¶ 1 Leave a comment on paragraph 1 0 Die Studierenden dahingehend zu motivieren, sich außerhalb des Präsenz­unterrichts Studieninhalte durch Selbstlernen anzueignen, ist eine der wesentlichen Herausforderungen in der akademischen Ausbildung. Am Fachbereich Chemie & Biologie der Hochschule Fresenius wurde daher ab Sommersemester 2013 die Vorlesung „Physikalische Chemie 1“ auf ein „Inverted Classroom“-Szenario umgestellt. Das studentische Feedback hierzu ergab allerdings weiteren Verbesserungsbedarf hinsichtlich der angestrebten Motivationssteigerung der Studierenden. Daher wurde das „Inverted Classroom“-Szenario im Folge­semester durch ein Game-Based-Learning-Konzept abgelöst, bei dem ein interaktives und grafisch aufbereitetes Adventure-Spiel die Studierenden virtuell durch den Vorlesungsstoff der Physikalischen Chemie führt. Um die abstrakte und sehr trockene Thematik interessanter zu gestalten, wurden die Inhalte der Vorlesung in einzelne Lerneinheiten gepackt und in eine ansprechende dreidimensionale grafische Oberfläche – die „Insel der Phasen“ – eingebettet. Zusätz­lich dazu sorgt eine Rahmengeschichte für eine stimmige Atmosphäre. Die Studierenden erkunden in kleinen Gruppen die Insel, entdecken nach und nach deren „Geheimnisse“ und werden auf diese Weise stärker zum eigenständigen Lernen der Physikalischen Chemie motiviert.

¶ 2 Leave a comment on paragraph 2 0 Eine der wesentlichen Herausforderungen im Hochschulstudium ist die Motiva­tion der Studierenden zum Selbstlernen außerhalb der Vorlesung. Ver­schiedene Studien zeigen, dass der akkreditierte Soll-Workload in vielen technischen Studiengängen meist nicht ausgeschöpft wird (Schulmeister, 2011, Krueger-Basener, 2011). Dabei wurde weiterhin festgestellt, dass der gefühlte Zeitaufwand für die Studierenden größer war als der tatsächlich gemessene. Diese Untersuchungen werden durch eigene Beobachtungen und durch Gespräche mit Studierenden der Studiengänge „Angewandte Chemie (B. Sc.)“ und „Wirtschaftschemie (B. Sc.)“ der Hochschule Fresenius gestützt.

¶ 6 Leave a comment on paragraph 6 0 Die Methode des „spielbasierten Lernens“ (Game-Based Learning) wird als eine weitere Möglichkeit angesehen, Studierende während des laufenden Semesters zu einer intensiveren und kontinuierlicheren Beschäftigung mit dem Studienfach zu motivieren. Oft wird dieser Begriff um den Zusatz „Digital“ ergänzt, um hervorzuheben, dass dabei computerbasierte digitale Spiele im Vordergrund stehen (Prensky, 2007; DeLeeuw, 2011; Knautz, Soubusta & Orszullok, 2013). Die Mechaniken und Dynamiken und das hierdurch bedingte Lern- und Motivationspotenzial von Spielen wird dabei gezielt genutzt, um Lerninhalte zu vermitteln. Dabei steht aber aus Sicht des/der Spielenden nicht das Lernen, sondern das Spiel im Vordergrund, was zur Motivationssteigerung führen soll. Zu den dabei eingesetzten Instrumenten gehören beispielsweise das Sammeln von Punkten im Spiel, die als Bonuspunkte für die Abschlussprüfung gewertet werden können, oder auch ein „Levelaufstieg“ im fortschreitenden Spielverlauf, der den schrittweisen Zugang zu immer komplexeren Lerneinheiten im Verlauf des Semesters ermöglicht.

¶ 9 Leave a comment on paragraph 9 0 An der Hochschule Fresenius wurde die Vorlesung „Physikalische Chemie 2“ erstmalig im Wintersemester 2013/14 in Form eines Game-Based-Learning-Szenarios durchgeführt. Die Lerninhalte wurden hierfür in einzelne thematisch voneinander abgegrenzte Lerneinheiten zusammengefasst und in eine dreidimensionale grafische Oberfläche eingebettet. Jede Lerneinheit stellt dabei einen einzelnen Ort innerhalb dieser Landschaft dar, und mehrere Lerneinheiten sind in übergeordnete Kapitel strukturiert, die durch einen durchgängigen (Lern-)Pfad innerhalb der Landschaft miteinander verbunden sind (siehe Abb. 1).

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¶ 12 Leave a comment on paragraph 12 0 Abb. 1:   Darstellung der „Insel der Phasen“ mit dem Haupt-Lernpfad (dicke gelbe Linie) und den einzelnen Orten (grüne und weiße Boxen). Jede weiße Box stellt dabei eine einzelne Lerneinheit dar. Die roten Rauten repräsentieren Kontrollpunkte, an denen zum Weiterkommen ein Passwort eingegeben werden muss.

¶ 13 Leave a comment on paragraph 13 0 Das Konzept setzt sich aus fünf Elementen zusammen, die im Folgenden näher beschrieben werden.

¶ 15 Leave a comment on paragraph 15 0 Ein wesentlicher Bestandteil des Lernkonzeptes sind leistungsmäßig heterogene Gruppen. In jeder Gruppe arbeiten leistungsstarke und -schwächere Studierende gemeinsam zusammen, die Zuteilung erfolgt basierend auf den im bisherigen Studienverlauf erzielten Noten. Die Idee hierbei ist, dass die Studierenden sich gegenseitig beim Lernen unterstützen – und die starken Studierenden die weniger starken „mitziehen“.

¶ 17 Leave a comment on paragraph 17 0 Die einzelnen Lerninhalte der Vorlesung „Physikalische Chemie 2“, die in Form vertonter Screencasts (Video-Podcast) vorliegen, werden zusammen mit dem Skript zur Vorlesung, weiterführenden Literaturangaben und Weblinks zu einer einzelnen Lerneinheit zusammengefasst. Jedem Video-Podcast ist zudem jeweils ein Online-Test zur Selbstüberprüfung zugeordnet, mit dem die Studierenden ihren individuellen Lernerfolg kontrollieren können. Die einzelnen Lerneinheiten werden so inhaltlich aufeinander aufbauend angeordnet, dass sich ein „Lernpfad“ für die Studierenden ergibt. Zur Visualisierung dieses Lernpfades werden die einzelnen Lerneinheiten in eine dreidimensionale Landschaft eingebettet, welche durch zusätzliche grafische Elemente (z.B. Häuser, Bäume) ausgestaltet ist. Zusätzlich sorgt eine Rahmengeschichte, die zu jedem Ort (Lerneinheit) eine passende Beschreibung liefert, für eine zusätzliche Motivation (siehe Abb. 2).

¶ 22 Leave a comment on paragraph 22 0 Ein wichtiger Anreiz zur Teilnahme am „Lernspiel“ ist der Erwerb von Bonuspunkten, die auf die Klausur am Ende des Semesters angerechnet werden. Diese werden durch das Bestehen von Kolloquien erworben. Die Anzahl der möglichen Punkte steigt im Laufe des Spiels schrittweise an. Damit wird dem zunehmenden Schwierigkeitsgrad der Kolloquien Rechnung getragen. Gleichzeitig ändert sich auch die Prüfungsform: Während zu Beginn eine mündliche Prüfung angewendet wird (vergleichsweise einfach), werden später schriftliche Prüfungen (stellvertretend für den in der Abschlussklausur verwendeten Prüfungsmodus) und ein „Duell“ (Wettrechnen) in Echtzeit gegen den Dozenten (diese Prüfungsform trainiert den sicheren Einsatz des Taschenrechners in Stresssituationen, vergleichbar der Situation in der Klausur) eingesetzt.

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¶ 25 Leave a comment on paragraph 25 0 Abb. 3:   Exemplarische Darstellung des Ablaufs der verschiedenen Kolloquien und Beispiele darin verwendeter Handouts und Lernspiele.

¶ 27 Leave a comment on paragraph 27 0 Im unmittelbaren Vorfeld eines Kolloquiums wird ein(e) Studierende(r) aus der Gruppe zufällig ausgewählt, der/die stellvertretend für die gesamte Gruppe im Kolloquium antritt. Besteht er/sie das Kolloquium, kommt die Gruppe weiter, andernfalls muss das Kolloquium wiederholt werden. Durch die zufällige Auswahl soll sichergestellt werden, dass alle Gruppenmitglieder im Vorfeld eines Kolloquiums einen vergleichbaren Wissens- und Leistungsstand haben, um die Gesamtchancen der Gruppe auf ein erfolgreiches Kolloquium zu wahren. Dadurch werden kooperative Spielelemente innerhalb der einzelnen Gruppe aktiviert und die Zusammenarbeit der Studierenden gefördert.

¶ 29 Leave a comment on paragraph 29 0 Um die Studierenden von Beginn an zu einem intensiven Einsatz im Spiel zu animieren, werden zusätzliche Bonuspunkte für diejenige Gruppe ausgelobt, die als erstes alle Kolloquien besteht. Dadurch wird der Wettbewerb zwischen den einzelnen Gruppen stimuliert. Um andererseits der Gefahr vorzubeugen, dass sich „abgeschlagene Gruppen“ nicht mehr ausreichend am Spiel beteiligen, finden abhängig von bestimmten Spielfortschritten aller Gruppen sogenannte „Turniere“ statt, bei denen die einzelnen Gruppen um weitere Bonuspunkte spielen. Um diese Punkte zu erreichen, müssen alle Gruppen die jeweils ersten beiden bzw. die ersten vier Kolloquien bestanden haben. Auch eine „führende Gruppe“ hat daher zwecks Maximierung ihrer Gesamtpunktzahl ein Interesse daran, dass die übrigen Gruppen diese Punkte im Spiel erreichen. Dadurch wird eine Kooperation zwischen den Gruppen gefördert.

¶ 30 Leave a comment on paragraph 30 0 Die vertonten Screencasts wurden in Form 10–15–minütigen Sequenzen mit Hilfe der Software Camtasia® aufgezeichnet, auf einen Medienserver hochgeladen und mittels des webbasierten Video-Management-Systems „OpenCast Matterhorn“2 weiterverarbeitet. Über eine integrierte Szenenerkennung werden die Aufzeichnungen automatisch in Einzelszenen aufgeteilt und diese mit Vorschaubildern versehen, was das Navigieren beim Anschauen deutlich erleichtert (siehe Abb. 2). Der Medien-Player des Systems basiert auf HTML5 und benötigt keine zusätzlichen Browser-Plugins, so dass die Screencasts auf modernen Mobilgeräten (Smartphones und Tablet-PCs) abspielbar sind. Die fertig aufbereiteten Aufzeichnungen werden anschließend per „Framing“3 in die Lernplattform ILIAS integriert, wo sie von den Studierenden online abgerufen werden können.

¶ 34 Leave a comment on paragraph 34 0 Alle 31 Studierenden der beiden Studiengänge „Angewandte Chemie (B. Sc.)“ sowie „Wirtschaftschemie (B. Sc.)“ beteiligten sich auf freiwilliger Basis an dem Spiel. Am Ende des Semesters hatten 25 Studierende (81%) das Spiel abgeschlossen. Die Studierenden, die das Spiel vorzeitig abgebrochen hatten, was durchgängig innerhalb der ersten fünf Wochen passierte, nannten Zeitmangel als Grund für den Abbruch.

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¶ 39 Leave a comment on paragraph 39 0 Abb. 4:   Bewertung verschiedener Aspekte des Game-Based-Learning-Ansatzes (n=26).

¶ 61 Leave a comment on paragraph 61 0 Die Evaluation des Game-Based-Learning-Ansatzes zeigte weiterhin, dass sich die Studierenden mittels des spielbasierten Modus besser auf die Prüfung vorbereitet fühlten, und sie konnten auch ein besseres Verständnis des abstrakten Lehrstoffes entwickeln als bei der traditionellen Veranstaltungsform (siehe Abb. 4). Insbesondere die Bonuspunkte stellten dabei einen wichtigen motivationalen Aspekt dar, demgegenüber die grafische Ausgestaltung eine nicht ganz so große Rolle zu spielen schien. Allerdings stimmten lediglich 17% der Teilnehmer voll oder eher der Aussage zu, dass die klassische Präsenzveranstaltung alleine (traditionelle Vorlesung, Skript und zusätzliche Bonuspunkte), also ohne die spielspezifischen Elemente wie Grafik und Rahmenhandlung, ausgereicht hätte.

¶ 63 Leave a comment on paragraph 63 0 Als Fazit lässt sich festhalten, dass das Ziel, die Studierenden zum selbstgesteuerten Lernen außerhalb der eigentlichen Präsenzzeit der Vorlesung und zu einer kontinuierlicheren Auseinandersetzung mit den Lerninhalten zu motivieren, mit dem beschriebenen Game-Based-Learning-Ansatz deutlich erreicht wurde. Welcher der hierbei eingesetzten Einzelelemente den entscheidenden Beitrag lieferte, oder ob diese nur in ihrer Gesamtheit zu dem beobachteten Ergebnis führen, ist bei solch einem komplexen Szenario naturgemäß schwer zu identifizieren und bedarf weiterführender Untersuchungen. Daher beabsichtigen wir in den folgenden Semestern eine Ausweitung des Konzepts auf andere Vorlesungen der Physikalischen Chemie und verwandter Fachdisziplinen (z.B. Physik und Mathematik).

¶ 64 Leave a comment on paragraph 64 0 Die Autoren danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung für die Förderung des beschriebenen Vorhabens im Rahmen der BMBF-Initiative „ANKOM – Übergänge von der beruflichen in die hochschulische Bildung“5.