Marktplatz der Möglichkeiten – Ein modernes naturwissenschaftliches Praktikum

Im Rahmen der Neugestaltung des Bachelorstudiengangs Chemie wurde ein fächerübergreifendes Praktikumsmodul im 5./6. Fachsemester geschaffen, in dem interdisziplinäres Experimentieren unter Berücksichtigung individueller Interessen im Vordergrund steht. Dies wird durch ein modernes, IT-gestütztes Praktikumssystem ermöglicht, das unter Berücksichtigung verschiedener Interessen von Studierenden und Lehrenden automatisiert geeignete Versuchstermine bestimmt.


In klassischen Saal- oder Stationenpraktika führen die Studierenden – oftmals zusammen mit einem festen Teampartner – eine zuvor festgelegte Anzahl an Experimenten aus verschiedenen Themenbereichen durch. In der Regel werden alle verfügbaren Experimente durchgeführt bzw. den Studierenden vor Beginn des Praktikums Versuche zugeteilt, eine individuelle Auswahl ist nicht vorgesehen. Dies hat aus Sicht der Lehrenden den großen Vorteil, dass sowohl die Planungssicherheit als auch die Skalierbarkeit gewährleistet ist. Für homogene Gruppen, in denen alle Studierende den gleichen Stundenplan und feste Zeitslots für das Praktikum haben, lassen sich die Versuchstermine durch ein simples Permutationsschema bestimmen.

Versuche nach Interesse und Ziel auswählen

Grafik_Praktikumsplan

Berechnen eines durchführbaren Terminplans für ein Praktikum mit individuell verschiedenen Verfügbarkeiten der Studenten. Grafik: Resource Planner

Um die strenge Ordnung dieses klassischen Praktikums aufzulösen und ein adaptives Lernen mit individualisierten Lerngeschwindigkeiten zu ermöglichen, werden nun die bestehenden Praktikumsversuche in Schwierigkeitsgrade A (Grundlagen), B (fortgeschritten) und C (forschungsnah) als Lerneinheiten (Komponenten) entsprechend ihrer aufsteigenden Komplexität eingeteilt. Jeder Lerneinheit höherer Schwierigkeitsgrade können zugrundeliegende, vorgelagerte Komponenten als Vorbedingungen zugeordnet werden. Aus dem so geschaffenen Versuchsportfolio können sich die Studierenden nach ihren individuellen Interessen Lerneinheiten und Ziele (z.B. einen bestimmten forschungsnahen Versuch) auswählen.

 

Eine Plattform hilft bei der individuellen Planung

Da an diesem Praktikum Studierende unterschiedlicher Semester und auch Studiengänge teilnehmen, ist die Planung unter Berücksichtigung der jeweiligen zeitlichen Verfügbarkeit und gewählter Interessen nicht mehr von Hand möglich. Diese Aufgabe erfüllt die Praktikumsplattform, auf der die unterschiedlichen Interessen und Zeitslots von Studierenden und Lehrenden erfasst und automatisiert die individuellen Versuchstermine bestimmt werden.

Grafik_Aufgabenuzweisung

Zuweisung von Experimenten aus einem Pool an Studenten, unter Berücksichtigung der individuellen Schwierigkeit der Experimente und eines fairen Workloads der Studenten. Foto: Resource Planner

Als erster Schritt wurde im Rahmen des Projektes eine Planungswebsite erstellt, die unter anderem die Planung von klassischen Saal- und Stationenpraktika vereinfacht. So können zeitliche Verfügbarkeiten von Studierenden und Betreuern automatisch berücksichtigt werden. Die Website steht allen Lehrenden der TUM zur Verfügung (erreichbar aus dem MWN).

 

Der erste Einsatz lief erfolgreich

Im Sommersemester 2017 wurde am Fachbereich Chemie erstmals ein bestehendes Stationenpraktikum mit Hilfe der neu erstellten Planungsplattform geplant. Bei diesem Praktikum wurden je 6 Versuche von 26 Studierenden in Zweier-Gruppen innerhalb von 18 Versuchstagen durchgeführt. Erstmalig wurden hierbei die Gruppen durch die Planungssoftware bei jedem Versuch unterschiedlich zusammengesetzt, so dass die Studierenden mit verschiedenen Teampartnern arbeiten konnten. Auch individuelle Fehltage aufgrund von anderen Lehrveranstaltungen konnten automatisiert berücksichtigt werden.

Zusammenfassend reduziert eine automatisierte Ressourcenplanung den Zeitaufwand für Praktikumsorganisatoren und ermöglicht komplexe Zeitpläne (z.B. mit gemischten Gruppen), die bei einer Planung von Hand nicht ohne weiteres umsetzbar sind. Von dieser erweiterten Flexibilität profitieren auch Studierende, da dadurch besser auf ihre individuellen Studienpläne und Interessen eingegangen werden kann.

Konzept & Umsetzung

Das Praktikumskonzept wurde von Dr. Andreas Bauer, Dr. Friedrich Esch und Dr. Christoph Scheurer entworfen und die Umsetzung wird vom TUM-Lehrfonds gefördert.

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