E-Learning

Mit dem Beginn der Corona-Pandemie im Frühjahr 2020 rückte weltweit das E-Learning an den Universitäten in den Vordergrund, da an vielen Standorten, wie etwa in Heidelberg, plötzlich sämtliche Lehrveranstaltungen digital stattfinden mussten. Um in diesem Thema weniger erfahrenen Dozentinnen und Dozenten zu einem guten Start mit ihren digitalen Lehrveranstaltungen zu verhelfen, fand daher vom 30. 3. bis zum 3. 4. 2020 in Zusammenarbeit der Fakultät mit der Fakultät für Physik und Astronomie sowie – ganz wesentlich – mit unseren Studierenden die E-Learning-Challenge in Form eines Hackathons statt. Diese hatte zum Ziel, neben den von Fakultät und Universität angebotenen auch eine Vielzahl kommerzieller E-Learning-Tools in Hinsicht auf konkrete Anwendungsszenarien zu untersuchen, möglichst praktische Lösungen zu wahrscheinlichen Problemen zu finden und diesen Wissenstand abschließend breit zu kommunizieren. Das E-Learning-Angebot der Universität Heidelberg umfasst hierbei:

• Die E-Learning-Plattform Moodle als zentrale Lernplattform der Universität Heidelberg. Sie bildet die Schnittstelle für die digitale Lehre und ermöglicht es Lehrenden, virtuelle Kursräume zur Unterstützung von Lehrveranstaltungen einzurichten, Interaktionen der Teilnehmerinnen und Teilnehmer zu fördern und auf Videokonferenzen zu verlinken. Über die Plattform können sowohl Materialien und Informationen übersichtlich organisiert werden als auch Studierende aktiv in die Lernerfahrung einbezogen werden. Dazu können Selbsttests, Forumsdiskussionen, Wikis oder Glossare in Moodle genutzt werden.
• Für digitale Live-Veranstaltungen sowie Besprechungen und Treffen stellt die Universität auf Basis von BigBlueButton die Kommunikationsplattformen heiCONF bzw. heiCONF audimax zur Verfügung. Diese sind in der Grundtechnik identisch, aber auf verschiedene Anwendungsszenarien optimiert: So ist heiCONF für interaktive Treffen mit bis zu 50 Teilnehmern ausgelegt, wohingegen heiCONF audimax bei frontalen Veranstaltungsformaten mit bis zu 200 Teilnehmern zum Einsatz kommt. Die Fähigkeiten des Systems umfassen Video- und Audioconferencing, Chats, Teilen von Bildschirminhalten und Präsentationen, sowie ein gemeinsames digitales Whiteboard. 
• Im Cloudspeicherdienst heiBOX steht allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie auch allen Studierenden Speicherplatz zum Synchronisieren, Teilen, Veröffentlichen und gemeinsamen Bearbeiten von Dateien zur Verfügung.
• Der Instant Messager heiCHAT bietet einen Sofortnachrichtendienst für Textnachrichten, Audio- und Videochat innerhalb der Universität Heidelberg.

Die E-Learning-Challenge war ein großer Erfolg. Die dort erarbeiteten digitalen Lehr-Lern-Konzepte haben den flächendeckenden Einstieg in das intensive E-Learning ermöglicht bilden seitdem das Fundament unserer digitalen Lehrstrategie. Die E-Learning-Challenge hatte eine Sichtbarkeit weit über die Grenzen der Fakultät hinaus und die Organisatoren, Ullrich Köthe und Denis Vogel, wurden mit dem Preis für digitale Lehre der Universität ausgezeichnet.

Die Mathematische Medienplattform MaMpf ist eine seit 2017 unter Federführung von Denis Vogel an der Fakultät für Mathematik und Informatik entwickelte, cloudbasierte E-Learning-Plattform, die konsequent das Konzept eines Hypermediasystems umsetzt und damit einen prozeduralen Erfahrungsraum bietet: Nutzerinnen und Nutzer können sich innerhalb einer Netzstruktur verknüpfter Inhalte und Begriffe bewegen. Damit geht MaMpf über klassische E-Learning-Plattformen hinaus, welche ausschließlich Lernmaterialien für Lernende zugänglich machen. Einerseits wird den Studierenden so ein selbstbestimmtes Lernen ermöglicht, andererseits werden im Zusammenspiel zwischen physischer Vorlesung, Aufzeichnung und verlinkten Zusatzmaterialien hybride Lernräume geschaffen, in denen die Sachebene der mathematischen Inhalte mit den persönlichen Vorstellungen der Studierenden in Einklang gebracht werden können.

Das in MaMpf verwendete Datenbanksystem erlaubt es Dozierenden, auf einfache Weise mathematische Begriffe und Aussagen, Videos und Manuskripte zu markieren und sowohl innerhalb einer Vorlesung als auch vorlesungsübergreifend Verknüpfungen zwischen diesen anzulegen. Dadurch entsteht ein Netz expertengenerierter semantischer Pfade, das den Studierenden individualisierte Lernansätze ermöglicht und sie bei der globalen Kohärenzbildung unterstützt. Die Benutzeroberfläche von MaMpf ist auf die Navigation innerhalb dieses Netzes unter gleichzeitiger Berücksichtigung organisatorischer Strukturen ausgelegt. Ergänzend lassen sich in MaMpf aus den gespeicherten Daten dynamisch nutzbringende Visualisierungen extrahieren: Beispielsweise ordnet MaMpf jedem mathematischen Begriff eine Hyper-Mind-Map verwandter Begriffe zu und ermöglicht alternativ eine graphische Navigation zwischen diesen.

Der in MaMpf integrierte Hypermediaplayer und -editor ermöglicht es, in mathematischen Videos wie etwa Vorlesungsaufzeichnungen die kleinteilige Gliederung mathematischer Argumentationsketten in Definitionen, Sätze und Beweise darzustellen. Darüber hinaus können zeit- bzw. seitengenaue Referenzen auf beliebige Videos bzw. Manuskripte aus der Datenbank realisiert werden. Insbesondere können Verständnishilfen durch die Dozierenden genau dort platziert werden, wo sie am ehesten hilfreich sind. Prototypisch für in MaMpf angebotene Unterstützungen sind Worked-Example-Videos, Quizzes oder Auffrischungsvideos. Ziel ist hierbei jeweils die Stärkung der lokalen Kohärenzbildung.

Gegenwärtig (Stand: Juli 2021) sind auf MaMpf etwa 4000 Nutzerinnen und Nutzer registriert, größtenteils Studierende der Mathematik, Physik, Informatik oder Computerlinguistik. Es liegen Materialien zu 75 Lehrveranstaltungen aus 10 verschiedenen Studiengängen vor, insbesondere Vorlesungs-Hypervideos im Umfang mehrerer tausend Stunden, mehr als 150 Worked-Example-Videos und über 3000 Quizfragen. Durch diese lässt sich anhand von inzwischen mehr als 2500 Begriffen inhaltlich navigieren.