Es EILD – Anforderungen an die Publikation freier Lerneinheiten (OER) im Fach Datenbanken

Digitale Lernformen in der Hochschullehre sind weit verbreitet. Wannemacher et al. werten etwa 250 „Fallstudien und -beispiele digitalisierter Lernelemente und -formate“ aus [39]. In Zeitschriften wie eleed und auf Konferenzen wie der Fachtagung Bildungstechnologien (ehemals: Die e‑Learning Fachtagung Informatik, DELFI), der Fachtagung Hochschuldidaktik Informatik und der European Conference on Technology Enhancd Learning (EC-TEL) werden Arbeiten zur digitalen Lehre seit vielen Jahren publiziert. In 2019 fordert die Kultusministerkonferenz die Digitalisierung von Studium und Lehre [24]. Der Fakultätentag Informatik sieht die Herausforderung in den notwendigen Investitionen [12].

Trotz der Menge an Inhalten herrscht aber große Ratlosigkeit, ob und wie diese Angebote in die Curricula an den Hochschulen eingebunden werden können. Auf der Habenseite digitaler Formate stehen die immer und überall vorhandene Verfügbarkeit, die Individualisierbarkeit, insbesondere mit einem individuellen Tempo des Rezipierens – das Schauen von Videos ist auch in doppelter Geschwindigkeit möglich –, die automatisierbare Überprüfung von Lösungen, die Nachverfolgbarkeit der Nutzung sowie die leichte Vervielfältigbarkeit. Auf der Sollseite können die hohen Produktionskosten zur Erstellung und sicherlich auch eine Vereinzelung von Lehrenden und Lernenden durch die indirekte Kommunikation über digitale Medien verbucht werden.

Bereits im Sommer 2019 und somit vor Auftreten der Corona-Pandemie hat das Wissenschaftsministerium Nordrhein-Westfalen (MKW) die Förderlinie OERContent.nrw zur Erstellung von offenen Lehrinhalten ausgeschrieben. Die geforderte allgemeine – offene – Nutzbarkeit von digitalen Lerninhalten bzw. den Open Educational Resources (OER) ist seit etwa 2000 in der Diskussion [4, 5]. Weitere Bedingung zur Einreichung von Anträgen war die Bildung von Konsortien von mindestens drei Hochschulen für „kleine“ und mindestens sechs Hochschulen für „große“ Projekte.

Als eines von achtzehn Projekten der Förderlinie wird für zwei Jahre die Entwicklung von Inhalten für die Lehre im Fach Datenbanken in vielfältigen Lernszenarien (EILD.nrw) vom MWK gefördert. Konsorten sind die Hochschulen der Autoren dieses Beitrages.

Die Publikation von CC-lizensierten digitalen Lerninhalten (Open Educational Resources, OER) wirft einige Fragen auf:

In diesem Artikel werden die Lehrbücher und Vorlesungsformate benannt, die aktuell für die digitale Lehre im Fach Datenbanken verfügbar sind. Anschließend folgen Erfahrungen mit dem Einsatz von Tools bzw. Plattformen sowie Ergebnisse aus Befragungen und Analysen von Zugriffen auf die Lernumgebungen der Autoren. Die Darstellung erfolgt auch unter Berücksichtigung der weitestgehend weggefallenen Präsenzzeiten im Sommersemester 2020, verursacht durch die Kontaktbeschränkungen während der Corona-Pandemie. Die hierbei gemachten Erfahrungen haben zu den nachfolgend dargestellten Anforderungen beigetragen, die eine gemeinsame Nutzung der vielfach aufwendig herzustellenden Lehr- und Lernmaterialien einfacher ermöglichen sollen. In Fazit und Ausblick dieses Beitrags folgt eine Reflektion, wie sich die Lehre zukünftig auch im Datenbankumfeld auf der Grundlage frei nutzbarer Lehreinheiten verändern kann. Auch diese Überlegungen wurden nicht zuletzt von den Erfahrungen durch das für viele Lehrende und Lernende zum Teil völlig andersartige Jahr 2020 geprägt.

Der folgende Überblick berücksichtigt die Grundausbildung im Fachgebiet Datenbanken.

Praktika sind in der Regel ein integraler Bestandteil von Datenbanklehrveranstaltungen, in denen die Interaktion mit einem Datenbankmanagementsystem trainiert wird. Ergänzend zu Präsenzpraktika bietet sich eine Einbindung von Lerntrainern zum Selbststudium an. Der folgende Abschnitt beschreibt unsere Erfahrungen in der Einbindung bzw. Entwicklung von Lerntrainern und der Entwicklung einer Lernplattform.

Bei der Evaluation der Tools fällt auf, dass Tools gerne von Studierenden angenommen werden, wenn sie inhaltlich nahe beim Vorlesungsstoff sind. Daher sollten die Lehrenden beispielsweise ihre eigenen Datenbankschemata verwenden können. Dozenten begrüßen die Möglichkeit, in einer Administrationsumgebung aus vorhandenen Aufgabenpools auszuwählen und bei Bedarf auch selber diese Aufgaben anzupassen. Die Präsenzlehre wird explizit nur von wenigen Tools unterstützt [20, 29].

Offenbar ist ein Austausch von digitalen Lehrmaterialien zwischen Lehrenden in Datenbankveranstaltungen und deren direkte Einbindung in die eigene Lehre nicht immer einfach möglich. In diesem Kapitel wird der Frage nachgegangen, welche Eigenschaften Lehr- und Lernmaterialien erfüllen sollen, damit sich diese möglichst einfach in die vielfältigen Lernszenarien des Fachs Datenbanken und intendierten Lehrmethoden – wie Inverted Classroom, Just in Time Teaching und Peer Instruction – einbinden lassen. Die hieraus abgeleiteten Anforderungen resultieren u. a. aus den im letzten Kapitel beschriebenen Erfahrungen.

Entsprechende Einschränkungen gibt es auch bei frei verfügbaren digitalen Lernmedien. Die Einbindung in die eigene Umgebung ist nicht immer möglich, wenn die Erlaubnis zur Nutzung, die Anpassbarkeit oder die technische Machbarkeit fehlen. Bei der Nutzung in einer „fremden“ Umgebung fehlt die Nachhaltigkeit dieser Angebote, wenn diese durch die jeweiligen Anbieter jederzeit geändert oder entfernt werden können. Auch der Datenschutz muss gewährleistet werden können.

Hinzu können Einschränkungen hinsichtlich der Zugänglichkeit der Lernmaterialien für die Studierende kommen. Lehrbücher und Lernmaterialien unterscheiden sich in Stil, Layout, Form sowie in den verwendeten Notationen und Sprachen. Für die Aufnahme englischsprachiger Studiengänge wird meist das Niveau B2 des Gemeinsamen Europäischen Referenzrahmens gefordert, das etwa nach fünf Schuljahren bereits durch die Fachhochschulreife erreicht werden kann [23]. Die benötigte Sprachkompetenz zum Verstehen englischer Fachliteratur dürfte aber erst im Verlauf des Studiums aufgebaut werden können. Insbesondere für einführende Datenbank-Lehrveranstaltungen in den ersten Semestern eines deutschsprachigen Bachelorstudiums werden daher vorrangig deutschsprachige Lehrbücher eingesetzt, um sprachliche Hürden zu vermeiden.

Inhaltlich ergeben sich Einschränkungen hinsichtlich der Kontextualisierung von Lernmedien. Die Materialien unterscheiden sich in ihrer Orientierung für beruflicher Ausbildung oder der Praxis, Schule oder Hochschule (vgl. Tab. 1). Verschiedenste relationale Beispielanwendungen werden – in Lehrbüchern auch durchgängig – verwendet, aber nicht alle Beispiele sind für jeden Studiengang geeignet. Hinzu kommt eine Verwendung von unterschiedlichen Nomenklaturen in den Lernmedien, beispielsweise zur Darstellung von relationalen Modellen. Die Lerneinheiten sollen sich in den unterschiedlichen Studienfächern der Informatik – Angewandte Informatik, Medizininformatik, Wirtschaftsinformatik, Medieninformatik u. a. sowie in den unterschiedlichen Studiengangsstufen bzw. -typen – Bachelor, Master, Dual – zuordnen lassen.

Die Formen der Lizensierung, Nachhaltigkeit und Zugänglichkeit, die Möglichkeiten zur Kontextualisierung und die inhaltliche wie technische Anpassbarkeit sowie bei Nutzung von Plattformen die Einhaltung des Datenschutzes sind die bestimmenden Faktoren zum Austausch digitaler Inhalte in der Lehre (Tab. 2).

Als konstruktive Antwort auf die geschilderte Herausforderung wird im Folgenden das Konzept zur Entwicklung von Inhalten für die Lehre im Fach Datenbanken in vielfältigen Lernszenarien (EILD) vorgestellt, dessen Umsetzung von der Digitalen Hochschule des Landes Nordrhein-Westfalen (DH.NRW) gefördert wird und im September 2020 von den Autoren begonnen wurde.

In EILD.nrw wird ein Konzept mit weitgehender Adaptierbarkeit und Wiederverwendbarkeit der Lehr- und Lerninhalte umgesetzt. Die Abdeckung der Themen von Grundvorlesungen im Fach Datenbanken soll in sieben Lernmodulen erfolgen. Zwei auf den Grundlagen aufbauende Module orientieren sich am Master-Niveau. Die Trennung von didaktischem Konzept und Anwendungsbereichen aus den jeweiligen Studiengängen mit der Angabe von Metadaten und Best-Practice Szenarien ermöglicht eine eigenständige Nutzung von Lerneinheiten kleiner Granularität. Die Lehrenden können diese Lerneinheiten auf die jeweiligen Kontexte und die intendierte Lehrmethode – wie Inverted Classroom, Just in Time Teaching und Peer Instruction – anpassen. Bei den Lerneinheiten handelt es sich um Video-Sequenzen aus aufgezeichneten Lehrveranstaltungen, Tutorien zum Erlernen von Techniken und speziellen Werkzeugen, Animationen zur Verdeutlichung komplexer Abläufe, Online-Tests und Quizze zum Feststellen der Lernfortschritte sowie Experimentierumgebungen speziell zum Vertiefen der Programmierung mit SQL. Die Lernmodule des Projekts werden in zwei Iterationen in den Studiengängen der Konsorten und für die Digitale Hochschule NRW eingesetzt und so unter Einbeziehung der Studierenden evaluiert. In der ersten Iteration werden etwa 1000 Studierende der Hochschulen des Konsortiums beteiligt.

Die in den Lernmodulen des Projekts (Tab. 3) vermittelten Kompetenzen beinhalten alle von der GI empfohlenen Kompetenzen im Fach Datenbanken und Informationssysteme für Bachelorstudiengänge [14]. Diese können wie in einem Baukastensystem anhand eines Leitfadens für die Lehrenden je nach Hochschule (Dozent) und Typ des Studiengangs ausgewählt und adaptiert werden. In sechs Lernmodulen erfolgt eine Abdeckung der Themen von Grundvorlesungen im Fach Datenbanken. Ein weiteres Lernmodul zum Thema der NoSQL-Datenbanken erweitert die Inhalte um zum relationalen Modell alternative Entwicklungen [25]. Bei den beiden auf den Grundlagen aufbauenden Lernmodulen zu Master-Veranstaltungen handelt es sich um Verteilte Datenbanken und Datenanalyse. Die vermittelten Kompetenzen sind in den Empfehlungen der GI [14] sowie auch den Studienordnungen bzw. Modulbeschreibungen in Studiengängen der Hochschulen beschrieben [19].

Die Interoperabilität der Lerneinheiten mit verschiedenen Lern-Management Systemen (LMS) wird durch die Verwendung von gebräuchlichen Schnittstellen und Austauschformaten gewährleistet. Zum Austausch von Lernmodulen und Lerntests werden das Sharable Content Object Reference Model (SCORM) und das Question & Test Interoperability (QTI) Austauschformat verwendet. Zur Anbindung der Aufgabentrainer kann die Learning Tools Interoperability (LTI) Schnittstelle der Lern-Management Systeme genutzt werden.

Auch aus den Erfahrungen mit der Umstellung auf (fast) 100 %-Online-Lehre während des (ersten) „Corona“-Semesters im Sommersemester 2020 wurde deutlich, dass es nicht nur ein Konzept für eine erfolgreiche Lehre geben kann, sondern vielmehr ein Zusammenspiel aus mehreren Einflussfaktoren über den Erfolg entscheiden wird:²

Ein Mix aus digitalen Lehrbüchern, eigenen und OER Lehr- und Lerneinheiten wird diesen Ansprüchen wahrscheinlich am ehesten gerecht. In diesem Zusammenhang sollen kommerzielle Lehrbücher und professionell entwickelte E‑Learnings nicht ausgeschlossen werden, sofern sich das nachhaltig und budgetierbar realisieren lässt. OER werden eine weitergehende Akzeptanz bei Lehrenden und Lernenden finden, wenn der Nutzen den Aufwand bei der Erstellung und Verwendung übersteigt.