Quo vadis Mathematikfilm

1. Danksagung

An dieser Stelle möchten wir all jenen Unterstützerinnen und Unterstützern, die mit ihrer Spende einen wesentlichen Beitrag zur Realisierung dieses Projektes geleistet haben, unseren Dank aussprechen!

2. Abschlussbericht

Zitiert aus dem Abschlussbericht des Kooperationspartners FH St. Pölten:

A) Zielsetzung

Die aktuelle Situation ist durch eine relativ geringe Nutzung von Lehrvideos zur Veranschaulichung lehrplanbezogener Themenstellungen gekennzeichnet. Das primäre Ziel des Innovationsvorhabens ist die Entwicklung eines Formats für Lehrvideos, das die Erwartungshaltung und Bedürfnisse von LehrerInnen und SchülerInnenn gleichermaßen miteinbezieht. Durch die Identifikation und Evaluierung akzeptanzkritischer Faktoren und deren Berücksichtigung bei der Produktion zielgruppengerechter Lehrvideos soll in konstruktiver Weise die nachhaltige Nutzung von audiovisuellen Medien im Unterricht positiv stimuliert werden. Ziel dieses Forschungsschrittes ist die Generierung eines Werturteils in Bezug auf die entwickelten Prototypen, das die recht unterschiedlichen Erwartungen der LehrerInnenschaft einerseits und der SchülerInnenschaft andererseits widerspiegelt.

B) Forschungsablauf

Das Projekt dauerte insgesamt von September 2013 bis August 2014 und wurde in drei Phasen ausgeführt:

1. Recherche und Analyse

Erkenntnisse aus einer Vorstudie von Impact Investments Projects zum Thema "Lehrvideos" wurden als Basis für die konzeptionellen Überlegungen heran gezogen. Laut Vorstudie würden Lehrvideos zwar von LehrerInnen und SchülerInnen als geeignet eingestuft um Lehrinhalte zu vermitteln, trotzdem würden sie aufgrund diverser Faktoren wie Gliederung der Inhalte, Informationsgehalt und Bild-/Tonqualität selten genutzt. Der Mathematikunterricht eigne sich nicht optimal als Einsatzgebiet. Um daran und an einer aktuellen AK Studie anzuknüpfen, die bestätigt, dass im Fach Mathematik ein hoher Bedarf an externen Nachhilfestunden vorhanden sei, wurde Mathematik als Thema der exemplarischen Lehrvideos gewählt.

Zunächst wurde der State-of-the-Art bei Lehrvideos für eine jugendliche Zielgruppe im deutschsprachigen Raum recherchiert. Auf den Erkenntnissen aufbauend wurde ein geeignetes audiovisuelles Format entwickelt und geeignete Pilotvideos produziert, um das Format in weiterer Folge mit LehrerInnen und SchülerInnen entsprechend evaluieren zu können. Dazu sollte ein Thema didaktisch aufbereitet und in audiovisueller Form in den unterschiedlichen Stilen "Animation" und "Jugendkultur" verarbeitet werden, im Gegensatz zum "Traditionellen Lehrvideo".

2. Formatentwicklung und Pilotproduktion

Basierend auf den Recherche- und Analyseergebnissen der ersten Phase wurden zwei konträre Stile definiert und entsprechend dem Drehbuch als Pilotvideos produziert. Zum einen wurde ein Dreh mit realen SchauspielerInnen durchgeführt, zum anderen wurden diese Personen in Form von animierten Charakteren abstrahiert.

Die Basis der beiden Formate war die didaktische Aufbereitung eines Mathematikbeispiels durch einen Mathematiklehrer der Oberstufe. Daraus entstand durch dramaturgische und medientechnische Überlegungen ein Drehbuch. Am Projekt beteiligten sich junge Medientechnik-Studierenden, die altersmäßig der Zielgruppe der SchülerInnen sehr ähnlich waren. Sie konnten sowohl das technische und gestalterische Know-How aufweisen, um ein dramaturgisch korrektes Drehbuch zu erstellen, hatten aber auch den emotionalen Bezug zu SchülerInnen, um deren Anforderungen an ein Lehrvideo bestmöglich nachzukommen.

Die beiden Formate sollten die Lösung eines Mathematikbeispiels aus praxisnaher Perspektive darstellen. Zwei SchülerInnen erarbeiten gemeinsam mit spielerischer Neugier eine Aufgabe, die ihnen eine Stimme aus dem Off stellt. Dadurch sollte das tradtionelle LehrerIn-SchülerIn-Verhältnis aufgebrochen werden. Die Szene spielt in einem fiktiven Wohnzimmer, um sie von der Klassenzimmeratmosphäre zu lösen. Humoristische Elemente lockern die "Lehrsituation" auf.

Im "Realdreh" Format werden die Rollen von zwei jugendlichen LaiendarstellerInnen gespielt. Die kameratechnische Auflösung der Szene erfolgt aus zwei Perspektiven mittels einer statischen und einer beweglichen HD Kamera. Somit wird der verbreitete "Frontalstil" durch eine filmische Auflösung mit zwei Kameras und abwechslungsreicher Schnittfolge ersetzt.

Das zweite Format - die "Animation" - ist inhaltlich ident zum Realdreh. Die DarstellerInnen wurden in gezeichnete Charaktere mit ähnlichen optischen Merkmalen verwandelt, wodurch ein objektiver Vergleich zwischen den Darstellungsformen möglich ist. Grafiken und Tonspur wurden aus der Variante "Realdreh" übernommen. Versuche, die Stimmen der DarstellerInnen cartoonartig zu verändern, wurden abgebrochen, weil dadurch die Seriosität zu sinken drohte.

Für die Evaluierung wurde eine dritte Variante vom Auftraggeber selbst produziert und stellt den Inhalt in Form einer Slideshow Präsentation mit erklärender Offstimme dar.

3. Evaluierung

Die qualitative Evaluierung der drei Formate wurde mittels persönlicher Befragung mehrerer SchülerInnen und LehrerInnen durchgeführt, transkribiert und durch Sortierung der Statements in Kategorien ausgewertet. Die Evaluierungsgespräche wurden mit zwei Klassen des BORG St. Pölten (Schwerpunkt Bildnerisches Gestalten: 14 Personen, ausgewogener Geschlechteranteil; musikalischer Schwerpunkt: 28 Personen, überwiegend Schülerinnen), mit zwei MathematiklehrerInnen des BORG St. Pölten, einem Mathematiklehrbeauftragten der Fachhochschule St. Pölten und einem Medienpädagogen geführt.

Nach jedem einzeln präsentierten Video bestand die Möglichkeit, frei Kritik zu äußern. Im Anschluss wurden die Personen zu den noch offenen Punkten anhand eines vordefinierten Interviewleitfadens befragt. Die Auswertung und Dokumentation der Evaluierungsergebnisse wurde mit Unterstützung von PraktikantInnen durchgeführt, die im Rahmen des BMVIT geförderten Programms "Talente entdecken: Nachwuchs - Praktika für Schülerinnen und Schüler" an der Fachhochschule St. Pölten tätig waren. 

C) Ergebnisse

"KLASSENTAFEL"

Durch die Darstellung ganzer Sätze, die sich teilweise vom gesprochenen Text unterschieden, sei ein gleichzeitiges Mithören und Mitlesen schwer möglich gewesen. Die Schlagworte sollten einzeln zu einem frei gesprochenen Text erscheinen, um Akzente zu setzen. Diagramme können Sachverhalte visuell verdeutlichen. Die Stimme wurde zwar monoton (vor allem aufgrund der Länge des Videos und des Fokus' auf Stimme und Typografie), aber auch sehr sympathisch eingeordnet. Der Sprecher wirke zu anonym weil man ihn nie sehen könne.

Unterhaltungswert und Emotionalität fehlen aufgrund der geringen Abwechslung. Der sanfte Einstieg und die Zusammenfassung am Schluss fanden Anklang und könnten ausführlicher sein. Diese Variante wurde der Form des Unterrichts am ehesten gleichgesetzt. Unter dem dichten Inhalt leide die Konzentration, trotzdem sollten Formeln und Begriffe ausführlicher erklärt werden. Mehr Zeit zum Nachdenken durch Wiederholungen wäre wünschenswert. Am Schluss solle ein konkretes Beispiel mit anderen Zahlen angeboten werden, das selbst gerechnet und überprüft werden kann.

Das Video wurde als geeignet für jene eingestuft, die bereits über ein Vorwissen verfügen. Das Video bleibt nicht in Erinnerung, weil ein besonderes Merkmal fehle.

"REALDREH/JUGENDLICHE"

Diese realitätsnahe Herangehensweise zum Lösen des Mathematikbeispiels, die kompakte Länge des Videos, die spielfilmähnliche Inszenierung und das Verhältnis von Schrift und Sprache fand Anklang. Der Einsatz von SchauspielerInnen sei positiv, erfordere aber Schauspieltalent. Der Unterhaltungswert sei hier stärker gegeben als bei der Tafel. Für einige SchülerInnen waren die humoristischen Elemente und die SchauspielerInnen peinlich. Die SchauspielerInnen müssen selbstsicherer agieren, da man ihnen sonst nicht vertrauen kann. Die Rollenverteilung müsse klarer definiert und stärker zwischen dein beiden differenzieren.

Die Grafik an der Wand könne handschriftlich gestaltet sein und alles übertragen, was die beiden auf ihrem Notizblock schreiben. Mehr Aktivität der DarstellerInnen und somit mehr Dynamik (auch in der Kameraführung) würden das Video lebendiger machen. An den Grafiken wurde kritisiert, dass sie am Bildrand schwer lesbar wären und das Verfolgen der Erklärungen erschweren würden. Es könnten durch farbliche Hervorhebungen oder variable Schriftgrößen Akzente gesetzt werden. Auch hier wurde der Wunsch nach Diagrammen zur Verdeutlichung von Sachverhalten geäußert. Wichtig wäre, immer das Ziel des Vorhabens zu betonen. Die Struktur des Lösungswegs solle am Anfang skizziert sowie auch die Motivation und Identität der beiden DarstellerInnen verdeutlicht werden. Die vielen Elemente im Bild hätten teilweise vom Mitdenken abgelenkt, aber abgesehen davon bleibe die Konzentration lange erhalten. Praktische Hintergrundinfos wie der Vergleich zwischen Kredit und Sparen seien sinnvoll.

Das Video bleibe in Erinnerung man könne bei Bedarf mitschreiben. Dieses Video wird als humorvoller Einstieg in ein Thema gesehen, das allerdings noch detailliertere Informationen nach sich ziehen müsse.

"ANIMATION"

Bei diesem Stil würde man weniger von Details abgelenkt. Charaktere und Bewegungen können noch abstrakter und minimierter sein. Humor sei wertvoll, müsse aber gut dosiert und pointiert sein. Die Unsicherheit der Charaktere irritiere die SchülerInnen. Die Charaktere dürfen zwar vereinzelt Fehler machen, auf diese müsse allerdings hingewiesen werden.

Auch hier wurde die schlechte Lesbarkeit der Grafik kritisiert. Sie könne etwas präsenter sein, vor allem das Endergebnis müsse deutlicher dargestellt werden und der Einsatz von Grafiken und Diagrammen zur Veranschaulichung wäre wünschenswert. Wichtige Elemente können noch stärker mit Soundeffekten betont werden. Während des Lösungswegs soll eine Formel im Fokus stehen, die gemeinsam erarbeitet wird.

Diese Variante sei ebenfalls gut als Einführung in ein Thema geeignet, vor allem um theoretische Inhalte praktisch und humorvoll darzustellen. Gut vorstellbar wäre hier ebenso eine Erweiterung mit einem Beispiel zum Selbst-Rechnen.

FAZIT: FORMATEMPFEHLUNG

Ein innovatives Lehrvideoformat kann entsprechend der Evaluierungsergebnisse eine gespielte Eingangssequenz mit zwei SchülerInnen (real oder animiert) zeigen, wobei bei den ersten Fachinformationen nur noch in der Tonspur das Gespräch weiterläuft. Dazwischen wird die grafische Darstellung von Schlagworten, Textfragmenten und mathematischen Inhalten in Form von Diagrammen und ähnlichem fokussiert. Die Grafik zeigt nur Haupttextstellen auf und setzt mit Hervorhebungen Akzente. Schlagworte erscheinen synchron zur Stimme. Hohe Kontraste sorgen auch bei schlechten Lichtverhältnissen für gute Lesbarkeit.

Zumindest ein(e) SchauspielerIn muss mathematisches Wissen und selbstsicheres Auftreten aufweisen um vertrauenswürdig zu sein. Im Gespräch ist eine klare Rollenverteilung von "wissend" und "nicht wissend" nötig. Die Sprache ist langsam und bestimmt. Soundeffekte schaffen Akzente bei Formeln oder wichtigen Aussagen. Musik ist nicht erforderlich.

Für die Geschichte hinter der Szene ist ein realer Bezug zur Welt und den Themen der Jugendlichen wichtig, und die mathematischen Auswirkungen müssen klar erkennbar sein. Ein humorvoller Einstieg führt zwanglos zum Thema hin, danach werden Scherze nur gezielt eingesetzt. Der Ablauf des Problemlösens sollte so geplant sein, dass die Schritte erst ausgeführt und dann genauer erklärt werden um Zusammenhänge sichtbar zu machen. Eine Übersicht zu Beginn mit den wichtigsten Begriffen und Formeln können im Laufe des Videos im Detail besprochen werden. Am Ende erscheint die Aufforderung, ein konkretes Beispiel selbst im Unterricht mit der Lehrperson zu rechnen. Somit werden der Unterricht und das Lehrvideo eng miteinander verknüpft und ergeben eine symbiotische, sich ergänzende Einheit. Dies wirkt dem Trend entgegen, dass es in Wissenschaftssendungen wenig Aufrufe zur Interaktion gibt.

Eine Länge von maximal 5 Minuten solle angestrebt werden. Zeitintensivere Inhalte können modulartig inszeniert werden. Bei höherem Grundwissen kann mehr Wert auf Formeln gelegt werden. Zu achten ist auf die unterschiedlichen Benennungen an verschiedenen Schulen. Mathematische Korrektheit und technische Qualität ist unabdingbar.

Forschungsbeitrag Impact Investment Projects

Parallel zur qualitativen Evaluierung der alternativen Filmformate durch die FH St. Pölten wurden die drei Lernvideos zusätzlich von Impact Investment Projects im Zuge einer quantitativen online Befragung österreichweit Schülerinnen und Schülern der allgemein- und berufsbildenden Schulen der Oberstufe einer Bewertung zugeführt. Dabei wurde die Bedeutung determinierender (unabhängiger) Filmeigenschaften in Bezug auf nutzungskritische (abhängige) Filmeigenschaften untersucht. Konkret wurde folgende Kategorisierung vorgenommen:

A) Unabhängige Variablen

1. Medientechnische (audio-visuelle) Eigenschaften

-> Bildqualität

-> Qualität graphischer Zusatzinformationen

-> Tonqualität

-> Deutlichkeit der Aussprache

-> Sprechgeschwindigkeit

-> Filmlänge

2. Emotionale (gefühlsbezogene) Eigenschaften

-> Sympathieempfinden gegenüber den Vortragenden

-> Sympathieempfinden gegenüber der stimmlichen Tonlage

-> Unterhaltungswert

3. Inhaltliche (fachliche) Eigenschaften

-> Strukturierung der Inhalte

-> inhaltliche Nachvollziehbarkeit

-> Verständlichkeit der Sprache (Wortwahl)

-> Praxisbezug

-> Persönlicher Bezug

-> Informationsgehalt

B) Abhängige Variablen

1. Gesamturteil

2. Hilfestellung, die mathematische Aufgabenstellung zu verstehen

3. Weiterempfehlung an SchulkollegenInnen

Die quantitative Analyse bestätigt im Wesentlichen die Ergebnisse der qualitativen Untersuchung. Mittels Ableitung aus den Erkenntnissen der quantitativen Untersuchung kann unter Einnahme der Perspektive der SchülerInnen folgende Formatempfehlung verbal formuliert werden:

Die zu lernenden Wissensinhalte mittels Lernvideo bedürfen einer inhaltlich nachvollziehbaren Aufbereitung und Strukturierung. Die Wortwahl ist in einer leicht verständlichen Weise zu wählen, sodass die SchülerInnen die präsentierten Inhalte sinnerfassend verstehen und anwenden können. Im Vordergrund steht primär die informative Vermittlung der Wissensinhalte, dennoch bedarf es unterhaltsamer Elemente zur Förderung von Interesse, Aufmerksamkeit und Kurzweiligkeit.

Die gewonnen Erkenntnisse können durchwegs als logisch-plausibel bezeichnet werden und lassen wenig Raum für Überraschungen. Die Praxis zeigt jedoch, dass die Produktion zielgruppengerechter Lernvideos im Unterrichtsfach Mathematik keine triviale Angelegenheit ist, andernfalls die vorhandenen Angebote in diesem Bereich auf deutlich stärkere Resonanz sowohl bei den SchülerInnen als auch bei den LehrerInnen stoßen müsste. Aus diesem Grund werden weiterführende Forschungsarbeiten zur detaillierteren Spezifizierung der Charakteristika relevanter zielgruppengerechter Filmeigenschaften jedenfalls empfohlen. Für die lernpraktische Entwicklung und Produktion von zielgruppengerechten Lernvideos ist, entgegen der vorherrschenden Situation von vereinzelten Projekten und Akteuren mit lokal beschränktem Wirkungsgrad, die Implementierung einer nationalen Arbeitsgruppe bestehend aus Experten aus den Bereichen der medientechnischen und fachdidaktischen Forschung und Praxis sowie der potenziellen Nutzergruppe der SchülerInnen dringendst angeraten.

Die Zukunftsforschung prophezeit dem Einsatz audiovisueller bzw. multimedialer Unterrichtsmittel in künftigen Lehr- und Lernszenarien zum Zwecke der Vermittlung und des Erwerbs von Wissen einen rasanten Anstieg. Unterstützt wird dieser Trend durch die zunehmend voranschreitende Konvergenz von Technologien aus den Bereichen Information, Kommunikation, Unterhaltungselektronik sowie (alter wie neuer) Medien. Zweifellos stellt das Angebot von adäquaten Lehrvideos und die dahingehende, grundsätzliche Nutzungsakzeptanz durch LehrerInnen und SchülerInnen eine ambitionierte wie tragende Herausforderung dar. Aus diesem Grund wurde das Forschungsprojekt zur „Entwicklung eines zielgruppengerechten Filmformats für Bildungsfilme“, das die Erwartungshaltung und Bedürfnisse potenzieller Nutzer  miteinbezieht, ins Leben gerufen. Durch die Identifikation und Evaluierung akzeptanzkritischer Faktoren und deren Berücksichtigung bei der Produktion zielgruppengerechter Bildungsfilme soll in konstruktiver Weise die nachhaltige Nutzung von audiovisuellen Medien im Unterricht positiv stimuliert werden. Nicht zuletzt führt auch die Komplexität der Mathematik und die daraus resultierenden Lernprobleme für viele junge Menschen zu einem Mangel an fachlich gut ausgebildetem Humankapital und folglich zu einer Kompetenzlücke mit Auswirkungen auf die volkswirtschaftliche Innovations- und Wirtschaftskraft sowie auf den nachhaltigen  technischen und gesellschaftlichen Fortschritt. Der generierte Nutzen aus dem geplanten Forschungsauftrag ist somit für das Bildungswesen und die Gesellschaft insofern gegeben, als zielgruppengerechte Lernhilfsmittel den Lernprozess effektiver und effizienter unterstützen.

Die Diskussion rund um das Bildungssystem wird in Österreich mitunter recht kontroversiell diskutiert und vor allem bereits seit mehreren Jahrzehnten augenscheinlich ohne nennenswerte Erfolge. Die unterschiedlichsten, oftmals von parteipolitischen und regional-egozentrischen Interessen dominerte, Perspektiven fließen in die heftigen Debatten rund um ein effektives und effizientes Bildungssystem, das den Erfordernissen an die Vermittlung künftig relevanter Kompetenzen nachhaltig gerecht wird, ein. Schulverwaltungen auf Bundes- wie auch Landesebene, Schulen und Lehrerschaft, Berufsvertretungen, Elternschaft, wirtschaftliche Interessenvertretungen und auch Medien profilieren durch Untätigkeit, Starrheit und geringer Kompromissbereitschaft sowie durch populistische und wenig konstruktive Beiträge, gilt es doch festgefahrene Positionen beizubehalten. Wenig Gehör finden in der Regel die betroffenen Schülerinnen und Schüler.

Unter diesen gegebenen Rahmenbedingungen ist es naturgemäß für zivilgesellschaftliche Projekte und Organisationen nicht einfach, Lösungsansätze zu erarbeiten und einen nachhaltigen Beitrag zur Verbesserung des Bildungssystems zu leisten. Die Reaktionen fallen daher mitunter sehr differenziert aus. Bei der Schülerschaft stößt das Konzept der Lernvideos für den unterrichtsbegleitenden Einsatz überwiegend auf großes Interesse und Zustimmung. Als „Digital Natives“ sind junge Menschen heutzutage gewohnt mit Neuen Medien umzugehen und diese auch in schulische Lernprozesse zu integrieren. Bei den Schulen und der Lehrerschaft hängt die Bereitschaft zur Kooperation und zur Unterstützung von Projekten, die nicht durch die Schulverwaltung vorgegeben werden, vor allem von der Aufgeschlossenheit und Innovationsbereitschaft einzelner Lehrpersonen gegenüber, wie in unserem konkreten Projektfall, dem Thema „IKT und Neue Medien“ im Unterricht ab.

Für die quantitative Online Befragung können wir ganz genaue Zahlen liefern: Der Online Fragebogen wurde 661 Mal aufgerufen, insgesamt 298 Personen haben den Fragebogen vollständig ausgefüllt. Bei der qualitativen Evaluierung waren 42 SchülerInnen und 4 Pädagogen beteiligt. In der Anfang 2014 durchgeführten Studie mit Fokus auf der Entwicklung eines grundlegenden Verständnisses für die Herausforderungen der SchülerInnen rund um das Erlernen und Verstehen der Schulmathematik wurde der entsprechende Online Fragebogen insgesamt 372 aufgerufen, davon haben 219 Personen den Fragenbogen vollständig ausgefüllt. Die Aufmerksamkeits- und Beteiligungsbandbreite liegt hier bei 600 bis 1000 Personen. Das jeweilige Einladungsschreiben ging an wesentlich mehr Personen (SchülerInnen und LehrerInnen) an etwa 750 Schulen der Oberstufe in Österreich. Welchen Impact nun die bisherige Forschungstätig hatte bzw. hat bzw. haben wird, kann zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht abgesehen werden. Fest steht allerdings, dass bereits vereinzelt weitere Forschungsprojekte zum Thema „Neue Medien im Mathematikunterricht“ sowie Initiativen zur Produktion und Bereitstellung von Mathematiklernvideos initiiert wurden.

1. Projektkosten

12.500 € Forschungsauftrag an die FH St. Pölten

     200 € Lizenzgebühren für das Online Befragungstool (aliquot für 8 Monate - Dezember 2013 bis Juli 2014 - verrechnet)

12.700 € Gesamtkosten des Forschungsprojektes

Ergänzende Anmerkung:

12.000 € für rd. 400 unentgeltlich geleistete Arbeitsstunden durch Impact Investment Projects/Rainer Doppler (auf Basis durchschnittlicher kollektiv-vertraglicher Lohnselbstkosten für einen Senior Researcher mit einem Verrechnungsstundensatz in Höhe von 30 €, der tatsächliche Marktwert beträgt ein Vielfaches davon).

Um der gängigen Meinung „Was nichts kostet, ist nichts wert.“ entgegen zu steuern, sollte aus Gründen des besseren Verständnisses und der Wertschätzung für gemeinnützige und vor allem kostenlose Tätigkeiten, die mitunter einen ganz beträchtlichen Teil der Gesamtleistung ausmachen, immer auch eine Geldwert-bezogene Quantifizierung der erbrachten Leistungen kommuniziert werden!

2. Mittelaufbringung

10.000 € Eigenmittel (FFG Forschungsförderung)

  2.700 € Respekt.net