Chemie als Grundlagenfach in den Ingenieurswissenschaften

Ziele/Motive/Ausgangslage

Die aktuelle Entwicklung der universitären Landschaft zeigt eine Reihe von Veränderungen auf, gekoppelt mit neuen Herausforderungen aber auch Chancen, universitäre Studien an zukunftsorientierte Bedürfnisse anzupassen und sich an die sozioökonomischen Rahmenbedingungen anzupassen. Gleichsam zeigt unsere Gesellschaft eine Notwendigkeit der Steigerung der Inclusivity.

 

Die aktuellen Entwicklungen zeigen auch ganz klar den steigenden Bedarf an Absolvent*innen natur- und ingenieurswissenschaftlicher Studienrichtung und der notwendigen Steigerung der Diversität, um den für unterschiedlichen und zukünftigen Herausforderungen kompetente und verantwortliche Expert*innen mit lösungsorientierten Kompetenzen zur Verfügung zu haben. Im Sinne einer widening participation sollen begleitend verstärkt Initiativen umgesetzt werden, um den Anteil an unterrepräsentierten Gruppen an der Hochschule zu erhöhen.

 

Darüber hinaus stellen stetig und rasch ändernde Rahmenbedingungen die Herausforderung dar, rasch auf diese reagieren zu können, um eine reibungslose weiterführende Ausbildung zu gewährleisten. Somit hat das Beispiel Pandemie die Notwendigkeit der Möglichkeit einer flexiblen on-line Lehre aufgezeigt.

 

Dem Bedarf gegenüber steht eine durchaus stagnierende bis sinkende Anzahl an Hörer*innen in den entsprechenden Fächern.

 

Aus diesen Gründen ist eine Reformation der universitären Ausbildung in natur- und ingenieurswissenschaftlichen Fächern unter Bezugnahme auf bereits erfolgreich eingesetzte und funktionierende Konzepte ein wichtiger Baustein zur Weiterentwicklung eines globalen Hochschulraumes. Dies soll neben der Steigerung der Qualität der Ausbildung in Bezug auf zukünftige sozioökonomische Bedürfnisse zu einer effizienteren Nutzung der Ressourcen führen, die Attraktivität und das Verständnis der Relevanz der Studien erhöhen und die Diversität der Absolvent*innen steigern.

 

First Time Excitement, Peer Teaching und die Erhöhung des Anteils an Formativen Assessment sind dabei ebenso wichtige Tools sowie der verstärkte Einsatz moderner Medien und ein vernünftiges Maß an Online Lehre. Ziel in den ingenieurswissenschaftlichen Studien ist dabei praxisorientierte Lehre mit Kompetenzentwicklung zum selbständigen und kreativen Lösen von komplexen Problemstellungen.

 

Das vorgestellte Projekt widmet sich dem Fachbereich Chemie als essentielles Grundlagenfach in den natur- und ingenieurswissenschaftlichen Studien und bezieht sich dabei insbesondere auf den Studienstart. Dabei kann das Konzept auch unmittelbar auf andere Fächer im MINT Bereich umgelegt werden.

 

Die Konfrontation mit den Grundlagenfächern ist vielfach am Studienstart durch diverse Vorerfahrungen und Erwartungshaltungen negativ behaftet und zugleich stellen sich neben der inhaltlichen Herausforderung gerade am Studienstart die Herausforderungen einer neuen, selbständigeren Form des Lernens und der Wissensgenese sowie vielfach die Herausforderungen eines neuen Lebensabschnittes dar. Unter diesem Gesichtspunkt sind neben rein fachlichen Inhalten auch transversale Kompetenzen notwendig.

 

Das folgende Curriculum zielt darauf ab, Studierende mit sehr unterschiedlichem Bildungsstand in den Naturwissenschaften gemeinsam auf ein gemeinsames Wissensniveau zu bringen, unter Einsatz der kollektiven Intelligenz der Studierenden wobei Studierende selbst in die Lehre eingebunden werden (Peer Teaching) und über ihre individuellen Interessensgebiete an die fachlichen Grundlagen herangeführt werden.

 

Die Grundgedanken sind 1) Studierende dafür zu motivieren, sich verstärkt aktiv an den Lehrveranstaltungen zu beteiligen, 2) den Studierenden durch den Perspektivenwechsel vom Lernenden zum Lehrenden einen neuen Blick für die eigene Studiensituation bzw. das eigene Studienverhalten zu schaffen und 3) durch Vermitteln des eigenen Wissens nachhaltigeres Lernen zu erzielen.

 

Die Betrachtung dieser verschiedenen Konzepte ist notwendig, um die Fülle der Möglichkeiten, die Peer-Teaching bietet, zu erfassen und passende Ansätze für den eigenen Kontext zu identifizieren. „Tutoring“ und „Coaching“ stellen hier die gängigsten, „Class Wide Peer-Tutoring“ oder „Peer Assisted Learning Strategies“ elaboriertere Begrifflichkeiten dar, die die unterschiedlichen Rollen der Peers näher betrachten. Die Methoden und Einsatzmöglichkeiten des Peer-Teaching sind entsprechend vielfältig und können sowohl in einer Großveranstaltung als auch bei kleineren Veranstaltungen oder auch individuellen Beratungsangeboten genutzt werden.

 

Gemein ist allen Ansätzen der Gedanke des kooperativen Lernens, bei dem sich die „Peers“ (griech. Gleichgestellte oder Ebenbürtige) mit ihren unterschiedlichen Wissensschwerpunkten und Kompetenzen beim Wissens- und Kompetenzerwerb ergänzen. Peers durchlaufen in diesem Prozess ganz unterschiedliche Rollen. Sie sind Lernender und gleichzeitig Lehrender, Arbeitspartner oder Coach, Feedbackgeber und -empfänger. Sie profitieren dabei durch die unterschiedlichen Perspektiven der jeweils anderen und erfahren gleichzeitig eine positive Selbstwahrnehmung und Selbstwirksamkeit durch Erfolgserlebnisse in der Wissensvermittlung. Gleichzeitig zielt Peer-Teaching auch darauf ab, Verhaltensweisen und Kompetenzen wie Teamfähigkeit, Kommunikation und Selbständigkeit zu stärken.

 

Bei dem folgenden Konzept wurden Teile des Konzeptes bereits erfolgreich umgesetzt. Der jeweilige Umsetzungsgrad der einzelnen Bereiche ist jeweils angegeben.

 

Die Studierenden sollen Kompetenzen erwerben, die gemäß der Lernzieltaxonomie im kognitiven Bereich die Stufen des niedrigen Denkens (Wissen, Verstehen, Anwenden) überschreiten und die Stufen des höheren Denkens (Analysieren, Evaluieren und Kreieren) ermöglichen. Die Basis aller Lehrveranstaltungen bildet das vermittelte Grundwissen, welches, je nach Ansiedlung einer LV im Curriculum auf niedrigeren oder höheren Ebenen der Lernzieltaxonomie umgesetzt werden kann und soll. Dennoch bin ich überzeugt davon, dass auch in Grundlagenlehrveranstaltungen, die Grundstufe des bloßen Wissens überschritten werden kann und auch soll. Grundwissen muss verstanden werden, was an Hand von „Real-World-Problems“ vor allem in den Naturwissenschaften gut vermittelbar ist und dadurch auch die Relevanz eines Fachs für das weitere Curriculum bzw. das Leben zeigen kann.

Die Chemie als Fach mit den unzählig zuordenbaren Lehrfächern schreitet meines Erachtens weitgehend in der Lehrtaxonomie bis zur Stufe der Analyse und Evaluierung hoch, wobei hier die in der Lehre interessante und herausfordernde Grenze für Lehrende und Lernende zu finden ist. Der Schritt dahin, Analysiertes auch zu evaluieren oder sogar den weiteren Weg hin zu selbstständiger Planung und Kreation stellt die besondere Herausforderung dar. Transparente Lern- und Lehrziele sind in diesem Zusammenhang ein wichtiger Motivator.

 

Das erworbene Wissen soll sich entsprechend aus explizitem Wissen, welches aus Fakten, Detailwissen und Konzepten besteht, die erlernt werden, hin zu implizitem Wissen, das direkt in das Können und die Fähigkeiten des Lernenden übergehen und schließlich in metakognitives Wissen (Wissen über das eigene Wissen) münden.

Ich sehe meine Rolle in meinen LV mehr als Trainer bzw. Peer, die wie ein Coach durch eine LV führt, die das nötige Umfeld schafft und Studierende anleitet, zu lernen. Die traditionelle Rolle des „Weisen auf der Bühne“ ist meines Erachtens mit dem Verständnis eines modernen Unterrichts nur bedingt vereinbar. Die Distanz zwischen mir als Lehrendem und den Studierenden, die durch die klassische Wissensvermittlung mittels Frontalvortrag künstlich geschaffen wird, zeigt sich für mich vor allem in Fächern, die kreatives und kritisches Arbeiten und Erarbeiten von Stoffinhalten erfordern, eher hinderlich.

In der Beurteilung der Studierenden fließt Wissen als Basis und dessen Verständnis ein. Dies ist vor allem bei großen Hörerzahlen basierend auf schriftlichen Prüfungen zu beurteilen. Daneben sind die Studierenden in einigen LV gefordert, eigenständig zu arbeiten, Ergebnisse zu evaluieren bzw. kreativ Fragen zu erarbeiten. Ich beurteile hierbei die Arbeitsweise und das Vorgehen, sofern mir der Rahmen der LV ein Urteil darüber erlaubt und die Kreativität und Eigenständigkeit in der Erarbeitung eines Problems oder einer Aufgabe. Bei LVs mit immanentem Prüfungscharakter bewerte ich außerdem die Lernkurve des/der Studierenden.

Kurzzusammenfassung des Projekts in deutscher Sprache

Das vorliegende Projekt zeigt ein mehrstufiges Lehr- und Lernkonzept für das Fach Chemie als essentielles Grundlagenfach in den natur- und ingenieurswissenschaftlichen Studien und bezieht sich insbesondere auf den Studienstart.

Das vorgestellte Konzept zielt darauf ab, Studierende mit sehr unterschiedlichem Bildungsstand in den Naturwissenschaften auf ein gemeinsames Wissensniveau zu bringen. Dabei stehen der Einsatz der kollektiven Intelligenz der Studierenden im Vordergrund, wobei Studierende selbst in die Lehre eingebunden werden (Peer Teaching) und über ihre individuellen Interessen an die fachlichen Grundlagen herangeführt werden. Zudem soll die Wichtigkeit und Faszination am Grundlagenfach Chemie gefördert werden.

Neben der Vermittlung von theoretischem Wissen, soll durch verschiedenen Lehrveranstaltungsformate inkl. Hands-on Erfahrung in Übungen, sowie verstärktem Einsatz von neuen Lehrmethoden, unterstützt von neuen Medien und e-learning Möglichkeiten, die Kompetenz erworben werden, aktiv und kritisch das erworbene Wissen einzusetzen und selbstständig anzuwenden. Der Schritt von der passiven Lehre zur aktiven Lehre und dem Involvement der Studierenden als angehende Ingenieur*innen steht dabei als zentrale Idee des Konzepts im Vordergrund. Im Konzept werden Lehrveranstaltungen stufenweise als Brückenkurs, integrierten Lehrveranstaltungen im 1./2 Semester bis zu weiterführenden praktischen Übungen im 3./4. Semester in den Bachelorstudien im Detail dargestellt.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

The project shows a multi-level teaching and learning concept for chemistry as an essential basic subject in natural and engineering studies and relates in particular to the start of studies.

The concept presented aims to bring students with very different levels of education in the natural sciences to a common level of knowledge. The focus is on the use of the collective intelligence of the students, whereby the students themselves are involved in the teaching (peer teaching) and are introduced to the technical basics through their individual interests. In addition, the importance and fascination of the basic subject chemistry should be promoted.

In addition to imparting theoretical knowledge, through various course formats including hands-on experience in exercises, as well as increased use of new teaching methods, supported by new media and e-learning opportunities, the competence is to be acquired actively and critically apply independently. The step from passive teaching to active teaching and the involvement of the students as prospective engineers is the central idea of the concept. In the concept, courses are gradually developed as a bridging course, integrated courses in the 1st and 2nd semester up to further practical exercises in the 3rd / 4th semester in the bachelor's degree.

Nähere Beschreibung des Projekts

CHEMIECURRICULUM:

 

1.) STUDIENVORBEREITUNGSPHASE: MINT- (FOKUS CHEMIE)

Empfohlenes Semester: 0

ECTS: keine

Dauer: 4 Einheiten (45 – 90 min) über 2 Wochen

Voraussetzungen: (Mittel-)Schulchemie

Eingesetzte Methoden: Peer Teaching, Videokonferenz

Art der Beurteilung: keine

Bisheriger Umsetzungsgrad: 90 %

Inhalte: ausgewählte Kapitel der Chemie bzw. Alltagschemie für Ingenieure

 

Ziel: Motivation und Interesse für Chemie

 

Beschreibung:

Vor dem Studienbeginn werden für das erste Semester inskribierte aber auch unentschlossene Studierende mittels Online Events vorbereitet.

 

In 4 Einheiten interagieren höhersemestrige Studierende verschiedener Studienrichtungen aus einem Studio live mit den Zuseher*innen. Inhalte der Chemie werden vorgestellt und in Form von Videoclips aufbereitet, mit Szenen aus dem Labor und dem Feld. Die Zuseher*innen können während dieser Sessions interaktiv mitwirken. Der Point of Entry für die Teilnehmer*innen ist eine e-learning Plattform, welche in der Folge auch für alle weiteren Lehrveranstaltungen zum Einsatz kommt. Dort werden sie über den Ablauf informiert, erhalten weiterführende Infos und Links und können an unterschiedlichen Umfragen zu den vorgestellten Themen teilnehmen, sowie über Blogs Themen diskutieren. Ziel ist es, die Studierenden ungezwungen auf die Studieneingangsphase mit ihren Herausforderungen in den MINT-Grundlagenfächern vorzubereiten und die Wichtigkeit von fundiertem Wissen in diesen Fächern für die weiterführende Ausbildung näher zu bringen. Beworben wird die Veranstaltung über die sozialen Medien.

 

 

2.) BRÜCKENKURS – CHEMIE 0

Empfohlenes Semester: 1

ECTS: 2

Dauer: 2 Wochen (Semesteranfang)

Voraussetzungen: (Mittel-)Schulchemie

LV-Typ: Vorlesung mit Übungscharakter (VU)

Eingesetzte Methoden: Peer Teaching, Flipped Classroom, Gruppenarbeit, e-learning Kurs

Art der Beurteilung: formatives Assessment, Self Assessment

Umsetzungsgrad des Konzeptes: 60 %

Inhalte: Grundlagen der Chemie, Einteilung der Stoffe, Zustände der Materie, Atome, Periodensystem, Überblick chemische Reaktionen, SI-Einheiten, Gehalt;

Ziel: Erfassen grundlegender Inhalte der Chemie

 

Beschreibung:

2.1 Greet and meet:

Der Brückenkurs beginnt im Hörsaal mit einer kurzen Begrüßung und Vorstellung. Es folgt eine Einteilung in Gruppen mit einer Gruppengröße von 10 – 15 Personen. Die Gruppen werden von höhersemestrigen Tutor*innen betreut. In einem gemeinsamen Erfahrungsaustausch werden die aktuellen Erfahrungen über das Thema „Chemie“ besprochen: Was wurde bisher gelernt? Wo wurde man bereits mit „Alltagschemie“ konfrontiert? Welche Themen aus den Medien sind relevant? Welche Themen findet man selbst spannend?

 

Nach dem Erfahrungsaustausch erfolgt ein gemeinsames Kennenlernen in Form eines Geocaching: Studierendengruppen gehen mit den Tutor*innen zu vorgegebenen Punkten in der Stadt.

Diese Übung dient dazu, dass die Studierenden aus verschiedenen Regionen, unterschiedlichem Ausbildungsgrad und unterschiedlicher Interessen, sich gegenseitig und ihre Studentenstadt besser kennenlernen. Jeder Punkt hat einen fachlichen Bezug: Gesteine und Mineralien, Baustoffe, Metalle, Korrosion, Wasser, Luft, organische Stoffe, technologische Prozesse (z.B. Hochofen);

 

2.2 Flipped Classroom:

Jede Gruppe erhält ein Thema der Grundlagen der Chemie (s.o), welches die Gruppe unter Zuhilfenahme auf der e-learning Plattform bereitgestellter Unterlagen und Weblinks aufbereitet.

Im Rahmen von über 1 – 2 Wochen verteilten Vorlesungseinheiten stellen die Gruppen diese Themen vor, diskutieren diese mit den Studierenden und werden dabei von den LV Leiter*innen unterstützt, welche für ergänzende Erklärungen während der Erarbeitung der Themen online zur Verfügung stehen.

 

Die Wissensabfrage erfolgt mittels Self Assessment Tests über die e-learning Plattform. Diese können mehrmals wiederholt werden, wobei die Studierenden über ein Diskussionsforum der e-learning Plattform sich Hilfe zu einzelnen Fragen holen können, die von den Studierenden oder Betreuer*innen der LV beantwortet werden können.

 

3.) Chemie Grundlagen – CHEMIE I (Hören – Sehen – Verstehen)

Empfohlenes Semester: 1

ECTS: 4

Dauer: Verteilt über 2 -4 Wochen

Voraussetzungen: (Mittel-)Schulchemie, Chemie 0

LV-Typ: Vorlesung mit Übungscharakter (VU), begleitet von einem Repetitorium (REP)

Eingesetzte Methoden: Peer Teaching, Flipped Classroom, e-learning Kurs, Einsatz von Tablets, Just in Time Teaching

Art der Beurteilung: formatives Assessment; Self Assessment, summatives Assessment

Umsetzungsgrad des Konzeptes: 50 %

Inhalte: Atomstruktur, Periodensystem, Chemische Bindungen, Geometrie und Struktur der Moleküle, Stöchiometrie, Chemisches Gleichgewicht, Zustände der Materie, Redoxreaktionen, Bronsted Säuren, Lewis Säuren und Basen, Thermochemie, Kinetik, Eigenschaften von Lösungen

 

Ziel: Verständnis chemischer Grundoperationen und selbständiges Vernetzen von fachrelevantem Wissen.

 

Beschreibung:

Im Rahmen eines Intensivkurses werden die Themen der Chemie schrittweise aufbereitet und umgesetzt. Dabei erfolgt die Aufbereitung an einzelnen Tagen nach folgendem Schema:

 

a) Vor Beginn der Einheiten machen die Studierenden einen Self Assessment Test mit ca. 10 themenorientierten Fragen um den Wissensstand zu eruieren. Danach werden die Unterlagen auf der e-learning Plattform freigeschalten. Die Studierenden haben nun die Gelegenheit, die Inhalte mit interaktiven Kursen online (mit Texten, Videoclips und Verständnisfragen) selbständig durchzuarbeiten. Dabei können die Studierenden individuell im Hörsaal auf ihren Tablets arbeiten (alleine oder in Gruppen) (1 Stunde)

 

b) Anschließend treffen die Studierenden im Hörsaal aufeinander und besprechen gemeinsam mit den Lehrenden offene Fragen und erhalten eine Zusammenfassung bzw. weiterführende Informationen für die folgenden Übungen. Nach dieser Einheit wiederholen die Studierenden den Self Assessment Test, um den Lernfortschritt zu überprüfen. (1 Stunde)

 

c) Danach folgt eine praktische Übungseinheit im Labor (First Time Excitement) wo die erlernten Inhalte praktisch umgesetzt werden. Praktische Experimente erweitern das Verstehen und vertiefen die erworbenen Kompetenzen. Die Beobachtungen der Experimente werden dokumentiert und mit der zuvor erworbenen theoretischen Kompetenz beschrieben. (3 Stunden)

 

d) Als Abschluss werden in einer gemeinsamen Einheit die erworbenen Kenntnisse zusammengefasst, offene Fragen beantwortet und die Ergebnisse besprochen. Das Self Assessment wird wiederholt, um den Wissenstand zu eruieren und den Kenntnisfortschritt zu dokumentieren (Dauer: 1 Stunde)

 

Dieser Kurs dient zur intensiven Vorbereitung auf ein summatives Assessment, welches in der Bewertungsphase ca. 3 Wochen nach Kursende durchgeführt wird.

 

4.) Chemie Grundlagen – CHEMISCHES RECHNEN

Empfohlenes Semester: 1

ECTS: 2

Voraussetzungen: (Mittel-)Schulchemie, Chemie 0

Dauer: über das Semester verteilt; der Kurs ist für eine definierte Zeitdauer geöffnet; einzelne Module können mehrfach absolviert werden

LV-Typ: Übung (UE)

Eingesetzte Methoden: Flipped Classroom, e-learning Kurs, Klausurfragen online, Hausaufgaben für Studierende – Selbstlerntests;

Art der Beurteilung: Kombination von formativen und summativen Self Assessments

Umsetzungsgrad des Konzeptes: 90 %

Inhalte: Stoffmenge, Gehalt, chemische Reaktionen, Gleichgewicht, Säuren-Basen; Löslichkeitsprodukt, Komplexbildung; Redox-Reaktionen

Ziel: Erlangung eines Verständnisses der allgemeinen Rechenoperationen in der Chemie und selbständiges Lösen von Fragestellungen.

 

Beschreibung:

Anhand eines interaktiven Kurses werden die einzelnen Themengebiete aufbereitet und einzelne Rechenbeispiele als Übungsbeispiele Schritt für Schritt erklärt und als Lehrvideos aufbereitet. Anschließend werden Beispiele in Form von Self-Assessment-Tests abgegeben und beurteilt. Fragen zu Beispielen werden über das Diskussionsforum von anderen Studierenden oder den Lehrenden beantwortet.

 

5.) Chemie Weiterführung – CHEMIE II

Empfohlenes Semester: 2

ECTS: 2

Voraussetzungen: (Mittel-)Schulchemie, Chemie 0, Chemie I

Dauer: ein Semester

Eingesetzte Methoden: Peer Teaching, Flipped Classroom, e-learning Kurs

Art der Beurteilung: formatives Assessment; Self Assessment

Umsetzungsgrad des Konzeptes: 40 %

Lehrinhalte: Elektrochemie; Chemie der Elemente, Anorganische Technologie (wichtige technologische Prozesse; Metallurgie, Glas, Keramik, Baustoffe, Nanomaterialien); Umweltchemie; Kernchemie; Organische Chemie, Kohlehydrate, Organische Technologie (Kunststoffe; wichtige Synthesematerialien)

 

Ziel: Verständnis chemischer Prozesse in Bezug auf ingenieurswissenschaftliche Fragestellungen.

 

Beschreibung: Bereits erarbeitete chemischen Grundkompetenzen werden in Zusammenhang mit den für die Ingenieurswissenschaftlichen relevanten Themengebieten Rohstoffe, Werkstoffe und Materialien und Prozesse in einen fachlichen Kontext gestellt und dabei bereits ein Bezug auf die folgenden fachlichen Ausrichtungen der Masterstudien hergestellt.

Die Vorstellung der Themengebiete erfolgt durch die LV Leiter*innen unter Einbindung internationaler Fachexperten*innen (online), die nach einem kurzen Impulsbeitrag mit den Studierenden im Rahmen eines Webinars im Hörsaal mit den Studierenden die Beiträge diskutieren. Im Rahmen eines online Self Assessments wird das Verständnis des fachlichen Kontextes und konzeptiven Zusammenhanges überprüft.

 

 

6.) Weiterführende Übungen – METHODEN DER CHEMISCHEN ANALYSE

Empfohlenes Semester: 3 oder 4

ECTS: 2

Voraussetzungen: (Mittel-)Schulchemie, Chemie 0, Chemie I, Analytische Chemie

Dauer: 2 Wochen als geblockte Lehrveranstaltung

Eingesetzte Methoden: Peer Teaching, flipped classroom

Art der Beurteilung: formatives Assessment; self Assessment

Umsetzungsgrad des Konzeptes: 90 %

Lehrinhalte: Bewertung der Ergebnisse; Ionenchromatographie; Röntgenfluoreszenzanalyse; spektroskopische Methoden; Gravimetrie; Titrimetrie; Elektrolyse, Qualitative Analyse

 

Ziel: Selbständiges Arbeiten im Labor unter Berücksichtigung der Sicherheitsaspekte; Studierende können Analysen anhand einer Arbeitsvorschrift selbstständig durchführen und Arbeitsschritte, Beobachtungen und Ergebnisse präzise protokollieren und selbstständig Messergebnisse hinsichtlich ihrer Signifikanz, Präzision und Richtigkeit bewerten.

 

Der Kurs ist in verschiedene Beispiele gegliedert, die über einen e-learning Kurs begleitet werden. Eine Online Einführung (inkl. Sicherheitseinschulung) als Tutorial muss vorab in Form eines Self-Assessment abgeschlossen werden.

 

Bei der Durchführung der Analysen, werden verschiedene Analysenmethoden sowie die abschließende Bewertung der Analysenergebnisse und ein Abschlussbericht an Anhand von EINER Probe (z.B. Zement oder Stahl) durchgeführt wird. Gruppengröße 4 – 8 Personen.

Die Benotung erfolgt formativ gewichtet aus der Absolvierung der eingehenden Self-Assessment Tests, der Arbeitweise im Labor, der Führung des Laborjournals, sowie der Beurteilung des Endberichts;

 

OPTIONAL: Bei kleineren Gruppengrößen bzw. Online-Labors (z.B. auf Grund der COVID-19 Pandemie), können einzelne Beispiele mit Schwerpunkt auf theoretischer Wissensvermittlung (z.B. Chromatographie, Spektroskopie) als online- Einheiten durchgeführt werden. Mittels interaktiver Arbeit in Kleingruppen über Online-Meetings (Webex, Zoom) mit Hilfe von Abfragen, Breakout-Rooms, Kurzclips ist die Bearbeitung der Probe inkl. Datenauswertung durchführbar.

 

7.) Weiterführende Lehrveranstaltung – ANALYTISCHE CHEMIE

Empfohlenes Semester: 4

ECTS: 2 (VO) + 2 (REP)

Voraussetzungen: (Mittel-)Schulchemie, Chemie 0, Chemie I

LV-Typ: Vorlesung (VO) und Repetitorium (REP)

Dauer: 1 Semester

Eingesetzte Methoden: Peer Teaching, flipped classroom, e-learning Kurs

Art der Beurteilung: formatives Assessment; Self Assessment

Umsetzungsgrad des Konzeptes: 90 %

Lehrinhalte: der analytische Prozess; Kalibrierung; Probenahme und –vorbereitung; Validierung, Elektroanalytik; Grundlagen; Elementanalytik; Isotopenanalytik; Chromatografie; Molekülspektroskopie; Oberflächenanalytik; Prozessanalytik und Sensoren

Ziel: Studierende verstehen die Prinzipien, Möglichkeiten und Leistungsfähigkeit der vorgestellten Analysenprinzipien und –methoden und können Anwendungen in der Praxis beurteilen. Sie sind in der Lage für konkrete Fragestellungen die geeignete Analysenmethode auszuwählen und die damit geworbenen Daten zu verstehen.

Die Studierenden werden über interaktive Vorträge und e-learning Einheiten in die Themengebiete eingeführt. In Kleingruppen (3 Personen) erarbeiten sie eine konkrete individuelle analytische Fragestellung, verfassen eine schriftliche Projektarbeit. In Form eines Symposiums stellen die Studierenden ihre Projekte als Poster vor und beantworten Fragen der anderen Studierenden zum Thema. Die Interaktion unter den Studierenden steht hier im Vordergrund. Die Lehrenden nehmen die Rolle der Facilitator ein.

Mehrwert

Der Mehrwert ergibt sich primär durch eine effizientere und ergebnisorientierte Ausbildung der Studierenden. Dadurch werden in zweiter Linie auch Ressourcen eingespart, da die Studierbarkeit erhöht wird. Durch die Wende von passiven Lehrformen hin zur aktiven Einbindung der Studierenden soll es zu einer signifikanten Veränderung der Lernprozesse kommen und es für Studierende letztendlich zu einer Lernerleichterung kommen, zumal ein Abwechslungsreichtum an verschiedenen Lehr- und Lernformen angeboten wird.

Übertragbarkeit/Nachhaltigkeit

Das Konzept kann direkt auf andere Bereiche, v.a. in den MINT Fächern umgesetzt werden und ist an anderen Hochschulen entsprechend analog umsetzbar. Das Projekt ist zZt in der Umsetzungsphase an der Montanuniversität Leoben für alle angebotenen Bachelorstudien und soll entsprechend weiterentwickelt und umgesetzt werden.

Aufwand

Das Konzept hat insbesondere erhöhten Zeitaufwand in der organisatorischen Vorbereitung, in der Vorbereitung der Unterlagen und letztendlich in der Umsetzung verursacht. Die Übertragung auf e-learning Formen und das Erstellen der entsprechenden Kursinhalte (Self-Assessment Tests und Fragenpools, Videomaterial, interaktives Kursmaterial) stellte hier den größten Ressourcenaufwand dar (Personal und Zeit).

Positionierung des Lehrangebots

Bachelor 1. und 2. Semester (mit Ausblick auf erweiterte LV im 3. und 4. Semester)

Links zu der/den Projektmitarbeiter/innen
Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2021 nominiert.
Ars Docendi
2021
Kategorie: Lernergebnisorientierte Lehr- und Prüfungskultur
Ansprechperson
Thomas Prohaska, Univ.-Prof. Dr.
Department für Allgemeine, Analytische und Physikalische Chemie
+43 3842 402 1200
Nominierte Person(en)
Thomas Prohaska, Univ.-Prof. Dr.
Department für Allgemeine, Analytische und Physikalische Chemie
Themenfelder
  • Neue Medien
  • Didaktische Methode
  • Studieneingangs- und Orientierungsphase
  • Curriculagestaltung – Inhalt
  • Erfahrungslernen
Fachbereiche
  • Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik/Ingenieurwissenschaften