Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Implementation and evaluation of interactive, browser-based graphics in veterinary education

Im Rahmen des Digitalisierungs-Projekts „DigiStep“ wurden an der tierärztlichen Hochschule Hannover erstmalig interaktive Grafiken für die tiermedizinische Lehre implementiert. Ziel dieser Arbeit ist es, Akzeptanz und Anwendbarkeit interaktiver Grafiken innerhalb der tiermedizinischen Ausbildung zu evaluieren. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts wurden in zwei Manuskripten zusammengefasst und zur Veröffentlichung eingereicht. Grafiken sind häufig Bestandteil tiermedizinischer Lehrveranstaltung, da sie Zahlendaten und komplexe wissenschaftliche Zusammenhänge in einer Abbildung zusammenzufassen. Der Informationsgehalt einer statischen Grafik ist jedoch meist auf die Darstellung eines Aspekts beschränkt und dynamische Prozesse, die eine Veränderung über Zeit beinhalten, lassen sich hierdurch nur schwer darstellen. Heutzutage stehen Videos und Animationen bereit, um dynamischen Zusammenhänge zu veranschaulichen. Meist fehlt hier jedoch die Interaktion zwischen Studierenden und Lehrinhalt. Interaktive Grafiken verfügen über zahlreiche Steuerungselemente, wodurch sich die Datengrundlage hinter einer Grafik manipulieren lässt. Muster und Beziehungen werden hierdurch leicht ersichtlich. In Vergangenheit waren zur Programmierung interaktiver Abbildungen Kenntnisse in Java, HTML oder CSS nötig. Für diese Arbeit wurde jedoch auf die Programmiersprache R zurückgegriffen, die im akademischen Rahmen häufig zur statistischen Auswertung und graphischen Visualisierung genutzt wird. Mittels der Erweiterungsbibliothek „Shiny“ lassen sich diese interaktiven Grafiken in einem Webbrowser darstellen und teilen. Diese so genannten „Shiny Apps“ wurden mit positivem Ergebnis bereits in Forschung und in der Statistik Lehre eingesetzt, fanden aber in der tiermedizinischen Lehre bisher noch kaum Anwendung. In enger Zusammenarbeit mit den hiesigen Hochschuldozenten wurden Lehrinhalte identifiziert, die mittels einer interaktiven Grafik gelehrt werden können. Dies waren Themen, die zuvor mit statischen Grafiken gelehrt wurden oder zu denen es bisher noch keine Abbildung gab. In der ersten Studie wurden drei interaktive Grafiken für den Einsatz in tiermedizinischen Lehrveranstaltungen entwickelt. Zwei davon wurden im klinischen Abschnitt (Tierernährung und Lebensmittelkunde) eingesetzt und eine in der Vorklinik (Zoologie). Insgesamt 327 Studierende und 5 Dozierende wurden zu diesen Grafiken befragt. Die Fragebögen ergaben eine breite Akzeptanz für interaktive Grafiken. Insgesamt 71.5% (233/326) der Studierenden gab an durch die interaktive Grafik mehr Interesse für das vorgestellte Thema entwickelt zu haben und 76.1% (249/327) bestätigten sich mehr interaktive Grafiken in der Lehre zu wünschen. In Anbetracht des breit gefächerten Curriculums der tiermedizinischen Ausbildung ist die Möglichkeit das Interesse für einzelne Lehrinhalte zu fördern von besonderer Bedeutung. Die Tatsache, dass Studierende sich weniger für Lehrinhalte interessieren, die scheinbar nicht direkt auf die zukünftige berufliche Praxis vorbereiten, ist ein weit bekanntes Problem. Studierende mehr für diese Themen zu interessieren, war unter anderen eines der Ziele des Digitalisierungsprojekts. Die befragten Studierende und Dozenten gaben an, gegenüber der Digitalisierung der Hochschullehre positiv eingestellt zu sein. Bezüglich der Einstellung gegenüber interaktiven Grafiken sowie anderen digitalen Lehrmedien konnte keine Geschlechts- oder Alterskorrelation festgestellt werden. Studierende zeigten sich zuversichtlich selbst eine interaktive Grafik bedienen zu können und trauten auch ihren Kommilitonen den Umgang zu. Bezüglich der Lehreffektivität stimmte die große Mehrheit (81.9%; 276/326) damit überein, das gelehrte Thema verstanden zu haben. Diese positiven Ergebnisse können weitere Studien zur Untersuchung des didaktischen Potenzials interaktiver Grafiken rechtfertigen und eine solide Basis darstellen. Dozierende zeigten sich ebenso positiv eingestellt gegenüber interaktiven Grafiken. Sie stimmten zu, mehr Studierende durch interaktive Grafiken erreicht zu haben und sahen einen klaren Vorteil in ihrem Nutzen. Auf diesem Ergebnis aufbauend wurden Dozierenden und wissenschaftlichen Mitarbeitern ein zweitägiger Online-Workshop zur Vermittlung grundlegender Programmierkenntnisse in R und Shiny angeboten. Dozierende erhielten zur Erstellung eigener interaktiver Grafiken fertige Programmiervorlagen und Arbeitsblätter. Insgesamt nahmen 25 Mitarbeiter der Hochschule teil. Diese wurden gebeten vor Beginn und nach Ende des Workshops einen Online-Fragebogen auszufüllen. Die Teilnehmer hatten mehrheitlich keine bis sehr geringe Programmiererfahrung, hatten jedoch bereits digitalen Lehrmedien verwendet. Auf die Frage, zu wie viel Prozent digitale Lehrmedien im Unterricht eingesetzt werden sollten, gaben die Teilnehmer im Mittel 41.2% an. Im Hinblick auf das Alter der Befragten fiel auf, dass die über 40-Jährigen mehr Zeit mit digitalen Lehrmedien unterrichten wollen als die unter 40-Jährigen. Dies widerspricht der landläufigen Meinung, dass der Umgang und Wunsch nach Technik in der Lehre altersgebunden sei. Bezüglich interaktiver Grafiken gaben 95.8% (23/24) der Teilnehmer an, dass interaktive Grafiken Studierenden das Lernen erleichtern und 91.7% (22/24) fanden interaktive Grafiken zur Vermittlung von Lehrinhalten hilfreich. Nach dem Ende des Workshops gaben nur diejenigen mit Programmierkenntnisse an sich die Entwicklung eigener interaktive Grafiken zuzutrauen. Ursächlich hierfür kann die kurze Dauer des Workshops sein. Trotz der gegenwärtigen Zurückhaltung der Dozierenden, selbst interaktive Grafiken zu programmieren, kann der Workshop dennoch als Erfolg angesehen werden. Im Rahmen des Workshops sind bereits einige interaktive Grafiken entstanden, die als Teil des E-Learning Programms der hiesigen Hochschule angeboten werden. Hochschuldozenten zeigten ein breites Interesse am Einsatz interaktiver Grafiken in ihren Lehrveranstaltungen. Seitens der Studierende konnte auch ein großes Interesse am Einsatz interaktiver Grafiken festgestellt werden. In Anbetracht dessen, ist anzunehmen, dass die Implementierung weiterer interaktiver Grafiken durch zusätzliche Workshop Angebote und technischen Support erreicht werden kann. Von diesem Angebot könnten sowohl Studierende als auch Dozierende klar profitieren.

Within the framework of the digitalization project “DigiStep” interactive graphics were implemented at the University for Veterinary Medicine in Hannover. The aim of this work is to evaluate for the first time, the applicability and acceptance of interactive graphics amongst students and lecturers in veterinary education. The results of this work are described in two manuscripts, which were submitted for publication. Graphics are frequently used in veterinary education to visualize data and complex scientific relationships. However, the information content of a static graphics is limited to depict one certain aspect of the target content. Dynamic processes, which include change over time, can barely be visualized. Nowadays, videos and animations can be employed to make dynamic processes more accessible to students. However, student-content interaction is rarely provided. Interactive graphics in turn include several regulator elements, which allow to manipulate the data behind a graphic. Thus, students can explore and recognize relationships and patterns more easily. In the past programming knowledge in JAVA, HTML or CSS was necessary to develop interactive graphics. In this work the programming language R, which is commonly used in academic environment for statistical analysis and graphical visualizations, is used. With the package “shiny” these graphics can be displayed and shared within a web browser. The so called “shiny apps” have found broad acceptance in research and in statistic education but are rarely used for veterinary education. In close collaboration with the local lecturers, appropriate learning content was identified. These topics were previously taught using static graphics or lacked a graphical visualization. In the first study, three interactive graphics were implemented. Two were employed in the clinical part (animal nutrition and food science) and one in the preclinical part (zoology) of the veterinary curriculum. In total, 327 students and 5 lecturers were asked to evaluate interactive graphics. The questionnaire revealed a broad acceptance for interactive graphics amongst students and educators in veterinary education. Overall, 71.5% (233/326) of the students affirmed to be more interested in the topics taught with interactive graphics, and 76.1% (249/327), stated to wish to discuss more topics with interactive graphics. Considering the broad curriculum in veterinary education, the possibility to promote interest in certain topics is of special importance. The fact that students are less interested in topics which at first seem to not prepare them for their future career, is a well-known problem in veterinary education. Promoting interest in these topics was one of the objectives of this digitalization project. Students and lecturers were open minded towards digitalization in higher education. Regarding their attitude towards interactive graphics and other digital teaching tools, no age or gender correlation was demonstrated.  Students expressed confidence regarding their handling of interactive graphics and estimated their fellow students would do so, too. Regarding the effect on learning experience, most students (81.9%; 276/326) affirmed to have understood the taught contents. These positive findings can constitute a justification and solid basis for further studies regarding the didactic potential of interactive graphics in veterinary education. Lecturers also had a positive attitude towards interactive graphics. They agreed to have reached more students using interactive graphics and saw a clear benefit in using interactive graphics.  Basing on these results, an online workshop for teaching basic R and shiny skills was offered to the local faculty members. In total 25 faculty members participated. After first being introduced to R and shiny, participants received ready to use programming templates and work sheets to develop own interactive graphics. Participants mostly had no prior programming skills but had used digital teaching media before. Regarding the question how much time they would like to spend with digital media in class, the mean time was 41.2%. Surprisingly, older participants (>40 years) wished to discuss more topics with digital media than the younger ones. This contradicts the popular opinion that technology acceptance and usage amongst educators is linked to age. Regarding interactive graphics, 95.8% (23/24) of the participants agreed that interactive graphics help students understand teaching content and 91.7% (22/24) think they are helpful in teaching them. After completing the workshop only those with prior programming experience claimed to feel able to develop own interactive graphics. The reason for this can be the short duration of the workshop. Even if participants were reluctant to program interactive graphics on their own, the workshop still was successful. Within the framework of this workshop, several interactive graphics were developed and now complement the e-learning selections at our university. Considering lecturers’ and students’ high interest for interactive graphics, it is likely that further training and technical support would promote and encourage the implementation of more interactive graphics. Students and lecturers could clearly profit from this offer.

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