauern, 25 mal x Sekunden?)
  3. dann alle (gleichzeitig?) dabei beaufsichtigt, wie die vorher natürlich nicht manipulierten Briefumschläge geöffnet werden (wie stark muss man vorher seine Kameralinse mit fettigen Fingern anfassen und gegen das Licht ausrichten, damit der kleine wieder zugeklebte Schlitz an der Briefunterseite nicht auffällt?)
  4. dann (optional) die Aufgaben diktieren (!?, wie sieht es da mit der Barrierefreiheit aus)
  5. immer mal wieder Studierende, die den Eindruck erwecken, unnötig nach links oder rechts zu schauen und seltsam unsynchrone Lippenbewegungen zu machen (was ist eigentlich mit Bauchredner*innen?) bittet, weitere Kameraschwenks durch den Raum zu machen, worauf sich die promovierte Hilfsperson immer schnell unterm Jugendbett versteckt
  6. Studierende zwischenfragen, ob und wie lange sie mal die heimische Toilette aufsuchen dürfen (um mal schnell ein paar Sachen auf den Smartphone zu googlen)
  7. am Ende alle (wieder gleichzeitig?) dabei beaufsichtigt, den Briefumschlag zu versiegeln (MINT-Sonderfrage: Wie viel dpi muss ein Scanner und Farbdrucker haben, damit man selbst oder jemand anderes während der Prüfung das Siegel reproduziert, so dass es bei verschmierter Kameralinse mit Festfokus echt genug aussieht? Gibt es dann wenigstens für jede Prüfung ein anderes Siegel, so dass die Studierenden sich immerhin den Aufwand leisten müssen, es jedes mal neu einzuscannen und auszudrucken und nicht einfach das von der letzten Prüfung aus der WhatsApp-Gruppe zu nehmen.)

Fragen über Fragen, beliebig viele Angriffsvektoren, richtig durchdacht scheint mir das Konzept noch nicht. Ich frage wirklich, was und wo das Problem ist, auf den ganzen Zauber zu verzichten, ordentliche, sinnvolle, randomisierte und kompetenzorientierte Prüfungsfragen zu stellen und auf eine Eigenständigkeitserklärung der Studierenden zu vertrauen (gern auch mit mehreren kleinen Prüfungen über das Semester verteilt, statt einer großen Abschlussprüfung). Alles andere macht nur beliebig viel Aufwand und bringt dafür beliebig wenig Nutzen.

 

Improvisiertes Stativ zum Abfilmen einer schreibenden Hand

Um nicht nur das Ergebnis einer Aufgabe, sondern auch den Prozess der Lösung zu dokumentieren, bieten sich Videos an. Neben einem Screencast auf einem Laptop oder Tablet-PC kann mit einem Smartphone auch die eigene Hand beim Schreiben und Zeichnen mit Stift, Geodreieck, Zirkel, Winkelmesser und Lineal auf Papier abgefilmt werden. Dafür benötigt man ein Stativ, das einfach improvisiert werden kann. Man benötigt:

  • eine Plastik-, Papp- oder Holzkiste mit ca. 20 cm bis 25 cm Höhe als „Basis“
  • ein kurzes flaches Stück Holz, z.B. einen Pfannenwender oder ein langes Holzlineal als „Ausleger“
  • ein schweres Buch zum Beschweren des Auslegers
  • ein Haushaltsgummi zum Fixieren des Smartphones am Ausleger

DSC02824

Der Ausleger kommt oben auf die Kiste und wird mit dem Buch beschwert. Das Smartphone wird flach auf den Ausleger gelegt und mit dem Gummiband befestigt. Als Rechtshänder stellt man die Box auf die linke Seite des Blattes, als Linkshänder auf die rechte Seite.

DSC02820.JPG

Beim Filmen sollte man auf Folgendes achten:

  • Full-HD-Qualität (1920 x 1080 Pixel) sieht sehr gut aus, erzeugt aber entsprechend große Videos (ca. 1,5 GB pro 10 min). Standard-HD-Qualität (1280 x 720 Pixel) sieht immer noch gut aus, erzeugt aber kleinere Videos (ca. 1 GB pro 10 min). NTSC-Qualität (720 x 480 Pixel) genügt meist auch und erzeugt sehr kleine Videos (ca. 150 MB pro 10 min).
  • Die Ausrichtung der Smartphone-Kamera sollte zur Ausrichtung des Blattes passen. Der Lagesensor der Kamera ist oft verwirrt, wenn die Kamera senkrecht nach unten filmt. Dementsprechend muss man die Kamera „aus der richtigen Richtung“ in die horizontale Lage drehen.
  • Wird kein Ton benötigt, sollte das Mikrofon bereits bei der Aufnahme deaktiviert werden.
  • Für eine gute Ausleuchtung setzt man sich vor ein Fenster oder benutzt eine Lampe, die das Blatt schräg von vorn (und nicht von oben) ausleuchet, um möglichst wenig Schatten zu erzeugen.
  • Wenn möglich, sollte man den Weißabgleich und die Tiefenschärfe der Kamera vor der Aufnahme einstellen und dann fixieren. Ansonsten fokussiert die Kamera manchmal auf die Hand, die sich näher als das Blatt am Objektiv befindet.
  • Vor bzw. während der Aufnahme sollte man prüfen, ob der gesamte geschriebene Blattinhalt im Sichtfenster der Kamera zu sehen ist. Falls nicht, kann man Kamera und Blatt entsprechend gegeneinander verschieben. Vor der Aufnahme kann man den Sichtbereich der Kamera auch durch Linien auf dem Blatt kennzeichnen, so dass man nicht darüber hinaus schreibt oder zeichnet.
  • Das Video sollte zeitlich so kurz wie möglich und so lang wie nötig sein.
  • Die Nutzung verschiedenfarbiger Stifte zur Markierung unterschiedlicher Lösungselemente kann für das Verständnis nützlich sein.
  • Zum maßstabsgetreuen Zeichnen wird die Verwendung von kariertem Papier
    oder Millimeterpapier und einem Geodreieck bzw. Winkelmesser und Lineal
    empfohlen.

A Twitter Challenge in Electrical Engineering

Dieser Artikel erschien ursprünglich im Mai 2017 auf https://www.openeducationeuropa.eu/en/case-study/twitter-challenge-electrical-engineering, ist dort aber mittlerweile nicht mehr verfügbar. Deshalb wird er hier noch mal originalgetreu (und damit in englischer Sprache) wiedergegeben.

After the winter term 2016/2017, we have done a „Twitter Challenge“ in electrical engineering. The idea was do like a „Math Olympiad“ for the better half of the students during the semester break, but not with some selected students in a classroom, instead open for all via Twitter.

The rules were simple:

  • we have published a quite challenging task in the field of electrical engineering
  • the person who first twitters the correct answer to our Twitter account (@LehrstuhlEMV, https://twitter.com/LehrstuhlEMV) with some certain hashtag (#feitchallenge, https://twitter.com/search?q=%23feitchallenge) wins
  • eligible is every students of our university that has not yet passed the exam in fundamentals of electrical engineering
  • all available software tools are permitted (internet, Google, Wolfram Alpha, MATLAB, LTspice, Octave, …)
  • to avoid a guess of the answer, every students has only three trials for the correct answer, that has to be within 0.1% accuracy
  • we will not publish the answer, if there is no correct answer from the students
  • we offered nice prices (USB headset, Bluetooth speaker, screwdrivers, cups) sponsored from some company

What we were afraid about:

  • There will be no participation at all.
  • There will be a huge participation and we will not be able to control is anymore.
  • Someone else (e.g. a professional from outside the university) would spoiler the answers.

All this did not happen. What happened instead is:

  • We have done the challenge with 4 tasks.
  • There was one student participating that answered all 4 questions, sometimes after just half an hour, sometimes after two days.

Our conclusion:

  • It was a nice try and it truly generated some publicity.
  • Even if there was only one student actively participating, I have heard about lots of other students discussing about the tasks, problems, usable software etc. in the semester break (and so in their free time).
  • Lots of students told us that they don’t use Twitter, don’t have a Twitter account, won’t setup an account just for the challenge, etc.
    The question is, would any other social network like Facebook be more appropriate. Then the question is, if students would also use their „private“ account for more or less „public“ study stuff (or is this considered to be „uncool“?).

Klausurpapier mit QR-Code zum automatisierten Rückversand der Korrektur

Quick-Response- oder kurz QR-Codes lassen sich heute von praktisch jedem Smartphone einlesen und werden häufig genutzt, um URLs von Webseiten darin zu codieren. Dass sich QR-Codes auch sinnvoll im Bereich des E-Learning einsetzen lassen, wenn man jeweils die E-Mail-Adresse eines Lernenden darin speichert, zeigt dieser Artikel.

Die Idee ist dabei eine Druckvorlage für ein Leistungskontroll- oder Klausurpapier, die sich automatisiert erstellen und z.B. per E-Mail an die Studierenden verschicken lässt. Das Klausurpapier enthält dabei am oberen Rand einen QR-Code mit der E-Mail-Adresse des jeweiligen Studierenden. Nun können die Studierenden während der Klausur oder Leistungskontrolle handschriftlich ihre Lösung auf das Papier schreiben. Die Lösung kann dann danach ganz herkömmlich ebenso handschriftlich kontrolliert werden. Nach der Kontrolle werden alle Papiere eingescannt (idealerweise natürlich mit einem Scanner mit automatischem Einzelblatteinzug und Duplexfunktion) und als PDF-Dateien gespeichert. Dann wird die E-Mail-Adresse des jeweiligen Studierenden über ein Programm extrahiert/dekodiert und die zugehörige PDF-Datei per E-Mail an den Studierenden zurückgeschickt.

So spart man sich gerade in Kursen mit großer Teilnehmerzahl ein sehr aufwendige Leistungskontroll- oder Klausureinsicht, da nur noch die Studierenden den Termin wahrnehmen, die tatsächliche inhaltliche Fragen haben und nicht nur wissen wollten, was sie richtig oder falsch gelöst hatten. Eine weitere Idee zur Effektivitätssteigerung von Einsichtsterminen ist die schon mal vorgestellte Video-Klausurnachbesprechung.

Das Ganze ist im Moment noch ein Proof-of-Concept, funktioniert in ersten Tests aber schon ganz brauchbar. Die Programmierung wurde vom Autor aufgrund der Einfachheit und Gewohnheit in LaTeX und MATLAB durchgeführt. Die Programme stehen am Ende des Artikels zum Download bereit.

Das Erstellen der Druckvorlagen funktioniert mit dem MATLAB-Programm send_klausurpapier_mit_qcode.m. Dies liest eine Tabelle der Studierenden als csv-Datei ein, erstellt für jeden Studenten die entsprechende LaTeX-Datei, kompilierte diese zu einer PDF-Datei und verschickt sie per E-Mail an den jeweiligen Studenten.

Zum Export der csv-Datei mit den Studierenden aus einem bestehenden Moodle-Kurs muss man dort auf „Setup für Bewertungen“ und dann in der „Bewertungsverwaltung“ auf „Export“ und „Textdatei“ klicken. Eine Beispieltabelle mit nur einem Eintrag ist die Datei „Teilnehmer.csv„.

Die eigentliche Papiervorlage ist in der LaTeX-Datei klausurpapier_mit_qcode.tex gespeichert. Der QR-Code wird mit dem qrcode-Paket von Anders Hendrickson erzeugt. Das Kästchen-Feld wird einfach mit Hilfe des TikZ-Pakets von Till Tantau erzeugt. Natürlich wären auch Linien bzw. ein weißes Papier möglich. Die Liniendicke, Farbe und der Linienabstand sind selbstverständlich einstellbar, ebenso die Seitenränder, etc. Die LaTeX-Datei „klausurpapier_nutzerdaten.tex“ enthält nur die Nutzerdaten und wird aus dem MATLAB-Programm heraus erzeugt. Natürlich kann man diese aber auch zum Testen von Hand editieren.

Das Versenden der E-Mails geschieht mit der MATLAB-Funktion matlabmail.m von „dgleich“, basierend auf der sendmail-Funktion von MATLAB. Dazu wird ein Gmail-Konto benutzt, dessen Zugangsdaten in der Funktion natürlich unkenntlich gemacht wurden. Andere Konten und Server sollten sich aber auch einstellen lassen.

Dann kann der Studierende das Papier ausdrucken und seine Klausur, Leistungskontrolle, Zwischenprüfung, etc. darauf schreiben. Der Dozent kann die Arbeit ganz normal mit einem Rotstift korrigieren. Dann scannt man alle Arbeiten mit einem Scanner mit Einzelblatteinzug als PDF-Datei ein und speichert alle Dateien in ein Verzeichnis (idealerweise für jeden Studenten eine PDF-Datei).

Nun kommt das MATLAB-Programm „scan_klausurpapier_mit_qcode.m“ zum Einsatz. Es führt eine Schleife über alle PDF-Dateien in einem bestimmten Verzeichnis (standardmäßig „test“ aus, wandelt jede PDF-Datei (bzw. deren erste Seite) in eine jpg-Datei um (mittels Ghostscript), decodiert dann mit Hilfe der MATLAB-Funktion „decode_qr.m“ von Lior Shapira den QR-Code und schickt die zugehörige PDF-Datei an die jeweilige E-Mail-Adresse (wieder mittels der MATLAB-Funktion „matlabmail.m“ von „dgleich“).

Die MATLAB-Funktion „decode_qr.m“ greift dabei auf die zxing-Bibliothek (genannt „Zebra Crossing“, also „Zebrastreifen“ als Analogie von Barcodes und QR-Codes) von Google zurück, die als Java-Bibliothek in den Dateien „core-3.2.0.jar“ und „javase-3.2.0.jar“ enthalten ist, die beide im Unterordner „jarfiles“ erwartet werden.

Das Ganze ist, wie schon erwähnt, im Moment eher als Proof-of-Concept denn als funktionsfähige Lösung anzusehen. Sicher ist MATLAB auch nicht die optimale Sprache, um das umzusetzen. Außerdem gibt es natürlich keine grafische Benutzeroberfläche und keine vernünftige Fehlerbehandlung. Wenn ein QR-Code nicht erkannt wird, bleibt das Programm einfach stehen. Eine weitere mögliche Anwendung des Konzept ist eventuell die automatische Zuordnung von handschriftlichen Lösungszetteln zu einem Nutzerkonto in einem Learning-Management-System wie Moodle, um dann dort die „handschriftliche“ Bewertung und Benotung direkt auf „digitalem Papier“ vorzunehmen, auf das die Studierenden dann im Anschluss ebenso Einsicht haben.

Folgende Vorteile werden vom Autor vermutet:

  • Reduzierung des personellen Aufwand und des „Andrangs“ bei einer Leistungskontroll-/Klausureinsicht
  • jeder Studierende erhält seine korrigierte Lösung und damit eine Rückmeldung, auch die Studierenden, die sonst nicht zu Einsichtsterminen kommen würden

Ebenso sind folgende Nachteile zu erwarten:

  • Wenn Klausuraufgabenlösungen einfach verfügbar sind, ist es für die Studierenden natürlich auch einfacher, per „Reverse Engineering“ einen Klausuraufgabenkatalog zu erstellen (der ja aber meist sowieso sehr aktiv z.B. vom Fachschaftsrat gepflegt wird).
  • Es wird vermutlich mehr „Punktevergleiche“ zwischen den Studierenden und mehr Diskussionen um vermeintlich vergessene Punkte oder vermeintlich falsch bepunktete Lösungen geben.

Download der MATLAB-Programme und LaTeX-Quelltexte:
https://wasd.urz.uni-magdeburg.de/magdowsk/get2/qr-code-papier.zip