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Feedback kann eine sehr wichtige Rolle für den Lernerfolg spielen. Beim Peer Review Verfahren beurteilen die Studierenden selbst gegenseitig ihre Arbeitsergebnisse, geben also einander Feedback. In diesem Beitrag werden das Peer Review Verfahren mit Gruppenarbeit verknüpft und dabei zwei mögliche Strukturierungsvarianten differenziert. Für die Umsetzung dieser beiden Varianten wird die Moodle-Aktivität „Gegenseitige Beurteilung“ herangezogen, die in der hier verwendeten Moodle-Version aber nicht vollumfänglich auf das Arbeiten mit Gruppen ausgelegt ist. Daher wird in diesem Beitrag aufgezeigt, welche Gestaltungen und manuellen Schritte seitens der Lehrperson zweckmäßig sind, um die Aktivität „Gegenseitige Beurteilung“ auch in Kombination mit Gruppenarbeit in geeigneter Weise einsetzen zu können.
Unter dem Titel „Gamification trifft Hybride Lehre“ wurde im Sommersemester 2023 ein Lehrprojekt im Fach Statistik des Studiengangs Wirtschaftsmathematik-Aktuarwissenschaften der Technischen Hochschule Rosenheim durchgeführt. Unterschiedliche hybrid-synchrone Lernsettings wurden in einem technisch entsprechend ausgestatteten Lehr-Experimentierraum mit den Studierenden erprobt. Als Ansatz zur Vor- und Nachbereitung der hybriden Lehre kam Gamification bzw. Gameful Motivation zum Einsatz.
Im Lehrprojektteam mit Stefanie Neumaier wurde die hybride Lehre mittels der sog. EMPAMOS-Methode vorbereitet und reflektiert. Dabei ging es nicht darum, den spielfremden Kontext (die hybride Lehre) in ein Spiel zu verwandeln, sondern Spielelemente zur Zielerreichung einzusetzen. Die Auseinandersetzung mit hybriden Formaten wird dabei für Studierende und Lehrende als ein Zukunftsthema gesehen, nicht zuletzt für den Erwerb von Future Skills in einer Arbeitswelt, in der sich hybride Kollaboration etabliert.
Integration digitaler Mathematik-Aufgaben in die ingenieurwissenschaftliche Grundlagenausbildung
(2023)
Digitale Übungsaufgaben bilden speziell in MINT-Fächern eine wertvolle Unterstützung für Studierende, um ihren Kompetenzerwerb fortlaufend selbst überprüfen zu können. Gleichzeitig ermöglicht die Analyse entsprechender Nutzungsstatistiken und Erfolgsquoten innerhalb von Lernmanagement-Systemen auch den Lehrenden einen besseren Überblick über die studentische Inanspruchnahme der Angebote und den Erfolg der eigenen Lehre. Der vorliegende Beitrag berichtet über erste Erfahrungen mit der systematischen Integration von digitalen Übungsaufgaben und e-Assessments in der ingenieurmathematischen Grundlagen-Ausbildung der Hochschule Magdeburg-Stendal. Neben der statistischen Analyse der vom Lernmanagement-System Moodle bereit gestellten Daten liefern qualitative Interviews mit Studierenden wertvolle Hinweise auf Gelingensbedingungen beim Einsatz digitaler Mathematik-Aufgaben.
Der Beitrag beschreibt den Entwicklungsprozess ausgewählter gelungener middle-out-initiierter und kooperativ umgesetzter Weiterentwicklungen hochschulischer Lehr-Lernsysteme einzelner Hochschulen. Ausgehend von innerhochschulischen Prozessen, die auf die Mikro- und Mesoebene studentischer Kompetenzaneignungsprozesse im Kontext ‚Schreibdidaktik‘ fokussieren, konnte eine bilaterale interhochschulische Kooperation etabliert werden. Der daraus generierte Mehrwert wird diskutiert. Er bildet die Grundlage für die Idee eines größeren interhochschulischen Netzwerks von Middle-Out-Transformierer:innen. Hierzu werden die notwendigen Voraussetzungen für das nachhaltige Etablieren sowie die Entwicklungspotentiale eines solchen Netzwerks erarbeitet.
Die Evaluation der Kurscharakteristika von Moodle-basierten Kursen an der TH Augsburg zeigt, dass Moodle-Kursräume oft strukturelle Mängel aufweisen und die Möglichkeiten der Plattform meist nur unzureichend genutzt werden. Unter dem Arbeitstitel „Moodle Next Level“ hat sich das Didaktik-Medien-Zentrum der TH Augsburg deswegen zum Ziel gesetzt, Lehrende bei der strukturellen Verbesserung und didaktisch sinnvollen Nutzung von Moodle zu unterstützen.
In dieser Arbeit schlagen wir Richtlinien für verschiedene Kurstypen vor, z. B b. die Einbindung von Lernzielen und Ablaufplänen für den Typ „Vorlesungsbegleitung“. Ferner definieren wir Prinzipien etwa für die leichte Auffindbarkeit, klare Strukturierung und gestalterische Organisation, Interaktionsmöglichkeiten wie Kommunikations- und Feedbackkanäle sowie aktivierende Elemente wie Peer-Prozesse und Möglichkeiten zum Self-Assessment. Unser Ziel ist es, Verbesserungspotentiale von Moodle-basierten Kursen aufzuzeigen und Lehrende in diesen Kompetenzen zu stärken.
Verantwortlicher Umgang mit Ressourcen – ein Praxisbeispiel zu interdisziplinärem Lehren und Lernen
(2023)
Der Beitrag basiert auf den Erfahrungen aus einem Drittmittelprojekt, das den Aufbau innovativer Lehr- und Lernstrukturen für interdisziplinäre Zusammenarbeit zum Ziel hatte. An dem Projekt beteiligt waren Lehrende und Studierende aus fünf Fachrichtungen der Hochschule Hannover. Die Lehrenden haben gemeinsam mit einer Hochschuldidaktikerin ein neues Lehr-Lernangebot entwickelt, in dessen Mittelpunkt die Bearbeitung von Fragestellungen nachhaltiger Entwicklung in interdisziplinären Teams stand. Dabei hat sich gezeigt, wie vielfältig die Perspektiven auf das Thema und die Zusammenarbeit sind, wie unterschiedlich die fachspezifische Sprache ist und wie sehr sich die generellen Denk- und Arbeitsweisen der Disziplinen unterscheiden. Für das Gelingen der Zusammenarbeit trotz Heterogenität, sind Mut, Geduld und Offenheit nötig, um sich auf das Fremde einzulassen. Gleichzeitig ist es elementar, eine gemeinsame ‚Sprache‘ zu finden, damit Verständigung über Disziplingrenzen hinweg möglich
Wissensmodelle sind ein zentrales Werkzeug in der Bildungsproduktion, wenn Lernziele unmissverständlich zwischen Bildungsorganisationen sowie deren Menschen und IT-Systemen ausgetauscht werden sollen. Diese Interoperabilität ist eine zentrale Grundlage, um Ressourcen – besonders im öffentlichen Sektor - ökonomisch zu nutzen. So erlaubt es ein standardisiertes Wissensmodell, Lernobjekte frei und zweckgerichtet auszutauschen, Lernstände auch über die Grenzen von Bildungsorganisationen hinweg eindeutig zu kommunizieren und einfache Interaktionen zwischen Computersystem und Lernenden zu ermöglichen. Lehrende sollen so von Routineaufgaben entlastet und Lernende durch einfache, automatisierte Lehrinterventionen unterstützt werden.
Dabei stellen wir in diesem Artikel keine Software oder Dienstleistung vor, die im konkreten Bildungskontext einen Mehrwert erzeugt. Wir stellen ein Wissensmodell vor, von dem wir glauben, dass es eine neue, innovative Bildungslandschaft ermöglicht, in der Lehrende und Lernende von Computeranwendungen profitieren können.
Spannung, Spiel und was zum Programmieren!? – Das „LEGO-Praktikum“ als gamifizierter Programmierkurs
(2023)
Als Beispiel für eine „digital erweiterte Projektlehre“ mit Gamification-Aspekten stellen wir unser Projektseminar Elektrotechnik/Informationstechnik an der OVGU Magdeburg vor, das auch als LEGO-Praktikum bekannt ist. Studierende sollen das Programmieren in MATLAB lernen und bekommen dazu als Vehikel einen LEGO-Mindstorms-Kasten mit programmierbaren Motoren und Sensoren. In kleinen Gruppen konzipieren, entwickeln, bauen und programmieren die Studierenden dann innerhalb von zwei Wochen einen Roboter oder eine Maschine nach eigener Zielstellung. Als außerfachliche Kompetenzen werden im Seminar auch Zeit- und Projektmanagement entwickelt. Die Studierenden üben außerdem in Kick-Off-, Zwischen- und Abschlusspräsentationen das Darstellen und Verteidigen der eigenen Ergebnisse vor einer größeren Gruppe. Abschließend entwickeln die Studierenden auch erste Kompetenzen im wissenschaftlichen Schreiben, weil sie die zentralen Ergebnisse ihres Projekts als kurze 4-seitige Paper veröffentlichen.
Der Studieneinstieg stellt für die meisten Studierenden eine enorme Herausforderung dar. Es braucht Lernszenarien, die einem frühen Studienabbruch entgegentreten. Dazu gehört die Berücksichtigung der Heterogenität der Studierenden ebenso wie die Förderung hochschuladäquater Lernstrategien. Gleichzeitig muss auch eine positive Einwirkung auf Motivation und Leistungsbereitschaft der Studierenden gelingen. Nach der Selbstbestimmungstheorie der Motivation muss der Fokus dafür auf Autonomieempfinden, Kompetenzerleben und sozialer Eingebundenheit der Studierenden liegen. Gamification-Einsatz kann hier einen Beitrag leisten.
Im WS 22/23 wurde ein bereits stark auf die Aktivierung der Studierenden ausgerichtetes Lernszenario um ein austariertes Zusammenspiel von Gamification-Elementen erweitert. Eine Besonderheit des in Moodle umgesetzten Konzepts ist die Verbindung zwischen virtuellen Belohnungen und realem, auf Autonomiegewinn der Studierenden ausgerichteten Mehrwert.
Online-Portal „MINTFabrik“
(2023)
Das browserbasierte Online-Portal „MINTFabrik“ entstand im Zuge der Maßnahmen zur Minderung von Lernrückständen mit der Idee, eine Lücke zu schließen, die es oft bei großen Online-Brückenkursen gibt: Ein Mangel an Übungsaufgaben, die schnell zugänglich sind, einfach ausgesucht werden können und gut auf bestimmte Lehrveranstaltungen und deren Anforderungen zugeschnitten sind. Die Entwicklung erfolgte in einer Kooperation der Hochschule Reutlingen mit der Tübinger Softwarefirma „Let’s Make Sense GmbH“. Das Portal verzichtet bewusst auf eine Lektionsstruktur und besteht ausschließlich aus einzelnen Lernbausteinen (Items), d. h. Video-Tutorials, VisuApps und Aufgaben, die über eine komfortable Suche mit Filtern erreichbar sind und direkt bearbeitet werden können. Ein besonderes Merkmal der MINTFabrik sind Mikrokurse, die von Lehrenden und Studierenden erstellt werden können. Das sind kleine Einheiten aus einigen wenigen Items, die beliebig miteinander kombinierbar sind.
Wir präsentieren die Campus-App der TH Augsburg, die innovative, interaktive Lehrmethoden (Peer Instruction) fördert und gleichzeitig typische Interessen von Studierenden (Stundenplan, Mensa etc.) adressiert. Die Einführung didaktischer Methoden (z. B. Gruppenarbeiten) kann herausfordernd sein und involviert oft mehrere Tools. Die App soll in einheitlicher Umgebung didaktische Aktivitäten in Planung (offline) und Durchführung (live) unterstützen. Für die Konzeption der App wurden mit 35 Studierenden und 10 Lehrenden Design-Thinking-Workshops durchgeführt. Daraus wurden über 40 Featurevorschläge abgeleitet und so priorisiert, dass eine schnelle Verbreitung der App gefördert wird und gleichzeitig didaktischer Mehrwert entsteht. Bei der agilen Entwicklung der App unterstützt ein Expert:innenrat aus Informatik, Wirtschaft und Gestaltung. In einer ersten Studie mit über 250 Studierenden wurden zahlreiche Rückmeldungen zum Bedienkonzept der App, die auf hohe Akzeptanz stieß, gesammelt. Die App wird in zwei weiteren Phasen bis Mitte 2024 finalisiert.
Die Entwicklung von Methoden- und Handlungskompetenzen Studierender in komplexen Problemlösungsprozessen sowie die Befähigung zum kollaborativen Lernen und Arbeiten muss gezielt gefördert werden. Dazu erhalten Studierende die Möglichkeit, in (interdisziplinären) Teams an Entwicklungen von Prototypen mitzuarbeiten oder eigene Projekte durchzuführen. Für die Umsetzung hierfür nötiger didaktischer Szenarien ist eine passende und flexible Gestaltung von Lernräumen und des Ressourcenmanagements erforderlich.
Um Lernräume und Angebote für die Studierenden einfach nutzbar zu machen, wurde das „Blended Makerspace“-Konzept ausgearbeitet. Realisiert als FabLab@TU-Ilmenau sind damit nun Ressourcen und realisierte Projekte verschiedener Akteure zentral beschrieben, Zugangsmöglichkeiten erklärt und Reservierungsmöglichkeiten vorgesehen. Diese Arbeiten zur Unterstützung der MIN T-Lehre werden maßgeblich im Rahmen der Projekte examING 1 und Ilmkubator2 an der TU Ilmenau vorangetrieben.
Die Lehrveranstaltung „Nachhaltigkeit & KI“ verbindet Konzepte der nachhaltigen Entwicklung mit künstlicher Intelligenz, um Studierende auf komplexe, interdisziplinäre Problemstellungen unserer Zeit vorzubereiten. Ziel ist es, Studierende informatiknaher Studiengänge dabei zu unterstützen, ein fundiertes Verständnis für die Zusammenhänge von Nachhaltigkeit und künstlicher Intelligenz sowie deren Bedeutung für nachhaltige Entwicklung zu entwickeln. Durch die semesterbegleitende Projektarbeit lernen die Studierenden, Problemstellungen mit Nachhaltigkeitsbezug mittels erlernter Techniken aus dem Bereich des maschinellen Lernens zu lösen und dabei ganzheitliche, systemische Denkansätze zu verfolgen. Ergänzend fördert die indirekte Konfrontation mit bestehenden und tief verwurzelten Werten das eigene Nachhaltigkeitsbewusstsein aller Beteiligten, wodurch ein Hebel für den Transformationsprozess in Richtung Nachhaltigkeit entsteht.
Der Beitrag beruht auf den fast 10-jährigen Erfahrungen im Rahmen von drei Förderprojekten des Freistaats Bayern. An der Hochschule Hof wurden, u. a. auf Basis einer entwickelten MINT-Datenbank und deren Analysen, zahlreiche Maßnahmen abgeleitet, durchgeführt und evaluiert. Basierend darauf wurde im letzten WiSe ein neues, modulares Studiengangkonzept im Bereich der Ingenieurwissenschaften eingeführt. Als wesentliche Erkenntnisse lassen sich folgende Aussagen festhalten:
• Eingangsprüfungen verbessern die Studienerfolgsquote
• ca. 10 % einer Kohorte wollen gar nicht studieren
• NotenMonitoringProgramme sind ein wichtiger Baustein für die Studienberatung bzw. den Studienerfolg
• Notenanrechnung braucht definierte Rahmenbedingungen
• Tutorien sind erst bei einer Teilnahme > 60 % richtig wirksam
• Prognosen zum Studienerfolg sind anhand der Hochschulzugangs-berechtigungsnote bzw. anhand dem Studierverhalten im ersten Semester möglich
• der wichtigste Faktor für den Studienerfolg ist die/der Studierende selbst
Im Kontext der Ingenieurwissenschaften wird die Mathematik als Werkzeug gebraucht. Häufig reicht es aus, wenn Herleitungen nachvollzogen und mathematisch einfache Probleme gelöst werden. Dies bezieht sich jedoch auf eine große Zahl inhaltlicher Themen. Diese Anforderung sollte sich in den Prüfungen widerspiegeln. Klassische Klausurformate bieten Prüfenden und Prüfling häufig nicht die Möglichkeit zu differenzieren, inwieweit diese Anforderungen erfüllt sind. Das Feedback bleibt dadurch eher vage. Das hier vorgestellte Klausurformat orientiert sich an den Anforderungen der Taxonomiestufen. Das neue Prüfungsformat unterscheidet in der Klausur zwischen grundlegenden Anwendungen, Transfer und weiterführenden Aufgaben. Die Erfahrung zeigt, dass diese Prüfung den Studierenden ein gutes Feedback über ihren Lernstand bietet. Besonderes die Erfüllung von hier vorgestellten Minimalanforderungen kann besser abgebildet werden und führt zu objektiverer Bewertung.
Mathe meets Medi(t)ation beschreibt ein innovatives Lehrkonzept, das auf der Verbindung des integrativen Ansatzes zur Förderung von fachlichen und überfachlichen Lerninhalten (Future Skills) und dem Lehrkonzept des Lernteamcoachings basiert (LTC). Das Konzept kann als Beispiel dienen, wie Future Skills in fachliche Lehre integriert und gefördert werden können und wie fachliche Lehre davon profitieren kann.
Ziel des innovativen Konzepts ist es Studierende mithilfe von Future Skills für das Studium und die sich schnell verändernde Arbeitswelt vorzubereiten und zugleich den Lernstoff auf tiefer kognitiver Ebene zu erschließen.
Hierzu wird das Future Skills Modell der htw saar vorgestellt, die einzelnen Elemente des integrativen Lehrkonzepts, die in den synchronen und asynchronen Phasen des LTC eingebettet wurden, werden beschrieben und exemplarische Szenarien werden dargestellt. Abschließend werden erste Erfahrungen und Zukunftsvisionen des erstmalig pilotierten Lehrkonzepts diskutiert.
An der Universität Leipzig findet für die Studienanfänger:innen in physikgeprägten Studiengängen ein mathematischer Vorkurs statt. In diesem werden die wesentlichen Grundlagen aus der Schule, welche für das Studium wichtig sind, wiederholt und vertieft. Gleichzeitig werden bundesländerspezifische Lehrplanunterschiede adressiert. Zur Weiterentwicklung des Kurses erfolgte im Wintersemester 2022/2023 eine Beforschung. Mittels einer Leistungsstanderhebung vor und nach dem Vorkurs konnte der Lernzuwachs durch den Vorkurs untersucht werden. Hierbei wurde ein signifikanter Lernzuwachs durch den Vorkurs nachgewiesen. Dieser wird durch die Wissensreaktivierung von vorhandenem Wissen aus der Schule begünstigt.
Im Modul Algorithmen und Datenstrukturen ist das Inverted Classroom Modell mit der Scrum-Methodik kombiniert. Die Studierenden erarbeiten die Inhalte des Moduls im Lernmanagementsystem mithilfe von Videoaufzeichnungen, digitalem Skript und interaktiven Übungseinheiten. Der Wegfall der klassischen Vorlesung ermöglicht mehr Zeit zur Beantwortung von Fragen, Diskussionen sowie der Reflexion des Erlernten durch Hörsaal-Quizze. Die Themen der Veranstaltung werden vorgegeben, aber die Bearbeitung erfolgt individuell und die Studierenden gestalten ihre eigenen Lernprozesse.
Theorie und Praxis der Veranstaltung werden analog zur Scrum-Methodik in mehrwöchigen Sprints im Team bearbeitet. Die Aufgaben sind in den Kontext einer virtuellen Betriebssystemumgebung eingebettet und bauen aufeinander auf. Das Softwareprojekt wird hierzu als GitLab-Repository zur Verfügung gestellt. Die Verwendung von Git und integrierten Test-Routinen entsprechen einer realitätsnahen Vorgehensweise, wie sie in der Softwareentwicklung allgemein gängige Praxis ist.
Für MINT begeistern – Interesse wecken und Berührungsängste abbauen durch das Ansbacher Modell
(2023)
Sinkende Studierendenzahlen im MINT-Bereich stellen ein Problem für die Hochschulen und die Gesellschaft dar. Die Ursachen liegen u.a. darin, dass sich die Schülerinnen und Schüler den MINT-Anforderungen zunehmend nicht gewachsen fühlen oder diese wenig attraktiv finden. Beidem kann durch zielgruppenspezifische Angebote an den HAWs begegnet werden.
In der Fakultät Technik der Hochschule Ansbach wurde im Verlauf der letzten acht Jahre ein Konzept entwickelt, in dem Teilnehmende vom Vorschulalter bis zum Abitur altersgemäß in Laborversuchen mit allen Sinnen angesprochen werden. Das Maßnahmenpaket besteht aus verschiedenen Präsenzangeboten vom einfachen spielerischen Experimentieren für Vorschulkinder bis hin zu Vertiefungsworkshops und Schnupperangeboten für Teilnehmende aus den Oberstufen. Um die hohe zeitliche Belastung der einzelnen Hochschulangehörigen zu reduzieren, werden die Maßnahmen fakultätsintern koordiniert und unter Einbeziehung möglichst vieler Fakultätsmitglieder realisiert.
Praktische Erfahrungen in Laboren unterstützen das Vermitteln von fachspezifischen Kompetenzen in der Lehre. In den letzten Jahren ist dabei zunehmend der Wechsel zu Remote-Laboren erfolgt.
Remote-Labore ermöglichen das Umgehen von logistischen Beschränkungen. Unterschiedliche Institute können beispielsweise zusätzliche physische Instanzen eines Versuchsaufbaus hinter demselben digitalen Experiment hinzufügen oder virtuelle Kopien/digital twins eines Versuchsaufbaus verwenden. Zusätzlich erfordern virtuelle Experimente keine Aufsicht durch Laborpersonal oder Anwesenheit in sicherheitskritischen Bereichen, sodass Lernende ihre Versuche unabhängig von Verfügbarkeit von Laborplatz und -personal durchführen können.
Aktuell befinden sich drei Remote-Labore im Aufbau: Ein IT-Security-Labor, ein Gebäudeautomationslabor und ein CoBotik-Labor. Diese werden kurz präsentiert; ergänzend wird der Aufbau eines Labors beispielhaft am IT-Security-Labor demonstriert.
In Lehrveranstaltungen, die Präsenz- und Distanzlehre im Sinne der Inverted Classroom Methode mischen, lässt sich beobachten, dass Studierende die Präsenzveranstaltungen nicht konsequent annehmen: Studierende gehen früher, kommen nicht, bearbeiten Aufgaben nur oberflächlich oder gar nicht. Als direkte Konsequenz gelingt der Lehransatz bei diesen Studierenden nur bedingt. Wir haben uns als fachübergreifende Learning Community zum Thema „Inverted Classroom“ zum Ziel gesetzt, diesem Phänomen mit einem Maßnahmenkatalog für Lehrende zu begegnen. Um den Maßnahmenkatalog zu entwickeln, wurden anhand von Erkenntnissen aus dem Bereich des Gesellschaftsspieldesigns motivationale Faktoren identifiziert, die die Teilnahme an der Präsenzveranstaltung beeinflussen könnten. Hieraus wurden Maßnahmen abgeleitet, die teilweise bereits in Fächern der Elektrotechnik und der Mathematik umgesetzt wurden. Der Artikel fasst die bisherigen Aktivitäten und Ergebnisse der Gruppe zusammen und stellt den Maßnahmenkatalog vor.
Ein Chemiestudium beinhaltet traditionell hohe Praktikumsanteile. Auch das hier vorgestellte Master-Modul „Wirkstoffchemie“ sah bisher ein Laborpraktikum vor, in dem drei Gruppen mit verschiedenen thematischen Schwerpunkten die frühen Phasen der modernen Wirkstoffentwicklung bearbeiteten.
Die Corona-Pandemie hat die Chance eröffnet, das Praktikum in ein digitales, Moodle-basiertes Planspiel zu transformieren, das mit Präsentationen, Videos und PDFs arbeitet. Zu Beginn bearbeiten Studierende Aufgabenstellungen individuell. Im weiteren Verlauf folgen Gruppenarbeiten, bei denen die Studierenden das im Rahmen der Vorlesung Gelernte diskutieren und anwenden können. In dieser Phase stehen die Studierenden auch mit den Dozenten in enger Interaktion.
Durch das digitale Konzept erhält das Praktikum einen starken Projekt-Charakter. Erlerntes Wissen kann auf einen konkreten Fall angewendet und in die Praxis überführt werden. Die Studierenden gewinnen so einen tiefen Einblick in die moderne Wirkstoffforschung.
Mithilfe von STACK , einem kostenfreien Plugin mit integriertem Computer-Algebra-System für die Plattformen Moodle und Ilias, können randomisierte Rechenaufgaben erstellt werden. Anhand der studentischen Eingabe erhalten die Studierenden individuelles Feedback. Durch die Feedbackfunktion, die Randomisierung und die Ressourcenschonung bietet sich STACK für den Einsatz in digitalen Übungsserien/Übungsblättern in MINT-Modulen an. STACK-Aufgaben können via Exportfunktion leicht ausgetauscht und bei allen Kohortengrößen eingesetzt werden. Unsere ersten Forschungsergebnisse zeigen, dass Studierende mehrheitlich keine Probleme mit der digitalen Eingabe hatten und die Aufgaben häufig zur Prüfungsvorbereitung nutzten. In einer Analyse von Prüfungen hat sich gezeigt, dass Studierende mit STACK-Aufgaben vergleichbare Klausurergebnisse wie Gruppen mit klassischen Übungsaufgaben in Papierform erzielen. Ein wichtiger Vorteil dabei ist die Wiederholbarkeit der digitalen Aufgaben mit randomisiertem Zahlenmaterial. Diese Ergebnisse zeigen, dass STACK als digitales Werkzeug in der MINT-Lehre erfolgsversprechend und skalierbar eingesetzt werden kann.
Um den Übergang zwischen Schule und Hochschule in den MINT -Fächern zu unterstützen, entwickeln bundesweit 14 Hochschulen gemeinsam einen Online-Brückenkurs Physik (OBKP). Der Kurs kann ohne Anmeldung genutzt werden. Er enthält Eingangs- und Abschlusstests, Lektionstexte und -videos, Experimentvideos sowie GeoGebra-Elemente und interaktive Übungsaufgaben. Zu vielen Konzepten gibt es „Basiswissen“. Die im Rahmen der Kooperation erarbeiteten Inhalte stehen unter der freien Lizenz CC BY-SA. Es besteht jedoch Weiterentwicklungsbedarf. Seit 2021 bietet der cosh-Mindestanforderungskatalog Physik einen Rahmen für eine Reduktion der sehr umfangreichen Kurs-Inhalte. Weiterhin bedarf der Kurs einer technischen Revision insbesondere im Hinblick auf Editierbarkeit, mobile Endgeräte und Einbindung in Lernplattformen. Im Rahmen eines Transferprojektes mit der Hochschule Biberach wird daher eine „cosh-Version“ des OBKP erarbeitet. Die dabei genutzte Technik wird speziell für Online-Kurse entwickelt.
Das Ziel von cosh – cooperation Schule Hochschule – ist es, den Übergang von der Schule in ein Hochschulstudium im Bereich der WiMINT -Studiengänge zu glätten.
Lehrende aus Schulen und Hochschulen arbeiten gemeinsam an Unterstützungsmaßnahmen. Auf der Basis zweier Mindestanforderungskataloge (kurz: MiAnKa) entstanden zahlreiche Initiativen und Materialien:
•Lehrmaterialien für den Schulunterricht in der Abschlussphase
•cosh-Tests Mathematik und Physik zu Inhalten der Sekundarstufe 1 / 2
•Lernmaterialien und (Online)-Kurse kurz vor und am Studieneinstieg
•Vernetzungsveranstaltungen
Hier werden einige dieser Werkzeuge vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt auf den cosh-Selbstdiagnosetests in Mathematik und Physik, aktuellen Testergebnissen und flankierenden Maßnahmen. Die Tests können von allen Interessierten online abgerufen werden. Die Links finden sich auf der Website https://cosh-bw.de/
Mangelnde Vorkenntnisse in der Schulmathematik führen in MINT-Studiengängen häufig zu Studienabbrüchen (Heublein et al., 2017). Die Defizite der kritischen Studierendengruppe sind individuell und reichen bis in Grundlagen aus der Sekundarstufe I. Die Aufarbeitung dieser Defizite im Rahmen regulärer universitärer Lehrangebote ist nicht möglich (Kürten, 2020). Als kostenneutrale Alternativen werden seit Mitte des letzten Jahrzehnts Online-Self-Assessments (OSA) und Online-Kurs-Angebote (OKA) angeboten. Jedoch blieb die erhoffte Wirkung – gesteigerte Studierfähigkeit und verringerte Abbruchsquoten – in den MINT-Fächern bislang aus (Heublein, Hutzsch, & Schmelzer, 2022).
Im Rahmen des ALiSe-Projektes wurden bestehende OSAOKA-Systeme aus Sicht von Bildungsanbietern und Studierenden analysiert. Der Beitrag stellt die Ergebnisse dieser Analyse vor und leitet aus den sich ergebenden Anforderungen die Konzeption eines OSA-OKA-Systems für eine effektive Kompetenzaufarbeitung mathematischen Schulvorwissens ab.
Mangelnde schulische Kompetenzen im Bereich Mathematik sowie Text- und Sprachverständnis Deutsch haben sich in der Studieneingangsphase zu einem maßgeblichen Passungsproblem besonders in den MINT -Fächern entwickelt (Heublein et al., 2017; Kürten, 2020; Pitton & Scholten-Akoun, 2016). Zur selbständigen Aufarbeitung der individuellen Defizite wurden daher in den letzten Jahren digitale Systeme für Self-Assessments oder Selbstlernangebote entwickelt.
Hoher Zeitaufwand für die Diagnostik von Kompetenzlücken, eine fehlende Verknüpfung zwischen Lerninhalten und Testergebnis sowie die Unmöglichkeit, das Angebot den Anforderungen des Studienganges und -standortes anzupassen, führen zu Akzeptanzproblemen. Das Projekt „Adaptives Lernen in der Studieneingangsphase (AL iSe)“ adressiert diese Hemmnisse mittels Computer-Adaptiven Testens (vgl. Erlebach & Frank, in diesem Band). Hier stellen wir die Modellierung mathematischen Schulvorwissens für die Fragebatterie des Instruments sowie die Ergebnisse der Pilotierung vor.
Anstelle des an vielen Hochschulen mittlerweile etablierten Einsatzes von Learning Management Systemen (LMS) wie Moodle, wird in diesem Beitrag für die Lehrveranstaltungen „Digitale Bildbearbeitung“ und „Programmieren“ gezeigt, dass die vom Dozenten und den Studierenden erstellten Webseiten als Lernplattformen geeignet sind, um über den reinen Wissenstransfer hinausgehende Kompetenzen bei den Studierenden zu fördern und weiterreichende Lehr- und Lernkonzepte zu erproben.
Die Lernplattformen basieren auf einer neuartigen Wissensorganisation mit Wissenselementen, einer polyhierarchischen Wissenscharakterisierung sowie der Möglichkeit zur automatisierten Generierung von Wissenslinien. Die Realisierung erfolgte auf Basis des Content Management Systems (CMS) WordPress.
Der Beitrag beschreibt die didaktischen und visuellen Anforderungen an die Lernplattformen und das Konzept der Wissensorganisation, er zeigt, wie dieses System auf Basis von WordPress realisiert wurde und beschreibt die Umsetzung der weitergehenden Lehr- und Lernkonzepte „Kooperatives Lehren und Lernen von Studierenden und Dozenten“, „Kompetitives Lernen“ sowie „Responsives Lernen“ auf Basis der geschaffenen Lernplattformen.
Seit dem Sommersemester 2022 wird an der Universität Bonn das Modul „eLearning-Praktikum“ als Wahlpflichtveranstaltung für Mathematiklehramtsstudierende angeboten. Im Sommersemester 2022 haben die Teilnehmenden des eLearning-Praktikums unter Betreuung der Autorin interaktive Videos, digitale Aufgaben und Lernmodule konzipiert und erstellt, welche seit dem Wintersemester 2022/23 im Erstsemester-Pflichtmodul „Grundzüge der Mathematik I“ für die Selbststudienphase eines Inverted Classroom Formats eingesetzt werden – ganz nach dem Motto „Lehre von Studierenden für Studierende“. Doch können Lehramtsstudierende nicht auch bei der Durchführung von Präsenzveranstaltungen mitwirken, beispielsweise durch die Erstellung und Moderation von Peer Instruction Aufgaben? Neben Erfahrungen aus dem eLearning-Praktikum und der Durchführung des Inverted Classroom diskutieren wir auch Ideen, wie Studierende im Rahmen von Praktikumsmodulen stärker in die Präsenzlehre eingebunden werden können.
Requirements Engineering (RE) beschäftigt sich mit der Ermittlung, Dokumentation, Validierung und Verwaltung von Anforderungen. Im MINT-Kontext geht es typischerweise um Anforderungen an technische Systeme oder an Prozesse. Die Lehre im RE sollte erfahrungsgemäß auf zwei Säulen beruhen: ein solides methodisches Fundament und praktische Erfahrung bei der Umsetzung. Der Beitrag beschreibt das Lehrkonzept eines Master-Moduls zum RE für Ingenieur:innen und die dabei eingesetzten Lehr- und Prüfungsformen. Wesentliche Bausteine des Lehrkonzepts sind Just-In-Time-Teaching (JiTT), Mini-Praktika in Kleingruppen und ein großes Projekt in größeren Teams. Das Modul wird in dieser Form seit vielen Jahren angeboten. Daher werden auch viele Erfahrungen berichtet, die zur Bestätigung oder Weiterentwicklung des Lehrkonzepts geführt haben.
Lernzuwächse und aktivierende Lehre – Eine Bilanz nach einer Dekade der Messungen und Anwendung
(2023)
Im Zeitraum zwischen 2012 und 2022 wurde der Lernzuwachs in Mechanik in 13 Physik-Kursen in technischen Studiengängen mit insgesamt 495 Studierenden an zwei verschiedenen Hochschulen in Deutschland und der Schweiz mittels des Force Concept Inventory (FCI) gemessen.
In den Lehrveranstaltungen wurden aktivierende Lehrformen in unterschiedlicher Ausprägung eingesetzt (Peer Instruction (PI), spezielle Tutorials (T), Just-in-Time-Teaching (JiTT)).
Dabei wurde ein über alle Kurse gemittelter Lernzuwachs von 0,36, eine mittlere individuelle Änderung von (0,37±0,07) und eine Effektstärke von 1,15 bestimmt.
Die Daten bestätigen den positiven Effekt der Lehrmethoden auf den studentischen Lernzuwachs und waren auch Anlass, diese Methoden noch weiter auszubauen und anzuwenden.
Präsenzlehre mit synchroner Online-Videoübertragung, hier „hybride Lehre“ (HY) genannt, ist an vielen Hochschulen gelebte Praxis, um dem Wunsch nach örtlicher und zeitlicher Flexibilität nachzukommen. Um aktive Teilnahme besonders der Online-Studierenden zu fördern, durch. z. B. aktive Teilnahme an Diskussionen oder Gruppenarbeiten, wird ein teambasiertes hybrides Lehrkonzept (TBHY) vorgestellt: Durch kontinuierliche selbstständige Zusammenarbeit in festen Teams und individuelle, zeitlich flexible Teamdiskussionen mit den Lehrenden (online und Präsenz) werden insbesondere auch die Online-Studierenden „automatisch“ zu aktiven Lernenden. Erste Ergebnisse zeigen einen deutlich verbesserten Lernerfolg im Vergleich zum HY-Konzept, ohne zeitliche und örtliche Flexibilität zu verlieren. Durch individuelle Betreuung der festen Teams und regelmäßiger Rückmeldung während des Semesters entsteht bei einem Kurs von 40 Studierenden ein zusätzlicher Zeitaufwand von ca. 30 min pro Werktag.
Neben fehlenden Rollenvorbildern und geschlechterstereotypen Denkweisen spielen die historisch gewachsenen Fachkulturen für die Unterrepräsentanz von Frauen in vielen MINT-Studiengängen eine entscheidende Rolle. Fortbildungsangebote zum Thema gendersensible Lehre im MINT-Bereich sollten durch einen komprimierten und praxisorientierten Überblick über die wichtigsten Strukturen, die Frauen eine
gleichberechtigte Teilhabe erschweren, Lehrende zu einer Selbstreflexion eigener Vorstellungen und Haltungen anregen und damit eine Veränderung der Lehre ermöglichen. Lehr-Lern-Methoden, die eine genderbewusste Gestaltung der Lehrveranstaltung fördern, müssen gleichzeitig zur Vermittlung naturwissenschaftlicher oder technischer Inhalte geeignet sein. Zwei Beispiele für solche Methoden sind Peer Instruction und Just in Time Teaching, da sie ein realistisches fachbezogenes Selbstkonzept ermöglichen und weniger rezeptiv,
reproduktiv und hierarchisch strukturiert sind als die klassische Vorlesung.
Konzepte wie Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) sollen Partizipation, Verantwortungsbewusstsein und Handlungsfähigkeit junger Menschen mit Blick auf die Zukunft der Gesellschaft fördern. Vor diesem Hintergrund wurde an der Technischen Hochschule Nürnberg das interdisziplinäre Modul Energiesysteme in der Transformation entwickelt. Dieses soll eingespeist werden in den geplanten Master of Science „Nachhaltige Transformation“, der ökonomische, ökologische, soziale und technologische Kompetenzen zusammenführt. Die Dozierenden, Studierenden, Didaktik- sowie externe Expertinnen haben gemeinsam die Struktur des Seminars, seine inhaltliche Ausrichtung, den Einsatz didaktischer Methoden und die Prüfungsleistungen festgelegt. Das Modul wurde im Sommersemester 2023 mit dem gesamten Team durchgeführt. Dieser Beitrag beschreibt die interdisziplinäre und iterative Modulentwicklung, den Seminarablauf und die Evaluation; sein Ziel ist es, den Nutzen interdisziplinärer Kollaborationen unter Mitwirkung von Studierenden für die Hochschullehre sichtbar zu machen.
Viele Erstsemester im WiMINT -Bereich haben zu Studienbeginn Probleme in Mathematik und/oder Physik. Die Arbeitsgruppe cosh (Cooperation Schule–Hochschule) hat sich zum Ziel gesetzt, den Übergang ins Studium durch eine intensive Zusammenarbeit zwischen Schulen und Hochschulen zu glätten. Lehrer:innen erarbeiten gemeinsam mit Professor:innen Möglichkeiten, Schüler:innen besser auf ein WiMINT -Studium vorzubereiten (siehe www.cosh-bw.de). Es werden Unterstützungsangebote für Studieninteressierte entwickelt, die diese Anfangsschwierigkeiten mindern sollen.
Ein solches Angebot sind WiMINT -AG s in der Form studentischer Tutorien, die in Kooperation zwischen einer Hochschule und umliegenden Schulen stattfinden. Didaktisch geschulte Studierende wiederholen, üben und vertiefen Grundlagen der Mathematik bzw. Physik mit interessierten Schüler:innen. Eine fast noch wichtigere Aufgabe der Tutor:innen ist die gleichzeitige Weitergabe vielfältiger Erfahrungen aus ihrem eigenen Studienbeginn. Ein Block zur Studienorientierung und -beratung rundet die AG ab.
Mit dem frei zugänglichen Physik-Onlinetest von MINTFIT Hamburg können Studieninteressierte Wissenslücken identifizieren, um diese vor Beginn eines MINT-Studiums schließen zu können. Für die Testauswertung stehen unterschiedliche Einstellungsmöglichkeiten zur Verfügung: Eine Antwort kann direkt noch während des Tests oder mit den anderen zusammen nach der Testabgabe überprüft werden. Standardmäßig gibt es bei MINTFIT ein Gesamtfeedback mit individuell generierter Lernempfehlung nach der Abgabe. Seit 2019 werden pro Jahr ca. 4000 Testteilnahmen registriert. Das erlaubt Learning Analytics zum Nutzendenverhalten durch die Variation der Testeinstellungen für jeweils einige Monate. Es zeigt sich dabei, dass der Anteil der abgebrochenen Tests von ca. 74 % im Fall der Auswertung nach Testabgabe auf etwa 90 % bei direkter Überprüfungsoption der Fragen steigt. Die beobachteten Unterschiede bei der Testbearbeitung lassen sich mit Hilfe von Selbstregulationsprozessen der Nutzenden beschreiben.
Das Verbundprojekt MINTFIT Hamburg bietet als hochschulübergreifende Initiative kostenfrei nutzbare E-Learning Angebote in Mathematik, Physik, Chemie und Informatik an, mit denen Schüler:innen und Studieninteressierte ihr Wissen prüfen, wiederholen und Grundlagen auffrischen können, um sich gezielt auf ein MINT-Studium bzw. ein Studium mit MINT-Anteilen vorzubereiten.
Die Entwicklung des MINTFIT-Chemiekurses sowie der Aufbau der Lerneinheiten mit anschließender Überprüfung des Lernerfolgs mit Hilfe von Wissenstests auf der Online-Plattform www.mintfit.hamburg werden in diesem Paper beschrieben. Individuell auswählbare Exkurse, die es den Nutzenden ermöglichen sollen, Inhalte nach eigenem Interesse und Motivation zu bearbeiten und zu festigen sowie eine Zuordnung der Lerninhalte zu Kompetenzbereichen, um für die interdisziplinären Zusammenhänge der MINT-Inhalte zu sensibilisieren, werden als Kurselemente vorgestellt. Eine erste Analyse des Nutzenden- und Lernverhaltens wird gezeigt.
Anhand zweier Beispiele wird ein interaktives System vorgestellt, mit welchem Live-Messungen an elektronischen Bauteilen und Schaltungen im Hörsaal durchgeführt werden können. Das System basiert auf dem USB-Messgerät „Analog Discovery 2“ der Firma Digilent, erweitert um eine Adapterplatine mit Steckbrett und eine Webcam.
Zunächst werden drei Aspekte erläutert, in welchen ein solches System positive Auswirkungen auf den Kompetenzerwerb haben kann: Praxisbezug, Aktivierung und Vernetzung. Anschließend werden die zwei Beispiele ausgeführt.
In Beispiel 1 wird die persönliche Alltagserfahrung mit Akkus über interaktive Clicker-Fragen und begleitende Messungen mit dem Modell der linearen Quelle verknüpft. Die Studierenden lernen, oberflächliche Lösungen wie die Messung der Leerlaufspannung zu hinterfragen und das Verhalten realer Quellen anhand der gemessenen I-U-Kennlinien zu verstehen.
Beispiel 2 zeigt kurz die Möglichkeiten auf, den abstrakten Formalismus der komplexen Wechselstromrechnung am Beispiel des Serienschwingkreises im Zeit- und Frequenzbereich messtechnisch erlebbar zu machen.
Neue Erkenntnisse aus der Lehr- und Lernforschung und die Möglichkeiten der Digitalisierung bringen neue und spannende Anregungen für die Lehre. In den vergangenen Semestern mussten pandemiebedingt plötzlich ganze Lehrveranstaltungen in ein digitales Format überführt werden. Hinzu kamen sowohl technische als auch didaktische Herausforderungen.
Solche Veränderungen auf einmal umzusetzen, kostet viel Zeit und Energie und ist häufig nicht möglich. Einfacher ist es, in kleinen Schritten eine Lehrveranstaltung zu verändern und so den Lernerfolg der Studierenden zu steigern. Dies kann mithilfe von wenigen Elementen mit teilweise nur geringem Aufwand erreicht werden [Lang, 2021].
In diesem Beitrag beschreibt der Autor mehrere dieser Elemente, die zum Gelingen einer Lehrveranstaltung beitragen
können und die er in den vergangenen Semestern in seinen Lehrveranstaltungen zur Physik für Ingenieure erfolgreich
umgesetzt hat.
Im Rahmen der Vorlesung „Volkswirtschaftslehre und -politik“ hat die Weiden Business School der OTH Amberg-Weiden ein Projekt gestartet, um die Wirkungen einer neuen Lernplattform auf das Studienergebnis zu untersuchen. In Verbindung mit der Implementierung der Lernplattform
erfolgte auch eine Anpassung des Veranstaltungskonzeptes, wobei jedoch grundlegende Elemente wie Inhalte und die Gestaltung der Klausur konstant gehalten wurden. Der wesentliche konzeptionelle Unterschied zur traditionellen Veranstaltungsform besteht darin, dass die Studierenden die Inhalte zunächst in Eigenregie erlernen und einüben. Erst danach findet jeweils die Präsenzveranstaltung statt.
Ausgangspunkt für die Veränderung war insbesondere das Ziel, die Studienergebnisse der Veranstaltung zu verbessern. Dahinter stehen Idee und Hoffnung, dass sich die Studierenden regelmäßig mit der Materie auseinandersetzen und diese besser verstehen, wenn sie sich die Inhalte zunächst selbst aneignen und dabei ihrem individuellen Lernrhythmus nachgehen können. Unterstützt werden soll dieser Prozess durch zahlreiche Übungsmöglichkeiten.
Folgender Bericht geht dabei näher auf das Projekt ein und stellt daraus resultierende Evaluationsergebnisse vor.
Spielfeld Lehre
(2022)