Die Lösung moderner technischer Probleme erfordert die Entwicklung komplexer, vernetzter Systeme mit oft hoher Sicherheitsrelevanz. Neben fachlichen Kompetenzen in Disziplinen wie Informatik, Maschinenbau oder Elektrotechnik gewinnen interdisziplinäre Zusammenarbeit und ganzheitliches Denken zunehmend an Bedeutung. Dabei spielen persönliche, sozial-kommunikative und methodische Fähigkeiten eine entscheidende Rolle.

Im industriellen Kontext hat sich das Systems Engineering (SE) als bewährte Vorgehensweise zur Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme etabliert. Methoden wie Requirements Engineering, Systemarchitekturentwicklung sowie Verifikation und Validierung unterstützen ein strukturiertes, interdisziplinäres Vorgehen. Diese Ansätze bieten auch für die ingenieurwissenschaftliche Lehre ein großes Potenzial, um Studierenden praxisnah relevante Methodenkompetenzen zu vermitteln und sie optimal auf die Anforderungen der Industrie vorzubereiten. [1, 2]

In diesem Beitrag werden zunächst die Erfahrungen aus dem studentischen Projekt DriveOhm der TH Nürnberg vorgestellt, in dem Studierende mechatronische Fahrzeugsysteme im Modellmaßstab entwickeln. Die Fahrzeuge sind mit moderner Sensorik sowie Recheneinheiten ausgestattet, so dass innovative Fahrzeugfunktionen und autonome Fahrmanöver realisiert und erprobt werden können. Dabei wenden die Studierenden in Teams SE-Methoden in praxisnahen Szenarien an und sammeln Erfahrungen in der interdisziplinären Systementwicklung. Das Projekt läuft seit Anfang 2024 und ist in den Studiengängen Bachelor Maschinenbau und Master Maschinenbau verankert (u.a. in den Wahlpflichtfächern „Fahrzeugelektronik und -software“ und „Systems Engineering“ sowie in Form von Projekt- oder Abschlussarbeiten). In den bisherigen Rückmeldungen bewerten die Studierenden das Projekt als äußerst wertvollen Beitrag zur praxisnahen Vermittlung von SE-Methoden.

Anhand der Erfahrungen aus dem Projekt DriveOhm wird im Beitrag gezeigt, wie SE erfolgreich in die ingenieurwissenschaftliche Lehre integriert werden kann. Es wird aber auch ein Blick auf die Herausforderungen geworfen, die damit verbunden sind.

In der anschließenden interaktiven Workshop-Phase werden die Teilnehmenden aktiv in die Diskussion zur Integration von SE in ingenieurwissenschaftliche Studiengänge eingebunden. Zu Beginn teilen sie in Kleingruppen ihre eigenen Erfahrungen und Herausforderungen im Bereich der SE-Lehre mit. Nachfolgend werden gemeinsam weitere Ansätze für die zentrale Frage „Welche konkreten Lehrmethoden eignen sich, um Systems Engineering praxisnah und nachhaltig in ingenieurwissenschaftliche Studiengänge zu integrieren?“ entwickelt. Die Ergebnisse der Gruppenarbeiten werden anschließend im Plenum vorgestellt und diskutiert. Die erarbeiteten Ideen, Tipps und Handlungsempfehlungen sollen den Teilnehmenden als Inspiration für ihre eigene Lehre dienen.

Ziel des Beitrags ist es, gemeinsam mit den Teilnehmenden Einblicke in die Praxis der SE-Lehre zu gewinnen, Herausforderungen und Good Practices zu beleuchten und Impulse für eine zukunftsorientierte Ingenieurausbildung zu entwickeln.

[1] Haberfellner et al.: Systems Engineering – Fundamentals and Applications. Birkhäuser, 2019

[2] Kaiser et al..: Systems Engineering in university education. Proceedings of NordDesign, 2022

Experimentieren gilt in einem naturwissenschaftlichen Studium als unerlässlich und Laborveranstaltungen nehmen einen wichtigen und besonders betreuungsintensiven Teil der Lehre ein. Werden in einem Laborpraktikum ausschließlich fest vorgegebene (und meist langjährig erprobte) Versuche „abgearbeitet“, sind neben Wiederholungen physikalischer Theorien oft nur Grundkenntnisse im Umgang mit Messgeräten als Learning Outcomes erreichbar. Lehrende erleben dabei, dass die Betreuung an vorgegebenen Aufbauten und Aufgaben schnell einem „Vorkauen“ gleicht und Studierende eine umfassende Hilfe bei ihren Problemen beim Finden der einen richtigen Lösung durch Betreuende erwarten. Sind die Learning Outcomes für eine Laborveranstaltung höher, so sollten Studierende zusätzlich befähigt werden, physikalische Theorien zur eigenen Hypothesenbildung heranzuziehen und Ergebnisse in Bezug auf Unsicherheiten und Modellannahmen zu diskutieren.

Im Physiklabor der Fakultät Life Sciences der Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Hamburg wird seit 2022 hierzu in den ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen ein Lehr-Lern-Konzept verfolgt, das feste, aufeinander aufbauende Versuche mit dem selbstständigen Experimentieren verbindet. Das physikalische Praktikum ist unterteilt in eine Pflichtphase mit betreuten Versuchen, in denen die Grundlagen erlernt werden, und eine freie Phase, in der die Studierenden in Projektarbeit eigenständig eine Versuchshypothese formulieren, einen Versuch entwerfen und selbstständig durchführen und auswerten. Die Themenauswahl in der zweiten Phase steht den Studierenden frei, die Lehrenden wechseln von der Präsenzbetreuung in eine Coaching-Rolle. In der Pflichtphase wird der Lernerfolg der Studierenden anhand von Protokollen begleitet und rückgemeldet. Die Präsentation des Versuches aus der freien Phase dient als abschließende Prüfung, in der die Lehrenden beurteilen, ob die Studierenden das geforderte Niveau in den erworbenen Kompetenzen erreicht haben.

Seit der Einführung wird kritisch hinterfragt, welche Vor- und Nachteile sich durch diesen durchaus abrupten Wechsel des Betreuungsformats in der Mitte des Semesters ergeben. Haben die Studierende durch die selbstständige Laborarbeit die Kompetenzen erworben? Wird eine mögliche Überforderung durch das freie Experimentieren durch die vorbereitenden Versuche gemildert oder verstärkt? Im Workshop werden neben der Entwicklung des Praktikumskonzepts, die Erfahrungen der Lehrenden in best und worst practice-Beispielen, sowie die Ergebnisse von Studierendenumfragen und Lehrveranstaltungsevaluationen vorgestellt.

Im Anschluss an den Input können die Teilnehmenden selbst erleben, wie niederschwellig das Arbeiten mit freien Versuchen ist. In Kleingruppen wird eine einfache Hypothese formuliert, ein adäquater Versuchsaufbau entworfen und vor Ort mit Hilfe von Geräten und Materialien durchgeführt und bewertet.

Als Abschluss werden Ergebnisse und Erfahrungen ausgetauscht. Daran anknüpfend werden Ansätze für den Transfer in die eigene Lehre diskutiert.

In dieser interaktiven 60-minütigen Session wird die Bedeutung mathematischer Concept Maps für die Lehre an Hochschulen diskutiert und ein neu entwickeltes Web-Tool vorgestellt, das die Erstellung solcher Maps erleichtert. Concept Maps sind effektive Werkzeuge, um Lerninhalte zu strukturieren, Zusammenhänge zwischen mathematischen Konzepten sichtbar zu machen und das Verständnis der Lernenden zu vertiefen.

Im ersten Teil des Workshops erhalten die Teilnehmenden eine inhaltliche Einführung in die Theorie und Praxis von Concept Maps. Wir beleuchten die kognitiven Grundlagen und didaktischen Vorteile dieser Methode in der MINT-Lehre. Anhand konkreter Beispiele wird gezeigt, wie komplexe Themen wie physikalische Herleitungen durch visuelle Darstellungen verständlicher und zugänglicher gemacht werden können. Dabei diskutieren wir insbesondere interaktive Methoden zur Verbesserung der MINT-Lehre mithilfe von Concept Maps.

Der zweite Teil ist praxisorientiert und auf aktive Mitarbeit ausgerichtet. Die Teilnehmenden werden mit dem neu entwickelten Web-Tool vertraut gemacht und erstellen in Kleingruppen eigene mathematische Concept Maps zu ausgewählten Themenbereichen. Das Open-Access-Tool zeichnet sich durch eine intuitive Benutzeroberfläche aus und ermöglicht es, mathematische Konzepte einfach zu verknüpfen, Notizen hinzuzufügen und die Maps individuell zu gestalten. Während dieser Phase stehen wir als Moderatoren unterstützend zur Seite, beantworten Fragen und geben technische Hilfestellung.

Zum Abschluss präsentieren die Gruppen ihre erarbeiteten Concept Maps im Plenum. Dies bietet Gelegenheit für Feedback, Diskussion und den Transfer der Methode in die eigene Lehrpraxis.

Die thematische Relevanz dieser Session liegt in der Verbindung von digitalen Werkzeugen mit didaktischen Methoden und Empfehlungen. Auf diese Weise gelingt die digitale Anreicherung der Präsenzlehre: Der rote Faden einer Veranstaltung wird visuell greifbar, und die Studierenden erhalten gleichzeitig Anregungen zum Lernen in und nach der Präsenzlehre.

Um den Transfer in die Lehrpraxis zu erleichtern, erhalten die Teilnehmenden Zugang zu weiterführenden Ressourcen. Dazu gehören Tutorials, Beispielkonzepte und die Möglichkeit, das Webtool kostenlos im Unterricht einzusetzen. So können die Teilnehmenden das Gelernte direkt anwenden und an ihren individuellen Lehrkontext anpassen.

Seit dem Sommersemester 2022 wird an der Universität Bonn das Modul „eLearning-Praktikum“ für Mathematiklehramtsstudierende angeboten. In diesem Modul lernen die Teilnehmenden, mithilfe von digitalen Tools eigenständig Lernmaterialien für die Hochschullehre zu entwickeln. Sie experimentieren mit verschiedenen Videoformaten wie Lightboardvideos, Screencasts und Animationsvideos, setzen die Software H5P für interaktive Inhalte ein, gestalten Online-Tests mit STACK-Aufgaben, konzipieren Aufgaben für Peer Instruction und entwerfen digitale Lernmodule. Diese Materialien werden im Rahmen eines Peer Review überarbeitet und anschließend in der Lehre eingesetzt. Dieser Beitrag beschreibt die Ziele, die Rahmenbedingungen und die Umsetzung des eLearning-Praktikums anhand von Best-Practice-Beispielen. Darüber hinaus werden erste Ergebnisse einer Befragung der Teilnehmenden vorgestellt, die Einblicke in deren Lernziele, Einstellungen und Lernergebnisse bieten.

Das Projekt DigiKom, welches durch das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst gefördert und durch das Bayerische Forschungsinstitut für digitale Transformation koordiniert wird, ist ein gemeinsames Digitalisierungskolleg der Hochschulen Ansbach und OTH Amberg-Weiden, in dessen Rahmen Selbstlerneinheiten zu Future Skills von Studierenden erstellt werden.

Ziel des Projektes ist, ein Digitalisierungskolleg an den Hochschulstandorten zu etablieren, das dauerhaft Digitalisierungskompetenzen der Studierenden fördert.

Dabei fokussiert sich die projektbegleitende Lehrveranstaltung auf die Entwicklung didaktisch hochwertiger Selbstlerneinheiten zu aktuellen Themen aus dem Bereich Future Skills, die jährlich durch Master-Studierende der OTH Amberg-Weiden mittels Recherche identifiziert werden.
Hierfür begleiten Projektmitarbeitende als didaktische und fachliche Coaches die Studierenden bei der fächerübergreifenden Zusammenarbeit zur Erstellung der Selbstlerneinheiten mithilfe verschiedener Autorentools, wie H5P, Articulate Rise und Storyline. Die interdisziplinären Teams setzen sich dabei nicht nur aus Studierenden unterschiedlicher Fächergruppen mit MINT-Bezug zusammen, sondern unterscheiden sich auch im angestrebten Abschlussgrad.
Abschließend werden die erstellten Selbstlerneinheiten in einem Kurs zum Thema Future Skills gebündelt, um nachfolgend über die Lehrveranstaltung hinaus auch für weitere Personengruppen als Lernmaterialien zur Verfügung zu stehen. Zur Qualitätssicherung erfolgt die Auswahl der für den Kurs bestimmten Selbstlerneinheiten auf Basis des projektübergreifenden Qualitätsleitfadens und des Bewertungsergebnisses.

Im Rahmen des Vortrags wird das Projekt vorgestellt und es werden aktuelle Projektergebnisse aufgezeigt. Darüber hinaus wollen wir mit den Teilnehmenden diskutieren, ob diese Vorgehensweise zur Erarbeitung und Vermittlung von Future Skills für die Lernenden aus MINT-Fächern nachhaltig und wirkungsvoll ist.

Wenn Lehrende eine Lehrveranstaltung didaktisch-methodisch umgestalten (Umstellung auf Inverted Classroom, Einsatz aktivierender und studierendenzentrierter Arbeitsmethoden etc.), sind sie an einem zeitnahen Feedback ihrer Studierenden interessiert, um Anpassungen und Verbesserungen noch im laufenden Semester vornehmen zu können. Die qualitative Evaluationsmethode Teaching Analysis Poll (TAP) bietet Lehrenden und Studierenden die Möglichkeit, in einer konkreten Lehrveranstaltung in einen Austausch über die Lernprozesse auf Augenhöhe zu treten (Franz-Özdemir et al., 2019). Unterstützung erhalten sie dabei durch die TAP-Moderation, d.h. durch geschulte Mitarbeitende aus dem Third Space (Hochschuldidaktik, Evaluation, Qualitätsmanagement), die den Prozess begleiten. Alle Beteiligten profitieren von einem TAP auf unterschiedliche Weise.

In der durch die TAP-Moderation angeleiteten Diskussion erleben sich die Studierenden als Expert:innen für den eigenen Lernprozess. Sie können ihre Lernsituation realistischer und reflektierter beurteilen. Sie identifizieren konkrete Schwierigkeiten und Lernhemmnisse und suchen nach Verbesserungsmöglichkeiten für die Lehrveranstaltung aber auch für das eigene Lernverhalten.

Die Lehrenden erhalten im Feedback-Gespräch mit der TAP-Moderation ein differenziertes Bild der Lernsituation ihrer Studierenden (Brust et al., 2023). Die abschließende Gesprächssequenz eines TAPs bildet der Austausch der Lehrenden mit ihren Studierenden zu den Ergebnissen und vor allem zu den Verbesserungsvorschlägen der Studierenden. Lehrende haben hier außerdem die Möglichkeit, didaktisch-methodische Entscheidungen zu kommunizieren (Frank et al., 2011).

Die TAP-Moderation versteht sich während des TAP-Prozesses sowohl als Sprachrohr der Studierenden als auch als Unterstützerin der Lehrenden bei der didaktischen Einordnung der TAP-Ergebnisse. Als neutrale Beobachterin erhält sie aus den studentischen Antworten wertvolle Informationen zu Stärken und Schwächen der eingesetzten Methoden in einer konkreten Unterrichtssituation.

An der Universität Oldenburg konnten in mehreren TAPs praktische Erkenntnisse zum Einsatz aktivierender und partizipativer Lehrmethoden in MINT-Lehrveranstaltungen gewonnen werden, etwa zu Problemen in der Kommunikation und Transparenz in Bezug auf die Prüfungsleistung, die in Zukunft in die Konzeption von MINT-spezifischen hochschuldidaktischen Weiterbildungsangeboten und die Beratung von Lehrenden einfließen werden.

Zur Ergänzung der Lehre werden im Projekt „Interaktive Lehre in virtuellen MINT-Laboren | MINT-VR-Labs“ virtuelle Laborübungen entwickelt, sogenannte VR-learning environments (VRLE). Die größten Vorteile für den Einsatz von erweiterter Realität (extended reality, XR) in Bezug auf Lernerfolg zeigen sich in den Disziplinen Architektur, Ingenieurwesen, Geometrie bzw. Naturwissenschaften allgemein (Coban et al., 2022; Hamilton et al., 2021; Wu et al., 2021), welche das breite Spektrum der Studiengänge der Berliner Hochschule für Technik (BHT) umfasst.

Wie gelingt es, geeignete VRLE zu entwickeln und dauerhaft in der Lehre zu verankern?

Dazu orientierte sich das Projekt am ADKAR-Modell (Hiatt & Creasy, 2012) mit den Phasen Awareness (Bewusstsein), Desire (Verlangen/Wunsch), Knowledge (Wissen), Ability (Fähigkeit) und Reinforcement (Verstärkung/Verankerung).

In der ersten Phase wurde durch eine Befragung der Lehrkräfte ein Bewusstsein für die Einsatzmöglichkeiten von VR in der Lehre erzielt und gleichzeitig der Wunsch geweckt (Phase 2), diese immersive Technologie einzusetzen. Mit der ersten VRLE im Studiengang Biotechnologie (Laborversuch „Mozzarella-Herstellung“) konnte ein motivierendes Beispiel präsentiert werden. Zur Entwicklung einer VRLE wird gemeinsam mit den Lehrkräften das Bildungsproblem in der konkreten Lehrveranstaltung erörtert und anschließend die technische Entwicklung begonnen. Die iterative Umsetzung beinhaltet mehrere Einsätze in der Lehre und anschließende Evaluation von Wirkung und Verbesserungsmöglichkeiten.

Zum dauerhaften Transfer in die Lehre tragen die Expertise des Projektteams, strukturierte Ablaufpläne, Lehrveranstaltungen und Workshops zur Vermittlung von Wissen (Phase 3) und Fähigkeiten (Phase 4) bei. VR-Headsets können künftig in der Bibliothek ausgeliehen werden, um VR-Kenntnisse selbständig zu erweitern (Verstärkung/Verankerung; Phase 5).

Das ADKAR-Modell erwies sich als erfolgreich, einige Hürden wie den hohen Entwicklungsaufwand, Berührungsängste gegenüber neuen Technologien oder geringe Stichprobengrößen konnten jedoch nicht vollständig überwunden werden. Engagierte Lehrkräfte sind wichtig, um VR-Anwendungen nachhaltig zu verankern. Ein positives Beispiel liefert das Kollegium der Mathematik, das als Team aus Lehrkräften, Mitarbeitenden und Studierenden daran arbeitet, die im Projekt entwickelte VRLE stetig an die eigenen Erfordernisse anzupassen.

Das Mathematikstudium verzeichnet eine der höchsten Studienabbruchquoten aller akademischen Disziplinen. Zahlreiche Studien haben sich bereits mit den steigenden Abbruchquoten in MINT-Studiengängen und -Berufsausbildungen befasst und verschiedene Ursachen identifiziert – von der gesellschaftlichen Wahrnehmung der MINT-Fächer über Fragen der Chancengerechtigkeit und mangelnden Zugang für Frauen und internationale Studierende bis hin zum Fehlen einer nationalen, ressortübergreifenden MINT-Förderstrategie. Ein entscheidender Faktor bleibt jedoch oft unberücksichtigt: die Qualität der Lehre.

Wie kann die Mathematiklehre an Hochschulen so weiterentwickelt werden, dass sie den Herausforderungen der digitalen Transformation gewachsen ist und für alle Studierenden ansprechend und zugänglich bleibt? Wo steht die Mathematiklehre heute im Hinblick auf die digitale Transformation?

Diese und andere zentrale Fragen stehen im Mittelpunkt dieses Vortrags. Vertreter der Arbeitsgruppe „Digitalisierung der Fachbereiche – Mathematik“ des Hochschulforum Digitalisierung geben anhand von praxisnahen Best-Practice-Beispielen Impulse, wie die Digitalisierung Lehrende dabei unterstützen kann, Lehre und Lernen zukunftsorientiert zu gestalten. Dabei identifiziert die AG aktuelle Schwerpunktthemen in der Hochschulmathematik, wie etwa die dichte Stofffülle oder die Motivation der Studierenden. Im Fokus steht dabei stets der “Reality-Check”: An welcher Stelle können wir durch die digitale Transformation Hürden abbauen und wo stoßen wir an unüberwindbare Grenzen?

Durch die Heterogenität innerhalb der AG konnten sowohl vielfältige Blickwinkel und Denkweisen der Statusgruppen – Lehrende, Hochschuldidaktiker:innen und Studierende – als auch unterschiedliche Perspektiven der Mathematik-Disziplinen beleuchtet werden. Die Diskussionen und die daraus resultierenden Ergebnisse der Arbeitsgruppe sind in einer kürzlich erschienenen Publikation nachzulesen.

Die Teilnahme am MINT-Symposium soll der Bekanntmachung der AG-Ergebnisse dienen und den Austausch von Erfahrungen zwischen den Teilnehmenden fördern.

Die Motivation vieler Studierender der Ingenieurwissenschaften, sich mit mathematischen Grundlagen auseinanderzusetzen, leidet häufig darunter, dass sie die Relevanz dieser Inhalte für ihr Studium nicht unmittelbar erkennen können. Gleichzeitig führt der oft abstrakte Charakter der Mathematik zu Schwierigkeiten, wenn diese in der Elektrotechnik angewendet werden soll. Häufig sind mathematische Module inhaltlich und zeitlich nicht optimal auf die Anforderungen der studiengangsspezifischen Fachinhalte abgestimmt. Dies führt zu vermeidbaren Verständnishürden und dem Gefühl, die Mathematik sei losgelöst von der Praxis oder irrelevant.

Das Projekt Innovative digitale MINT-Curricula adressiert dieses Problem, indem es die Fachinhalte der Module Mathematik und Elektrotechnik inhaltlich und zeitlich eng verzahnt. Mathematische Grundlagen werden gezielt vor ihrer Anwendung in der Elektrotechnik vermittelt und in der Elektrotechnik-Veranstaltung unmittelbar praxisnah vertieft. Dieser Ansatz fördert die Motivation der Studierenden, reduziert Verständnisbarrieren und schafft mehr Raum für die Kerninhalte der Elektrotechnik, ohne dass zusätzliche „Crashkurse“ für mathematische Grundlagen notwendig sind. Gleichzeitig entlastet dies die Dozierenden und stärkt den Fokus auf die jeweilige Disziplin.
Eine erste Erprobung des Konzepts findet im Sommersemester 2025 statt.

Der Beitrag stellt die Ideen und Maßnahmen zu folgenden Fragen vor:

• Wie wirken sich die zeitlichen Randbedingungen auf das didaktische Konzept und die inhaltliche Tiefe aus?
• Wie können Studierende in den Prozess mit eingebunden werden?
• Welche Methoden eignen sich zur Evaluation der Effektivität dieses Konzepts?
• Wie kann eine enge und nachhaltige Zusammenarbeit zwischen Lehrenden verschiedener Disziplinen organisiert werden?
• Inwieweit kann dieser Ansatz als Blaupause für die Verknüpfung weiterer Grundlagen- und Anwendungsfächer dienen?

Wir freuen uns darauf, unser Konzept vorzustellen und gemeinsam mit Ihnen über Möglichkeiten und Herausforderungen zu diskutieren.

Bereits seit einigen Jahren werden an der Hochschule Magdeburg-Stendal im Rahmen verschiedener ingenieurmathematischer Module digitale e-Assessments zur Unterstützung des Selbststudiums und der damit verbundenen studentischen Lernmotivation eingesetzt. Seit dem Wintersemester 2022/23 erfolgten ein schnittweiser Umstieg auf das Open Source-System STACK und eine systematische Ausweitung der Nutzung digitaler Aufgabensammlungen, welche seit dem Wintersemester 2024/25 erstmals sämtliche grundständigen Mathematik-Lehrveranstaltungen der zwei ingenieurwissenschaftlichen Fachbereiche der Hochschule umfasst. Parallel dazu wurden fortlaufend Zugriffsdaten aller digitalen Angebote innerhalb des Lernmanagement-Systems Moodle sowie die Ergebnisse aller Testversuche sowie der weiterhin als klassische Klausuren stattfindenden Modulabschlussprüfungen erhoben. Um weitergehende Aussagen zur Akzeptanz der e-Assessments sowie Lernmotivation der Studierenden ableiten zu können, wurden zusätzlich mehrmals pro Semester stattfindende strukturierte Studierendenbefragungen entwickelt und durchgeführt. Die so seit Herbst 2022 in zahlreichen Lehrveranstaltungen gewonnenen umfangreichen Datensätze wurden im Rahmen eines integrativen Learning Analytics-Ansatzes einer systematischen statistischen Analyse unterzogen. Neben spezifischen Effekten, die sich mit der Zusammensetzung verschiedener Studierendengruppen sowie didaktischen Besonderheiten einzelner Lehrveranstaltungen erklären lassen, zeigen die gewonnenen Ergebnisse eine zunehmend wachsende Akzeptanz sowohl wöchentlicher e-Assessments zur individuellen Vertiefung der Lehrinhalte als auch freiwilliger Bonustests, bei denen e-Assessments mehrmals pro Semester in einem vorgegebenen Zeitraum unter Aufsicht abgelegt werden und die dabei erzielten Resultate als Bonus für die abschließende Klausur gutgeschrieben werden. Neben einer generell wachsenden studentischen Affinität zur Nutzung digitaler Angebote im Allgemeinen lassen sich zwei wesentliche Gründe hierfür benennen: die sukzessive Verbesserung der Integration von STACK-Aufgaben in das jeweilige Kursdesign durch die Lehrpersonen und des damit verbundenen Cognitive Alignment sowie der statistisch nachweisbare positive Effekt der Inanspruchnahme beider Typen von e-Assessments auf das Ergebnis der abschließenden Prüfung. Die gewonnenen Ergebnisse unterstreichen nicht nur die Potenziale des Einsatzes STACK-basierter e-Assessments, sondern darüber hinaus auch die sich mit Hilfe umfangreicher Datenerhebungen und -auswertungen ergebenden Möglichkeiten einer umfassenden hochschuldidaktischen Begleitforschung zur Identifikation und Umsetzung digitaler Innovationspotenziale in der MINT-Lehre an Hochschulen.

Die “Mintfabrik” wurde im Oktober 2023 als neues Online-Lehr-Lern-Portal veröffentlicht. Die Entwicklung erfolgte in einer Kooperation der Hochschule Reutlingen mit der Tübinger Firma „Let’s make sense“. Grundidee war es, die bereits vorhandenen Onlinekurse und Lernmanagementsysteme sinnvoll zu ergänzen und ein Portal zur Verfügung zu stellen, das komfortabel in der Anwendung und sehr flexibel einsetzbar ist, und sowohl Studierende als auch Lehrende bei ihren Lern-/Lehrprozessen unterstützt. Mittlerweile sind zwei Jahre vergangen, in denen die Mintfabrik stetig weiterentwickelt, mit neuen Inhalten ausgebaut und auf verschiedene Art und Weise eingesetzt und getestet wurde. In diesem Erfahrungsbericht stellen die Autor*innen dar, wie die Mintfabrik von den beiden Zielgruppen aufgenommen wurde und für welche Szenarien sich das Tool als besonders gut oder eher weniger geeignet herausgestellt hat. Um die Voraussetzungen für den Einsatz zu verbessern, wurden mehr auf bestimmte Lehrveranstaltungen zugeschnittene Inhalte (Lernbausteine wie z.B. Aufgaben, Videos, Geogebra-Applets, etc.) implementiert und die Funktionalität angepasst und ergänzt, meistens getriggert durch neue Ideen aus der Lehrpraxis. Die Ergebnisse einer Erstevaluierung der Mintfabrik im Frühjahr 2025 werden vorgestellt. Die Mintfabrik ist nicht nur für die Nutzung innerhalb der Hochschule Reutlingen gedacht, sondern so angelegt, dass sie kostenfrei und öffentlich zugänglich ist. Der Einsatz über die Hochschulgrenzen hinweg ist auch ein Entwicklungsziel. Über die bisher entstandenen Kooperationen und Erfahrungen bei der Suche nach Kooperationspartnern wird berichtet, ebenso über die Erfahrung innerhalb des Projektteams bzgl. des Projektmanagements.

Der Raum als "dritter Pädagoge" [1] prägt die Qualität und Dynamik von Lehr-Lern-Situationen entscheidend. An der TH Nürnberg Georg Simon Ohm wurden zwei Räume zu innovativen SCALE-UP-Lernumgebungen [2] umgestaltet, um den Wandel von traditionellen, frontal orientierten Lehrformen hin zu aktiven und kollaborativen Ansätzen speziell in MINT-Fächern zu unterstützen. Ein Raum ist mit Lerninseln und Monitoren ausgestattet, der andere mit runden Lerntischen – beide Designs unterstützen den Dozenten darin die Interaktion und das gemeinsame Erarbeiten von Lerninhalten, auch in großen Studierendengruppen wie Erstsemestern, zu fördern.

Im Rahmen dieses Workshops in den beiden SCALE-UP-Räumen der TH Nürnberg erfahren Sie praxisnah, wie die Räume die Dynamik des Lernens und Lehrens beeinflussen können. Sie erhalten Einblicke in die Gestaltung und Ausstattung der SCALE-UP-Räume und erleben, wie Raumgestaltung und didaktische Ansätze Hand in Hand gehen, um das Lehren und Lernen nachhaltig zu verbessern. In diesem Workshop probieren Sie Materialien sowie Methoden aus, mit denen sie Ihre Lehre, auch in einem klassischen Hörsaal, mit minimalem Aufwand und geringen Kosten um kollaborative Elemente erweitern können.

[1] W. Schönig, „Der Raum als dritter Pädagoge“?: Von einer Leerformel zu den pädagogischen Grundlagen für die Erneuerung von Schulräumen. Bad Heilbrunn: Verlag Julius Klinkhardt GmbH & Co. KG, 2024.

[2] R. J. Beichner, J. M. Saul, R. J. Allain, D. L. Deardorff, und D. S. Abbott, „Introduction to SCALE-UP: Student-Centered Activities for Large Enrollment University Physics“, 2000. Zugegriffen: 5. Mai 2023. [Online]. Verfügbar unter: https://eric.ed.gov/?id=ED459062

Das Projekt wurde durch die Stiftung Innovation in der Hochschullehre im Rahmen des Programms "Freiraum 2023" gefördert.

Die Lehre in den MINT-Fächern steht vor der Herausforderung, komplexe Inhalte verständlich, praxisnah und lernfördernd zu vermitteln. Gleichzeitig gilt es neben fachlichen und methodischen Kompetenzen auch personale und soziale Entwicklungschancen anzubieten. Klassische Lehrformate wie Vorlesung und Übung stoßen dabei oft an ihre Grenzen. Der Ansatz der bewegten Hochschullehre, nach dem Heidelberger Modell der bewegten Lehre, kombiniert innovative Lehrmethoden und bewegungsbasierte Ansätze, um die Interaktion zwischen Lernenden und Lehrenden zu fördern, die kognitive Aktivierung zu steigern und die Lerneffizienz nachhaltig zu verbessern.

In diesem Workshop wird das Konzept der bewegten Hochschullehre vorgestellt und die spezifische Weiterentwicklung der Methoden präsentiert. Fokus sind Elemente, die körperliche Bewegung in aktives Lernen integriert. Ziel ist es, Studierende nicht nur intellektuell, sondern auch physisch und emotional stärker in den Lernprozess einzubinden. Studien zeigen, dass Bewegungsimpulse nicht nur die Konzentration fördern, sondern auch die Kreativität und Problemlösungsfähigkeit der Studierenden stärken.

Anhand evaluierter Beispiele aus der Lehrpraxis wird vorgestellt, wie der Einsatz von Bewegung zur Vermittlung abstrakter Konzepte in MINT-Fächern beitragen kann. Beispielsweise kann die Bewegung im Raum genutzt werden, um technische Standpunkte greifbar zu machen oder komplexe Zusammenhänge zu erleben. Darüber hinaus wird mit den Tagungsteilnehmenden diskutiert, wie die bewegte Hochschullehre auf didaktischer Ebene dabei helfen kann, alternative Perspektiven auf Problemstellungen zu entwickeln und so interdisziplinäres Denken zu fördern.

Ein besonderer Fokus liegt auf der Gestaltung von Lehr-Lern-Settings, die den individuellen und fachspezifischen Lernbedürfnissen der Studierenden gerecht werden. Hierbei werden u. a. technische Tools als unterstützende Elemente und Austauschformate eingebunden, um den Lernprozess flexibel und adaptiv zu gestalten. Im Rahmen des Workshops werden die Teilnehmenden interaktiv einige Formate ausprobieren und den Einsatz in eigenen Lehrveranstaltungen diskutieren.

Der Workshop bietet Impulse und praktische Handlungsempfehlungen für Lehrende, die bewegte Ansätze in ihrer Lehre einsetzen möchten. Dabei wird auch auf mögliche Herausforderungen und Strategien zur Implementierung eingegangen. Die bewegte Hochschullehre eröffnet Perspektiven für die Gestaltung von Lehrformaten in MINT und Fächern mit MINT Themen, die nicht nur Wissen vermitteln, sondern weitere Kompetenzen stärken und bewegt zum Lernerfolg beitragen.

Smartphone und Kopfhörer sind für die Teilnahme erforderlich.

Lernen ist oft anstrengend. Aber auch Spiele sind nur dann motivierend, wenn sie ihre Spieler herausfordern. Im Workshop verknüpfen wir Lernen und Motivation. Er richtet sich an alle, die mithilfe der Gestaltungsprinzipien von Spielen motivierendes Lernen an Hochschulen gestalten wollen.

Im Rahmen des Workshops lernen Sie das Gamification-Framework empamos kennen. empamos (Empirische Analyse motivierender Spielelemente) ermöglicht es aus der Perspektive einer Spielentwicklerin oder eines Spielentwicklers auf Lehr- bzw. Lernsituationen zu schauen. Für die interdisziplinäre Zusammenarbeit im Arbeitskreis dient uns empamos als Sprachbrücke, um Lerngelegenheiten besser zu verstehen. Wir analysieren damit, was sie demotivierend macht oder welches Potenzial in ihnen steckt. Und wir nutzen empamos, um solche Situationen motivierend weiterzuentwickeln. Im Rahmen der Infoveranstaltung lernen Sie empamos praktisch kennen.

Sie als Teilnehmende:

• … lernen empamos als Sprachbrücke und seine Einsatzgebiete in der Lehre kennen
• … lernen anhand eines konkreten Beispiels die demotivierenden Muster einer Handlungssituation zu erkennen, die die spielerische Motivation hemmen.
• … bekommen einen Überblick über konkrete Lösungen/Ergebnisse, die mithilfe von empamos in der MINT-Lehre entwickelt wurden.

Wer mehr über die Arbeit mit empamos in der Hochschullehre und dem Arbeitskreis "SPIELfeld Lernen" erfahren möchte, ist herzlich eingeladen am Infostand des Forschungs- und Innovationslabor Digitale Lehre (fidl) vorbeizuschauen.

Kontakt: Dr. Thomas Bröker (thomas.broeker@th-nuernberg.de) und Dr. Benjamin Zinger (benjamin.zinger@th-nuernberg.de)

Der Einsatz von ChatGPT und anderer LLMs in der Hochschullehre eröffnet ein Spannungsfeld zwischen didaktischen Potenzialen und Herausforderungen. Dieser Beitrag beleuchtet Chancen und Risiken der ChatGPT-Nutzung, insbesondere in der Programmierausbildung, und stellt konkrete Lösungsansätze vor.

Die Lehrveranstaltungen Programmieren 1 und 2 haben das Lehrziel, möglicherweise vollständig programmierunerfahrenen Studienanfängern die prozedurale und objekteorientierte Programmierung zu vermitteln. Vor der Verfügbarkeit von ChatGPT wurden durch ein Moodle-gestütztes Peer-Assessment-Praktikum über viele Jahre hinweg stabile und sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Bestehensquoten erzielt. Die Durchfallraten bei vier Studiengängen lagen einer Nichtantrittsquote von 33% bei lediglich 16-20%. Seit der Verfügbarkeit von ChatGPT verschlechterte sich diese Situation jedoch drastisch. Die Nichtantrittsquote stieg auf 66% und die Durchfallquoten auf 28-57%. Eine durchgeführte Untersuchung (N=166) bestätigte eine klare Korrelation zwischen der intensiven Nutzung von ChatGPT bei der Bearbeitung der Übungsaufgaben und diesen Durchfallquoten, insbesondere bei vollständigen Anfängerinnen und Anfängern.

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurde ein neues Übungskonzept entwickelt, das strukturierte Lernprozesse, eine kompetenzorientierte Wissensvalidierung mit gezieltem Einsatz von LLMs kombiniert. Die Übungen sind in drei Blöcke à etwa vier Wochen gegliedert, die jeweils mit angekündigten kleinen Leistungsnachweisen abschließen. Diese Leistungsnachweise überprüfen das Lernverständnis des behandelten Stoffes. Zusätzlich haben die Studierenden in jedem der Blöcke eigene Projekte zu definieren, diese mit den Lernherausforderungen und schließlich das fertige Projekt zu präsentieren. Der Lernerfolg und die eigenständige Bearbeitung werden durch eine kompetenzorientierte Befragung sichergestellt. Studierende können mitgelieferte Prompts als Inspiration bei der Projektsuche nutzen.

Dies Ansatz stärkt nicht nur den Erwerb und die Anwendung von Wissen, sondern bereitet die Studierenden durch die vorlesungsbegleitenden Projekte auch auf die Praxisrelevanz der vermittelten Lehrinhalte vor. Erste Ergebnisse zeigen, dass dieser Ansatz die Motivation erhöht, dabei die Breite der Anwendbarkeit des behandelten Stoffs aufzeigt und qualitativ hochwertige Lernergebnisse erzielt.

Der interaktive Workshop zeigt Strategien für die didaktische Integration von LLMs in der Hochschullehre auf. Dabei wird auch dargestellt, wie sich negative Entwicklungen kontrollieren lassen. Ziel ist es, moderne Technologien nachhaltig in die Hochschullehre zu integrieren.

Workshop-Agenda

1. Einführung und Zielsetzung zum Einsatz von LLMs in der Lehre (5 Minuten)
2. Praktische Demonstration (15 Minuten)

• Generierung von Wissensfragen und Anwendungsbeispielen
• Anleitung: Formulierung von Prompts zur Projektideenfindung

• Entwurf eines eigenen Szenarios für die LLM-Integration
• Kurzpräsentationen

Ziele des Workshops:
- Möglichkeiten von narativen Elementen für die digitale Lehre erkennen
- Verbindungen von Story und Lerninhalte planen
- Adaptive digitale 3D-Lernwelten (AdLer) kennenlernen
Im Rahmen des Workshops soll Storytelling anhand des Beispiels von ausgewählten Abstrakten Datentypen für die Informatiklehre praktisch in der digitalen Hochschullehre gezeigt werden. Dazu wird das fachliche Rahmenwerk vorgegeben sein. Ein kurzer Impulsvortrag zu Storytelling insbesondere in der digitalen Lehre eröffnet den Workshop. Das fachliche Thema einiger abstrakter Datentypen wird vorgestellt werden. Um diese fachlichen Inhalte herum sollen eigene Stories in Kleingruppen entwickelt werden. Für die Planung sind weder Detailkenntnisse in dem Fachthema noch digitale Hilfsmittel notwendig. Der Workshop soll Inspiration und Anstoß geben, Storys in eigener digitaler Lehre zu entwickeln und einzubauen. Als ein mögliches Werkzeug für ein immersives Lernerlebnis sind die Tools des Projekts AdLer. Eine Umsetzung in Learning-Management-Systemen ist aber ebenso möglich.
Im Anschluss an die Entwicklung der Story wird eine beispielhaft umgesetzte Story zur Rettung eines Dorfladesn mittels Abstrakter Datentypen in einer digitalen AdLer-Lernwelt wird für alle Teilnehmenden erlebbar werden.
Das AdLer-System besteht aus Autorentool und Lernwelt-Server. Der Server stellt eine 3-Dimensionale Ansicht der Welt in der Art eines Lernspiels bereit. Durch diese Lernwelt navigiert der Lernenden seinen Avatar in spielerischer Weise.
Die Teilnehmenden erhalten im Nachgang zu dem Workshop die Gelegenheit, diese Story in der AdLer-Lernwelt mit ihrem individuellen Zugang zur Lernwelt zu erleben. Zum Eintauchen in diese Lernwelt wird lediglich ein Internetzugang und ein aktueller Webbrowser benötigt. Darüber hinaus können Interessierte die im Workshop entwickelte Story im Nachgang dazu selber im AdLer-System umsetzen und erleben. Es wird Online-Unterstützung hierzu geben.
Geplanter Workshop-Ablauf
1. Einführung und Impulsvortrag zu Storytelling für digitale Lehre (15 Min.)
2. Kurzes Intro in die fachliche Themenstruktur ausgewählter Abstrakter Datentypen (5 Min.)
3. Vorstellung von Storyboard-Elementen (5 Min.)
4. Workshop - Interaktion: Planung eines Story-Verlaufs in Kleingruppen (15 Min.)
5. Kennenlernen einer Story zur Dorfladenrettung in der AdLer 3D-Welt (5 Min.)
6. Abschluss (15 Min.) mit
- Erfahrungsaustausch zur Entwicklung der Stories
- Anschlussfähigkeit der Storie zu AdLer und zu eigene Lehre andiskutieren
- Diskussion und Wrap-Up

Die Entwicklung eines Online-Physikkurses für Ingenieurs-Studiengänge wird diskutiert. Der Kurs basiert auf Videos für Vorlesungen, Experimente und Übungen und deckt die Standardthemen der Physikausbildung ab, die von Mechanik, Schwingungen und Wellen, Thermodynamik, Elektromagnetismus bis hin zu Optik und Aspekten der modernen Physik reicht. Alle Videos werden auf YouTube gehostet (https://www.youtube.com/c/PhysikExpaerimenteFormelnMatthiasKohl). Für eine bessere Organisation und geordnete Präsentation sind alle Inhalte auf der universitären Lernplattform (OpenOlat) und einer speziellen Website (www.physik-online.com) dargeboten, die die Bereitstellung von zusätzlichen Inhalten wie Texten und PDF-Dokumenten ermöglicht. Jedes Kapitel, das ein bestimmtes Thema behandelt, wird – sofern möglich - durch ein physikalisches Experiment eingeleitet, wobei der Schwerpunkt auf der Einsicht in Zusammenhänge und dem Verständnis der Natur liegt, das erst aus der Beobachtung und in einem zweiten Schritt durch Interpretation und Beschreibung in der Sprache theoretischer Konzepte und der Mathematik abgeleitet wird. Seit 2019 wird dieser Physikkurs für die Lehre von Ingenieurstudenten an der Hochschule Koblenz im „Flipped Classroom“-Stil verwendet, d. h. von den Studenten wird erwartet, dass sie vorbereitet zu den Vorlesungen kommen. Dies erforderte eine drastische Umstellung sowohl von Lehre als auch vom Lernen. Es werden sowohl positive als auch negative Aspekte dieser Umstellung diskutiert. Während der Vorteil während der Covid-Lockdown-Zeiten offensichtlich war, ist der Nutzen weniger deutlich, wenn er in eine übliche Universitätsumgebung und einen normalen Stundenplan eingebettet ist. Alle Kursmaterialien sind offen und ihre Verwendung durch andere Dozenten und Studenten ist beabsichtigt und erwünscht. Die Zukunft wird zeigen, ob der Impuls zu einer flexibleren, offeneren und online-basierten Lehre und einem eigenverantwortlichen Lernen anhält. Die Hoffnung ist, dass dieser Physikkurs dazu beiträgt.

Das Erlernen von Programmieren ist kognitiv anspruchsvoll und stellt eine zentrale Hürde in Informatikstudiengängen dar. Dies spiegelt sich u.a. in hohen Abbruch- und Durchfallquoten wider. Die Veranstaltung 'Prozedurales Programmieren' im ersten Semester wird seit längerem als klassische Vorlesungs-Übungs-Kombination (4 SWS + 2 SWS, 300 Studierende pro Semester) gelehrt.

Programmieraufgaben, die im Laufe des Semesters als Hausaufgabe gelöst werden, bilden die Zulassungsvoraussetzung zur Klausur. Im Wintersemester 23/24 war es erstmals möglich, die Hausaufgaben durch Generative AI lösen zu lassen. Dies korrelierte mit sehr hohen Durchfallquoten. In der Folge wurde im Wintersemester 2024/25 ein neues Lehrkonzept eingeführt, welches mit 67 Medieninformatik-Studierenden getestet wurde. Dabei wurde der „Inverted Classroom“-Ansatz gewählt: Anstatt einer klassischen Vorlesung bereiten sich die Studierenden durch Literaturarbeit selbst auf die Übungseinheiten vor, um diese dann für aktivierende Lehr-/Lernformen (u.A. Quizfragen und Programmieraufgaben) zu nutzen.

In diesem Kontext stellen sich folgende Forschungsfragen:

1. Wie hat sich das neue Konzept in der Praxis bewährt?
2. Welches Lernverhalten zeigen die Studierenden? Wie subjektiv erfolgreich sind sie damit?
3. Wie wirkt sich das Konzept auf klassische Hürden der Programmierausbildung (z.B. Debugging, IDE benutzen) aus?
4. Welche Best Practices ergeben sich aus den Maßnahmen? Wie könnte das Konzept weiter verbessert werden?

Zur Evaluation des neuen Lehrformats wurden mehrere Datenerhebungen durchgeführt, darunter Befragungen, das „Teaching Analysis Poll“ (TAP) und ein Kurstagebuch. Diese befinden sich (Stand Februar 2025) noch in der Auswertung und werden im Konferenzvortrag präsentiert. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass insbesondere die Quizfragen als außergewöhnlich hilfreich wahrgenommen wurden. Die Befragungen zeigen zudem, dass sich schnell eine sehr große Bandbreite an Programmierfähigkeiten herausbildet, mit entsprechenden Herausforderungen in der Unterrichtsgestaltung. Die Befragungen zu Lernstrategien zeigen weiterhin, dass Generative KI von einer Mehrheit der Studierenden genutzt wird. Gleichzeitig scheinen Studierende dahingehend Kompetenzen aufzubauen, da KI Tools auch für Verständnisfragen und Code-Erklärungen genutzt werden.

Im Projekt "Einrichtung und umfassende Nutzung eines SCALE-UP-Raums" im Rahmen des Förderprojekts "BayernMINT – evaluiert. vernetzt. implementiert" wurde in einem denkmalgeschützten Hörsaal an der OTH Regensburg ein moderner SCALE-UP-Raum eingerichtet. Integraler Projektbestandteil ist die Etablierung einer CodeClinic (sowie einer Mathe-Werkstatt), welche studentisches Selbstlernen auch jenseits von Lehrveranstaltungen in den Vordergrund stellt.
In diesem Beitrag greifen wir kurz das bereits etablierte Konzept des `student-centered active learning environment for upside-down pedagogies' (SCALE-UP) auf und beschreiben die Herausforderungen der Umsetzung im Rahmen des Denkmalschutzes. Der Fokus des Beitrags liegt auf der Präsentation und ersten Auswertung unserer Konzepte zum selbstbestimmten und selbstorganisierten gemeinsamen Lernen der Studierenden, insbesondere in den Fächern Programmieren und Mathematik, grundsätzlich aller Fachbereiche. Dieses untersuchen wir insbesondere im Rahmen der CodeClinic, deren über zwei Semester geförderte Umsetzung im vergangenen Wintersemester begonnen hat.
Hintergrund: Lernen ist ein sozialer Prozess der idealerweise an einem festen und geeigneten Lernort stattfindet. Bisher vorgesehene physische Lernorte der Studierenden sind Computer-Pools, die allerdings durch ihre Frontalbestuhlung nicht zum kommunikativen Miteinander einladen und immer mehr an der Lebenswirklichkeit der Studierenden vorbeigeht (mobile Privatrechner statt festinstallierter Hochschulrechner). Im Ergebnis führt dies dazu, dass das Selbststudium verstärkt "ins stille Kämmerlein" abwandert. Lernen ist zudem idealerweise ein situativer Prozess und sollte in Situationen stattfinden, die der Praxis entsprechen. Diese ist geprägt von einer Mischung aus Einzelarbeit, Team-Work, Besprechungen und immer auch dem kleinteiligen Austausch (in geteilten Arbeitsräumen), nicht von Poolräumen in Frontalbestuhlung. Ergo: Ein SCALE-UP-Raum bietet für das Miteinander-Lernen ideale Bedingungen.
Im Wintersemester 2024/25 startete die CodeClinic (zuletzt auch im SCALE-UP Raum). Wir berichten ausführlich über die Art der Durchführung und Konzeptualisierung der CodeClinic wie auch der Mathe-Werkstatt. Gerade erstere wurde initial intensiv durch die beteiligten Professoren und Hilfskräfte begleitet und unterstützt. Eine erste Evaluation demonstriert die Annahme des Konzepts und ergibt Anstöße für die Fortführung.

Der Stifterverband (Koeritz et al., 2022; S. 13) fordert in seinem Positionspapier, dass „Hochschulen mit zukunftsorientierter Lernraumgestaltung zu attraktiven Orten der Partizipation für Studierende“ werden und „ihre Haltung und Rolle durch offene, nutzerzentrierte Räume für Empowerment, Inspiration, Reflexion und Kreativität und einer gelebten Konvergenz zwischen digitalen und physischen Räumen“ wahrnehmen. „Studierende können dabei ihre Lernumgebungen aktiv gestalten und dadurch Selbstwirksamkeit und Gestaltungskompetenzen erlangen.“

Dies ist nicht nur für Lehrräume, sondern auch für Lernräume relevant, also Räumlich­keiten für das freie studentische Lernen, da hier die Freiheit zur Gestaltung der Lernumgebung den Studierenden obliegt und nur durch die Raumarchitektur und Ausstattung limitiert wird. Im Projekt „IdeaL“ der OTH Amberg-Weiden, gefördert durch die Stiftung Innovation in der Hochschullehre, wird der Einsatz, die Möglichkeiten und Limitierungen mobiler Möblierung für studentische Lernräume erprobt.

Hierfür wurde die „Learning Hall“ geschaffen, die den Lernenden der Fakultäten „Elektrotechnik, Medien und Informatik“ und „Maschinenbau/Umwelttechnik“ jederzeit als offener Lernort zur Verfügung steht. Kernstück des Konzepts bilden sechs autarke und akkubetriebene Hochleistungs-Work-Stations mit studienrelevanter Software für rechenintensive Arbeiten, beispielsweise zur Videobearbeitung. Der vollständige Verzicht auf eine Kabelanbindung ermöglicht es, die Work-Stations völlig frei den aktuellen Bedürfnissen angepasst und beliebig im Raum zu bewegen und macht die Learning Hall zum agilen PC-Pool. Daneben finden sich Rückzugsmöglichkeiten für Einzelpersonen, Gruppenarbeitsplätze sowie ein voll ausgestatteter, abtrennbarer Besprechungsraum. Studierenden wird hier die Möglichkeit gegeben, in einer konzentrierten Atmosphäre, alleine oder kollaborativ, an digitalen Aufgaben zu arbeiten und selbstständig Vorlesungsinhalte zu vertiefen.

Acht Monate nach Eröffnung wurde der Raum bezüglich Ausstattung und des Nutzungsverhaltens evaluiert. Dabei zeigte sich, neben Gemeinsamkeiten mit und Unterschieden zu anderen Lernorten, die hohe Relevanz für mobiles und ergonomisches Lernen/Arbeiten für die Studierenden. Die Ergebnisse der Evaluation möchten wir mit der Community teilen und diskutieren.

Koeritz, J.; Kolbert, L. & Winde, M. (2022) Zehn Leitlinien für zukunftsorientierte Lernräume, Positionspapier. Essen: Edition Stifterverband.

Programmieren wird in allen MINT-Bereichen immer wichtiger. Kontrollstrukturen sind dabei ein wesentlicher Bestandteil, der Studierende oft vor große Schwierigkeiten stellt. Die Fehlvorstellungen, welche diesen Schwierigkeiten zugrunde liegen, sind vielfältig aber es fehlt an Werkzeugen deren Auftreten systematisch zu erheben. Der hier vorgestellte Test soll dem abhelfen.

Mit verschiedenen Aufgaben haben wir die Vorstellungen der Studierenden zum Kontrollfluss einfacher Programme abgefragt. In diesen Aufgaben mussten die Studierenden kleine Programme mit einfachen Kontrollstrukturen lesen und deren Ausgabe in Freitextform angeben. Die Programme enthielten verschiedene Formen bedingter Anweisungen sowie einfache, unabhängig verschachtelte und abhängig verschachtelte Schleifen. Unsere Untersuchungen wurden in 5 verschiedenen Vorlesungen mit unterschiedlichen Dozierenden und Programmiersprachen durchgeführt. Dabei wurde deutlich, dass einige Schwierigkeiten in allen untersuchten Vorlesungen auftraten, während andere nur in einzelnen gehäuft vorkamen. Viele der aufgetretenen Probleme sind aus der Literatur bereits bekannt, wir konnten aber auch einige neue erkennen. Teilweise ist aus den Antworten nicht eindeutig zu erkennen, was genau den Studierenden Probleme bereitet, da mehrere Erklärungen plausibel sind.

Aufgrund der Antworten im ersten Durchlauf haben wir die Fragen angepasst, verfeinert und ergänzt, um die Unterscheidung verschiedener Fehlvorstellungen und Schwierigkeiten eindeutiger zu machen. Außerdem haben wir das Antwortformat von Freitextantworten auf Single-Choice-Antworten umgestellt, um die Auswertung einfacher zu gestalten. Diese überarbeitete Version wurde dann ein Jahr später in denselben Vorlesungen erneut getestet.

Der Entwicklungsprozess, die Erkenntnisse daraus und mögliche Anwendungen dieses Tests sollen in diesem Vortrag vorgestellt werden.

Der Force Concept Inventory (FCI) ist ein etablierter und breit eingesetzter diagnostischer Test zum Konzeptverständnis der Newtonschen Kräfte. Inwieweit der FCI ein guter Prädiktor für andere Themengebiete einer Einführungsvorlesung Physik ist wurde bisher wenig beleuchtet.

In unserem Vortrag berichten wir Ergebnisse einer Studie mit n=190 Studierenden der Fakultät für Informationstechnik an der Hochschule Mannheim aus zwei Einführungsvorlesungen der Physik. Die Vorlesung folgt nicht der klassischen Abfolge des Mechanikcurriculums, sondern führt die Studierenden von Beginn an in mechanische Schwingungen und Wellen ein. Kinematik, Newtonsche Kräfte und Energiebetrachtungen werden zu passenden Zeitpunkten im Laufe des Semesters von Grund auf besprochen, um direkt für die Beschreibung von Schwingungen und Wellen angewendet zu werden.

Die Studierenden absolvierten den FCI als Vortest in der ersten und als Nachtest in der letzten Vorlesungswoche. Mit einer fragen- und themenspezifischen Analyse korrelieren wir die Ergebnisse des FCI mit den Ergebnissen semesterbegleitender Übungen sowie den Klausurergebnissen der Studierenden. Hierauf aufbauend wollen wir Ergänzungen zum FCI im Hinblick auf das Konzeptverständnis von Schwingungen und Wellen diskutieren, um auch Lehrmaterialien und -aktivitäten zu Schwingungen und Wellen geeignet evaluieren zu können.

Die Analysis-Lehrveranstaltungen bereiten den Studierenden zu Beginn des Studiums große Schwierigkeiten. Auch beim Einsatz aktivierender Lehrmethoden wie Just in Time Teaching und Peer Instruction bleiben folgende Probleme bestehen: Bei dem üblichen Vorgehen mit „Definition-Satz-Beweis“ fällt die Mathematik für die Studierenden vom Himmel. Sie lernen die Konzepte und versuchen die Beweise Schritt für Schritt nachzuvollziehen, verstehen aber die Zusammenhänge nicht und erlernen vor allem die mathematische Arbeitsweise nicht.

Dies liegt wesentlich daran, dass sich das Entstehen der Mathematik grundlegend von dem in einer traditionellen Lehrveranstaltung präsentierten Ergebnis unterscheidet. In einem „Definition-Satz-Beweis“-Format sehen die Studierenden nur die fertige Mathematik und gewinnen keinen Einblick in den Prozess der Entstehung mathematischer Ergebnisse. Diesen wichtigen Aspekt der Mathematik habe ich durch einige Neuerungen in meine Analysis-Lehrveranstaltung einbezogen. Damit erkennen die Studierenden den Unterschied zwischen dem Weg zu einer mathematischen Idee und dem fertigen „Definition-Satz-Beweis“-Ergebnis.

Zunächst führe ich die Studierenden zu neuen Konzepten mit der Untersuchung von Beispielen und Nicht-Beispielen, informellen Definitionen und konkreten Anwendungen, bevor ich die genaue Definition ausarbeite. Das anschauliche Verständnis der Begriffe unterstütze ich durch viele graphische Darstellungen. Ein zentrales Element sind „Vorüberlegungen“ zu den Beweisen, mit denen ich einen möglichen Weg zur Entdeckung einer Beweisidee nachzeichne, bevor ich den mathematisch korrekt formulierten Beweis präsentiere. Damit wird der Unterschied zwischen der Beweisfindung und dem mathematisch sauber formulierten Beweis sichtbar. Bei den Beispielen zeige ich, wie eine Strategie zur Entwicklung einer Lösungsidee aussehen kann. Auf Grundlage dieser Idee erfolgt in einem zweiten Schritt die exakte Ausarbeitung der Lösung.

In einer Interviewstudie wurden diese Strukturelemente positiv bewertet. Vor allem die Hinführung zu neuen Themen anhand von Beispielen und Skizzen wurden als sehr hilfreich beschrieben. Ich bin davon überzeugt, dass dieser Zugang zur Analysis, der in gewissem Sinne deren historischen Entwicklung entspricht, die mathematische Bildung der Studierenden besser unterstützt als das „Definition-Satz-Beweis“-Format.

Studierende der Ingenieurwissenschaften haben häufig Schwierigkeiten, mathematische Aufgaben formal korrekt zu lösen – eine Herausforderung, die sich in der Praxis immer wieder zeigt.

An der Hochschule Ruhr West wurde das Paper & Pencil System entwickelt, das die Vorteile analoger (handschriftlicher) und digitaler Aufgaben kombiniert. Anstatt lediglich das Endergebnis einzugeben, werden Studierende dazu aufgefordert, den vollständigen Lösungsweg schriftlich darzulegen. Dieser wird schrittweise überprüft, wobei das System ausschließlich die Aufgabenstellung kennt und anhand des eingegebenen Lösungswegs entscheidet, ob die Argumentation nachvollziehbar ist.

Das System wird seit nunmehr drei Jahren an der Hochschule Ruhr West eingesetzt. In dieser Zeit wurden die Fehler der Studierenden anonymisiert gesammelt, um wiederkehrende Fehlermuster zu identifizieren. Derzeit werden diese Daten systematisch analysiert, um typische Fehlkonzepte herauszuarbeiten.

In diesem Vortrag werden beispielhafte Fehlermuster vorgestellt und mögliche Konsequenzen für die Weiterentwicklung des Systems diskutiert. Darüber hinaus wird ein Einblick in die Benutzeroberfläche und die Handschriftenerkennung für mathematische Notationen gegeben. Abschließend wird skizziert, welche didaktischen Ansätze in der Lehre genutzt werden könnten, um den Studierenden gezielt bei der Vermeidung typischer Fehler zu helfen.