Zuletzt aktualisiert am 07.02.2025

Grundlagen der Elektrotechnik – Lehr-/Lernerfolg durch Teamwork und vielschichtiges Feedback

Projektname des bereits eingereichten Projekts:

Ars Docendi Kategorie

Qualitätsverbesserung von Lehre und Studierbarkeit

Gruppengröße

< 20

Kurzzusammenfassung des Projekts

Im Zuge der Grundlagen der Elektrotechnik (GET) Übung wurden die Anforderungen an eine Lehrveranstaltung (LV) im ersten Semester systematisch analysiert und Konzepte in einem iterativen Prozess etabliert. Dabei werden in der Entwicklung alle Beteiligten mit eingebunden, um eine möglichst konstruktive und große Meinungsvielfalt zu generieren. Das vorliegende Projekt stellt somit ein Gesamtkonzept einer Erstsemester-LV dar.

Als größte Herausforderung zeigte sich die Heterogenität der unterschiedlichen Vorbildungsstände der Studienanfänger*innen. Durch eine intensive Feedbackkultur und ein differenziertes Lehrangebot, welches auf die verschiedenen Anforderungen ausgerichtet ist, wird sowohl auf Studierende mit nicht hinreichender Vorbildung, als auch auf die Förderung von begabten Studierenden und jenen mit facheinschlägiger Vorbildung Rücksicht genommen. Eine gut betreute Kommunikationsplattform in welcher Studierende anonymisiert auftreten, erleichtert und ermutigt Fragen zu stellen, aber auch konstruktive Kritik einzubringen.

Zusätzlich wurde auf die Studieneingangsphase Rücksicht genommen, dabei z.B.: die Bildung von gemeinsamen Lerngruppen forciert.

Ein weiterer Schwerpunkt dieses Projekts ist die Begabtenförderung. So betreuen in diesem Projekt vorwiegend Studienassistent*innen Studierende in Kleingruppen mit maximal 30 Teilnehmern*innen. Dabei wird großer Wert auf die didaktische Ausbildung und die fachliche sowie persönliche Entwicklung der Studienassistent*innen gelegt.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

In the course „Fundamentals of Electrical Engineering exercise“, the requirements on a first semester course were systematically analyzed and concepts were established in an iterative process. In the development of the course, all stakeholders are always involved in order to generate the most constructive and broadest possible range of opinions. The present project thus represents an overall concept of a first semester exercise.

The heterogeneity of the different educational backgrounds of the first-year students proved to be the greatest challenge. By means of an intensive feedback culture and a broad range of teaching materials geared to the different requirements. Additionally, a focus is given both to students with deficits in their previous education and to the promotion of gifted students and those with previous education relevant to the subject. In particular, an anonymous and well-supervised communication platform facilitates and encourages students to ask questions, but also to offer constructive criticism.

In addition, heed was also paid to the introductory phase of studies and the formation of joint learning groups was supported.

Another focus of this project is the promotion of gifted students also from higher semesters. Thus, in the course the students are mainly supervised by study assistants in small groups. Great importance is attached to the didactic training and the professional and personal development of the assistants.

Nähere Beschreibung des Projekts

Die Grundlagen der Elektrotechnik (GET) – Übung basiert auf der permanenten Weiterentwicklung eines universitären Kurses unter Einbeziehung aller Beteiligten am Lehr-/Lernprozess.

Inhaltlich definiert die parallel abgehaltene Vorlesung den Stoff. Ziele der Übung sind dabei die Festigung der Vorlesungsinhalte sowie das Erlernen von Techniken bzw. eines grundlegenden „Werkzeugkastens“ zur Analyse von elektrischen Netzwerken. Dabei wird der Stoff in 12 Einheiten gelehrt und durch 10 Hausübungsblätter vertieft. Zusätzlich wird der Wissensstand über zwei Teilklausuren abgeprüft.

Neben vielschichtigem Feedback(1), ist das Begabtenförderungskonzept(4) eine wichtige Säule. Zusätzlich zu den sozialen Herausforderungen der Studierenden, speziell während der Corona-Pandemie(3), und dem Digitalisierungsprozess(5) ist die große Heterogenität des Vorbildungsniveaus(2) die größte Herausforderung.

1)Wechselseitiges formatives Feedback

Neben einer vielschichtigen Feedbackstruktur an die Studierenden ist speziell die Rückmeldung an die Organisatoren für die Weiterentwicklung der Lehrveranstaltung (LV) von großer Bedeutung. Zusätzlich hilft es den jungen Lehrenden, Rückmeldungen vom Auditorium und erfahrenen Kolleg*innen zu bekommen, um ihre didaktischen Fähigkeiten auszubauen.

●Feedback an Studierende

Für die Kommunikation wird Discord verwendet, dies ermöglicht den Studierenden anonym beizutreten. Speziell im Vergleich zu Foren mit Klarnamen-Pflicht ist deutlich ersichtlich, dass hierdurch die Hemmschwelle sinkt, Fragen zu stellen und konstruktive Kritik anzuführen, was sich sehr positiv auf die Kommunikation zwischen Lehrenden und Studierenden auswirkt.

Nach Release des Vorbesprechungsvideos, bereits einen Monat vor LV-Beginn, können schon allgemeine Fragen gestellt werden. Dies hilft den Studierenden, sich zum Start des ersten Semesters besser zurechtzufinden und auf das Studium vorzubereiten.

In den 12 Kontakteinheiten der LV werden zu Beginn der Übung Fragen zur formativen Leistungsüberprüfung gestellt, damit die Studierenden Resonanz auf ihren Wissensstand bekommen. Daraufhin werden die Fragen auch in der Runde diskutiert. Anschließend werden Beispiele vorgerechnet, welche von den Studierenden teilweise schon zuhause vorbereitet wurden. Somit bekommen die Studierenden Anregungen für effizientere Lösungswege. Da die Einheiten meist von Studienassistent*innen abgehalten werden, sinkt zusätzlich die Hemmschwelle, mit den Vortragenden zu diskutieren und Fragen zu stellen. Dabei sind die Fragen nicht nur rein fachlicher Natur; oft können allgemeine Fragen zum Studium geklärt werden und Studierende können zusätzlich von Erfahrungsberichten der Studienassistent*innen profitieren.

Über sorgfältig gestellte Hausübungsbeispiele vertiefen die Studierenden ihr Wissen. Dabei ermöglichen angegebene Zwischenergebnisse die Selbstkontrolle während der Ausarbeitung. Dies bewirkt, dass falsche Ergebnisse früh auffallen und der Rechenweg vor der Abgabe nochmals überprüft werden kann. Da die Hausübung in Teams erarbeitet wird, ist die gemeinsame Diskussion darüber ein wichtiger Teil. Der Discord und die Lehrenden stehen immer zur Verfügung und helfen den Studierenden mit pointierten Antworten, welche allen sichtbar sind, bei der Erledigung der Hausübung. Um Motivationstiefs vorzubeugen, gibt es noch zusätzlich wöchentliche Lernsessions, in welchen Lehrende den Studierenden beratend zur Seite stehen. Neben der detaillierten Verbesserung werden in den Einheiten auch häufige Fehler der letzten Hausübung besprochen.

Zur Klausurvorbereitung stehen neben Fragestunden auch wieder der Discord und Lernsessions zur Verfügung, wobei auf die unterschiedlichen Anforderungen der Studierenden eingegangen werden kann.

●Feedback an Lehrende

Die Lehrenden, welche meist als Studienassistent*innen das erste Mal Lehrerfahrung sammeln, werden in den ersten Einheiten von erfahrenen Kolleg*innen begleitet, welche nach den Einheiten didaktische Tipps geben und die Studienassistent*innen so systematisch supervisieren und ausbilden. Über das Feedbacktool “feedbackr” haben die Studierenden auch immer die Möglichkeit, anonymes Feedback an die Vortragenden zu richten und kontinuierlich konstruktive Kritik anzubringen.

●Feedback an Organisation

Die Weiterentwicklung der LV baut auf der Meinung und den Einflüssen aller Beteiligten auf.

Es wird neben der persönlichen Diskussion mit Studierenden auf jede Anmerkung im Discord, auf Feedbackfragen während des Semesters und auf die Evaluierung am Ende des Semesters genau eingegangen. So kann schnell und effizient auf sich ändernde Bedingungen (z.B. Zentralmatura) eingegangen werden und die Übung zielgerichteter abgehalten werden.

Mit den Studienassistent*innen, welche den direkten Kontakt zu den Studierenden pflegen, werden alle Elemente der Übung in gemeinsamen Diskussionsrunden regelmäßig erörtert und innovative Ideen umgesetzt.

Auch Lehrende von aufbauenden LVs werden in den Entwicklungsprozess eingebunden, um möglichst gute Anschlussfähigkeit zu gewährleisten.

2)Rücksicht auf Heterogenität der Studierenden

Speziell in LVs der ersten Semester ist die Heterogenität der Studierenden ein unbedingt zu beachtender Faktor. Wie aus Umfragen (Kurs-Seite) ersichtlich ist, erlangten diese die Hochschulreife an mehr als 30 verschiedenen Bildungseinrichtungen. Speziell die mathematische und physikalische Vorbildung schwankt dadurch stark. Das Ziel ist also, den Studierenden differenzierte Lernangebote zu bieten, damit diese, angepasst an ihre individuellen Bedürfnisse, die angestrebten Lernergebnisse möglichst gut erreichen können.

Da die einzelnen Angebote und die vorgesehene Zielgruppen in der Vorbesprechung klar kommuniziert werden, behalten die Studierenden auch beim umfassenden Angebot den Überblick.

●Self assessment zur Sensibilisierung bezüglich der Vorbildung

Neben der konkreten Kommunikation von inhaltlichen Voraussetzungen und der Möglichkeit diese aufzufrischen, können die Studierenden für Zusatzpunkte kleine Mathe Onlinetests ablegen. Feedback dazu gibt es gleich nach der Abgabe. Somit sind die Studierenden motiviert, dieses Angebot zu nutzen und können zielgerichteter die Inhalte auffrischen.

In jeder Einheit wird der Wissensstand zum aktuellen Thema über "feedbackr" eruiert, wodurch die Studierenden ihren momentanen Wissensstand überprüfen und besser einordnen können.

●Auffrischen/Erlernen der theoretischen Hintergründe

Zum Auffrischen bzw. dem Erlernen der Inhalte der begleitenden Vorlesung stehen je nach Anforderungen kurze Foliensätze und Kurzvideos zur Verfügung. Diese wurden speziell für die LV erstellt und behandeln aufbauend die benötigte Theorie.

●Hilfestellungen zu den Hausübungen

Da manche Studierende erst zur Hausübung selbst Beispiele durchrechnen, sind diese für manche sehr fordernd. Dafür werden professionell produzierte Beispiel-Videos angeboten, in welchen ähnliche Beispiele durchgerechnet wurden. Dort wird das Vorgehen nochmals Schritt für Schritt erklärt und die Studierenden werden zur Lösung hingeführt. Zusätzlich wurde aus Mitteln des Vizerektorats ein Pilotversuch gestartet, betreute Lerngruppen für besonders herausfordernde Lehrveranstaltungen zu etablieren und dies wurde auch zur betreffenden Lehrveranstaltung umgesetzt.

●Hilfestellung bei der Klausurvorbereitung

Neben alten Klausuren werden auf der internen moodle-Plattform Beispiele mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden angeboten, zu welchen die Endergebnisse mit angegeben sind. Es gibt zu jeder Klausur wieder gemeinsame Lernsessions, in welcher ein*e Studienassistent*in Hilfestellungen gibt. Zusätzlich gibt es noch dezidierte Fragestunden, in welchen erfahrene Lehrende weitere Fragen zur Klausur beantworten.

3)Reaktion auf soziale Herausforderungen

Das wichtigste Element eines jeden Universitätsstudiums ist der Diskurs speziell mit den Studienkolleg*innen. Deshalb ist es für die Organisation von Erstsemester LVs von zentraler Bedeutung, die Bildung von Lerngruppen zu fördern. Um den bestmöglichen gemeinsamen Erfolg zu erzielen, ist Diversität in den Gruppen sehr hilfreich, da so in der Diskussion die breiteste Meinungsvielfalt und Erfahrungshorizont herrscht.

In der GET-Übung wird über die frühe Vorbesprechung und den Discord den Studierenden schon bald die Möglichkeit gegeben, sich zu vernetzen. Die ersten beiden Einheiten wurden trotz Corona unter strengen hygienischen Bedingungen in Präsenz abgehalten, um so die Bildung von Lerngruppen und das Kennenlernen zu fördern.

Bei der Bildung der Teams appelliert die LV Leitung, sich heterogen bezüglich der vorher besuchten Schule zu mischen, damit sich effizient gegenseitig geholfen werden kann. Zusätzlich erfolgt ein Monitoring der Teams, damit bei etwaigen Studienabbrecher*innen manche Gruppen zusammengelegt bzw. Kolleg*innen getauscht werden können.

4)Begabtenförderungskonzept

Bachelorkurse mit hoher Teilnehmer*innenzahl bringen oft die Gefahr mit sich, begabte Studierende, bzw. Studierende mit einschlägiger Vorbildung, zu unterfordern. Durch die Unterforderung kann es passieren, dass diese den fachlichen Vorsprung verlieren und den Anschluss nicht mehr finden. Daher ist es wichtig, auch auf diese Gruppe Rücksicht zu nehmen, Interesse und Neugierde zu fördern und diese weiter zu motivieren.

●Begabungsförderung für Studierende der LV

Zusätzlich zum Pflichtinhalt werden schon früh weitere Werkzeuge zur Analyse von elektrischen Netzwerken vorgestellt. Dabei wird ein in der Industrie verwendetes kostenloses Simulationsprogramm präsentiert, mit welchem die Ergebnisse der Hausübungen überprüft werden können. Studierenden wird damit ermöglicht, spielerisch auch sehr komplexe Netzwerke zu simulieren. Für Interessierte wird eine kostenfreie Programmierumgebung für Python vorgestellt. Dabei wird die Verwendung von Python als Taschenrechner zur Lösung der Beispiele in einem Video erklärt und immer wieder in den Übungen kurz darauf eingegangen. Somit können Studierende schon sehr bald erste Schritte in einer neuen Programmierumgebung machen, um so in Zukunft effizient und automatisiert Beispiele lösen. Diese Inhalte werden nicht in Hausübungen oder Klausuren abgefragt.

Um den Ehrgeiz und die Motivation der Studierenden weiter zu fördern, wird schon zu Beginn des Semesters ein Preis für die besten Absolvent*innen der LV in Aussicht gestellt. Die Überreichung des Preises an die Studierenden findet am Institut statt. Dies bietet wiederum die Möglichkeit der Diskussion über die LV und die Situation der Studierenden im Allgemeinen. Weiters kann dort der Kontakt geknüpft werden und durch die Aussicht auf eine Anstellung als Studienassistent*in der/die Studierende weiter motiviert werden. Das Institut schafft so die Möglichkeit, exzellente Studierende schon früh zu fördern. Viele dieser Studierenden hatten zu Beginn des Studiums keine fachspezifischen Vorkenntnisse, konnten dies aber in der LV ausgleichen und haben dort hervorragende Leistungen erbracht.

●Begabungsförderung als Konzept für Studienassistent*innen

Geeigneten Studierenden wird am Institut eine Stelle als Studienassistent*in angeboten. Während des Semesters werden diese systematisch an das Lehren in Kleingruppen herangeführt und zeigen im Laufe der Anstellung einen enormen Zuwachs an fachlicher Kompetenz und sammeln erste Lehrerfahrungen.

Das Vertrauen in die Kompetenz der Studienassistent*innen schafft ein hohes Maß an Kreativität und bietet ihnen Möglichkeiten, sich auch in der Gestaltung der LV mit einzubringen. Neben der GET-Übung sind viele der Studienassistent*innen auch in anderen LVs am Institut tätig, erwerben so noch andere Kompetenzen und unterstützen weiter das Institut.

Auch unter den Studienassistent*innen wird Diversität hochgeschätzt, da die unterschiedlichen Einflüsse und Wahrnehmungen so noch intensiver in die LV einfließen können und das Klima im Team gefördert wird.

5)Digitalisierung

Da der Trend Richtung kurzer Lehrvideos geht und die Studierenden mit solch einem Format gut zurechtkommen, wurden für die Aufarbeitung der Theorie sowie zur Unterstützung bei der Erledigung der Hausübungen Videos angefertigt. Diesen wird große Bedeutung beigemessen, da sie zur Studienvorbereitung genutzt werden können, als Nachschlagewerk dienen und weltweit öffentlich über Youtube zugänglich sind.

Durch die Anschaffung von Grafiktablets für die Lehrenden wurde die LV in die Wohnzimmer verlagert.

Die Verwendung von "feedbackr" und die Erarbeitung der von den Studierenden vorbereiteten Beispiele ist ein gutes Beispiel dafür, wie durch die Orientierung an Modellen wie z.B. flipped classroom der Lernerfolg gesteigert werden kann.

Durch die automatisierte Erstellung der Hausübungen und Prüfungen können auf einfache Weise verschiedene Beispiele generiert werden. Dadurch wird ein stures Auswendig-Lernen von Beispielen verhindert und die Qualität hochgehalten.

Alle Materialien finden sich digital in eine moodle-Umgebung, was die papierlose Abhaltung der LV ermöglicht.

Nutzen und Mehrwert

Erleichterter Einstieg ins Studium und Drop-Out Prävention:

Das permanente und zielgerichtete Feedback in Hausübungen, Feedbackr-Umfragen oder auch im discord, ermöglicht es den Studierenden frühzeitig auf Defizite zu reagieren. Durch Angebote wie Lehrvideos, Zusatzbeispiele und zusätzlichen Mathematik-Einheiten wurde auf die Bedürfnisse aller Studierender mit unterschiedlicher Vorbildung eingegangen und so der Einstieg in ein forderndes ingenieurswissenschaftliches Studium wesentlich erleichtert. Man erkennt aus den Statistiken der letzten Jahre eine stetig steigende Studierendenleistung und im Umkehrschluss eine sinkende Durchfallsquote [1 – Abb. 5]. Die Studierbarkeit wurde somit wesentlich gesteigert und den Studierenden die Transition von Sekundarstufe zur Hochschule wesentlich erleichtert. Freiwillige Angebote wie das Erlernen der Programmiersprache Python oder Einheiten zur Schaltungssimulation motivieren auch lernstarke Studierende, dabei zu bleiben.

Stärkung der sozialen Struktur:

Am Anfang der Übungen wurden die Studierenden unterstützt und motiviert, heterogene Teams bezüglich deren Vorbildung zu bilden. Somit haben die Studierenden schon in den ersten Wochen Gefährten und Lerngruppen - oft für das weitere Studium - gefunden, was speziell in der Coronazeit von großer Wichtigkeit ist. Die Heterogenität bezüglich der Vorbildung ermöglicht Studierenden mit Verständnisschwierigkeiten, Fragen schon mit ihren Kolleg*innen zu klären. Zusätzlich steigern die Lerngruppen die soziale Interaktion der Studierenden, und nicht zuletzt aufgrund der hohen Heterogenität und Diversität, auch die soziale Kompetenz.

Qualitatives Lehrangebot:

Trotz der hohen Studierendenzahl von 475 im Wintersemester 20/21 kann durch die vielschichtige Betreuung die Qualität sehr hoch gehalten werden. Sowohl die Teilleistungen [1 – Abb. 5, Abb. 6] als auch die Selbsteinschätzung der Studierenden [1 – Abb. 9] zeigen, dass die fachlichen Kompetenzen in einem hohen Maße erlernt wurden. Das Lernziel, also die fachliche Grundkompetenz in den jeweiligen Modulgruppen der Curricula, wurde somit in einem für eine Erstsemester-LV hohen Grad erreicht.

Die Evaluierung zeigt die hohe Zufriedenheit mit dem Kurs, welche im Vergleich zum letzten Jahr nochmals gestiegen ist [1 – Abb. 8].

Schaffung einer niederschwelligen Diskussionskultur:

Durch die Ermöglichung einer anonymen Kommunikationsplattform und die intensive Betreuung werden die Studierenden ermutigt, jederzeit fachliche, aber auch organisatorische Fragen zu stellen. Diese werden dabei teilweise schon unter den Studierenden beantwortet, aber auch mit dem Lehrpersonal diskutiert. Die Pseudonymisierung der Studierenden trägt positiv zur Vertrauensbildung bei. Zusätzlich zeigt die konstruktive Dynamik des Discord-Servers, dass dies nicht zu unangemessenen Rückmeldungen führt.

Es wird somit schon im ersten Semester auf eine offene Diskussionskultur Wert gelegt und die Studierenden zu einer solchen ermutigt. Auch auf konstruktive Kritik der Studierenden kann so schon während des Semesters reagiert werden bzw. diese nachhaltig in die Weiterentwicklung der LV integriert werden.

Entlastung des Instituts:

Durch die frühe Integration von Studierenden als studentische Mitarbeiter*innen bzw. Studienassistent*innen im Lehrbetrieb wird auf nachhaltige Weise zukünftiges Lehrpersonal für weiterführende Labore und andere Übungen ausgebildet und so das Stammpersonal des Instituts entlastet. Darüber hinaus werden die positiven Effekte eines Peer-Assisted-Learnings genützt.

Studienassistenz als Konzept zur Begabungsförderung:

Jungen Studierenden wird als Studienassistent*innen schon sehr bald die Möglichkeit gegeben, Kompetenzen im Vortrag und der Wissensvermittlung zu entwickeln. Zusätzlich wird durch die neue Sichtweise der Stoff nochmals vertieft und fundamental gefestigt. Da dies unter Betreuung von erfahrenen Kolleg*innen geschieht, ist eine hohe Qualität auch für die Studierenden gewährleistet. Durch die Bindung der Studienassistent*innen an das Institut, lernen diese den akademischen Betrieb näher kennen, was für eine eventuell folgende akademische Karriere förderlich ist.

Weil exzellente Studierende unterschiedlicher Studienrichtungen als Studienassistent*innen tätig sind, ergab sich durch die Gemeinschaft bereits die Möglichkeit, effektive Lerngruppen in Master-LVs zu bilden. Zusätzlich führt das gute Klima unter den Studienassistent*innen auch zu außeruniversitären Freizeitaktivitäten.

Bemerkenswert ist auch der hohe Frauenanteil unter den Studienassistent*innen (~30%), verglichen mit jenem der involvierten Studiengänge (z.B.: ET ~13%).

Breite Meinungsvielfalt in der Lehrplanung:

Durch die Integration der Studienassistent*innen im jährlichen Planungsprozess der LV bekommt das Institut bzw. das Lehrpersonal einen besseren Einblick in die studentische Sichtweise auf die LV und das Studium im Allgemeinen. Dadurch kann auf sich ändernde Bedingungen bei den Studierenden rasch reagiert und auf deren Bedürfnisse besser eingegangen werden.

Youtube-Videos:

Die seit Oktober 2020 erstellten Videos erreichten bereits im ersten halben Jahr eine Wiedergabezeit von über 2200 Stunden. Eine durchschnittliche Anzahl an Views von über 600 bei den Theorie-Videos und über 1000 bei den Beispiel-Videos [1], bei ca. 500 Teilnehmer*innen zeigt die Intensität der Verwendung. Dabei sind auch zahlreiche Aufrufe von außerhalb Österreich dabei. Die Videos geben dabei den Lernenden die Möglichkeit, Stellen zu wiederholen oder langsamer abzuspielen, was speziell für Personen mit Deutsch als Zweitsprache ein großer Vorteil ist. Zusätzlich werden die Videos bereits an Schulen beworben wodurch sich ein gewisser Pull-Effekt für Studienanfänger*innen erwarten lassen kann.

[1] www.tugraz.at/institute/igte/teaching/pfel/