Lehrlabor³

Prof. Dr. Victoria Bertels (rechts), Christine Wissel (links), Vincent Martin (Mitte)

Das Lehrentwicklungsvorhaben:
Unsere Zielsetzung ist eine engere Verzahnung von Theorie und Praxis zu ermöglichen. Damit soll die Praxisnähe im Studium für Studierende und die Einbeziehung von Unternehmen in das Modul „UX-praxisnah“ erhöht werden. Welche studienbegleitenden Lehr- und Lernelemente und Szenarien, z.B. in Form von gemeinsamen Veranstaltungen unter Beteiligung von Studierenden und Unternehmen sind in diesem Zusammenhang denkbar und welche können für einen zielgerichteten Kompetenz-erwerb didaktisch sinnvoll zum Einsatz kommen? Welche Lehrelemente und -formen (Gruppenarbeiten, Übungen, Präsentationen etc.) sind attraktiv und wie können Unternehmen partizipieren? Wie können diese Elemente in einem Blended-Learning-Szenario umgesetzt werden (analog, digital, hybrid)?

Prof. Dr. Alison McNamara (Mitte), Jonathan Klemm (links), Laurin Niclas Dörre (rechts)

Das Lehrentwicklungsvorhaben:
Programmieren zu lernen, stellt eine spannende Herausforderung dar, die nicht nur technisches Know-how, sondern auch kreative und analytische Fähigkeiten fordert. Viele Studierende empfinden die abstrakten Konzepte und die Notwendigkeit, eine völlig neue Art des Denkens zu entwickeln, zunächst als Hürde. Hinzu kommt, dass die Motivation, sich intensiv mit der Materie auseinanderzusetzen, nicht bei allen gleich ausgeprägt ist, was oft mit den wirtschaftlichen Vorteilen eines Informatik-Studiums zusammenhängt.

Angesichts dieser Herausforderungen haben wir uns ein ambitioniertes Ziel gesetzt: Wir möchten eine Lernumgebung für den Studiengang Softwaredesign schaffen, die nicht nur die Leistung, sondern auch die Motivation der Studierenden deutlich steigert. 

Unser Ansatz kombiniert Gamification-Elemente, fortschrittliche Code-Ausführungsumgebungen und individuell angepasste Lernpfade, um ein einzigartiges und effektives Lernerlebnis zu bieten.

Durch die Berücksichtigung der unterschiedlichen Voraussetzungen und Bedürfnisse der Studierenden möchten wir eine inklusive und ansprechende Bildungserfahrung schaffen. Wir glauben fest daran, dass durch die richtige Kombination aus Spaß und Ernsthaftigkeit, Theorie und Praxis, jeder Studierende die Fähigkeit entwickeln kann, komplexe Probleme zu lösen und so das volle Potenzial der Informatik zu entfalten.

Wir streben danach, den Lernprozess zu verbessern und ein Verständnis sowie Interesse für die Softwareentwicklung zu fördern. Mit unserer neu konzipierten Lernumgebung möchten wir den Studierenden effektive und praxisnahe Lernmethoden bieten, die auf die aktuellen Anforderungen der Informatikbranche zugeschnitten sind.

Prof. Dr. Michael Wick (links), Raik Pawlowski (mitte), Christian Adler (rechts)

Das Lehrentwicklungsvorhaben:
Viele Lehrbücher der Physik sind durch eine wesentliche Einschränkung des klassischen Buchdrucks gekennzeichnet: Formeln und Text werden gemischt in linearer Reihenfolge dargestellt. Gerade Ableitungen in der Physik sind jedoch für eine solche Darstellung oft ungeeignet, da ihre Struktur in der Regel baumförmig ist: Eine physikalische Ableitung besteht im Wesentlichen aus einer Reihe von Einzelschritten, wie z.B. Gleichung A, kombiniert mit Gleichung B, ergibt Gleichung C. In der Praxis führt die konventionelle Darstellung dazu, dass Ableitungen über mehrere Buchseiten verteilt und durch Formelnummerierung verbunden sind.

Diese Einschränkung wurde in zwei Lehrbüchern adressiert. Diese werden der nichtlinearen Struktur der Ableitungen und auch der visuellen Wahrnehmung der Studenten und Studentinnen besser gerecht, indem die Idee der Concept Maps auf mathematische Zusammenhänge ausgedehnt wird. Eine Concept Map ist die Visualisierung von Begriffen und deren Zusammenhängen in Form einer Landkarte. Durch diese strukturierte, grafische Herangehensweise werden die wesentlichen Schritte der Herleitung auf einen Blick sichtbar und prägen sich gut ein.

Prof. Dr. Katharina Neumann (rechts), Anke Kaluza (links), Denise Bohrisch (mitte)

Das Lehrentwicklungsvorhaben:
Im neuen modularen Studiengang Ingenieurwissenschaften (B.Eng.), mit zweisemestriger Orientierungsphase, werden die Studienrichtungen Maschinenbau, Elektro-, Werkstoff- und Umwelttechnik und Wirtschaftsingenieurwesen vereint. Der Studiengang wurde im Wintersemester 2022/2023 erstmalig angeboten. 

Im Projekt soll ein angepasstes Lehrkonzept für das im 2. Semester angebotene Modul Chemie I entwickelt werden, um bei den Studierenden ein optimales Lernergebnis zu erzielen, indem ein besserer Zugang für das Fach erzielt wird. Durch den neuen Studienaufbau belegen auch Studierende mit reinem Interesse an Maschinenbau, Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen das Modul Chemie I, was in den vorhergehenden Studienplänen nicht vorgesehen war.

Es ist daher notwendig, ein Verständnis für den Nutzen von chemischen Kenntnissen für den späteren Schwerpunkt und das Berufsfeld zu generieren. Weiterhin besteht die Herausforderung darin, dass Studierende mit unterschiedlichster Vorbildung am Modul teilnehmen, was die Lernmotivation bei denjenigen mit minimalen Vorkenntnissen stark bremst.

Die Vorerfahrungen und Kenntnisse der Teilnehmenden sind nicht nur im theoretischen Bereich, sondern auch im praktischen Arbeiten im Labor sehr heterogen. Die zur Vorlesung zugehörigen Praktika werden gruppenweise durchgeführt und starten zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Verlauf des Semesters, da 60-70 Studierende die Praktika absolvieren müssen. 

Dies führt dazu, dass die unterschiedlichen Wissensstände der Studierenden zu Beginn der Praktika durch die Vorlesungsinhalte noch nicht ausgeglichen wurden. Dies und die teilweise geringe Motivation für die Grundlagen der Chemie stellen eine Herausforderung für die Wissensvermittlung in klassischen Vorlesungen mit Laborpraktika dar.

Prof. Dr. Markus Schmitt (links), Almut Rieke (rechts), Jeremy Metz (Mitte)

Das Lehrentwicklungsvorhaben:
Hinführung einer multidisziplinären, dezentral verteilten studentischen Gruppe zu digitalem, interdisziplinärem Arbeiten für nachhaltige Entwicklung.

Diese Aufgabe stellt sich z.B. bei einem interdisziplinären Studiengang „Nachhaltige Entwicklung“, dem fakultätsübergreifenden Studium Generale oder einem hochschulübergreifenden Zertifikatangebot.
Eine Gruppe Studierender verschiedener Fachrichtungen (an unterschiedlichen Hochschulen) wird mit Herausforderungen der nachhaltigen Entwicklung konfrontiert. In einem 3-stufigen Lernprozess erfolgt dann der Übergang vom disziplinären über das multi- zum interdisziplinären Arbeiten als Schlüsselkompetenzen für nachhaltige Entwicklung.

Nach der Erarbeitung eines passenden Kompetenzrasters soll insb. untersucht werden, inwieweit sich dieser 3-stufige Prozess skalieren lässt, um Interdisziplinarität in hybriden Lehr-/Lernszenarien mit unterschiedlichen Workloads (90 Min. bis 150 Std.) zu vermitteln.
Die Aufgaben werden z.B. aus den Transformationsfeldern Energie, Mobilität, Ernährung, Ressourcen etc. gewählt. Auch auf Lehrendenseite würde Multidisziplinarität begrüßt, um disziplinäre Einseitigkeit zu vermeiden.

Prof. Dr. med. Dipl. Ing. Christian Hanshans (Mitte), Johannes Zauner (rechts), Melanie Rammler (links)

Das Lehrentwicklungsvorhaben:
Das interdisziplinäre biomedizinische Forschungs- und Ausbildungszentrum (BIOMED) wurde 2019 an der Fakultät für angewandte Naturwissenschaften und Mechatronik der Hochschule München gegründet. Es verfolgt mehrere Ziele.

Es ist ein Ort an dem Studierende unterschiedlicher Studienrichtungen zusammenkommen und gemeinsam lernen (und forschen) können sollen. Es besteht eine enge Anbindung an das Strascheg Center for Entrepreneurship (SCE), das als An-Institut der Hochschule München überfakultäre Lehrangebote bereitstellt und auch als Startup Inkubator fungiert. Daneben ist das BIOMED an mehreren internationalen Projekten des DAAD (Agora) oder der DFG (Sino-German Center for Research Promotion) beteiligt. Mit dem interdisziplinären Ansatz werden Bachelor-Studierende der Studienrichtungen klinische Optometrie, Mechatronik/Medizintechnik, Bioingenieurwesen, physikalische und chemische Technik oder Prozessautomatisierung ebenso wie Masterstudiengänge der Mikro-Nano-Technik, Photonik, Bioingenieurwesen oder Automatisierungstechnik angesprochen. Die medizinischen oder lebenswissenschaftlichen Themen stehen als Anwendungsfall und Ideengeber für die Bearbeitung von Aufgaben und Lerninhalten im Vordergrund. Das Lehrangebot reicht von medizinischen Grundlagen (Anatomie, Physiologie, Humanbiologie, Pathophysiologie)
über technische und medizintechnische Lehrveranstaltungen (Messtechnik, medizinische Bildgebung, Medizintechnik) bis hin zu interdisziplinären oder fakultätsübergreifenden Lehrangeboten (vhb Kurs: Licht und Gesundheit 1+2, Infektiologie 1+2, DAAD Agora, RealProjects).

Bereits vor der Corona Pandemie wurden dank der Förderung durch das Zentrum für innovative Lehre mehrere neue Lehr- und Lernkonzepte entwickelt. Besondere Aufmerksamkeit hatte hier das „Praktikum aus dem Koffer“ erlangt. Während der Pandemie wurden klassische Laborversuche in kleine Koffer gepackt und den Studierenden nach Hause geschickt. Hierzu mussten die Laborversuche in ihrer Komplexität auf das Lernziel reduziert werden, um von den Studierenden zu Hause selbst aufgebaut werden zu können. Es wurden zum Beispiel Medizingeräte wie ein EKGGerät mit Mikrokontrollern und Analog-Digitalwandlern nachgebaut. An diesem Koffer konnten drei Laborversuche aufgehängt werden. Im ersten Schritt musste die elektronische Schaltung an einem Steckbrett aufgebaut und verdrahtet werden. Ein vorgefertigter Quellcode für den Mikrokontroller lag in dokumentierter Form vor, musste jedoch um essenzielle Bausteine wie der Abtastrate und geeigneten Signalfiltern von Lehrlabor³ – Kommunikation den Studierenden ergänzt werden. War ein funktionstüchtiges Gerät zusammengebaut und programmiert, mussten Biosignale aufgezeichnet, visualisiert und interpretiert werden. Im Rahmen des Kurses wurden aus den anonymisierten Datensätzen aller Kursteilnehmer zudem statistische Methoden und Grundlagen zu wissenschaftlichem Arbeiten vermittelt. Neben dem Praktikum aus dem Koffer gab es weitere didaktische Konzepte wie das (virtuelle) Anatomie und Physiologie-Tutorium mit fallbasiertem Training und Virtual Reality oder ein Praktikum im Rahmen der Lehrveranstaltung medizinische Bildgebung mit Bildrekonstruktion und 3D-Modellierung medizinischer Schnittbilder und anschließendem 3D-Druck der erzeugten 3D Objekte. In den beiden gewählten Beispielen kamen Peer-Teaching Konzepte mit ausgebildeten studentischen Hilfskräften und Tutoren zum Einsatz. Die Mischung der physischen, virtuellen und praktischen Lehrangebote wurde von den Studierenden besonders geschätzt und unlängst mit dem bayerischen Lehrpreis gewürdigt und in Ausschnitten am Forum Lehre 2022 vorgestellt. In der post-pandemischen Lehre gilt es nun bisherige Konzepte retrospektiv und prospektiv wissenschaftlich zu untersuchen und besonders relevante Kernelemente gezielt für bessere Lehre im Regelbetrieb einzusetzen.

Prof. Dr. med. Dipl. Ing. Christian Hanshans (links), Melanie Rammler B.Eng. (rechts), Friederike Burkhardt (mitte)

Das Lehrentwicklungsvorhaben:
Mit dem interdisziplinären Ansatz des Biomed Labors verfolgt das Forschungs- und Ausbildungszentrum mehrere Ziele.
Es ist ein Ort an dem Studierende unterschiedlicher Studienrichtungen zusammenkommen und gemeinsam lernen (und forschen) können sollen.

Es werden unterschiedliche Studierende aus den Studienrichtungen klinische Optometrie, Mechatronik/Medizintechnik, Bioingenieurwesen, technische Physik und chemische Technik oder Prozessautomatisierung der Bachelorstudiengänge sowie Mikro-Nanotechnik, Photonik, Bioingenieurwesen, Mechatronik oder Produktion und Automatisierungstechnik der Masterstudiengänge der Fakultät für angewandte Naturwissen-schaften und Mechatronik sowie überfakultärer Lehrangebote adressiert.

Außerdem sieht das didaktische Konzept des Raums zum einen das Prinzip des Peer-Teachings vor: Um den Studierenden die Angst zu nehmen auch vermeintlich „dumme“ Fragen zu stellen sollen die praktischen Lerneinheit von Studenten betreut, die selbst vor kurzem das jeweilige Modul besucht haben und besser nachvollziehen können wo Schwierigkeiten im Verständnis bestehen können und somit als niederschwelliger Ansprechpartner dienen. Der Professor hält sich im Hintergrund und gibt bei Bedarf nochmal ergänzende Erklärungen und detailliertes Fachwissen aus der Praxis weiter.
Zum anderen soll den Studierenden auch außerhalb der praktischen Lehrveranstaltung die Möglichkeit gegeben werden den Raum zu nutzen und eigenständig oder in Gruppen zu lernen.