Mathematik und Elektrotechnik sinnvoll verzahnen
Zwei Grundlagenmodule der Studieneingangsphase wurden zeitlich und inhaltlich aufeinander abgestimmt. Hierzu war eine inhaltliche Umstrukturierung erforderlich, wobei ein gemeinsamer Konsens unter den Lehrenden zu identifizieren war. Ein einheitliches und schlüssiges Gesamtkonzept wurde erreicht, getestet und evaluiert.
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Beschreibung
Herausforderung
In der Studieneingangsphase fehlt eine ausreichende inhaltliche und zeitliche Abstimmung zwischen den einzelnen Modulen. Dies kann das Verständnis der Studierenden erschweren und ihre Motivation beeinträchtigen. Besonders im Bereich der Mathematik fehlen oft praxisnahe Bezüge zur Elektrotechnik. Durch eine systematische Verzahnung der Module werden mathematische Inhalte gezielt und rechtzeitig vor ihrer elektrotechnischen Anwendung vermittelt. Dadurch wird vernetztes Wissen aufgebaut nachhaltig.
Herangehensweise
Bei einer ersten Abstimmung zwischen den Dozierenden wurden Modulpläne verglichen und eine detaillierte Themenübersicht ausgearbeitet, wodurch erste Herausforderungen sichtbar wurden. In dieser Explorationsphase entstand eine Modullandkarte mit konkreten thematischen Verknüpfungen. Die Leitfrage lautet: Welche mathematischen Grundlagen sind zu welchem Zeitpunkt bereitzustellen, um in der Elektrotechnik eine darauf aufbauende Vermittlung zu ermöglichen? Inhalte mussten in verkürzter Form dargestellt werden oder durch anwendungsfreundlichere Erklärungen ersetzt werden. Die Lehrmaterialien wurden überarbeitet, sodass diese ein einheitliches Design und Struktur in Folien, Skripten und Übungen aufweisen. Ergänzend wurde ein Online-Kurs eingerichtet, in dem gezielt auf inhaltliche Verknüpfungen verwiesen wird, etwa vom Zweigstromverfahren (Elektrotechnik) zum Gaußschen Eliminationsverfahren (Mathematik).
Zusammenhang
Vorbereitend wurden Studierende zur Zufriedenheit beider Lehrveranstaltungen befragt. Im folgenden Semester wurde das neue Konzept erprobt. Während des Semesters wurde Feedback von Studierenden mithilfe einer Teaching Analysis Poll eingeholt und so wurden gelungene Aspekte und mögliche Verbesserungen identifiziert.
Voraussetzung
Entscheidend für die Umsetzung war die Bereitschaft der Dozierenden, ihre Veranstaltungspläne flexibel zu gestalten. Kompromisse sind essenziell, da eine veränderte Vermittlung einzelner Themen, sowie die Reduktion mancher Inhalte erforderlich ist. Auch eine Umstellung der Themenreihenfolge sollte mit Offenheit akzeptiert und in die Planung integriert werden. Hilfreich ist eine zusätzliche Person, die beide Veranstaltungen überblickt und erste Entwürfe für Skript, Folien und Übungen erstellt. Wöchentliche Teambesprechungen sind nachdrücklich anzuraten, um den kontinuierlichen Austausch zu gewährleisten. Im Rahmen dieser Treffen lassen sich frühzeitig Unstimmigkeiten erkennen und Fortschritte abgleichen.
Eignung
Die durchgeführten Evaluationen in Form von Vorher-Nachher-Erhebungen sowie die Ergebnisse der Teaching Analysis Poll liefern belastbare Erkenntnisse zum Erfolg des Lehrkonzepts und zu bestehenden Herausforderungen, insbesondere im Hinblick auf die inhaltliche Verzahnung der Module. Ergänzend dazu wurden im regelmäßigen direkten Austausch mit den Studierenden Themenbereiche identifiziert, die weiter vertieft oder inhaltlich ergänzt werden sollten.
Vorgehen/Schritte
Zunächst sollte eine koordinierte Besprechung der Dozierenden der betreffenden Module erfolgen, mit dem Ziel, inhaltliche Schnittstellen sowie bestehende Zeitpläne zu erörtern. In diesem ersten Treffen sollte ein erster Entwurf eines Wochenplans entwickelt werden, der die relevanten Inhalte beider Module zeitlich aufeinander abstimmt. Dabei steht insbesondere die Gestaltung der Themenabfolge im Vordergrund, um einen logischen Verlauf zu ermöglichen und inhaltliche Abhängigkeiten zu berücksichtigen. Eine zentrale Leitfrage könnte dabei lauten: „Welches Thema muss im Modul A behandelt sein, damit im Modul B in Woche X ohne zusätzliche Wiederholungen begonnen werden kann?“
Sobald dieser vorläufige Plan vorliegt, empfiehlt es sich, ein Flussdiagramm zu entwickeln, welches die inhaltlichen Brücken zwischen den Modulen visuell darstellt. Zum Beispiel: „Das Thema Gleichungen aus der Mathematik wird in der Elektrotechnik für die Themen X und Y benötigt.“ Dieses Diagramm hilft dabei, die inhaltliche Logik der Planung zu überprüfen und stellt sicher, dass die gewählte Themenabfolge in beiden Modulen sinnvoll ineinandergreift.
Vor der Erstellung der konkreten Unterrichtsmaterialien ist ein Abgleich mit dem aktuellen Semesterplan vorzunehmen. Hierbei ist zu prüfen, an welchen Tagen Lehrveranstaltungen durch Feiertage oder andere Ausfälle beeinträchtigt sind. Solche Unterbrechungen können direkte Auswirkungen auf die geplante Verzahnung haben. Es ist daher wichtig, frühzeitig zu erkennen, ob einzelne Themen verschoben oder anders gewichtet werden müssen, um die Kohärenz der Lehre aufrechtzuerhalten.
Im Anschluss daran können die inhaltlichen Materialien für beide Module konzipiert und aufeinander abgestimmt werden. Dazu gehören Folien, Skripte und Übungsaufgaben mit einheitlicher Gestaltung und Struktur. Um die inhaltlichen Verbindungen für die Studierenden noch sichtbarer zu machen, wurde in diesem Projekt zusätzlich ein gemeinsamer Moodle-Kurs eingerichtet. In diesem Kurs können zentrale Inhalte direkt miteinander verknüpft werden – zum Beispiel durch Verlinkungen von einem elektrotechnischen Thema auf das zugrundeliegende mathematische Kapitel. So entsteht für die Studierenden eine durchgängige Lernlinie, die Zusammenhänge transparent macht.
Hinweise
Effekte
Durch die Umstrukturierung der Mathematik ergaben sich neue Themenabfolgen, die als Wiederholung im Semester wirken – etwa die Behandlung komplexer Zahlen direkt nach den Exponentialfunktionen, um anschließend die Wiederholung von Matrizen durch komplexe Matrizen herzustellen. Ein positiver Effekt der neuen Struktur ist, dass Themen vom Semesterbeginn später erneut aufgegriffen, vertieft und somit wiederholt wurden. In der Elektrotechnik konnte durch die inhaltliche Abstimmung auf lange Wiederholungen mathematischer Grundlagen verzichtet werden. Dadurch ließ sich wertvolle Zeit einsparen, und der Fokus stärker auf die fachlichen Inhalte gelegt werden.
Learnings
Die generelle Bereitschaft zur Kooperation der Dozierenden ist zentral für eine erfolgreiche Umsetzung. Von besonderer Relevanz ist hierbei ein hohes Maß an Kompromissbereitschaft und Flexibilität. Ebenso unterstützt der Austausch mit den Studierenden die frühzeitige Identifikation und Adressierung potenzieller Herausforderungen. Es zeigte sich als vorteilhaft, die Studierenden zu Semesterbeginn über das neue Konzept zu informieren. Empfehlenswert ist ein gemeinsames Begrüßen in der ersten Veranstaltung, um Transparenz und Verständnis zu schaffen.
Empfehlung
Die Erstellung der Materialien während des Semesters bedeutet einen erheblichen Aufwand und sollte bei der Planung der Umsetzung berücksichtigt werden. Hilfreich ist dabei die Einbindung einer dritten Person, etwa einer wissenschaftlichen Mitarbeiter*in oder einer studentischen Hilfskraft. Diese kann bei der Abstimmung, Aufbereitung und Verlinkung der Inhalte unterstützen und entlastet die Lehrenden im laufenden Betrieb.
Tipps
Hervorzuheben ist besonders die Empfehlung des regelmäßigen Austauschs. Abstimmungen sollten während des Semesters beibehalten werden. So wird sichergestellt, dass der erstellte Plan auch in der Praxis umsetzbar ist. Bei unerwarteten Problemen oder Abweichungen kann schnell reagiert und der Ablauf flexibel angepasst werden. Kontinuierliche Kommunikation trägt entscheidend zum Gelingen der Verzahnung bei.
Sonstiges
Um ein dauerhaft nutzbares sowie auf andere Lehrende und Disziplinen übertragbares Konzept zu etablieren, empfiehlt es sich, bereits zu Beginn über geeignete organisatorische und technische Umsetzungsformen, etwa den Einsatz von Lernmanagementsystemen oder versionsbasierter Plattformen wie Git, nachzudenken.
Methoden
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