Einleitung
Der Einsatz und die Beliebtheit von 3D-Visualisierungen im Fachgebiet der Anatomie und Veterinäranatomie sind in den vergangenen Jahren stetig gewachsen. Vor allem vor den Hintergrund einer potentiell besseren und leichteren Wissensrezeption von räumlichen Informationen durch den Einsatz von 3D- im Vergleich zu 2D-Modellen wurden diverse Studien zum Lernerfolg mit diesen Medien durchgeführt.
Ziele der Untersuchung
Ziel dieser Arbeit war es, ein Lehr- und Lernprogramm, das „Laminitis Tool“ als Modul des „Equine Hoof Explorers“ in Kooperation mit der Effigos AG zu entwickeln und nachfolgend zu evaluieren. Das Programm soll die morphologischen Veränderungen (mikroskopisch und makroskopisch) während der einzelnen Hufrehephasen ausgehend von den physiologisch anatomischen Gegebenheiten durch 3D-Visualisierungen sowie eine modular aufbereitete Zusammenfassung der Forschungsergebnisse zur Hufrehe in Textform präsentieren. Die Hypothese des Lernvorteils durch das 3D-Programm im Vergleich zu illustrierten Texten wurde überprüft.
Material und Methoden
3D-Visualisierungen und Texte für das „Laminitis Tool“ wurden auf Basis von Literaturquellen erstellt, die einen Rückschluss auf den klinischen Grad der Hufrehe und das verwendete Versuchsmodell bzw. die Ätiopathologie erlaubten. Die Evaluation des „Laminitis Tools“ wurde in zwei Durchläufen (Crossover-Design) durchgeführt. Dazu wurden 87 Studierende des 2. Fachsemesters (2. FS) und 26 Studierenden des 4. Fachsemesters (4. FS) den Gruppen A und B zugeteilt. Jede Gruppe enthielt in etwa gleichgroße Anteile aus jedem Fachsemester. Alle Teilnehmer:innen mussten vorab eine subjektive Einschätzung zu ihren Vorkenntnissen zur Hufrehe geben. Retrospektiv wurden anhand dieser Angabe sowie der angegebenen Fachsemester die Wissensgruppen „mit Vorkenntnissen“ (mVK) und „ohne Vorkenntnisse“ (oVK) sowie 2. FS und 4. FS gebildet. Im Durchgang 1 (DG 1) arbeitete Gruppe A mit dem Text und Gruppe B mit dem Tool. Dies wechselte im Durchgang 2 (DG 2). Vor Beginn des Tests erhielt die jeweilige Toolgruppe eine kurze Einführung in die Bedienung des Tools. Nach Arbeit mit dem entsprechenden Medium wurde ein Single-Choice-Test durchgeführt.
Ergebnisse
Das „Laminitis Tool“ ist eine 3D-Visualisierungssoftware, die ein animiertes 3D-Modell des Hufes von außen (Modell „Klinik“) und innen (Modell „Huf“) sowie des Hufbeinträgers (Modell „Histologie“) vor und während einer Hufreheerkrankung zeigt. Alle Modelle werden durch einen modularisierten Text begleitet. Ein Video zeigt die Veränderungen an der dermo-epidermalen Grenze des Hufbeinträgers. In Gruppe A gaben 56,4 % und in Gruppe B 48,3 % der Teilnehmenden an, Vorkenntnisse zur Hufrehe zu haben. Im DG 1 ist die Anzahl der Fragen, die von Gruppe A signifikant besser beantwortet wurden als von Gruppe B, mit drei von zehn Fragen größer als in DG 2, wo es nur eine von zehn Fragen war. Betrachtet man die Gesamtheit der Fragen konnte Gruppe A im DG 1 ein signifikant besseres Ergebnis (p = 0,0286) erzielen als Gruppe B, wohingegen im DG 2 kein signifikanter Unterschied (p = 0,2071) zwischen den Gruppen bestand. Teilnehmer:innen der Gruppe A aus dem 2. FS und aus der Wissensgruppe oVK konnten ihre Gesamtleistung von DG 1 zu DG 2 steigern. Teilnehmer:innen der Gruppe A aus dem 4. FS und aus der Wissensgruppe mVK erzielten im DG 2 ein geringeres Gesamtergebnis als im DG 1.
Schlussfolgerungen
Teilnehmer:innen aus Gruppen mit geringem oder keinen Vorkenntnissen (Gruppe B; 2. FS; oVK) erhielten möglicherweise einen Lernvorteil durch die Arbeit mit dem Tool und konnten so den Wissensunterschied zu wissensstärkeren Gruppe (Gruppe A; 4. FS; mVK) ausgleichen.:1 Einleitung 1
2 Literaturübersicht 3
2.1 Hufrehe, Pododermatitis aseptica diffusa 3
2.1.1 Definition 3
2.1.2 Der Hufbeinträger, Apparatus suspensorius ossis ungulae 3
2.1.2.1 Dermale Anteile 4
2.1.2.2 Epidermale Anteile 4
2.1.2.3 Die Basalmembran 4
2.1.3 Makroskopisch-anatomische Veränderungen des Hufes während einer Hufreheerkrankung 6
2.1.4 Mikroskopisch-anatomische Veränderungen des Hufbeinträgers während einer Hufreheerkrankung 8
2.1.5 Metabolisch-induzierte Hufrehe 10
2.1.6 Toxininduzierte Hufrehe 12
2.1.7 Belastungsinduzierte Hufrehe 15
2.2 Mediendidaktik – Begriffsbestimmung 17
2.2.1 Digitale Medien 17
2.2.2 Multimedia 17
2.2.3 E-Learning, Blended Learning und didaktisches Design 17
2.3 Von der Theorie zur Praxis - Gestaltungsmerkmale auf Basis klassischer Lerntheorien und deren Anwendung in E-Learning-Programmen 18
2.3.1 Der Behaviorismus 18
2.3.2 Der Kognitivismus 19
2.3.3 Der Konstruktivismus 20
2.4 Codierungsformen (der Computertechnologie): 3D-Bilder, Animationen und Hypertext 21
2.4.1 Bilder (Definition, 3D-Bilder, Animation, Video) 21
2.4.2 Hypertext (Definition, Aufbau, Gefahren und Potentiale) 22
2.5 Lernen mit Text und Bild 23
2.5.1 Gestaltungsempfehlungen für Bilder und Texte 26
2.6 Interaktivität und selbstgesteuertes Lernen 27
2.6.1 Graphical User Interface 28
2.7 Interaktive Lehr- und Lernprogramme in der Veterinärmedizin 28
3 Material, Methoden 30
3.1 Entwicklung des Lehr- und Lernprogramms 30
3.1.1 Allgemeiner Herstellungsprozess 30
3.1.2 Formulierung von Anforderungskriterien und Festlegung von inhaltlichen Schwerpunkten für das Modul 30
3.1.3 Formulierung der Texte 32
3.1.4 Erstellen von Abbildungen für die Texte 33
3.1.5 Graphische Inhalte - 3D-Modelle, Animationen und Video 35
3.1.5.1 Entwicklung von 3D-Modellen 35
3.1.5.2 Animation der 3D-Modelle 37
3.1.5.3 Entwicklung des Videos „Hufrehe an der dermo-epidermalen
Grenze“ 39
3.1.6 Entwicklung der Benutzeroberfläche (GUI) 40
3.1.7 Formatierung der Texte 42
3.1.8 Einpflegen der Modulelemente und Validierung 45
3.2 Evaluation des Lehr- und Lernprogramms 45
3.2.1 Testvorbereitung 45
3.2.1.1 Akquise der Studienteilnehmer:innen 45
3.2.1.2 Geräte 45
3.2.1.3 Test mit Single-Choice-Fragen 46
3.2.2 Studienteilnehmer:innen 46
3.2.3 Studiendesign 47
3.2.4 Gruppen, Abschnitte der Studiendurchgänge 47
3.2.4.1 Abschnitte erster Durchgang – Übersicht 48
3.2.4.2 Abschnitte zweiter Durchgang - Übersicht 49
3.2.5 Statistische Auswertung 49
4 Ergebnisse 51
4.1 Das „Laminitis Tool“ 51
4.1.1 Inhaltsverzeichnis 51
4.1.2 Texte und Abbildungen für die Texte 51
4.1.3 Graphische Inhalte: 3D-Modelle, Animationen, Video 52
4.1.3.1 3D-Modelle: Allgemeine Eigenschaften 52
4.1.3.2 3D-Modell und Animation „Klinik“ 53
4.1.3.3 3D-Modell und Animation „Huf“ 53
4.1.3.4 3D-Modell und Animation „Hufbeinträger“ 54
4.1.3.5 Video „Hufrehe an der dermo-epidermalen Grenze“ 56
4.1.4 GUI des Themenbereichs „Klinik“ 58
4.1.5 GUI des Themenbereichs „Huf“ 60
4.1.6 GUI des Themenbereichs „Histologie“ 61
4.1.7 Weitere Bedienelemente 62
4.2 Evaluation des Lernprogramms 62
4.2.1 Präevaluation 62
4.2.2 Eigenschaften der Studienteilnehmer:innen in den Gruppen 63
4.2.3 Einteilung in Wissensgruppen 64
4.2.4 Aufgabenqualität und Reliabilitätsprüfung des Tests mit
Single-Choice-Fragen 65
4.2.5 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Text- und Toolgruppe 66
4.2.6 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Wissensgruppen für die Attribute „Fachsemester“ und „Vorkenntnisse“ 71
5 Diskussion 76
5.1 Entwicklung des „Laminitis Tools“ 76
5.1.1 Kooperation mit der Effigos AG 77
5.1.2 Toolinhalt und Inhaltsverzeichnis 78
5.1.3 Texte und Abbildungen für die Texte 81
5.1.4 Benutzeroberfläche – Navigation und Orientierungshilfen 82
5.1.5 Benutzeroberfläche – Konsistente und intuitive Bedienbarkeit 83
5.1.6 3D-Modelle 85
5.1.7 Animationen 86
5.1.8 Video 87
5.2 Lernförderlicher Effekt des „Laminitis Tools“ im Vergleich zu einem konventionellen Text 88
5.2.1 Einteilung von Wissensgruppen 89
5.2.2 Vergleich der Gruppen 89
5.2.3 Entwicklung der Gruppen im Verlauf der Studie 91
5.2.4 Betrachtung der Fachsemester 92
5.2.5 Betrachtung der Einzelfragen 93
5.2.6 Betrachtung der Fragengruppe 94
5.2.7 Aussagekraft der Evaluation 94
5.3 Fazit 95
6 Zusammenfassung 97
7 Summary 99
8 Literaturverzeichnis 101
9 Anhang 121
9.1 Entwicklung des Lernprogramms 121
9.1.1 Skript des Videos „Hufrehe an der dermo-epidermalen Grenze“ 121
9.1.2 Beispiel einer Änderungsanweisung für den Bauplan zum Design und zur Funktion der GUI 123
9.2 Evaluation des Lernprogramms 129
9.2.1 Studienaufruf 129
9.2.2 Anweisung zur Nutzung des Tools 130
9.2.3 Fragebogen zur Präevaluation 131
9.2.4 Angaben zum Ausbildungsstand der Studienteilnehmenden 132
9.2.5 Single-Choice-Fragen 133
9.2.6 Aufgabenqualität und Reliabilitätsprüfung des Tests mit
Single-Choice-Fragen 139
9.2.7 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Text- und Toolgruppe 151
9.2.8 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Wissensgruppe für das Attribut „Fachsemester“ 152
9.2.9 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Wissensgruppe für das Attribut „Vorkenntnisse“ 160 / Introduction
In recent years the use and popularity of three-dimensional (3D) visualizations has grown substantially in the field of anatomy and veterinary anatomy. 3D anatomical models providing a potentially better and easier reception of spatial information compared to two-dimensional (2D) anatomical models was subject of various studies looking into the learning success.
Objectives
Aim of this study was to develop and subsequently evaluate a 3D anatomical program („Laminitis Tool“) as a module of the „Equine Hoof Explorer“ in cooperation with the Effigos AG. The „Laminitis Tool“ was designed to demonstrate the morphological changes (microscopic and macroscopic) before and during each stadium of equine laminitis by 3D visualizations and text modules summarizing the state of scientific knowledge. The hypothesis that the 3D learning program leads to a better learning success than a text was tested.
Material und Methods
Development of 3D visualizations and texts for the „Laminitis Tool“ was based on references allowing conclusions regarding clinical phase and experimental set up or cause of equine laminitis. The „Laminitis Tool“ was evaluated in two trials. 87 students of the second semester (2nd SM) and 26 students of the fourth semester (4th SM) were randomly allocated into group A and B. Each group consisted of nearly the same number of students from both semesters. In advance all participants had to subjectively assess their preexisting knowlegde of equine laminitis. According to the prior assessment groups „with preexisting knowledge“ (mVK) and „without preexisting knowledge“ (oVK) as well as groups 2nd SM and 4th SM were formed retrospectively. In the first trail (DG 1), group A was working with the illustrated text and group B with the 3D program. The set up was vice versa in the second trial (DG 2). The respective tool group received a brief instruction in how to use the program. After working with the particular medium students had to undergo a single choice test.
Results
The „Laminitis Tool“ is a 3D visualization software showing an animated 3D model of the outside (model „clinic“) and inside (model „hoof“) of the equine hoof as well as of the suspensory apparatus of the distal phalanx (model „histology“) before and after the onset of equine laminitis. Each model is accompanied by a modularized text. A video is providing information about the morphological changes at the dermo-epidermal layer of the suspensory apparatus of the distal phalanx. 56.4 % of the participants in group A and 48.3 % in group B ware rated mVK. In the first trial group A achieved a significantly better result in three out of ten questions than group B. Whereas there was only a significant difference in one out of ten questions in the second trial. According to the overall result group A was significantly better than group B (p = 0.0286) in the first trial, but there was no significant difference (p = 0.2071) between groups in the second trial. Participants in group A from the 2nd FS and from the knowledge group oVK were able to increase their overall performance from DG 1 to DG 2. Participants of group A from the 4th FS and from the knowledge group mVK achieved a lower overall result in DG 2 than in DG 1.
Conclusion
Participants of groups with lower knowledge (group B; 2nd SM; oVK) may have received a learning advantage from working with the tool and thus were able to compensate for the knowledge gap with more knowledgeable groups (group A; 4th SM; mVK).:1 Einleitung 1
2 Literaturübersicht 3
2.1 Hufrehe, Pododermatitis aseptica diffusa 3
2.1.1 Definition 3
2.1.2 Der Hufbeinträger, Apparatus suspensorius ossis ungulae 3
2.1.2.1 Dermale Anteile 4
2.1.2.2 Epidermale Anteile 4
2.1.2.3 Die Basalmembran 4
2.1.3 Makroskopisch-anatomische Veränderungen des Hufes während einer Hufreheerkrankung 6
2.1.4 Mikroskopisch-anatomische Veränderungen des Hufbeinträgers während einer Hufreheerkrankung 8
2.1.5 Metabolisch-induzierte Hufrehe 10
2.1.6 Toxininduzierte Hufrehe 12
2.1.7 Belastungsinduzierte Hufrehe 15
2.2 Mediendidaktik – Begriffsbestimmung 17
2.2.1 Digitale Medien 17
2.2.2 Multimedia 17
2.2.3 E-Learning, Blended Learning und didaktisches Design 17
2.3 Von der Theorie zur Praxis - Gestaltungsmerkmale auf Basis klassischer Lerntheorien und deren Anwendung in E-Learning-Programmen 18
2.3.1 Der Behaviorismus 18
2.3.2 Der Kognitivismus 19
2.3.3 Der Konstruktivismus 20
2.4 Codierungsformen (der Computertechnologie): 3D-Bilder, Animationen und Hypertext 21
2.4.1 Bilder (Definition, 3D-Bilder, Animation, Video) 21
2.4.2 Hypertext (Definition, Aufbau, Gefahren und Potentiale) 22
2.5 Lernen mit Text und Bild 23
2.5.1 Gestaltungsempfehlungen für Bilder und Texte 26
2.6 Interaktivität und selbstgesteuertes Lernen 27
2.6.1 Graphical User Interface 28
2.7 Interaktive Lehr- und Lernprogramme in der Veterinärmedizin 28
3 Material, Methoden 30
3.1 Entwicklung des Lehr- und Lernprogramms 30
3.1.1 Allgemeiner Herstellungsprozess 30
3.1.2 Formulierung von Anforderungskriterien und Festlegung von inhaltlichen Schwerpunkten für das Modul 30
3.1.3 Formulierung der Texte 32
3.1.4 Erstellen von Abbildungen für die Texte 33
3.1.5 Graphische Inhalte - 3D-Modelle, Animationen und Video 35
3.1.5.1 Entwicklung von 3D-Modellen 35
3.1.5.2 Animation der 3D-Modelle 37
3.1.5.3 Entwicklung des Videos „Hufrehe an der dermo-epidermalen
Grenze“ 39
3.1.6 Entwicklung der Benutzeroberfläche (GUI) 40
3.1.7 Formatierung der Texte 42
3.1.8 Einpflegen der Modulelemente und Validierung 45
3.2 Evaluation des Lehr- und Lernprogramms 45
3.2.1 Testvorbereitung 45
3.2.1.1 Akquise der Studienteilnehmer:innen 45
3.2.1.2 Geräte 45
3.2.1.3 Test mit Single-Choice-Fragen 46
3.2.2 Studienteilnehmer:innen 46
3.2.3 Studiendesign 47
3.2.4 Gruppen, Abschnitte der Studiendurchgänge 47
3.2.4.1 Abschnitte erster Durchgang – Übersicht 48
3.2.4.2 Abschnitte zweiter Durchgang - Übersicht 49
3.2.5 Statistische Auswertung 49
4 Ergebnisse 51
4.1 Das „Laminitis Tool“ 51
4.1.1 Inhaltsverzeichnis 51
4.1.2 Texte und Abbildungen für die Texte 51
4.1.3 Graphische Inhalte: 3D-Modelle, Animationen, Video 52
4.1.3.1 3D-Modelle: Allgemeine Eigenschaften 52
4.1.3.2 3D-Modell und Animation „Klinik“ 53
4.1.3.3 3D-Modell und Animation „Huf“ 53
4.1.3.4 3D-Modell und Animation „Hufbeinträger“ 54
4.1.3.5 Video „Hufrehe an der dermo-epidermalen Grenze“ 56
4.1.4 GUI des Themenbereichs „Klinik“ 58
4.1.5 GUI des Themenbereichs „Huf“ 60
4.1.6 GUI des Themenbereichs „Histologie“ 61
4.1.7 Weitere Bedienelemente 62
4.2 Evaluation des Lernprogramms 62
4.2.1 Präevaluation 62
4.2.2 Eigenschaften der Studienteilnehmer:innen in den Gruppen 63
4.2.3 Einteilung in Wissensgruppen 64
4.2.4 Aufgabenqualität und Reliabilitätsprüfung des Tests mit
Single-Choice-Fragen 65
4.2.5 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Text- und Toolgruppe 66
4.2.6 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Wissensgruppen für die Attribute „Fachsemester“ und „Vorkenntnisse“ 71
5 Diskussion 76
5.1 Entwicklung des „Laminitis Tools“ 76
5.1.1 Kooperation mit der Effigos AG 77
5.1.2 Toolinhalt und Inhaltsverzeichnis 78
5.1.3 Texte und Abbildungen für die Texte 81
5.1.4 Benutzeroberfläche – Navigation und Orientierungshilfen 82
5.1.5 Benutzeroberfläche – Konsistente und intuitive Bedienbarkeit 83
5.1.6 3D-Modelle 85
5.1.7 Animationen 86
5.1.8 Video 87
5.2 Lernförderlicher Effekt des „Laminitis Tools“ im Vergleich zu einem konventionellen Text 88
5.2.1 Einteilung von Wissensgruppen 89
5.2.2 Vergleich der Gruppen 89
5.2.3 Entwicklung der Gruppen im Verlauf der Studie 91
5.2.4 Betrachtung der Fachsemester 92
5.2.5 Betrachtung der Einzelfragen 93
5.2.6 Betrachtung der Fragengruppe 94
5.2.7 Aussagekraft der Evaluation 94
5.3 Fazit 95
6 Zusammenfassung 97
7 Summary 99
8 Literaturverzeichnis 101
9 Anhang 121
9.1 Entwicklung des Lernprogramms 121
9.1.1 Skript des Videos „Hufrehe an der dermo-epidermalen Grenze“ 121
9.1.2 Beispiel einer Änderungsanweisung für den Bauplan zum Design und zur Funktion der GUI 123
9.2 Evaluation des Lernprogramms 129
9.2.1 Studienaufruf 129
9.2.2 Anweisung zur Nutzung des Tools 130
9.2.3 Fragebogen zur Präevaluation 131
9.2.4 Angaben zum Ausbildungsstand der Studienteilnehmenden 132
9.2.5 Single-Choice-Fragen 133
9.2.6 Aufgabenqualität und Reliabilitätsprüfung des Tests mit
Single-Choice-Fragen 139
9.2.7 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Text- und Toolgruppe 151
9.2.8 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Wissensgruppe für das Attribut „Fachsemester“ 152
9.2.9 Test mit Single-Choice-Fragen, Testergebnisse der Wissensgruppe für das Attribut „Vorkenntnisse“ 160
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:88088 |
| Date | 16 November 2023 |
| Creators | Paul, Nancy |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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