Science Room

Ziele/Motive/Ausgangslage

Die Lehrveranstaltung „Laborübungen zu Angewandte Umweltanalytik“ wird seit 2009 von mir betreut und wird stets sehr positiv von den Studierenden evaluiert. Die Optimierung von Übungseinheiten und die Erfahrungen mit den Studierenden über die Jahre hinweg hat mir jedoch auch gezeigt, dass neben dem Auswendiglernen und Reproduzieren von Experimenten ein Arrangement gebraucht wird, in denen die Studierenden ihr erworbenes Wissen und das bisher Erlernte selbstständig in der Praxis umsetzen können. Tendenziell erhalten Studierende zunehmend weniger die Gelegenheit, ihre erworbenen Kompetenzen unter Beweis stellen zu können, das ergaben auch die Rückmeldungen der befragten Studierenden.

Im Sinne einer kompetenzorientierten Neuausrichtung der Lehrveranstaltung war es daher nur zweckmäßig und stimmig, diese Plattform für die Studierenden auch gleich als lernergebnisorientierte Leistungsbewertung einzuführen. Im Zuge dieser Neuausrichtung entwickelte sich das eingereichte Projekt, der sogenannte „Science Room“.

Kurzzusammenfassung des Projekts in deutscher Sprache

Die im Zuge der Lehrveranstaltung „Laborübungen zu Angewandte Umweltanalytik“ erworbenen Kompetenzen werden von den Studierenden im Sinne einer lernergebnisorientierten Leistungsbewertung im sogenannten „Science Room“ unter Beweis gestellt. Das Konzept des „Science Room“ basiert auf der Grundidee des derzeit beliebten Spiels „Escape Room“. Doch im Gegensatz zum klassischen „Escape Room“ zielen die im „Science Room“ gestellten Aufgaben auf studiumsspezifisches Wissen und die im Zuge der Lehrveranstaltung erworbene Kompetenzen ab. Im „Science Room“ erhält eine kleine Gruppe Studierender (2-3 Personen) zu Beginn eine Aufgabenstellung und entscheidet selbstständig, wie diese mit den im Raum vorhandenen Materialien und Gerätschaften gelöst werden kann. Die Studierenden nutzen dabei bereits vorhandenes Wissen und Erlerntes, vernetzen dieses neu und wenden es auf die neue Aufgabenstellung an. Dabei müssen einerseits die vorliegenden Mittel bewertet und andererseits situationsadäquate Analyseverfahren praktisch durchgeführt werden. Die korrekte Lösung des Auftrages erlaubt das Öffnen einer mittels Schloss gesicherten Box, die wiederum neue Aufträge enthält usw. Die Studierenden erhalten auf diese Art ein unmittelbares Feedback über die korrekte Umsetzung der Aufgabe. Neben der fachlichen Kompetenz sind auch soziale Kompetenzen (z.B. Teamfähigkeit) gefragt. Die individuelle Leistung wird durch Selbst- und Peerevaluation im Rahmen einer Nachbesprechung mit dem Lehrenden bewertet.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

The competencies of the students acquired in the course of the “Laboratory in Applied Analytical Chemistry” will be demonstrated in a learning-outcome oriented performance assessment in the so-called “Science Room”. The concept of the "Science Room" is based on the main idea of the currently popular game "Escape Room". However, in contrast to the classic "Escape Room", the tasks to be solved in the "Science Room" aim at course-specific knowledge and skills acquired during the laboratory course. In the "Science Room" a small group of students (2-3 people) is given a task at the beginning and then decides independently how this can be solved with the materials and equipment available in the room. In doing so, the students use and connect their existing and newly acquired knowledge and apply it to this new task. On the one hand, the available resources need to be evaluated and, on the other hand, analysis methods suitable for the situation need to be carried out in practice. When the task is solved correctly, a box that is secured with a lock can be opened, which in turn contains new tasks, etc. In this way, students receive immediate feedback on whether or not the task was correctly implemented. In addition to technical competence, social skills (e.g. teamwork) are also required. The individual performance is assessed by self- and peer evaluation in a debriefing with the teacher.

Nähere Beschreibung des Projekts

Innovative Hochschuldidaktik

Das Projekt „Science Room“ wurde als kompetenz- und lernergebnisorientierte Leistungsbewertung in der Lehrveranstaltung „Laborübungen zu Angewandte Umweltanalytik“ eingeführt. Diese Lehrveranstaltung richtet sich an Studierende der Studienrichtungen „Industrielle Umweltschutz- und Verfahrenstechnik“, „Industrielle Energietechnik“, „Recyclingtechnik“ (Pflichtfach) und „Angewandte Geowissenschaften“ (Wahlfach) an der Montanuniversität Leoben.

Die Learning Outcomes dieser Lehrveranstaltung sind:

1.) Die Studierenden können grundlegende Begriffe der Analytischen Chemie definieren und die Grundprinzipien der wesentlichsten analytischen Methoden erklären.

2.) Die Studierenden können einfache und etwas komplexere (mehrstufige) analytische Verfahren selbst durchführen.

3.) Die Studierenden können auf Basis des erworbenen Wissens Lösungskonzepte für einfache umweltanalytische Fragestellungen entwickeln.

4.) Die Studierenden können die Anwendbarkeit unterschiedlichen analytischen Verfahren für eine konkrete Fragestellung bewerten.

5.) Die Studierenden können die Gefahren, die sich bei der Handhabung von Stoffen mit gefahrenrelevanten Eigenschaften ergeben, einschätzen und ergreifen adäquate Schutzmaßnahmen.

 

Der Ablauf der Lehrveranstaltung ist in folgende, aufeinander aufbauende Phasen gegliedert:

Phase 1: Zur Vorbereitung auf die Lehrveranstaltung sind die Studierenden angehalten, sich auf die einzelnen Übungseinheiten der Phase 2 durch Selbststudium vorzubereiten. Hierfür steht den Studierenden ein detailliertes Skriptum mit allen erforderlichen Informationen zur Verfügung. Dieser Schritt dient wesentlich dem Wissenserwerb und dem Erlernen von Grundbegriffen und –prinzipien. Die erlernten Informationen werden in Form eines (mündlichen) Eingangskolloquiums vor der Phase 2 abgefragt, dieses Eingangskolloquium dient dem individuellen Leistungsnachweis der Phase 1.

Phase 2: Im Zuge der Phase 2 werden etwa 15 Übungseinheiten laut Skriptum in Kleingruppen (2-3 Personen) im Labor praktisch umgesetzt. Die Studierenden arbeiten dabei selbstständig, aber dennoch unter der Aufsicht und Anleitung des Lehrenden. Der individuelle Leistungsnachweis dieser Phase erfolgt durch das Verfassen von Laborprotokollen zu mehreren Übungseinheiten. Ein besonders wichtiger Aspekt in Phase 2 ist, dass die Studierenden den sicheren Umgang von Stoffen mit gefahrenrelevanten Eigenschaften erlernen. Die jeweiligen Gefahren und Schutzmaßnahmen werden daher bei jeder Übungseinheit explizit besprochen.

Phase 3: Nach Abschluss der Phase 2 wird den Studierenden die Gelegenheit geboten im sogenannten „Science Room“ ihre im Rahmen der Lehrveranstaltung erworbenen Kompetenzen unter Beweis zu stellen. Im Zuge der Neuausrichtung der Lehrveranstaltung wurde der „Science Room“ als kompetenz- und lernergebnisorientierte Bewertungsform eingeführt.

 

Das Konzept des „Science Room“ basiert auf der Grundidee des derzeit beliebten und bekannten Spiels „Escape Room“. Bei einem Escape Room handelt es sich um einen nach einem bestimmten Thema möglichst realitätsgetreu nachempfundenen Raum, in dem die Teilnehmerinnen und Teilnehmer in einer vorgeschriebenen Zeit (meist 1 Stunde) unterschiedliche Rätsel lösen müssen, um den Raum als Gewinner zu verlassen. Während es beim Konzept des Escape Rooms um logisches Denken, Phantasie und kombinatorische Fähigkeiten geht und die Rätsel auf allgemeinen, von der Ausbildung unabhängig lösbaren Fragestellungen basieren, zielen die gestellten Aufgaben im „Science Room“ auf studiumsspezifische und im Zuge der Lehrveranstaltung erworbene Kompetenzen ab.

Der Ablauf des „Science Rooms“ gestaltet sich wie folgt: Eine kleine Gruppe Studierender (2-3 Personen) erhält vor Betreten der Laborräumlichkeit eine kurze Einführung (z.B. Ablauf, sicherheitsrelevante Aspekte). Anschließend erhält die Gruppe ihre erste Aufgabenstellung (sogenannter „Auftrag“) und begibt sich in den Raum. Danach sind die Studierenden für die Dauer des „Science Room“ auf sich allein gestellt, der Lehrende ist nicht im Raum. Die Studierenden entscheiden selbst, wie der erhaltene Auftrag mit den im Raum vorhandenen Materialien und Gerätschaften gelöst werden kann. Dabei müssen die Studierenden einerseits die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten bewerten und sich für die Durchführung eines Lösungsansatzes entscheiden. Nach der praktischen Umsetzung des Auftrages erhalten die Studierenden ein Ergebnis, dessen Validität wie folgt bewertet wird: Ein richtiges Ergebnis erlaubt das Öffnen einer im Raum befindlichen und mit einem Schloss gesicherten Box. Diese enthält wiederum einen neuen Auftrag, neue Utensilien und/oder Materialien bzw. Proben. Nach dem Lösen des zweiten Auftrags ergeben sich weitere Aufträge, die z.T. auch parallel bearbeitet werden müssen und schlussendlich die Lösung des letzten Schlosses ergeben. Die Studierenden erhalten auf diese Art und Weise nach jeder Aufgabenstellung umgehend ein Feedback, ob zum einen der Lösungsansatz passend gewählt und zum anderen die praktische Umsetzung korrekt war. Eine gelöste Aufgabe ist somit Erfolg und Motivator zugleich.

Der „Science Room“ ist derart konzipiert, dass alle Aufgabenstellungen in etwa 3 bis 4 Stunden gelöst werden können, wobei die Studierenden keinen Zeitdruck erfahren. Grund dafür ist, dass nicht die Schnelligkeit bei Lösung und Abarbeitung der Aufgabenstellungen im Vordergrund steht, sondern die sichere und umsichtige Ausführung.

Nach dem Abschluss des „Science Room“ wird eine Nachbesprechung mit dem Lehrenden durchgeführt. Die gewählten Lösungswege werden diskutiert und gemeinsam bewertet. Nicht gelöste Aufgaben werden in jedem Fall detailliert besprochen und bei Bedarf gemeinsam mit dem Lehrenden durchgeführt. Diese Nachbesprechung eignet sich hervorragend für die Selbstreflexion und Selbstbeurteilung, aber auch zur Peer-Evaluation. Die eigenen Leistungen und die der Gruppenmitglieder führen den Studierenden deutlich ihre Stärken und Schwächen sowie Kompetenzdefizite, aber auch vorhandene, bereits erworbene Fähigkeiten vor Augen. Diese Evaluation fließt in die Gesamtnote mit ein. Um eine möglichst nachvollziehbare Beurteilung im Rahmen der Selbst- und Peer-Evaluation zu ermöglichen, werden die Kriterien in Form eines Beurteilungsrasters im Vorfeld gemeinsam mit den Studierenden erarbeitet (Beurteilungsdimension und Bewertungsstufen).

 

Studierendenzentrierung und Heterogenität

Die Neugestaltung der Lehrveranstaltung und die Entwicklung der kompetenz- und lernergebnisorientierten Leistungsbewertung mit Hilfe des „Science Room“ haben zu einer Studierendenzentrierung geführt. Im Mittelpunkt des „Science Room“ steht die Studentin/der Student und ihre/seine persönliche Kompetenz. Der gesamte Aufbau der Lehrveranstaltung wurde darauf ausgerichtet, dass die Studierenden jenes Fachwissen und jene Kompetenzen im Zuge von Phase 1 und 2 erwerben, um die Aufgabenstellungen im „Science Room“ erfolgreich bewältigen zu können.

Der „Science Room“ erfordert von den Studierenden aktive Beteiligung und Mitgestaltung. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer müssen aktiv Wissen abrufen, neu vernetzen und ihre erworbenen Kompetenzen bewusst in der Gruppe einbringen, um die Aufträge erfolgreich lösen zu können.

Die Lehrveranstaltung richtet sich an Studierende unterschiedlicher Studienrichtungen. Zu Beginn der Lehrveranstaltung haben die Studierenden zumeist einen unterschiedlichen Wissensstand und unterschiedliche Vorerfahrungen. Diese werden bei der Ausarbeitung der einzelnen Aufgabenstellungen berücksichtigt (Abstimmung mit anderen Lehrenden). Die einzelnen Aufträge können hinsichtlich ihres Schwierigkeitsgrades bzw. ihrer studienspezifischen Schwerpunkte individuell auf die jeweilige Zielgruppe zugeschnitten werden.

Die Studierenden sind bei der Abstimmung von Abhaltungsterminen der Lehrveranstaltungen von Beginn an miteinbezogen. Damit können auch die Bedürfnisse und Wünsche berufstätiger oder kinderbetreuender Studierender Berücksichtigung finden.

Unterschiedliche Denk- oder Wahrnehmungsmuster der Gruppenmitglieder, besondere Kreativität, bisherigen (Lebens-)Erfahrungen, Vorkenntnisse aus der bisherigen beruflichen Praxis, sprachliches Wissen und/oder gekonnter Umgang mit Messgeräten von Einzelnen können sich positiv auf den Gruppenerfolg auswirken. Leistungsschwächere Studierende können damit genauso ihren Beitrag leisten wie leistungsstärkere Studierende herausgefordert werden. Ein möglichst hohes Maß an Diversität innerhalb der Gruppe ist daher als positiv zu werten.

Ein wichtiger Teil der Lehrveranstaltung ist auch der intensive Austausch zwischen den Studierenden und dem Lehrenden. Durch den Feedbackcharakter im Zuge der Nachbesprechung ergeben sich wichtige Impulse für die individuelle Kompetenz- und Persönlichkeitsentwicklung. Unterstützt wird dies durch die kleine Gruppengröße.

 

Kompetenzorientierung

Die Lehrveranstaltung umfasst wesentliche Elemente des kompetenzorientierten Lernens und schließt mit dem „Science Room“ als kompetenz- und lernergebnisorientierten Leistungsbewertung ab.

Die Learning Outcomes sind klar formuliert (s.o.) und werden mit den Studierenden vor Beginn der Lehrveranstaltung besprochen. Der Ablauf der Lehrveranstaltung ist strukturiert und den Studierenden bekannt. Die Kriterien für den Leistungsnachweis sind für die Studierenden in jeder Phase nachvollziehbar und messbar.

Durch die modular aufgebaute Gestaltung und die austauschbaren Aufträge im „Science Room“ kann zudem ganz gezielt auf die späteren beruflichen Herausforderungen Bezug genommen werden. Die Aufträge werden daher möglichst an realitätsnahe, im späteren Berufsleben vorkommende Aufgabenstellungen angepasst.

Die im Zuge der Lehrveranstaltung erworbenen Kompetenzen sind fächerübergreifend anwendbar und spielen auch in anderen, nachfolgenden Lehrveranstaltungen eine wichtige Rolle. Durch die realitätsnahen Aufgabenstellungen eröffnet sich für die Studierenden automatisch auch ein möglicher Anwendungsbereich des neu Erlernten. Die Sinnhaftigkeit und die Relevanz der Lehrinhalte sind damit für die Studierenden nachvollziehbar. Diese Betrachtungsweise der Lehrinhalte fördert den Blick über den Tellerrand hinaus.

Neben fachlichen Kompetenzen können Studierende im „Science Room“ auch ihre überfachlichen Teilkompetenzen weiterentwickeln und damit wichtige und notwendige Fähigkeiten für den späteren Berufsalltag erwerben. Das Konzept des „Science Room“ fordert von den Teilnehmerinnen und Teilnehmern sowohl Kooperations-, Kommunikations- als auch Konfliktfähigkeit. Der gewählte Aufbau der Lehrveranstaltung fördert die soziale Kohärenz. Zu Beginn der Laborübungen kennen sich die Studierenden in einer Gruppe zumeist kaum oder gar nicht. Die Durchführung von Übungen in der Gruppe gemeinsam mit dem Lehrenden gibt den Studierenden die Möglichkeit, die anderen Gruppenmitglieder und ihre individuelle Arbeitsweise kennenzulernen, sich aufeinander abzustimmen und gezielt zusammenzuarbeiten. Je besser die Gruppe als Ganzes funktioniert, desto erfolgreicher können die Aufträge im „Science Room“ gelöst werden.

Auch die Fähigkeit zur Selbstkritik und Selbsteinschätzung sowie die Fähigkeit zur Leistungseinschätzung von anderen werden gezielt unterstützt.

 

Europäische und internationale Ausrichtung

Die Lehrveranstaltung „Laborübungen zu Angewandte Umweltanalytik“ (LV-Nr.: 515.014) folgt den wesentlichen Eckpunkten des Bologna-Prozesses. Die Lehrveranstaltung ist in einem dem Bologna-Prozess folgenden Studienplan mehrerer Studienrichtungen verankert.

Die Lehrveranstaltung findet sowohl im Sommer- als auch Wintersemester statt und stellt ein Pflichtfach des 5. oder 6. Semesters (Bachelorstudium) für die Studierenden der Studienrichtungen „Industrielle Umweltschutz- und Verfahrenstechnik“, „Industrielle Energietechnik“ und „Recyclingtechnik“ und ein Wahlfach im Masterstudienplan für die Studierenden der Studienrichtung „Angewandte Geowissenschaften“ dar. Die Arbeitsbelastung entspricht 2 ECTS.

Die Aufgabenstellungen oder Anleitungen im „Science Room“ sind zum Teil in englischer Sprache formuliert, um das Repertoire an technischem Fachvokabular zu erweitern. Die Wissenschaftssprache Englisch wird in einem neuen, praxisbezogenen Kontext vertieft.

Durch sehr praxisnahe Aufgabenstellungen aus dem späteren Berufsleben liegt der Fokus auch auf der Beschäftigungsfähigkeit der Studierenden.

Das Konzept der Lehrveranstaltung ist neben der Vermittlung von Wissensinhalten darauf ausgerichtet, dass besonders die Fähigkeit des Selbstlernens (Selbstlernkompetenz) als Schlüsselkompetenz des lebenslangen Lernens unterstützt und gefördert wird. Damit sind die Studierenden auch späteren beruflichen Anforderungen besser gewappnet.

Die variable Gestaltung des „Science Room“ lässt zu, dass auch Aufgaben zu aktuellen Themen (z.B. Mikroplastik, Klimaschutz, CO2-Bilanz, Recycling) aufgegriffen werden können.

Mehrwert

Nach dem höheren personellen und finanziellen Aufwand für die Gestaltung eines „Science Room“ ergeben sich Erleichterungen im Betreuungsaufwand für den Lehrenden. Die Studierenden absolvieren den Science Room selbstständig und ohne ständige Beaufsichtigung durch den Lehrenden. Dadurch ergibt sich eine nicht zu unterschätzende Zeitersparnis.
Die Studierenden erhalten nach Absolvierung des „Science Room“ eine sehr messbare und direkte Rückmeldung zur eigenen Kompetenz („Auftrag geschafft oder nicht geschafft“). Die Studierenden erhalten aber auch Informationen darüber, wo sie im Vergleich zu anderen Studierenden stehen. Zudem ergeben sich im Zuge der Nachbesprechung und Selbstreflexion zu eventuell vorhandenen Defiziten auch Impulse für individuelle Entwicklungsmöglichkeiten.

Übertragbarkeit/Nachhaltigkeit

Das Konzept „Science Room“ ist prinzipiell auf alle Lehrveranstaltungen in höheren Semestern (Ende Bachelorstudium oder Masterstudium) anwendbar. An der Montanuniversität Leoben ist zurzeit für eine weitere Lehrveranstaltung die lernergebnisorientierte Bewertungsform mittels „Science Room“ geplant. Die Lehrveranstaltung „Spezielle Wasseraufbereitungs- und Untersuchungsverfahren“ (LV-Nr. 515.029) erscheint dafür sehr geeignet, da im „Science Room“ die praktische Umsetzung der theoretischen Grundlagen erfolgen könnte. Die Palette an Aufgabenstellungen reicht dabei von der Durchführung von praktischen Versuchen bis hin zur Interpretation von Wasseranalysen.

Akzeptanz

Die bisherigen Rückmeldungen der Studierenden aus der Testphase sind durchwegs sehr positiv (s. bitte Link www.avaw-unileoben.at/de/lehre-science_room/ zur Projektvorstellung mit Videos der Studierendenrückmeldungen). Der Science Room wird nicht als klassische, eher unangenehm besetzte Prüfungssituation empfunden und die Akzeptanz einer kompetenz- und lernergebnisorientierten Bewertungsform ist sehr hoch. Die Studierenden sehen den Benefit einer solchen Leistungsbewertung. Gleichzeitig empfinden die Studierenden weniger Stress und Leistungsdruck, weil sie dem „Science Room“ als Gruppe begegnen. Die erfolgreiche Absolvierung der einzelnen Aufträge im Science Room wird außerdem als sehr motivationsfördernd wahrgenommen. Hinzu kommt sogar bei einigen ein nicht zu unterschätzender „Fun-Faktor“.

Aufwand

Im Falle der Lehrveranstaltung „Laborübungen zu Angewandte Umweltanalytik“ musste zum Teil neues Equipment angeschafft werden (ca. 4.000-5.000 Euro), aber auch bereits vorhandenes, bislang nicht gebrauchtes Material wird genutzt. Für die Entwicklung des „Science Room“ war insgesamt ein personeller Aufwand im Ausmaß von ca. 160 Stunden über mehrere Monate erforderlich.

Positionierung des Lehrangebots

Ende Bachelorabschnitt (5. und 6. Semester für mehrere Studienrichtungen wi ez.B. "Industrielle Umwelt- und Verfahrenstechnik", "Industrielle Energietechnik") sowie Masterabschnitt (als Wahlfach für Studierende der Studienrichtung "Angewandte Geowissenschaften")

Links zum Projekt
Links zu der/den Projektmitarbeiter/innen
Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2020 nominiert.
Ars Docendi
2020
Kategorie: Lernergebnisorientierte Prüfungskultur und deren Verankerung in der Lehrveranstaltung
Ansprechperson
Dr. Alexia Aldrian
Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft
03842/402-5116 oder 0650/8662001
Nominierte Person(en)
Dr. Alexia Aldrian
Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft
Themenfelder
  • Didaktische Methode
  • Erfahrungslernen
  • Rund ums Prüfen
Fachbereiche
  • Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik/Ingenieurwissenschaften