Veranstaltungsprogramm

Studienkollegs haben die Aufgabe Studierende mit ausländischer Hochschulzugangsberechtigung, das nicht unmittelbar für ein Studium in Deutschland berechtigt, auf bestimmte Studiengänge sprachlich und fachlich vorzubereiten. Nach Abschluss der sogenannten Eignungsfeststellungsprüfung ist das Studium in Deutschland möglich. Für eine spezifische Vorbereitung auf unterschiedliche fachliche Bereiche werden verschiedene Kurse angeboten; der T-Kurs bereitet auf ein technisches oder mathematisch/naturwissenschaftliches Studium vor. Das vom DAAD geförderte und geleitete Verbundprojekt VORsprung entwickelt einen virtuellen T-Kurs, den Schulabsolventen in ihrem Heimatland durchführen können. Er besteht aus einer Moodle-basierten Lernumgebung, spezifischen Tutorierungs– und Mentorierungskonzepten und behandelt die Fächer Mathematik, Physik, Chemie und Informatik. Er schließt mit der Feststellungsprüfung der Universität Mainz ab. Neben der durch die Prüfung (und die tatsächlich bestehenden Voraussetzungen für ein erfolgreiches Studium an einer deutschen Universität) definierten Kompetenzen am Ende des Kurses ist für die Entwicklung der Kursmaterialien eine Einschätzung der fachlichen und sprachlichen Eingangskompetenzen notwendig. Dafür wurde von den Autoren ein Assessment Test entwickelt, der neben der Aufgabe einer Kompetenzmessung auch ein Instrument für die Auswahl der Teilnehmer darstellt; bei einem zu geringen Kompetenzniveau ist die Teilnahme an dem Kurs nicht zielführend und daher ausgeschlossen. Da sich Mathematik als wesentliche Hürde auch für die technischen und naturwissenschaftlichen Fächer herausgestellt hat, konzentriert sich der Test auf mathematische Inhalte und auf mathematische Methoden. Im Gegensatz zu anderen existierenden Einstufungstests geht es bei dem hier vorgestellten Test nicht primär um die Feststellung eines inhaltlichen Stands. Im Vordergrund stehen dagegen mathematische Kompetenzen wie Abstraktionsvermögen, Visualisierung, Beweisführung und entsprechende Argumentation sowie auch sorgfältiges Rechnen. Eine Schwierigkeit bei der Testgestaltung war, trotz Betrachtung verschiedener mathematischer Bereiche, die Kompetenzmessung möglichst unabhängig vom tatsächlichen Vorwissen durchzuführen und stattdessen mehr die oben genannten Kompetenzen zu berücksichtigen.

Wie gelingt es, eine komplexe, biotechnologische Laborübung perfekt auszuführen, allen gefährlichen Situationen auszuweichen, sich in einer unbekannten Umgebung zurecht und die effizienteste Reihenfolge der einzelnen Schritte herauszufinden?

In unserem virtuellen Labor lernen Studierende, wie sie mit den Reagenzien umgehen und die Geräte bedienen müssen. Und das können sie trainieren, sooft sie wollen. Außerdem gibt es an vielen Stellen Hinweise und Unterstützung. Und schließlich – nach zahlreichen Wiederholungen - gelingt den Studierenden der Versuch perfekt, auch im echten Labor, welches als Vorlage gedient hat. So stellen wir uns den Einsatz von Virtual-Reality-Lernumgebungen (VRLEs) in der Lehre im Idealfall vor. Wir zeigen Ihnen heute, wie wir diese konkrete Biotechnologie-Laborübung “Mozzarella-Versuch“ didaktisch und technisch implementiert und evaluiert haben, wie das Labor aussieht und welche Funktionen zur Verfügung stehen. Allerdings ist bekanntlich nicht alles Gold was glänzt. Auch die neue Technik hat ihre Tücken. Wie kann individuelles Lernen im eigenen Tempo mit einem Präsenz-Praktikum unter einen Hut gebracht werden? Wie kann man messen, ob es sich nun mit VR besser lernt als ohne, und was heißt überhaupt „besser“? Wir beschreiben, wo uns im Projekt „Interaktive Lehre in virtuellen MINT-Laboren" (MINT-VR-Labs) an der Berliner Hochschule für Technik (BHT) Herausforderungen begegnet sind und welche Erfahrungen wir mit dem Einsatz in der Lehre und der Erforschung der Wirkung der virtuellen Lernumgebung gemacht haben.

Ein wesentliches Element des Erfolgs der Hochschulen für Angewandte Wissenschaften ist unzweifelhaft der hohe Praxisbezug in Kombination mit kleinen Lerngruppen. Klassischerweise wird dieser Praxisbezug im Rahmen von Laborpraktika vermittelt.

Die technische Entwicklung der letzten Jahre hat dazu geführt, dass ein Großteil der typischen Laborausstattung eines Elektrotechnik-Labors inzwischen als portable Geräte verfügbar sind. Ein solches Gerät ist das "Analog Discovery 2" der Firma Digilent. Es vereint Oszilloskop, Funktionsgenerator, bipolares Labornetzteil und Digital-Ein-/Ausgänge im Hosentaschenformat. Das Gerät besitzt keinen eigenen Bildschirm oder Bedienelemente, sondern wird über USB am PC betrieben. Damit können die Bedienung und die Anzeige des Geräts über Beamer leicht im Hörsaal allen live zugänglich gemacht werden. Aufgrund der Vielseitigkeit des Geräts ist der Einsatz in einer großen Zahl (elektro-)technischer Veranstaltungen von Schaltungstechnik über Regelungstechnik bis Informatik möglich.

In meinen Lehrveranstaltungen zu den Grundlagen der Elektrotechnik sowie Messtechnik setze ich dieses Gerät bereits seit einigen Jahren erfolgreich ein. Das Konzept besteht aus der live-Demonstration von realem Schaltungsverhalten in Kombination mit interaktiven Clicker-Fragen. In Evaluationen wird mir regelmäßig bescheinigt, dass diese Veranstaltungen einen hohen Praxisbezug haben, was ich unter Beachtung ihres Grundlagencharakters durchaus für bemerkenswert halte.

Didaktisch wirkt der Einsatz eines solchen Geräts auf mehrfache Weise: Neue Themen können durch alltagsrelevante Praxisbeispiele motiviert und vertieft werden (z.B. das aus dem Alltag bekannte Verhalten von Handy-Akkus am Beispiel "reale Quellen", s.u.). Rechnerisch aufwändige Verfahren wie die komplexe Wechselstromrechnung können messtechnisch unmittelbar erlebbar gemacht werden (z.B. die Veränderung der Teilspannungen am Serienschwingkreis bei Frequenzänderung). Der Methodenwechsel durch die Vorführungen wirkt aktivierend. Die interaktiven Clicker-Fragen beziehen alle Studierenden aktiv ein, auch peer instruction kann genutzt werden.

Im Vortrag wird ein Experimentier-Aufbau zu realen Quellen auf Basis des Analog Discovery mit zugehörigen Clicker-Fragen vorgestellt. Selbstverständlich können in der anschließenden Diskussion weitere Versuche vorgeführt und vom Publikum ausprobiert werden.

Digitale Labore eröffnen für Studierende die Möglichkeit eines permanenten Zugriffes auf Lehrinfrastrukturen und praktische Lehrerfahrungen. Auf der anderen Seite werden Lehrende von webbasierten Installationen auf reale Laborhardware und von administrativen Tätigkeiten, wie der Ausgabe und Wartung von Equipment befreit. Gleichwohl beschränken sich die Vorteile eines solchen, in der Regel mit viel Aufwand umgesetzten digitalen Lernszenarios auf einen kleinen Personenkreis, da die Installationen sich auf eine spezifische Lehrveranstaltung und die damit verbundenen Studierenden zugeschnitten sind.
Das Vorhaben CrossLab untersucht Konzepte, die eine Öffnung von digitalen Laboren über Fakultäts- und Hochschulgrenzen hinaus ermöglichen. Die avisierte Einbettung eines webbasierten Labors in verschiedene Lehrveranstaltungen nutzt in erster Linie Synergien und vermeidet Redundanzen, führt aber auch zu einem intensiveren Austausch zwischen den Lehrenden der unterschiedlichen Einrichtungen.
Eine Umsetzung erfordert aber Lösungsansätze auf organisatorischer, technischer und konzeptioneller Ebene. Die Herausforderungen reichen dabei von der Koordination von Zugriffsrechten für Studierende anderer Universitäten, über die Adaption der Materialien und der eigentlichen Aufgabestellungen entsprechend den didaktischen Anforderungen eines individuellen Lehrenden bis hin zur Umsetzung von wechselnden Unterstützungsformaten bei den Remote-Zugriffen. Der Vortrag stellt die dafür im Projekt CrossLab erarbeiteten Ansätze vor und erläutert anhand von Anwendungsfällen, die bei den beteiligten Hochschulen erprobt wurden, die praktischen Stolpersteine. Dabei werden sowohl digitale Anwendungen aus der Informatik, Robotik als auch der naturwissenschaftlichen Ausbildung vorgestellt.
In der Diskussion mit dem Auditorium wird erörtert, inwieweit die Konzepte auf weitere Lehr-Lern-Szenarien übertragbar sind und welche bislang nicht berücksichtigten Herausforderungen dabei zu meistern wären.