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Das MINT-Rad – Teaching Rotation zur transdisziplinären Qualitätssteigerung in der Lehre

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Der Beginn eines Studiums ist eine schwierige Phase voller Herausforderungen. Eine davon ist, dass es Studierenden am Anfang oft noch schwerfällt, die Verzahnung zwischen den Fächern zu sehen, und daher die Nützlichkeit verschiedener Disziplinen unterschätzen. Gleiches Denken in starren Kategorien kann auch auf Ebene der Lektorinnen- und Lektorenschaft vorliegen. Das hier vorgelegte Projekt soll beide Aspekte angehen und zu stark kodifizierte Denkschemata aufbrechen. Ein weiteres Ziel ist es, die Qualitätssicherung der Lehre von einer zentralistischen Position auf mehrere Hände zu verteilen. Schließlich soll die MINT-Kompetenz der Studierendenschaft durch ein vertieftes Verständnis der Zusammenhänge zwischen den Teildisziplinen gesteigert werden.

Kurzzusammenfassung des Projekts

Die Welt dreht sich jeden Tag weiter – um aktuell zu bleiben, muss die Hochschullehre hier folgen. Besonders in unserer hochtechnisierten Welt ist es oft schwierig, das „große Ganze“ zu sehen, beziehungsweise die Zusammenhänge für Studierende sichtbar zu machen. Hier setzt das Projekt „Das MINT-Rad – Teaching Rotation zur transdisziplinären Qualitätssteigerung in der Lehre“ an, seine Kernprämisse ist:

„MINTeinander – alleine gut, gemeinsam besser“

Dieser folgend etabliert es einen Austausch zwischen Lehrenden aus verschiedenen Feldern und sichert durch gegenseitige Diskussion und Evaluation die Qualität der Lehre in den MINT-Fächern. Der genannte Austausch vollzieht sich auf den Ebenen des Gastlektorates, der Klausurerstellung sowie der Bewertung und soll die Vermittlung transdisziplinärer Kompetenzen erleichtern. Im vorliegenden Projekt geht es explizit um drei Lehrende aus den Bereichen Mathematik, Naturwissenschaft und Ingenieurswissenschaft, welche gegenseitig Teile der Vorlesungen und Leistungsfeststellung übernehmen und so unterschiedliche Sichtweisen den Studierenden darlegen, selbst kennenlernen und in einer Evaluation synergistisch aufarbeiten. Eine leicht implementierbare Möglichkeit, welche sowohl Bewusstseinsbildung bei den Studierenden und Lehrenden bewirkt, gleichzeitig Möglichkeit zur Introspektion über die eigene Didaktik ermöglicht und schließlich ein Qualitätssicherungsmerkmal von Klausuren und Bewertungsmodalitäten bereitstellt, ist somit das MINT-Rad.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

The world keeps changing every day - to stay up to date, university teaching must follow. Especially in our highly technical world, it is often difficult to see the "big picture" or to make the connections visible to students. This is where the project "The STEM Wheel - Teaching Rotation for transdisciplinary quality improvement in learning" comes in. Its core premise is

"STEM together - good alone, better together."

Following this motto, the model establishes an exchange between lecturers from different fields and ensures the quality of teaching in the STEM subjects through mutual discussion and evaluation. This exchange takes place at the levels of the guest lectureship, exam preparation and assessment, and is intended to promote the development of transdisciplinary competences. In the project described here, three lecturers from the fields of mathematics, natural sciences and engineering are explicitly involved, who will take turns in delivering lectures and assessing student learning. Through this method, students are presented with different perspectives, the lecturers have to familiarize themselves with the perspectives of their colleagues, and they synergistically process them in an evaluation loop. The STEM Wheel is thus an easy to implement method that raises awareness among students and lecturers, promotes the lecturers’ self-reflection of their own didactics, and finally provides a quality assurance mechanism for examinations and evaluation methods.

Nähere Beschreibung des Projekts

Beim Projekt „Das MINT-Rad – Teaching Rotation zur transdisziplinären Qualitätssteigerung in der Lehre“ geht es darum, dass ein Satz von Lehrenden sowohl in Bezug auf die Lehrveranstaltungen selbst, als auch in Bezug auf Erstellung und Beurteilung von Klausuren teilweise „durchrotiert“ wird. Dies soll den Studierenden neue didaktische und inhaltliche Sichtweisen auf denselben Stoff ermöglichen. Die teilnehmenden Lehrenden erhalten durch diesen Austausch in Verbindung mit einer abschließenden Evaluation ebenfalls neue Einsichten in ihr Lehr- und Prüfungsverhalten. Durch die transdisziplinäre Ausrichtung des Projekts soll den Studierenden der inhärente Zusammenhang zwischen den Disziplinen verdeutlicht werden. Das Schaffen einer fachübergreifenden MINT-Kompetenz und die auf der Rotation der Lehrenden basierende gemeinschaftliche Qualitätssteigerung der Lehre sind die zentralen Anliegen des Projekts.

Wir haben uns für den Titel „Das MINT-Rad“ in Anlehnung zum Windrad entschieden, weil wir glauben, dass eine direkte und mehrdimensionale Analogie herstellbar ist:

• Gehalts- und qualitätsvolle Lehre ist der Grundstein einer nachhaltigen Zukunft – ganz wie das Windrad für Nachhaltigkeit und Zukunft steht.

• Ein Windrad funktioniert nur, wenn es alle Flügel hat – fehlt einer, läuft der Rotor unrund. Genau gleich verhält es sich mit Mathematik, Physik, Chemie, Thermodynamik, etc., also den MINT-Fächern. Sie stützen sich gegenseitig und sorgen für einen „runden“ Lauf.

• Die Drehung des Rades entspricht der Rotation der Lehrenden in unserem Konzept. Dadurch bleibt man immer in Bewegung und verhindert ein „Versteinern“ von Strukturen durch ein ständig eingerichtetes gegenseitiges Korrektiv.

• So, wie das erfolgreiche Ineinandergreifen der Komponenten beim Windrad zur Gewinnung von Energie führt, so führt auf der metaphorischen Ebene das Ineinandergreifen der verschiedenen Fachdisziplinen zur Herausbildung von „energiereichen“ und schaffenswilligen Studierenden.

• Die Rotation des Rades selbst steht sinnbildlich für die ewige Wiederkehr des Studierendenjahres, welches, trotz seiner zyklischen Natur immer wieder überdacht, analysiert und „gewartet“ werden muss, wenn es sich weiter reibungsfrei drehen soll.

• Schließlich steht das Windrad selbst für eine erfolgreiche Verknüpfung der verschiedenen Bereiche von Naturwissenschaft und Technik.

Unten stehend findet sich eine Skizze des geplanten Projektablaufes, welches in fünf distinkten Phasen abgewickelt werden soll. Danach folgt eine Analyse der Ziele und des potentiellen Nutzens des Projektes, eine Betrachtung möglicher Projektrisiken und ein Ausblick auf die zukünftige Dissemination und Generalisierbarkeit. Dies liegt uns besonders am Herzen, da wir glauben, dass die hier vorgestellte Methode der „Teaching Rotation“ eine vielseitig einsetzbare und wertvolle Erweiterung des didaktischen Instrumentariums darstellt. Während also auf den folgenden Seiten das Projekt mit konkreten Lehrenden, Lehrveranstaltungen und Fachgebieten vorgestellt wird, soll immer im Hinterkopf behalten werden, dass es sich um eine allgemeine Herangehensweise handelt, welche die Kohäsion im MINT-Bereich steigert und die Verschränkung der Teildisziplinen fördert.

Projektskizze

Phase I – Planung und Kick-off

Für das Projekt ausgewählt wurden die drei Lehrveranstaltungen der folgenden drei Lehrenden:

• „Mathematik II“, gehalten von H. Schöbel

• „Organische Chemie“, gehalten von A. Dumfort

• „Thermodynamik I“, gehalten von W. Stadlmayr

Diese Fächerauswahl wurde getroffen, da mit Mathematik, einer Naturwissenschaft und einer Ingenieurswissenschaft ein sehr großer Teil des MINT-Spektrums abgedeckt werden kann. Alle drei Vorlesungen finden sich im gleichen Studiengang und Semester wieder. In dieser Phase müssen die Zeitpunkte der verschiedenen Austauschungen so geplant und die exakten Themengebiete so abgesteckt werden, dass ein kontinuierlicher Ablauf, sowohl didaktisch als auch inhaltlich, gewährleistet wird. In einer Kick-off-Veranstaltung werden die Studierenden zu Beginn des Semesters durch die teilnehmenden Lehrenden über das Projekt informiert. Bereits hier findet eine erste anonymisierte Befragung der Studierenden statt. Dabei soll evaluiert werden, ob die Studierenden das Konzept und den Ablauf dieses Projekts verstanden haben und welche Erwartungen sie an das Projekt haben.

Phase II – Teaching Rotation in der Präsenzlehre

In jeder Lehrveranstaltung eines Fachgebietes wird ein Teil dieser durch die zwei anderen Lehrenden bespielt. Es soll dabei ein thematisch geschlossener Block durch die jeweiligen Gastlehrenden abgedeckt werden, was erfahrungsgemäß circa zwei Unterrichtseinheiten á 45 Minuten entspricht. Im Detail bedeutet dies, dass etwa im Fach „Thermodynamik I“ zwei Unterrichtseinheiten von A. Dumfort bespielt werden, in denen er den Inhalt der Vorlesung beibehält, aber den Fokus auf die Sichtweise der Chemikerin oder des Chemikers legt. Ebenso bespielt H. Schöbel zwei Unterrichtseinheiten nach gleichem Muster aus der Sichtweise einer Mathematikerin oder eines Mathematikers. Selbiges gilt mutatis mutandis für die Vorlesungen „Mathematik II“ und „Organische Chemie“.

Phase III – Teaching Rotation bei der Klausurerstellung

Bei der Erstellung der Klausuren zu den jeweiligen Vorlesungen werden ein Teil der Klausur von den jeweils zwei anderen Gastlehrenden unabhängig vom eigentlichen Lehrenden der Lehrveranstaltung erstellt. Das Ausmaß wird analog zur getauschten Vorlesungszeit gewählt. Diese Teile werden zu einer Gesamtklausur zusammengefügt. Die durch die drei Lehrenden so erstellte Klausur wird von den Studierenden absolviert.

Phase IV – Teaching Rotation bei der Klausurbeurteilung

So wie die Erstellung, erfolgt auch die Beurteilung der Klausur durch alle beteiligten Lehrenden. Dabei bewertet jeder Lehrende nur jenen Part, welchen dieser auch zuvor erstellt hat. Diese Teilbeurteilungen werden dann zur Gesamtbeurteilung zusammengefügt, jedoch werden die Informationen der Teilbewertungen für die Evaluation aufbewahrt.

Phase V – Evaluation und Debriefing

Die Evaluation des Projektes soll den Erfolg dokumentieren und mögliche Auffälligkeiten aufzeigen. Hierzu werden folgende Daten im Laufe des Projektes erhoben:

• Mit einem anonymen Fragebogen vor und nach Durchführung des Projektes wird die Erreichung des Zieles bei der Studierendenschaft abgefragt. Der Fragebogen enthält Items, mit denen festgestellt wird, ob und in welchem Ausmaß die wesentlichen Zusammenhänge zwischen den Disziplinen sichtbar gemacht werden konnten und sollte idealerweise durch eine Durchführung der selben Umfrage in einer Kontrollgruppe, die nicht Teil des Projektes war, ergänzt werden. Es wird hierbei auch ein Abgleich zwischen den Erwartungen an das Projekt und deren Erfüllungen hergestellt, dieser unterbleibt naturgemäß bei der Kontrollgruppe.

• In einer offenen Gesprächsrunde haben alle teilnehmenden Studierenden die Möglichkeit, ihre Erfahrungen, Meinungen, Wünsche etc. mit den Lektoren zu teilen und zu diskutieren. Es erfolgt eine rudimentäre Dokumentation des Gesagten.

• Die Auswertung der Klausur wird intern auch nach den drei Bewertenden aufgegliedert. Da die Fragen ja jeweils zu einer Disziplin gewählt werden, sind geringe Abweichungen in der Bewertung ein Zeichen für zumindest teilweise Validität und Reliabilität. Von den Lehrenden existiert eine umfangreiche statistische Auswertung vergangener Klausuren aus den jeweiligen Fächern, die eine Basislinie für die Datenauswertung etablieren, was den innerhalb des Projektes erhobenen Datensatz wiederum komplementiert.

• Die drei Lehrenden des Projektes erstellen am Ende jeweils unabhängig ihre Reflexionen, welche dann bei einem abschließenden Debriefing verglichen werden.

Ziele und Nutzen des Projektes

Die Ziele des Projektes sind mehrfach:

• Sichtbarmachung der allgemeinen Nützlichkeit der Inhalte: Oft ist es für Studierende, besonders in den ersten Semestern nicht ersichtlich, wie verschiedene Themen (in diesem Fall Chemie, Mathematik und Thermodynamik) ineinandergreifen und sich gegenseitig ergänzen. Dadurch, dass ein Teil der Lehre von Lehrenden aus den anderen Vorlesungen gestaltet wird, erhalten die Studierenden die verschiedenen Blickwinkel direkt präsentiert, also etwa „Chemie durch die Augen der Thermodynamik“ oder „Mathematik durch die Augen der Chemie“ etc. Dies führt idealerweise dazu, dass der gegenseitige Nutzen der Disziplinen den Studierenden deutlicher wird.

• Öffnung der Lehre erlaubt Rückmeldungen und Selbstevaluation: Dadurch, dass ein Teil der Lehre von einem anderen Lehrenden gehalten wird, jeder Lehrende aber auch selbst in eine „fremde“ Vorlesung eintritt, wird der didaktische Horizont bedeutend erweitert. Alleine schon das Schaffen einer glatten Schnittstelle für den Einbau der Gasteinheiten setzt eine Befassung mit anderen Lehrkonzepten voraus und führt idealerweise zu einer Neubewertung der eigenen Herangehensweise. Eine umfangreiche Evaluation am Ende sollte dies noch unterstützen.

• Gesteigerte Transparenz und Objektivität bei der Leistungsbeurteilung: Dadurch, dass Teile der drei Abschlussklausuren von jeweils drei Lehrenden unabhängig erstellt und auch beurteilt werden, wird die Transparenz und Objektivität gesteigert. Auch wird eine vergleichende Evaluation der Beurteilung ermöglicht. Eine statistische Auswertung erlaubt zusätzlich das Erheben von nicht nur rein qualitativen Daten, sondern auch quantitativen.

• Erweiterte Modularisierung im Sinne des Bologna-Prozesses: Die im Bologna-Prozess angestrebte Vermittlung gemeinsamer Kompetenzen durch den modularen Aufbau des Studiums kann mit diesem Projekt weitergedacht werden. Der modulübergreifende Austausch der Lehrenden ermöglicht einen Aufbau von Kompetenzen über die Modulgrenzen hinaus. Das hier vorgestellte Konzept kann auch als Testmodell für transmodulare Leistungsüberprüfungen angesehen werden.

Risiken

Im Sinne einer vollständigen Betrachtung des Projektvorhabens ist auch eine Analyse der möglichen Risiken (im hier vorgestellten spezifischen, aber auch im generalisierten Fall) vorgenommen worden, die hier nicht unterschlagen werden soll:

• Finden geeigneter Lehrendenkombinationen: Die massive Öffnung der Lehre und Bewertung setzt ein großes Maß an Vertrauen in die anderen Projektteilnehmerinnen oder -teilnehmer voraus. Im vorliegenden Fall sind alle drei Teilnehmer bereit, dies zu wagen, jedoch ist ein mögliches Risiko bei einer Generalisierung des Projektes, dass es schwer sein könnte, bereitwillig dies in Kauf nehmende Lehrende zu finden.

• Finden geeigneter Lehrkombinationen: Die Fächer Chemie, Mathematik und Thermodynamik sind (unserer Meinung nach) exzellent für ein Projekt dieser Art geeignet. Andere Kombinationen sind eventuell nicht in gleichem Maße tauglich.

• Verlust von Inhalt: Es muss, durch gute Abstimmung, garantiert sein, dass die inhaltliche Ebene der Vorlesungen unter der Durchführung des Projekts nicht leidet.

• Unklarheit der Inhalte: Durch umfassende Dokumentation muss gewährleistet sein, dass es keine Unklarheiten über den behandelten Stoff gibt.

• Mögliches Absinken der Lehrveranstaltungsevaluierung: Alle drei hier spezifisch diskutierten Lehrveranstaltungen sind in der Vergangenheit sehr gut evaluiert worden und es steht zu vermuten, dass, verzichtet man auf „Experimente“, dies auch in Zukunft so wäre. Ein Risiko für die drei Lehrenden ist hier eine Verschlechterung -- im Zuge eines kontinuierlichen Lern- und Verbesserungsprozesses wären aber alle drei bereit, dieses Risiko in Kauf zu nehmen.

Output, Dissemination und Ausblick

Es gibt bei positivem Abschluss des Projektes Nutzen für drei Gruppen: die Studierenden, die Hochschule und die Lektoren selbst. Die Hauptdokumentation erfolgt in einem Abschlussbericht.

• Die Studierenden haben ein besseres Verständnis für die Transdisziplinarität von Naturwissenschaft und Technik.

• Die Hochschule validiert, belegt durch die qualitative und quantitative Auswertung vor allem der Prüfungsbeurteilung, dass ihr Modus der Bewertung valide und reliabel ist.

• Die Lektoren erhalten tiefen Einblick in andere Lehrkonzepte, mit denen sie sich auch bewusst auseinandersetzen müssen.

Es kann auch darüber nachgedacht werden, die Ergebnisse des Abschlussberichtes in eine Publikation zu überführen.

Es ist ohne weiteres möglich, das hier gezeigte, an spezifischen Vorlesungen ausgerichtete Modell zu generalisieren und für andere Fächerkombinationen, Studiengänge oder sogar Hochschulen zu nutzen.

Zusammenfassend ermöglicht das MINT-Rad-Konzept einen neuen Zugang zu transdisziplinärer Lehre und Didaktik. Dieser Ansatz vermittelt den Studierenden gemeinsame Kompetenzen aus den MINT-Bereichen auf eine neue Art und Weise und erleichtert diesen das Erkennen des großen Sinnzusammenhanges, den das Wunder Naturwissenschaft und Technik darstellt. Perfekt zu einem geflügelten Wort kondensiert wurde unser holistisch-henadischer Gedankengang bereits von Aristoteles, wenn dieser behaup

Nachhaltigkeit

Das Projekt richtet sich in der konkreten hier vorgestellten Ausführungsphase an circa 50 Studierende, die Methode selbst kann – und soll – später natürlich flächig und in mehreren Studiengängen appliziert werden. Potentiell profitieren könnten im besten Fall circa 300 Studienanfängerinnen und –anfänger in den MINT-orientierten Studiengängen.