Handreichung

Diese Handreichung dient als offizieller Leitfaden zur Nutzung und Adaption der im Rahmen des Verbundprojekts „GET it digital“ entwickelten Lehr- und Lernmaterialien. Die Materialien wurden als Open Educational Resources (OER) konzipiert, um Lehrenden an Hochschulen ein didaktisch ausgereiftes und digitales Baukastensystem für die Grundlagen der Elektrotechnik (GET) bereitzustellen. Ziel ist es, die Qualität der Lehre zu steigern und Lehrenden eine effiziente Gestaltung ihrer Veranstaltungen zu ermöglichen.

Alle Materialien, einschließlich Skripte, Folien, Lernvideos, H5P-Lerneinheiten und Aufgabensammlungen, sind unter der CC BY-SA 4.0 Lizenz lizenziert. Diese Lizenz erlaubt die freie Nutzung, Bearbeitung und Weiterverbreitung der Inhalte unter Nennung der Autorenschaft. Ausgenommen hiervon sind lediglich explizit gekennzeichnete Elemente und Logos.

Zielgruppe und Lernziele

Die Lernziele der Materialien sind nach den Taxonomiestufen des Fakultätentags1 bzw. Fachbereichstags2 Elektrotechnik formuliert. Sie reichen von der grundlegenden Wissensaneignung bis zur Anwendung komplexer Verfahren. Die didaktische Konzeption zielt darauf ab, den Lernerfolg durch interaktive Elemente und die Möglichkeit des orts- und zeitunabhängigen Lernens zu erhöhen. Langfristiges Ziel ist die Reduzierung der Abbruchquoten in den ersten Semestern, indem die Materialien den Studierenden eine flexible und tiefgehende Auseinandersetzung mit den Lerninhalten ermöglichen.

Detaillierte Materialübersicht

Das Projekt „GET it digital“ umfasst zwölf ausgearbeitete Module. Diese sind in drei Komplexitätsgrade unterteilt: Kernmodule (Basiskenntnisse), Fortgeschrittene Module (weiterführende Kenntnisse) und Erweiterte Module (komplexe und anwendungsorientierte Inhalte). Jedes Modul beinhaltet ausführliche Skripte, Präsentationsfolien, STACK-Übungen und automatisch generierte Videos.

Planung einer Vorlesung mit den Materialien

Inhalte und Taxonomiestufen

Die effektive Planung einer Vorlesung beginnt mit der Auswahl der relevanten Inhalte. Für Studierende der Elektrotechnik werden diese beispielsweise vom Fakultätentag Elektrotechnik und Informationstechnik (Universitäten)3 oder vom Fachbereichstag Elektrotechnik (HAWs)2 festgelegt und jeweils mit den empfohlenen Taxonomiestufen verknüpft. Diese Empfehlungen bilden einen inhaltlichen und didaktischen Rahmen, der sicherstellt, dass die vermittelten Kompetenzen bundesweit anerkannten Standards entsprechen.

Im Grundstudium dominieren die Taxonomiestufen 1 (Wissen), 2 (Verstehen) und 3 (Anwenden). Höhere Stufen wie 4 (Analysieren), 5 (Entwerfen) und 6 (Bewerten) kommen hier lediglich in ausgewählten Themengebieten oder in vertiefenden Übungen zum Einsatz. Für Studierende anderer Fachrichtungen existieren vergleichbare Empfehlungen, z. B. vom Fakultätentag Maschinenbau oder dem Fakultätentag Informatik.

Bei der Nutzung dieser in einer Art Baukastensystems enthaltenen Materialien sind teilweise aufeinander aufbauen, so dass zum Verständnis der nachfolgenden Themen bereits von den Studierenden behandelt sein sollten. Eine Übersicht über die Abhängigkeiten der in Grundlagenwissen (Core), fortgeschrittenes Wissen (Advanced) sowie erweitertes Wissen (Extended) ist in der folgenden Grafik dargestellt.

Interne Zusammenhänge und Struktur der entwickelten Module

Lernziele

Die sorgfältige Definition von Lernzielen ist entscheidend für eine zielgerichtete und effiziente Lehrveranstaltung. Sie dient als verbindendes Element zwischen den Inhalten und der gewählten Taxonomiestufe, und sollten die nach dem Durcharbeiten der Materialien erlangten Fähigkeiten der Studierenden als Aussagen beschreiben. Beispielhafte Lernziele sind zu Beginn und Ende eines jeden Moduls in den Foliensätzen sowie im Skript aufgeführt.

Eine konsequente Ausrichtung der Lernziele an den Taxonomiestufen und die bewusste Kombination verschiedener Medien steigern die Wirksamkeit der Lehre und erleichtern den Studierenden den Übergang von der reinen Wissensaufnahme hin zu einer sicheren Anwendung und Analyse des Erlernten.

Beispielhafte Integrationen (Universitäten & HAWs)

Nachfolgend sind einige Beispiele aufgeführt, welche der erstellten Materialien in beispielhafte real durchgeführte Lehrveranstaltungen an Universitäten bzw. HAWs durchgeführt wurden.

  1. Maschinenbau, Universität

    In der Lehrveranstaltung "Grundlagen Elektrotechnik für Maschinenbau", welche im 3. Fachsemester gelesen wird, wird folgende Struktur unter Verwendung der angegebenen Module genutzt:

    1. Einführung: Teile von Modul 1
    2. Elektrostatisches Feld: Teile von Modul 1, Kraft- und Energiebetrachtungen aus Modul 2 sowie der Kondensator aus Modul 3
    3. Stationäre elektrische Ströme: Teile von Modul 1 sowie den elektrischen Widerstand aus Modul 3
    4. Gleichstromnetzwerke: Modul 4 (komplett) sowie Teile aus Modul 5
    5. Statisches Magnetfeld: Stationärer Teil aus Modul 6
    6. Zeitlich veränderliche Magnetfelder: Zeitabhängige Teile aus Modul 6
    7. Zeitlich veränderliche Spannung und Ströme: Modul 7 sowie Grundlagen der Ausgleichsvorgänge aus Modul 12
    8. Gleichstrommaschine: Nur Grundlagen zur Gleichstrommaschine aus Modul 11

  2. Informatik, Universität

  3. Elektrotechnik, HAW

  4. Fahrzeugtechnik, HAW

Adaption der Materialien auf eigene Vorlesungen

Nachfolgend Schritte zur Integration in eigene Lehrveranstaltungen.

Einrichten der LaTeX-Pipeline

Aufbau der LaTeX-Module (Folien und Skripte)

Bearbeiten der Lehrvideos

Nutzen und Bearbeiten der STACK-Aufgabensammlung

Integration didaktischer Methoden

Nutzen Sie die Materialien, um verschiedene didaktische Methoden effektiv umzusetzen. Beispielsweise können Studierende vor der Präsenzphase die Videos und Skripte eigenständig bearbeiten und während der Präsenzveranstaltung spezifische STACK-Aufgaben in Gruppen lösen.

Think-Pair-Share

Bei dieser Methode werden den Studierenden Verständnisfragen im Multiple Choice Format zum vorher vermittelten Stoff gestellt. Häufig werden dabei Fehlvorstellungen, welche typischerweise bei Studierenden herrschen, aufgegriffen. Anschließend werden die Studierenden aufgefordert, ihre Antwort mit Hilfe eines Audience Responses Systems wie beispielsweise PINGO3 einzugeben.

Anschließend sollen die Studierenden versuchen ihre Nachbarn von ihrer Antwort überzeugen bzw. sie ihnen plausibel zu erklären. Dadurch lernen die Studierenden die Denkweisen ihrer Kommilitonen kennen, und üben selber, ihre eigenen Gedanken zu den Problemstellungen klar zu strukturieren. Eine zweite Antwortrunde auf dieselbe Frage gibt nun Einblicke, ob der Prozess erfolgreich war.

Falls sich bereits in der ersten Fragerunde abzeichnet, dass nur die wenigstens Studierenden die Antwort auf die Frage kennen (z. B. < 30%), oder die Antwort bereits fast allen bekannt ist (z .B. > 80%), kann gegebenenfals auf eine zweite Runde verzichtet werden, und der bzw. die Dozierende sollte sich dem Thema selbst noch einmal ausführlich widmen, oder im zweiten Fall die Lösung mit einer kurzen Erklärung direkt liefern.

Problem-Based Learning (PBL)

Während in den Vorlesungen in der Regel nicht genug Zeit ist, bietet sich das Problem-Based Learning (PBL) beispielsweise im Tutorienbetrieb an. Dazu bekommen die Studierenden eine praxisnahe Problemstellung wie beispielsweise das Design und die Dimensionierung eines kleinen Messaufbaus, welche sie weitestgehdend eigenständig mit den zur Verfügung gestellten Aufgaben lösen sollen. Die Tutoren treten dabei nicht als klassische Lehrperson auf, sondern moderieren den Lernprozess in erster Linie. Diese Lehrform wird meist in Gruppenarbeit durchgeführt, wodurch in jedem Teilschritt Absprache der Gruppenmitglieder untereinander erzwungen wird, was jedem einzelnen Teilnehmer die Chance zu einer Selbstreflexion bietet. Diese Methode fördert die Problemlösekompetenzen der Studierenden sowie den Transfer theoretisch erlangten Wissens auf praktische Problemstellung.

Blended Learning

Je nach Struktur der jeweiligen Einrichtung können die Inhalte sinnvoll im Blended-Learning-Format unterrichtet werden, da sämtliche Materialien sowohl für die Verwendung in Vorlesung als auch für das Selbststudium vollständig aufbereitet sind. Studierende erarbeiten sich zunächst mithilfe von Skripten und Vorlesungsvideos die grundlegenden Konzepte in ihrem eigenen Lerntempo. Interaktive STACK-Aufgaben ermöglichen eine direkte Rückmeldung und festigen das Verständnis vor der Präsenzveranstaltung. In der gemeinsamen Vorlesungs- oder Übungszeit steht dann nicht mehr die reine Wissensvermittlung im Vordergrund, sondern die Anwendung auf komplexere Problemstellungen, die Diskussion typischer Fehler und die Klärung offener Fragen. Durch diese Struktur wird die Präsenzzeit deutlich interaktiver, und heterogene Vorkenntnisse lassen sich leichter ausgleichen. So entsteht ein flexibler und nachhaltiger Lernprozess, der sowohl Motivation als auch Lernerfolg steigert.

Schlussbemerkung

Hier, auf der offiziellen Projektwebseite, finden Sie alle Materialien, technische Dokumentationen und Anleitungen zur optimalen Nutzung der Werkzeuge wie STACK und zur Videoerstellung. Nutzen Sie diese Ressourcen aktiv zur Unterstützung Ihrer Lehrtätigkeit, und zögern Sie nicht, sich mit Fragen und Anmerkungen an die dort aufgeführten Kontaktadressen zu wenden.

Beteiligte Hochschulen

1. Fakultätentag Elektrotechnik und Informationstechnik (FTEI): Themenkatalog Bachelor-Lehrprogramm in EIT.

2. Fachbereichstag Elektrotechnik (FBTEI): \emph{Positionspapier}.

3. PINGO - Audio Response System.

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