Einführung in die Allgemeine und Angewandte Geologie, Übung in der Distanzlehre

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Ziel der vorgestellten Übung ist die Vermittlung grundlegender und fundamental wichtiger Kenntnisse und Fähigkeiten zur Gesteins- und Mineralbestimmung (Block 1) sowie zur Interpretation und zur Anfertigung geologischer Profile und Karten (Block 2). Sowohl die Gesteinsbestimmung als auch die Arbeit mit geologischen Karten und Profilen begleiten Geowissenschaftler*innen ihr ganzes Studium, z.B. im Rahmen von Kartierkursen, sowie i.d.R. auch während ihres späteren Berufslebens.

Häufig, aber nicht immer, ist die Freude an der Gesteinsbestimmung ein Grund für die Studienwahl. Mitunter ist aber auch die große Anzahl unterschiedlicher, oft aber fast gleich aussehender Gesteine, eine große Herausforderung. Entsprechend ist es mir ein wichtiges Ziel, den Studierenden zu vermitteln, wie Sie mit der systematischen Anwendung von einfachen Hilfsmitteln und v.a. präziser Beobachtung schnell Fortschritte erzielen.

Im zweiten Block, der Arbeit mit geologischen Karten und Profilen (eine Art Querschnitt durch das Gelände) geht es zuallererst um die Schulung der räumlichen Vorstellung. Informationen aus einer zweidimensionalen Karte dreidimensional zu erfassen, erfordert ausdauernde Übung und Geduld. Zusätzliche Hilfsmittel, u.a. gebastelte Blockmodelle, Google Earth und VisibleGeology, eine webbasierte Anwendung zur Erstellung geologischer Blockmodelle sowie deren räumlicher Manipulation, kommen hier zur Anwendung. Dies ermöglicht den Studierenden schließlich, Informationen an der Erdoberfläche in die Tiefe zu projizieren und so z.B. den Verlauf von Gesteinsschichten im Untergrund „vorherzusehen“.

Pandemiebedingt war die Ausganglage durch die Umstellung auf Fernlehre kurz nach Semesterbeginn deutlich erschwert: Gesteinsbestimmung erfordert viel haptische Übung. Aus meiner Sicht wäre eine Vermittlung der Inhalte mittels visueller Medien, also v.a. in Form von Bildern, nicht zielführend gewesen. Für mich war klar, dass diese LV eine „hands on“ Übung bleiben muss! Entsprechend beschloss ich, den Studierenden die Handstücke in große Kisten verpackt zur Verfügung zu stellen. Die Theorie wurde in Form besprochener PowerPoint-Präsentationen vermittelt.

Block 2, die Konstruktion geologischer Profile und Karten, erfordert das tatsächliche Sehen und Nachvollziehen des Konstruktionsprozesses. Um diese Möglichkeit auch weiterhin zu geben, wurden im Vorfeld der wöchentlich abgehaltenen LV zahlreiche Lehrvideos und Screencaptures gedreht, die in grundlegende Konzepte einführen sowie an konkreten Übungsbeispielen den Weg von der Betrachtung der geologischen Karte bis hin zum vollständigen Profil durchexerzierten.

Es war mir ein großes Anliegen, die Inhalte dieses Kurses auch in Pandemiezeiten mit Einsatz, Begeisterung und viel Unterstützung erfolgreich zu vermitteln. Zwar war dies mit viel zusätzlichem Aufwand verbunden, der sich aber angesichts des Lernfortschrittes und den vielen positiven Rückmeldungen voll und ganz gelohnt hat!

Kurzzusammenfassung des Projekts

Die Übung “Einführung in die Allgemeine und Angewandte Geologie” vermittelt grundlegende und fundamental wichtige Kenntnisse und Fähigkeiten zur Gesteins- und Mineralbestimmung (Block 1) sowie zur Interpretation und zur Anfertigung geologischer Querschnitte (Profile) und Karten (Block 2).

Um die Bestimmung von Gesteinen und die Erstellung geologischer Karten und Profile zu erlernen, braucht es in beiden Fällen viel praktische Übung: haptische Erfahrung mit den Gesteinshandstücken und tatsächliches Sehen des zeichnerischen Konstruktionsprozesses von Profilen. Dies stellte in beiden Fällen eine Herausforderung für das Distanzlernen in Pandemiezeiten dar und erforderte eine teilweise Neukonzeption der LV.

Für die Gesteinsbestimmung wurde die geologische Lehrsammlung in Kisten verpackt, so dass jede(r) Studierende daheim üben konnte. Die Theorie wurde in Form besprochener Ppt-Folien zur Verfügung gestellt. Der zweite Teil der LV wurde wöchentlich über Webex abgehalten. Um dabei den Studierenden wichtige räumliche Konzepte sowie das Zeichnen von Karten und Profilen auch tatsächlich zu zeigen, wurden u.a. ca. 25 Videos gedreht und Blockmodelle geologischer Strukturen gebastelt. Bei Bedarf wurden individuelle Webex-Meetings abgehalten.

Die Beurteilung erfolgte über eine mündliche Prüfung zu Block 1, wöchentlich auszuarbeitende Hausübungen sowie eine Abschlussklausur zu Block 2.

Trotz der pandemischen Erschwernisse erwies sich das Fernlehre-Konzept als sehr erfolgreich!

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

The practical course „Introduction into General and Applied Geology“ conveys basic and fundamentally important concepts and skills of (1) rock and mineral description and identification and (2) the construction of geological maps and profiles.

Both parts require hands-on teaching: haptic sensation with a rock specimen collection is indispensable for the first part of the course, as is seeing the actual construction process of a geological profile for its second part. Both of these prerequisites posed major challenges for distance teaching during pandemic times and required a redesign of large parts of this course.

Rock collections were packed into boxes, so they could be picked up by students and investigated inidividually at home. Theoretical background was provided by audio commented PowerPoint slides. The second part of the course was taught on a weekly base via WebEx. In order to visualize spatial concepts and to actually show the construction process of geological maps and profiles ca. 25 videos were recorded and cardboard block models of important geological structures were built. When needed, additional online meetings were held individually.

Students‘ assessment was achieved through an oral exam as part of module 1, and weekly assignments on maps and profiles as well as a final written exam as part of module 2.

Despite pandemic challenges the concept for distance teaching proved as very fruitful!

Nähere Beschreibung des Projekts

Die zweistündige LV „Übung zur Einführung in die Allgemeine und Angewandte Geologie“ fand im Wintersemester 2020/21 statt. Lediglich der erste Termin am 12.10.2020 konnte im Präsenzmodus stattfinden. Sämtliche weitere Termine inklusive der Abschlussprüfungen wurden im Onlinemodus durchgeführt. Drei von den anfangs anwesenden zwölf Studierenden schieden kurz nach Kursbeginn aus, neun Studierende nahmen während des gesamten Kursverlaufes teil und schlossen erfolgreich ab.

Die primären Kursziele sind (1) die sichere Bestimmung von Gesteinen sowie ein Verständnis der grundlegenden Prozesse, die zu deren Entstehung führten; (2) die Erstellung geologischer Profile (Querschnitte) durch die Erdkruste auf Grundlage geologischer Karten. Gemäß dieser Ziele gliedert sich der Kurs in zwei in etwa gleich umfangreiche Blöcke, wobei die Gesteinsübungen den Kartenübungen vorausgehen.

Um die Bestimmung von Gesteinen und den Umgang mit geologischen Karten sowie die Ableitung von geologischen Profilen zu erlernen, braucht es in beiden Fällen viel praktische Übung. Nur durch die haptische Erfahrung der Handstücke und nur durch das tatsächliche Sehen des Konstruktionsprozesses von geologischen Profilen können diese Fähigkeiten erworben werden. Entsprechend braucht es eine intensive Betreuung der Studierenden beim Erlernen dieser Fähigkeiten durch die LV-Leitung sowie eine(n) Tutor(in). Ein großer Teil der LV besteht aus praktischen Aufgaben, die im Hörsaal gut angeleitet und betreut werden können.

Für Lehre unter Pandemiebedingungen stellte dies jedoch eine besondere Herausforderung dar und erforderte teilweise eine Neukonzeption der LV. Um die aktive Auseinandersetzung mit den Lerninhalten zu fördern, wurden für Block 1 den Studierenden sämtliche Handstücke in Form von eigens zusammengestellten Boxen zum Üben für zu Hause zur Verfügung gestellt. Die haptische Erfahrung ist hier unabdingbar, da unterschiedliche Gesteine nicht nur unterschiedlich aussehen, sondern mitunter auch unterschiedlich dicht und daher schwer sind, unterschiedlich riechen, schmecken, glitzern, auf Salzsäure reagieren, mit verschiedenen Werkzeugen ritzbar sind usw. . Diese Tatsache führte zu der sehr konkreten Umsetzung des Sprichwortes: „Wenn der Prophet nicht zum Berg kommt, kommt der Berg zum Propheten“ – also der Bereitstellung einer eigenen Handstücksammlung. Da die bestehende Übungssammlung an der Universität bei weitem nicht ausreichend Handstücke beinhaltete, habe ich mit Hilfe meiner Tutorin Sandra Graser zunächst sämtliche Restbestände und alte Sammlungen gesichtet und zusätzliche geeignete Handstücke ausgewählt. Um ausreichend Material zur Verfügung zu haben, mussten diese dann aufwendig zersägt werden. Im Anschluss wurden 20 Kisten (je 2 ergeben eine komplette Sammlung) für die Studierenden gepackt. Studierende mit Wohnort in Österreich konnten die Kisten an der Universität abholen; für Studierende mit Wohnort Deutschland habe ich ein Abholdepot auf deutscher Seite eingerichtet. So kamen zwar keine Berge, aber doch reich bestückte Sammlungen im Kleinformat zu den Studierenden nach Hause.

Die theoretischen Hintergründe für Block 1 wurden mittels besprochener PowerPoint-Folien zur Verfügung gestellt. In Summe standen den Studierenden so gut 300 Folien mit knapp 10 Stunden Audio-Dateien zur Verfügung. Ausgehend von diesem theoretischen Teil, der die wichtigsten gesteinsbildenden Minerale sowie die drei großen Gesteinsgruppen (Magmatite, Metamorphite, Sedimentgesteine) vorstellt, wurden ca. 50 zentrale Handstücke (d.h. Gesteinsproben hantierbarer Größen) untersucht. Dabei wird die Struktur (das Gefüge) des Gesteins beschrieben, der Mineral- bzw. Fossilinhalt wird bestimmt, Bildungs-/Umwandlungsbedingungen werden abgeleitet, und schließlich münden diese Beobachtungen in der Namensgebung für das betreffende Handstück.

Fragen wurden entweder individuell beantwortet oder – von mir bevorzugt, da so alle profitieren konnten – im Diskussionsforum im Blackboard gestellt. V.a. anfangs, nach dem Wechsel in den Online-Modus, informierte ich die Studierenden regelmäßig per Rundmail über den weiteren Kursverlauf und v.a. auch den Stand der Übungskisten sowie die Logistik der Abholung.

Um wichtige räumliche Konzepte einzuführen und das Zeichnen von Profilen und Karten, Inhalt von Block 2 des Kurses, erfolgreich zu lehren, wurden im Vorfeld der wöchentlich via WebEx abgehaltenen LV zahlreiche Lehrvideos und Screencaptures gedreht. An konkreten Übungsbeispielen wurde hier der Weg von der Betrachtung der geologischen Karte bis hin zum vollständigen Profil durchexerziert. Konkret bedeutete dies, dass ich mich selbst beim Lösen der Aufgaben filmte und dies im Kurs zeigte und besprach. Von den ca. 25 Videos gedrehten Videos konnte ca. die Hälfte bei Bedarf, z.B. bei Konstruktionsproblemen, zu Rate gezogen werden, die andere Hälfte wurde im Kursverlauf gezeigt. Wurde durch Rückfragen klar, dass es größere Schwierigkeiten bei bestimmten Übungen gab, war dies rasch eine bewährte Methode, um zu helfen. Spezifische Rückfragen zu Karten im Rahmen von Online-Meetings zu klären war aufgrund der Komplexität sowie der technischen Begrenzung nur teilweise gut möglich. Hier habe ich bei Problemen individuelle Online-Meetings abgehalten.

Zusätzlich wurden, wieder zur Förderung des aktiven Lernens, „Bastelanleitungen“ zu geologischen Blockmodellen versandt, die daheim gedruckt und gefaltet werden sollten. Diese dienten, gemeinsam mit weiteren speziellen Übungen, der Schulung des räumlichen Vorstellungsvermögens. Somit waren die Studierenden kontinuierlich und sehr konkret mit den Inhalten der LV befasst, und es wurde mir rückgemeldet, dass sie sich auf diesem Weg sehr intensiv mit der Materie auseinandersetzten und diese im Wortsinne tatsächlich „begreifen“ lernten. Der Lernfortschritt wurde kontinuierlich im Rahmen der regelmäßigen Online-Meetings, durch wöchentliche Hausübungen und Rückfragen überprüft. Je nach Bedarf wurde dann entsprechend sowohl in den Online-Meetings mit der Gesamtgruppe als auch in Einzel- oder Gruppen-Online-Treffen spezifische Hilfe in Form von weiteren Übungen oder Erklärungen angeboten, so dass trotz Distanzlehren ein kontinuierliches Monitoring der Lernfortschritte und darauf abgestimmte Lernaktivitäten gewährleistet waren. Die Hausübungen wurden im Blackboard rasch und umfangreich kommentiert und korrigiert, teilweise wurden zweite Versuche ermöglicht.

Die Prüfungsinhalte schlossen unmittelbar an die Inhalte der praktischen Übung an, so dass die auf Basis der Lernziele formulierten Kompetenzen geprüft wurden: im Rahmen einer schriftlichen Prüfung wurde ein geologisches Profil auf Grundlage einer geologischen Karte gezeichnet sowie Fragen dazu beantwortet. Die Inhalte des Blockes zur Gesteinsbestimmung wurden individuell und mündlich im Rahmen von Online-Meetings geprüft. Dazu drehte ich für ca. 50 Handstücke kurze Videos, in denen ich die Gesteine aus verschiedenen Perspektiven zeigte und z.T. die kennengelernten Werkzeuge einsetzte (also z.B. für einen makroskopisch dichten, diagnostisch wenig eindeutigen Kalk Salzsäure drauftröpfelte, um das Aufbrausen des Gesteins als Erkennungsmerkmal sichtbar zu machen). Die Studierenden mussten auf diese Weise jeweils drei Handstücke beschreiben und bestimmen.

Die Gesamtnote setzte sich zu 40% aus der mündlichen Gesteinsprüfung, zu 60% aus den Ergebnissen aus Block 2 (wöchentliche Hausübungen zu 65%, schriftliche Prüfung 35%) zusammen. Die Gestaltung des Notenschlüssels wurde den Studierenden transparent vermittelt.

Nutzen und Mehrwert

Sicherlich erhöhte sich mein Arbeitsaufwand für den Online-Modus drastisch, aber gleichzeitig führte dies auch zu einem großen Fundus an haptischen und digitalen Lehrmaterialien, die ich für meine Lehre nun zur Verfügung habe. Aktuell nutze ich z.B. die Videos im Rahmen des aus der vorgeschlagenen LV hervorgegangenen Vorlesung und Übung „Geologische Karteninterpretation“ für zusätzliche Übungsangebote. Wöchentlich stelle ich neben den verpflichtenden zu bearbeitenden Karten und Profilen weitere freiwillige Aufgaben im Blackboard zur Verfügung. Die Lösung lade ich mittels der Videos ebenfalls hoch. Nachdem das räumliche Vorstellungsvermögen erfahrungsgemäß stark variiert, können auf diese Weise auch komplexere, weiterführende Aufgaben zur Verfügung gestellt werden.

Außerdem besteht ein Austausch mit zwei Kollegen, die ähnliche Kurse berichten, und denen ich auf diese Weise leicht Material zur Verfügung stellen konnte. Ich überlege, eine der grundlegenden konzeptionellen Videos verfügbar zu machen, z.B. auf meiner Homepage. Dies ist allerdings noch nicht umgesetzt.

Zwar sind die gepackten Gesteinskisten längst wieder in unsere Sammlungen eingeordnet worden, aber aufgrund der Erweiterung dieser Sammlung und Erfahrung mit der Logistik, kann schnell und einfach auf diese Methode zurückgegriffen werden. So konnten im vergangenen Semester erneut Kisten für jene Studierende zur Verfügung gestellt werden, die aufgrund der Coronaregeln nicht an Präsenzlehre teilnehmen konnten.

Schließlich berichteten mir Studierende diese Tage, dass sie auch jetzt noch auf die besprochenen Ppt-Präsentationen sowie die aufgezeichneten LVen und Videos zurückgreifen, um Inhalte wiederholen zu können.

Entsprechend würde ich den mittel- und langfristigen Mehrwert aus der vorgestellten LV als hoch einstufen.

Nachhaltigkeit

Ja, das Konzept lässt sich sehr gut auch auf andere LVen und Lehrsituationen übertragen. Z.B. die beschriebene Methode der „Lehrsammlung in der Kiste“ hat sich bewährt und wurde seitdem wiederholt angewandt.

Auch die Video-Aufzeichnungen haben sich als sehr hilfreich erwiesen, da die Studierenden in ihrem Tempo die Konstruktion von geologischen Profilen nachvollziehen können. Diese Möglichkeit habe ich mittlerweile auch in weitere LVen integriert und auf andere Gebiete ausgeweitet (z.B. Interpretation seismischer Profile, Herleitung von Gleichungen).

Diese Methoden setze ich zusätzlich ein; sie ersetzen natürlich keinesfalls die direkte Betreuung und den direkten Unterricht im Hörsaal. Als weiteres Werkzeug, gerade bei heterogenen Studierendengruppen empfinde ich sie als sehr wertvoll.

Aufwand

Das Projekt hat keine zusätzlichen Kosten verursacht. Der zeitliche Aufwand hat sich für mich stark erhöht, aber ich habe diesen Teil meiner Arbeit nie quantifiziert.

Positionierung des Lehrangebots

Die Lehrveranstaltung richtet sich an Studierende im Bachelor Geologie in ihrem ersten Studienjahr. Sie ist eingebettet in das gleichnamige Modul „Einführung in die Allgemeine und Angewandte Geologie“, welches Grundlagenvorlesungen, einen Geländekurs, eine Auslandsexkursion sowie die hier vorgestellte Übung umfasst. Das Modul vermittelt eine Einführung in das System Erde, insbesondere in den stofflichen Aufbau und in die Prozesse, die zur Bildung von Gesteinskörpern sowie deren Lagerungsverhältnissen führen.

Außerdem kann die LV von MSc-Studierenden im Fach Geographie belegt werden. Dort ist sie Teil des Moduls „Angewandte Geowissenschaftliche Methoden I“.

Im Wintersemester 2020/21 wurde der Kurs von 8 Geolog*innen bzw. einer Geographin abgeschlossen.

Links zum Projekt

Links zu der/den Projektmitarbeiter/innen