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Technische Universität Bergakademie FreibergEntwicklung innovativer Lehr- und Lernumgebungen an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg im Rahmen der Virtuellen Fakultät
Digitale Formate werden an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg seit gut einem Jahrzehnt erprobt und implementiert, mit dem Ziel die Präsenzlehre sinnvoll zu ergänzen. In den letzten Semestern hat sich die Lehre aufgrund der Corona-Pandemie nahezu ausschließlich in den digitalen Raum verlagert. Sowohl das Angebot an Online-Inhalten als auch die digitalen Kompetenzen der Lehrenden sind rapide gewachsen. Die Universität hat in dieser Entwicklung die Chance erkannt, ihre virtuelle Lehre weiterzuentwickeln, um flexible, interaktive und individuelle Lernumgebungen zu entwickeln. Ziel des Projekts ist es, das virtuelle Lehr- und Lernangebot auf Basis methodischer und didaktischer Ansätze zu erweitern, zu modernisieren und im Rahmen der Virtuellen Fakultät bereitzustellen sowie für neue Zielgruppen zu öffnen. Auch die einzigartigen geo- natur- und ingenieurwiss. Lehrsammlungen, wie z.B. die der Paläontologie und die der Mineralogie, sollen virtuell zugänglich gemacht und in die digitale Lehre integriert werden. Aus dem Projekt gehen sowohl erprobte, evaluierte Konzepte und Standards für virtuelle Lehre als auch pilotierte innovative Lehr- und Lernumgebungen für eine moderne und offene digitale Lehr- und Lernkultur hervor.
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Interaktive Visualisierung der Wissensvernetzung
Wie gelingt es Studierenden, die Verbindung zwischen Lehrinhalten über Modul- und Semestergrenzen hinweg aufzuzeigen? Wie können Studierende Verbindungen zwischen Themen, auch über verschiedene Fachbereiche hinweg, unmittelbar identifizieren?Hier setzt das Projekt InViWis mit der Idee der interaktiven Wissensvisualisierung an. Ziel ist es, Lehrmaterialien so aufzubereiten, dass inhaltliche Zusammenhänge durch netzwerkartige Visualisierungen deutlich werden. Durch den Einsatz von Technologien wie Linked Data, Natural Language Processing und offenen Webstandards entstehen interaktive Grafiken, die verdeutlichen, wie Themen, Begriffe und Konzepte miteinander in Beziehung stehen. Studierende haben die Möglichkeit, diese Strukturen zu erforschen und durch einen einfachen Klick direkt zu der entsprechenden Stelle im Lehr-Lern-Material zu gelangen.InViWis will Lehrende unterstützen, ihre Unterrichtsmaterialien systematisch zu ordnen, versteckte Verbindungen aufzudecken und die Entwicklung vernetzten Denkens bei Studierenden gezielt zu unterstützen auch über den Rahmen einzelner Module hinaus. Entwickelt wird eine plattformunabhängige Lösung, die explizit Open Educational Resources einbezieht und einfach in verschiedenen Lernmanagement-Systemen integriert werden kann. Das Konzept wird zu nächst im Bereich der Technischen Chemie und Informatik umgesetzt und erprobt. Der Einfluss auf das Lehr-Lern-Erlebnis sowie auf Wissensvernetzung und -erhalt werden untersucht.
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COIL-Eng
Das Projekt COIL-Eng bietet eine systematische Lösung, die die digitalen, persönlichen und institutionellen Netzwerke moderner Universitäten nutzt, um spezialisierte Sprach- und Kommunikationsmodule in Kurse umzuwandeln, die zukunftsorientierte Kompetenzen integrieren und auf eine Reihe von Herausforderungen reagieren, mit denen Studierende, Lehrende und Universitäten gleichermaßen konfrontiert sind.;Collaborative, Online, International Learning (COIL) Projekte entwickeln "Future Skills" und sind der perfekte Ort, um auch englische Kommunikationsfähigkeiten zu fördern, indem Englisch als Lingua Franca verwendet wird. Im COIL-Eng Projekt arbeiten Studierende verschiedener Fachrichtungen, Universitäten, Nationalitäten und Muttersprachen gemeinsam an interdisziplinären Semesterprojekten in englischsprachigen COIL-Projekten.; COIL integriert zukunftsorientierte Lern- und Lehrkonzepte wie Teamteaching und projektbasiertes Lernen (PBL) mit der gleichzeitigen Entwicklung von Zukunftskompetenzen, digitaler Kompetenz, kultureller Intelligenz, Ambiguitätstoleranz, selbst-reflexiven Fähigkeiten, Führungsqualitäten und englischen Kommunikationsfähigkeiten unter Verwendung der Fachsprache.Dieses neue Lern- und Lehrformat stärkt internationale Hochschulpartnerschaften, ermöglicht den virtuellen internationalen Austausch von Studierenden und fördert die Entwicklung von Lehrkompetenzen. Das COIL-Eng revolutioniert das Sprachenlernen und ist universell einsetzbar.
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Virtuelle interaktive Molekülsimulation
Räumliche Molekülstrukturen und dynamische Prozesse stellen eine zentrale Herausforderung für chemisches Verständnis dar. VirtMolSim löst dieses Problem durch innovative VR-Technologie, die Molekülmodellierung und theoretische Chemie erlebbar macht.Unser Ansatz verbindet die Open-Source-Software curcuma mit immersiver VR-Technologie und ermöglicht:Dreidimensionales Erleben komplexer MolekülstrukturenHaptisches Feedback bei MolekülmanipulationenIntuitive Visualisierung von Strukturänderungen und dynamischer ProzesseBasierend auf "Embodied Learning" können Studierende molekulare Prozesse nicht nur sehen, sondern durch Controller-Feedback auch spüren ein Vorteil gegenüber traditionellen 2D-Darstellungen auf Bildschirmen. Kuratierte Lehrszenarien sollen sicherstellen, dass der immersive Effekte sowohl auf High-End-PCs als auch auf Gaming-PC erfahrbar wird.Das Projekt zeichnet sich durch aktive Studierendenpartizipation auf allen Ebenen aus von der Konzeption über die Entwicklung bis zur Evaluation. Diese Einbindung stellt sicher, dass die Anwendung optimal auf Lernbedürfnisse zugeschnitten ist.Nachhaltigkeit wird durch Open-Source-Entwicklung und Dokumentation des Fortschritts, Hardware-Flexibilität (von High-End-Systemen bis zu Gaming-PCs) sowie Transferpotential für andere naturwissenschaftliche Fächer gewährleistet.;
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Empowernde Lehre in MINT bei psychischer Belastung
In MentalMINT werden an der TU Bergakademie Freiberg praxistaugliche Formate und Lehransätze zur inklusiven Gestaltung von MINT-Lehrveranstaltungen für psychisch belastete und neurodivergente Studierende geschaffen. In partizipativen Zukunftswerkstätten werden die Bedarfe betroffener Studierender erhoben und ihre Ideen für fördernde Lehrkonzepte gebündelt, darauf aufbauend didaktische Mikroformate sowie ein Konzept für empowernde Beratung und Lerncoaching durch Lehrende entwickelt.;Alle Formate werden im Lehralltag gemeinsam von Lehrenden und Studierenden in MINT-Fächern erprobt, in einem Werkzeugkasten gebündelt und durch Sensibilisierungsworkshops sowie eine Handreichung zur mentalen Gesundheit im Studium für die Lehre ergänzt.;MentalMINT fördert ein diversitätssensibles Lehrhandeln und stärkt die Selbstwirksamkeit und Selbstregulationskompetenz Studierender. Die Wirksamkeit wird durch qualitative und quantitative Erhebungen evaluiert, die Ergebnisse werden open access veröffentlicht und in die Hochschuldidaktik Sachsen, eine gemeinsame wissenschaftliche Einrichtung der sächsischen Hochschulen, für hochschuldidaktische Weiterbildungsangebote transferiert.
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Forschungsorientiertes Praktikum für eine bessere Wissensvernetzung
Die praktische Ausbildung ist in natur- und ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen eine wichtige Säule des Studiums, wobei die klassischen Praktika häufig aus isolierten Experimenten bestehen, die nicht die Komplexität und Vernetzung realer technischer Prozesse widerspiegeln. Die isolierte Betrachtung von Prozessen verschenkt damit die große Chance, dass in Forschung und Industrie häufig geforderte vernetzte Denken und Arbeiten zu fördern. Durch die Entwicklung eines forschungsorientierten Laborpraktikums im Projekt ReFineLab sollen die bisherigen Hürden in der Lehr-Lern-Erfahrung überwunden werden. Bisher einzeln betrachtete Prozessschritte, deren Verknüpfung in der Technik oft die größte Herausforderung darstellt, sollen durch eine neuartige Strukturierung des Praktikums realisiert werden. Praktika im Studiengang SINReM bieten sich in diesem Zusammenhang besonders an, da die ganzheitliche Betrachtung von Prozessen im Mittelpunkt des Studiums steht. Im forschungsorientierten Praktikum - ReFineLab - sollen die Studierenden in Kleingruppen aus einem technisch relevanten Rohstoff durch geschickte Kombination von Verfahrensschritten ein Zielprodukt abtrennen. Um dieses Ziel zu erreichen, stehen den Studierenden verschiedene Versuchsanlagen und Analysenmethoden zur Verfügung, die eigenständig zur Bearbeitung der Aufgabenstellung kombiniert werden sollen.
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Flexibel kombinierbare Cross-Reality Labore in der Hochschullehre: zukunftsfähige Kompetenzentwicklung für ein Lernen und Arbeiten 4.0
Konzepte zur Digitalisierung der Laborausbildung wie Simulationen, virtuelle Laborumgebungen oder Remotelabore, die unter dem Sammelbegriff Cross-Reality-Labore (CrossLabs) zusammengefasst werden, haben nicht erst in der aktuellen Pandemiesituation ihre Leistungsfähigkeit und Flexibilität bewiesen. Obwohl das Potenzial einer hochschulübergreifenden Nutzung offensichtlich ist, bleiben diese aber hochschul-lokal isoliert. Trotz inhaltlicher Überdeckung lassen sich die festgefügten Installationen, die auf die didaktischen Erfordernisse an einem Standort zugeschnitten wurden, nicht aus dem Kontext (Vorkenntnisse der Studierenden, individuelle Schwerpunkte, Umfang der Aufgabenstellung) einer anderen Hochschule heraus nutzen. CrossLab zielt auf die Etablierung eines hochschulübergreifenden, interdisziplinären Netzwerkes von digitalisierten Labormodulen, die vergleichbar mit den Konzepten der Industrie 4.0, bedarfsbezogen in einer Lernumgebung für studierenden-zentrierte Lehre kombiniert werden können. Dafür werden durch die Partner TU Bergakademie Freiberg, TU Ilmenau, TU Dortmund und der NORDAKADEMIE sowohl auf didaktischer, technischer und organisatorischer Ebene Lösungen entwickelt und evaluiert.
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Nachhaltige Energieerzeugung und Stoffrecycling in Landwirtschaft und Gartenbau
Das Projekt ist ein Verbundvorhaben zwischen der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (Professur Ökologischer Landbau) und der TU Bergakademie Freiberg (Professur für Gas- und Wärmetechnische Anlagen) mit dem Ziel der Implementierung des Themas Nachhaltige Energieerzeugung und Rezyklierung von Stoffen in der Landwirtschaft in die Lehre. Vorgesehen ist die Entwicklung eines Lehrkonzeptes für das Modul Biogas nach neusten didaktischen Gesichtspunkten und Erweiterung mit praktischen und experimentellen Elementen. Das Projekt beinhaltet die Installation eines Biogas-Batch-Gärsystems und zweier Biogas-Kleinanlagen für die Vergärung von Substraten im Labormaßstab und Prüfung der entstehenden Gärreste hinsichtlich ihrer Eignung für den Einsatz in der Landwirtschaft im Rahmen von Feldversuchen (technische und experimentelle Module). Ziel ist es, Motivation, Interesse und Lernerfolg von Studierenden durch eine unmittelbare Überführung theoretischen Wissens in die Praxis (Labormaßstab) zu fördern. Durch den experimentellen Ansatz im Labor und im Feld verbunden mit einer direkten Rückkopplung von Resultaten, der Möglichkeit der Fehleranalyse und der Optimierung von Prozessen, werden unterschiedliche Ebenen des Lernens angesprochen. Das Projekt ermöglicht den Kooperationspartnern einen vertieften Austausch und die Möglichkeit, die Wissensvermittlung modulübergreifend innovativer zu gestalten.
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"Grüne" Hörsäle an der Bergakademie
Das übergeordnete Ziel ist die Verzahnung der Universität mit der Gesellschaft. Dies geschieht durch die Bearbeitung von Fragestellungen aus der Wirtschaft, Politik und Verwaltung. Die verschiedenen Aspekte der Konzeption, Etablierung und Weiterentwicklung des "grünen Hörsaal-Konzeptes werden nachfolgend kurz beschrieben: - Zunächst bedeutet grün die Umgestaltung von bisher ungenutzten, zentral gelegenen Außenbereichen der Universitätsinstitute in "grüne" Hörsäle. - Durch die "grünen" Hörsäle entstehen Freiräume und Begegnungsräume. Die "grünen" Hörsäle werden genutzt zum Debattieren und Diskutieren sowie für Science Slams, Studienwerbung, Studium Generale - Es werden "grüne" Umsetzungskonzepte für die Energie- und Rohstoffwende durch Projekt- sowie Tandem-Lernen erarbeitet. Projekt-Lernen bedeutet, dass praxisnahe Fragstellungen bearbeitet werden. Tandem-Lernen bedeutet, dass "alte Hasen" mit den "jungen Wilden" gemeinsam Lösungen erarbeiten. - Die "grünen" Hörsäle erleichtern einerseits den Einstieg von Schülern in die Universität. Andererseits wird auch ein allmählicher Übergang von Absolventen in die regionale Wirtschaft ohne Praxisschock ermöglicht. Schulen, Universität und regionale Wirtschaft begegnen und verzahnen sich.
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