Autor: Arne Möller

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3D-Druck in der Lehrwerkstatt und im Schullabor

Durch einen Artikel über das Projekt RepRapable Recyclebot: Open source 3-D printable extruder for converting plastic to 3-D printing filament wurde ich an das RepRap-Projekt erinnert, das ca. 2008 eine große Begeisterung für 3D-Druck bei mir weckte (es folgten die üblichen Phasen des Gartner-Hype-Cyle 🙂 ).

Das RepRap-Projekt hat zum Ziel, eine Maschine zu konstruieren, die alle zu ihrem Bau benötigten Komponenten selbst herstellen kann. Alle Baupläne und die Software sind als Open Source frei zugänglich und nutzbar. Viele kommerzielle 3D-Drucker basieren auf den RepRap-Vorarbeiten.

Doch bei einem Besuch der Projektseiten vor ein paar Jahren sah das Projekt müde und vernachlässigt aus. Deshalb war ich angenehm überrascht, dass jetzt das Wiki viele aktuelle Einträge enthält.

Da über eBay chinesische RepRap-Bausätze schon unter 100,- Euro zu haben sind, ist der Bau eines 3D-Druckers im Rahmen einer Projektwoche oder eines Ausbildungsprojektes heute kein teures Unterfangen mehr.

Update 27.11.2019:
Um den Sicherheitsanforderungen in Schulen gerecht zu werden, hat das Projekt Tutolino einen 3D-Drucker mit Notaus, Filter/Lüftung, Überhitzungsschutz und verschließbarem Gehäuse entwickelt, der für Bildungseinrichtungen zum Preis von 499,- € als Bausatz zu haben ist.

Artikelfoto: Josef Prusa [GFDL 1.2], via Wikimedia Commons

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Mathe mit Falk – Erklärvideos auf dem Lightboard

Falk Scharnberg - Eigenvalues

Obwohl Falk Scharnberg bei meiner Arbeit an der Hochschule Flensburg mit seinem Wunsch nach einem geeigneten Format für Mathe-Videos der Anlass für den Bau meines Lightboards war, hatte sich bis vor kurzem nie die Gelegenheit ergeben, gemeinsam Videos zu erstellen.

Dabei sind die jetzt entstandenen Videos eine doppelte Premiere, weil für Falk das erste Mal der weiße Hintergrund zum (produktiven) Einsatz kam. Das Ergebnis finde ich deutlich freundlicher, als die Produktionen mit schwarzem Hintergrund. Hier eines der Videos mit Falk und ein älteres mit mir zum Vergleich:

Verwendete Technik:

  • Kamera: Lumix G70, manuelle Belichtung (beide Videos)
  • Licht: 2 große & 2 kleine Softboxes (schwarz), 6 große & 2 kleine Softboxes (weiß)
  • Ton: NT-USB (schwarz) separat mit Audacity aufgezeichnet, Røde Filmmaker Kit als Kameraton aufgezeichnet
  • Lightboard: 4 mm Fensterglas Eigenbau (schwarz), 6mm bläuliches Sicherheitsglas, das einen verlaufenden Farbstich erzeugt, der schwer auszugleichen ist (weiß)
  • Teleprompter: nein (schwarz),  ja (weiß)

Die Bildqualität der Videos ist deutlich besser, als in der Wiedergabe über YouTube zu erkennen ist.

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Arbeiten mit dem Lightboard: Videos mit Präsentationen verschmelzen

Beim Drehen mit dem Lightboard ist es manchmal ganz nett z.B. fertige Grafiken einzublenden, die man dann mit Erklärungen versehen kann.
Man kann das machen, indem man das Bildsignal der Kamera mit dem Bildsignal einer Präsentation zusammenführt. Die Ausgabe ist dann für Präsentierende auf einem Monitor zu sehen und sie müssen Anmerkungen oder Notizen auf der Glastafel nach diesem Bild platzieren – das erfordert einiges an Übung, sieht aber schön aus (wenn man es kann).

Alternativ kann man auf dem Lightboard eine milchige Fläche schaffen, auf die man von vorne projiziert und von hinten schreibt. Diese Methode wird in diesem Video erklärt. Sie ist besonders einfach umzusetzen und anzuwenden.

Modifikationen am Lightboard

Ich habe verschiedene Wege ausprobiert, um eine Projektionsfläche zu schaffen. Allen gemeinsam ist, dass die Oberfläche von der Kamera betrachtet vor das Lightboard montiert wird, damit man von der Rückseite schreiben kann.

Der erste Versuch war eine geschliffene Plexiglasplatte.

PPT auf Lightboard und geschliffener Plexiglasscheibe

Die notwendige Qualität beim Schliff zu erreichen, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu haben, hat mich abgeschreckt. Denn das Aufrauen mit Schleifpapier erfordert einen extrem gleichmäßigen Schliff, damit man keine Schlieren sieht (s. Foto oben). Man sieht an dem Probestück auch sehr gut, dass die im Bild sichtbare Kante sehr glatt geschnitten sein muss, damit Ausrisse im Material kein Licht streuen. Deshalb probierte ich eine satinierte Kunststofffolie auf einer klaren Plexiglasscheibe aus.

Die Folie blasenfrei aufzubringen ist fast unmöglich. Als es mir mit Netzmittel und Wasser aus einem Zerstäuber halbwegs gelang, war die Lichtdurchlässigkeit zu gering, um die Schrift auf der Rückseite gut lesen zu können.

Folie auf Lightboard

Das vorläufig beste Ergebnis erzielte ich mit der Schutzfolie meiner satinierten Kunststofffolie, die ich eigentlich schon in den Müll geben wollte. Daher hat sie auch ein paar unschöne Knickstellen, die im Video zu sehen sind. Für die Folie spricht, dass sie mit doppelseitigem Klebeband schnell am Lightboard angebracht ist (s. Video).

Die angeschliffene Plexiglasplatte lieferte das beste Ergebnis. Leider. Denn bei den Baumärkten vor Ort war keine fertige Platte zu bekommen und derzeit ist es in meiner Werkstatt viel zu kalt, um ein paar Stunden penibel an der Platte zu schleifen. Wenn der Frühling kommt…

Beamer

Wenn man im Präsentationsprogramm nicht komplett spiegelbildlich arbeiten möchte (MS PowerPoint kann das nicht!) ist ein Projektor mit der Option Rückprojektion ein Muss.

Die Rückprojektion erzeugt für die Präsentierenden auf dem Lightboard eine seitenrichtige, lesbare Ansicht, die in der Nachbearbeitung genauso horizontal gespiegelt wird wie der restliche Tafelschrieb.

Der Projektor muss dabei in der Achse Kamera-Lightboard und ober- oder unterhalb des Sichtfeldes der Kamera platziert sein, damit er nicht als Reflexion im Video auftaucht. Dazu muss der Projektor über eine entsprechende Kompensation verfügen, damit das Bild nicht verzerrt erscheint (z.B. Rechtecke als Trapeze). Alle für Deckenmontage geeigneten Projektoren sollten funktionieren.

Erstrebenswert ist ein hoher Kontrast und eventuell eine erhöhte Farbintensität.
Die Helligkeit sollte so niedrig gewählt werden, dass sich keine Kanten der Projektion auf dem Bild bzw. der matten Oberfläche abzeichnen. Bei zu hoher Helligkeit wird aus Schwarz ein dunkles Grau, dessen Licht auf der mattierten Fläche sichtbar ist.
Der Beamer muss genau auf die mattierte Fläche des Lightboards fokussieren.
Verfügt der Projektor über einen Zoom und ist er z.B. fest unter der Decke installiert, macht es Sinn, eine Markierung auf dem Stellrad für Zoom zu machen, bei der die Projektionsgröße mit der markierter Fläche in der Präsentationsvorlage (s.u.) für Lightboard-Präsentationen korrespondiert.

Powerpoint, Impress etc.

Bei schwarzem Hintergrund (Lightboard) sollten auch die Folien mit schwarzem Hintergrund anlegt werden.
Große helle Flächen eignen sich nicht gut für die Projektion.
Diagramme mit kräftigen Farben und hohen Kontrasten sind gut geeignet.
Statt schwarzer Schrift ist für einen guten Kontrastumfang immer weiße Schrift zu benutzen.
In einer Vorlage des genutzten Präsentationsprogramms sollte man mit einem Rahmen den nutzbaren Bereich für Grafiken markieren.
Auch die Einspielung von Filmen ist möglich, kann aber Probleme beim Kontrastumfang und damit der Sichtbarkeit verursachen.
Die Präsentation sollte mit einer vollständig schwarzen Folie beginnen und enden, damit das Präsentationsprogramm am Ende nicht ungewollt auf den Desktop des Rechners umschaltet.

Computer

Auch auf dem für die Präsentation benutzen Computer sollte man einen schwarzen Desktophintergrund ohne Icons wählen, falls die Präsentation ungewollt beendet wird.

Kamera

Ein wichtiger Faktor ist das Abschalten des Autofokus und das manuelle Fokussieren auf einen Punkt zwischen Präsentierenden und der Oberfläche des Lightboards. Für die notwendige Tiefenschärfe sorgt dann eine kleine Blendenöffnung (s.a. Arbeiten mit dem Lightboard: Brennweite der Kamera ). Am Video oben kann man sehen, was passiert, wenn man dem Autofokus der Kamera diese Arbeit überlässt…  😉

Werden an der Kamera nicht geeignete Belichtungszeiten eingestellt, so fängt das Projektorbild an zu flimmern. Dieses Bildflimmern kann man durch geeignete Belichtungszeiten weitestgehend unterdrücken.

Kameras mit Fernsteuerung über eine App für Handy oder Tablet sind sinnvoll – besonders wenn man  allein arbeitet.

Licht

Man sollte beachten, dass möglichst wenig Licht auf die mattierte Fläche fällt, da sonst der Beamer mehr Helligkeit braucht bzw. die Lesbarkeit leidet.

Ton

Gängige Projektoren sind mit ihrem Lüftergeräusch als Hintergrundgeräusche in der Aufnahme zu hören. Mögliche Abhilfen wären:
– Ein gerichtetes Mikrofon auf den/die Präsentierende(n). Der Nachteil ist eine sehr eingeschränkte Bewegungsfreiheit hinter dem Lightboard.
– Nachbearbeitung beim Videoschnitt: In dem Video oben habe ich mit der Rauschunterdrückung von Camtasia die Lüftergeräusche reduziert. Die vom Programm vorgenommene Einstellung war dabei zu aggressiv und erzeugte einen unnatürlichen, fast synthetischen Sprecherton. Ein Reduzieren der Ansprechschwelle auf einen Kompromiss zwischen Klangqualität der Sprache und Hintergrundgeräusch war nötig.
– Letzte Möglichkeit: ein leiser Projektor… 😉

Tutorial der Profis von Learning Glass Solutions:

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Arbeiten mit dem Lightboard: Brennweite der Kamera

Schema Lightboard

Bildwinkel:
Mein größtes Problem beim Einsatz einer Webcam zum Filmen war der große Bildwinkel der Webcam. Das ist mittels zweier Grafiken schnell erklärt.

Weitwinkelobjektiv

Schema Brennweite Weitw
Beim Weitwinkelobjektiv geht man nah an das Lightboard heran. Das Objektiv erfasst einen relativ großen Bildwinkel hinter dem Lightboard, weshalb der Hintergrund entsprechend breit und hoch(!) sein muss. Da das Objektiv aber auch die entsprechenden Reflexionen des Lightboards einfängt, muss auch das Hintergrundsystem hinter der Kamera entsprechend breit und hoch(!) sein.

Erschwerend kommt hinzu, dass die Beleuchtung sehr weit von der Seite kommen muss, um sich nicht im Lightboard zu spiegeln.

Ein weiteres Problem sind perspektivische Verzerrungen (insbesondere stürzende Linien). Um diese zu reduzieren, muss die Kamera exakt waagerecht und senkrecht auf die Mitte des Lightboards ausgerichtet sein. Ansonsten kann es passieren, dass aus einem gezeichneten Rechteck ein Trapez wird.

Teleobjektiv

Schema Brennweite Tele

Beim Teleobjektiv ist leicht zu erkennen, dass die benötigte Breite und Höhe der Hintergrundsysteme viel kleiner ist (vergleiche jeweils zur Breite des Lightboards).

Die Platzierung der Beleuchtung ist ebenfalls einfacher, da dafür mehr Platz vor dem Lightboard zur Verfügung steht. Allerdings benötigt man einen relativ großen Raum für die Aufnahmen.

Raumbedarf optimieren

Da sich bei beiden Varianten das Stativ und die Kamera auf dem Lightboard spiegeln können und in schwarze Tücher eingepackt werden müssen, böte es sich an, durch ein Loch im Hintergrund zu filmen. Wenn man die Hintergründe allerdings auch anders verwenden möchte, ist das nicht sehr schön. Damit wäre aber der Platz gewonnen, der zwischen Kamera und Hintergrund benötigt wird, um die Kamera zu bedienen. Außerdem wäre die bedienende Person auch nicht als Reflexion in der Aufnahme.

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Arbeiten mit dem Lightboard: Aufnahmen mit „kleinem“ Budget

Diesmal habe ich versucht, möglichst wenig Technik einzusetzen und trotzdem ein passables Ergebnis zu erreichen.
Konkret habe ich die digitale SLR durch eine Webcam für 30,- Euro ersetzt und auch an anderer Stelle an der Kostenschraube gedreht.
Ob das von der Qualität noch akzeptabel ist, muss jeder für sich beurteilen – das kommt aber sicher auch auf den Einsatzzweck an. Auch, ob das „kleine“ Budget wirklich so klein ist, kommt auf den Blickwinkel an.

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Arbeiten mit dem Lightboard: Lichtführung

Was passiert mit einem gemütlichen Wohnzimmer, wenn es zu einem Videostudio für ein Lightboard wird?*

In diesem Video zeige ich mein Setup für die Beleuchtung der Videos. Die Quintessenz meiner bisherigen Versuche ist, dass man gar nicht genug Licht haben kann. Besonders weiße Hintergründe finde ich schwierig auszuleuchten. Aber vielleicht gibt es auch dazu irgendwann noch ein Video.

*Antwort auf die Frage oben: Es wird sehr ungemütlich und praktisch unbenutzbar und ich darf mich glücklich schätzen, die zweitgeduldigste Frau der Welt zu haben. 🙂

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Arbeiten mit dem Lightboard: Ton aufnehmen

In diesem Video vergleiche ich die Aufnahmequalität eines USB-Studiomikrofons mit der einer USB-Freisprechanlage.

Die Aufnahmetechnik selbst ist nicht Inhalt des Videos. In Stichworten funktioniert es aber so:

  • Der Ton wird doppelt aufgezeichnet:
    • auf der Kamera und
    • mit Audacity auf dem Computer.
  • Ein Händeklatschen liefert ein sichtbares Signal im Audioeditor des Videoschnittprogramms , um beide Tonspuren zu synchronisieren.
  • In Audacity dürfen keine Arbeiten vorgenommen werden, die die Länge der Aufnahme ändern.
  • Nach dem Synchronisieren wird die Tonspur der Kamera verworfen.

Aber vielleicht mache ich dazu mal ein neues Video mit dem Workflow…

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Vergleichstest Boardmarker für das Lightboard

Update zum Test: Ausgerechnet der blaue popart-Stift ist mir beim Öffnen auseinander gebrochen. Tinte trat – zunächst – nicht aus. Bei dem Versuch die Teile wieder zusammenzudrücken, floss dann aber doch noch eine blaue Soße über Spüle und Arbeitsplatte der Küche.  🙁

Da es Feedback zum Ton gab („etwas dumpf“) habe ich mit verschiedenen Varianten der Tonaufnahme gespielt. Dazu gibt es demnächst das nächste Video.

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Modifikationen am Lightboard

Wie schon berichtet, hatte der Prototyp meines Lightboards ein paar konstruktive Mängel…

Lightboard ELDFUAS

Daher habe ich es auseinander genommen, um nachzuschauen, wie groß der Aufwand für eine Überarbeitung wohl wäre. Wie vermutet war das LED-Band im unteren Rahmenteil wieder von der aufliegenden Glasplatte gequetscht worden.

LightboardLED_Anschlussdefekt02

Um die Macke zu reparieren und gleichzeitig die problematische Stelle zu schützen, verklebte ich den ganzen Anschluss mit einem dauerelastischen Heißkleber.  Dadurch ist das Anschlusskabel auch besser gegen Zug gesichert. Der Rahmen drückt es jetzt beim Zusammenbau fest an, während es vorher locker in der Nut saß.

LightboardLED_Anschlussmodifikation01

Im Abstand von ca. 15 cm setzte ich weitere Klebepunkte mit dem dauerelastischen Kleber auf das LED-Band, um das Glas darauf zu lagern.
Das ist zwar immer noch keine gute Lösung, aber immerhin erspart sie mir eine Neukonstruktion des Lightboards.

LightboardLED_LagerungGlas01

Den Rahmen stärkte ich etwas aus und auch das Ablagebrett erhielt durch drei Holzklötze etwas mehr Halt. Beide Maßnahmen erhöhten die Stabilität beträchtlich. Doch im oberen Teil des Glases wippte das Lightboard beim Schreiben immer noch etwas zu kräftig für meinen Geschmack.

LightboardStabilität03

Zunächst legte ich von der Basis über eine aufrechte Stütze eine Stabilisierung mit Rispenband. Das funktionierte recht gut, war aber zum einen hässlich und zum anderen hatte ich nur genug Band für eine Seite in der Bastelkiste. 🙁

LightboardStabilität01

Deshalb verwendete ich etwas Stahlseil mit Wantenspannern auf der Vorderseite. Das Stahlseil ist oben in der Stütze einfach durch Bohrungen geführt.

LightboardStabilität02

Die beiden Stahlseile erhöhen zusammen mit den Bremsen der Möbelrollen die Stabilität wesentlich!

Demnächst gibt es hier ein paar Probeaufnahmen. Leider ist das – gebrauchte – Glas ziemlich verschmutzt und braucht etwas liebevolle Zuwendung. Auch die räumlich Situation zu Haus macht die Dreharbeiten nicht so einfach, da ich einen gut zu beleuchtenden Hintergrund und umfangreiche Verdunklungen bauen muss. Naja, vielleicht gibt es die Probeaufnahmen auch erst in der etwas dunkleren Jahreszeit. Das macht die Verdunklungen einfacher… 😉

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Warum Ergebnisse der Lernforschung an Hochschulen nicht umgesetzt werden

Inside Higher Ed berichtet von einem einfachen Grund, warum Erkenntnisse zu neuen Lern- und Lehrmethoden nicht den Weg von der Forschung in die Lehre an Hochschulen finden: Lehrende haben Angst blöd vor ihren Studierenden dazustehen.

Die Anthropologin Lauren Herckis sollte dem Bereicht zufolge an der Carnegie Mellon University untersuchen, warum die Universität darin versagte, ihre eigene, führende Forschung zu studentischen Lernprozessen in die Lehre zu übernehmen.

Ein weiteres identifiziertes Problem der Untersuchung war, dass Lehrende überlieferte Vorstellungen davon beibehielten, was gute Lehre sei, selbst wenn es gegenteilige Beweise gab.

Außerdem waren laut Herckis Lehrende eher bereit, etwas Neues auszuprobieren, das sie sich selbst ausgedacht hatten, als erprobte Konzepte Anderer zu übernehmen.

Zum letzten Punkt passt ein Interview auf den Seiten des Hochschulforums Digitalisierung mit Armin Rubner von der Ludwig-Maximilians-Universität München. Herr Rubner äußert:

„Ein aktueller Ansatz in dieser Hinsicht wäre das so genannte Peer-Review-Verfahren, das bereits in einigen MOOCs seine Anwendung findet. So lernen die Studierenden bereits früh in Teams zusammenzuarbeiten und sich gegenseitig konstruktiv zu bewerten, aber auch, wie sie selbst von anderen – nach einem allen gemeinsam zugänglichen Bewertungsschema – bewertet werden. Das ist schon ein guter erster Schritt, wobei dieses Konzept noch weitergedacht werden sollte und sich bestenfalls evolutionär und nicht, wie häufig effektheischend verkündet, revolutionär entwickeln wird. Denn an solche Konzepte müssen sich alle Beteiligten erst einmal langsam herantasten und gewöhnen: Einerseits die Lehrenden, weil sie dann stärker Begleiter und Coaches von Bildungsprozessen werden, und andererseits die Lernenden, die Erfahrung sammeln müssen wie kritische Bewertungen konstruktiv zu vermitteln sind und wie es sich anfühlt, solcher Art von anderen „peers“ bewertet zu werden.“ Quelle: Hochschulforum Digitalisierung

Was aber soll an Peer-Reviews neu und gewöhnungsbedürftig sein, wenn diese Methode bei meinem Erasmus-Aufenthalt in Schweden – in den neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts – schon eine eine gut eingeführte und untersuchte Standardmethode des Unterrichts an schwedischen Hochschulen war? Wird hier das Rad neu erfunden?

Auch im Bereich Lernen mit Medien gibt es schon umfangreiche Untersuchungen. Deshalb muss nicht jede Methode oder jedes Szenario an jeder Hochschule erneut mit Pilotversuchen getestet und (gesondert) evaluiert werden. Wir dürfen hier einfach auf den Schultern unserer Vorgänger stehen und Erkenntnisse nutzen, die mit guter wissenschaftlicher Praxis gewonnen worden sind – schließlich ermitteln Physiker die Lichtgeschwindigkeit auch nicht jeden Tag aufs Neue. (Die meisten jedenfalls nicht. 😉 )

Ebenso sollte es heute jedem klar sein – oder zumindest erklärbar – dass die Wissensbasis heute so breit ist, dass kein noch so guter Experte die Möglichkeit hat im jeweiligen Fachgebiet alle relevanten Studien zu lesen oder auch nur zu kennen. Lehrende haben kein Wissensmonopol mehr, sondern sollten Lernende dabei unterstützen, sich systematische Wege durch das Wissensdickicht zu bahnen, welches für Lernende (wie Lehrende genauso!) mit einer unglaublichen Dynamik jeden Tag dichter wird.

Damit sollte auch die Angst schwinden, sich zu blamieren, weil man mal etwas nicht weiß oder etwas nicht auf Anhieb funktioniert.  Lehrende sind keine Enzyklopädien, sondern sollten Fachexperten/-innen sein, die Lernenden helfen sich in ein Fachgebiet einzuarbeiten, d.h. Wissen (im weiteren Sinne) zu erwerben, es anzuwenden, es kritisch zu hinterfragen und bestenfalls daraus Neues zu erschaffen.