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Constructive Alignment interdisziplinär – Ein Beispiel aus dem Maschinenbau.

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Abstract

Ein Großteil der Studierenden plant seine Lernaktivitäten ausgehend von den Prüfungsanforderungen für das jeweilige Fach. Diese Erkenntnis sollten Lehrende sich nach John Biggs (Professor für Psychologie an der Universität Hong-Kong) zu Nutze machen: Constructive Alignment ist ein Prinzip der Hochschuldidaktik, das genutzt wird, um die Lernziele, die didaktische Gestaltung der Lehre, die damit verbundenen Studierendenaktivitäten und den Leistungsnachweis bzw. die Prüfungsform aufeinander abzustimmen. Ziel ist es, die Lernziele in den Prüfungen wider zu spiegeln, und dies im Lehrprozess transparent zu machen, um so die Aktivitäten der Studierenden zu steuern. In diesem Beitrag betrachten wir die konkrete Anwendung des Constructive Alignment am Beispiel der Vorlesung „Ausgewählte Kapitel der Optik und Mikrooptik für Maschinenbauer“.
C 2.18
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Constructive Alignment interdisziplinär
Ein Beispiel aus dem Maschinenbau
Timo Mappes
Katrin Klink
Ein Großteil der Studierenden plant seine Lernaktivitäten ausgehend von den Prüfungsanforderun-
gen für das jeweilige Fach. Diese Erkenntnis sollten Lehrende sich nach John Biggs (Professor für
Psychologie an der Universität Hong-Kong) zu Nutze machen: Constructive Alignment ist ein
Prinzip der Hochschuldidaktik, das genutzt wird, um die Lernziele, die didaktische Gestaltung der
Lehre, die damit verbundenen Studierendenaktivitäten und den Leistungsnachweis bzw. die Prü-
fungsform aufeinander abzustimmen. Ziel ist es, die Lernziele in den Prüfungen wider zu spiegeln,
und dies im Lehrprozess transparent zu machen, um so die Aktivitäten der Studierenden zu steuern.
In diesem Beitrag betrachten wir die konkrete Anwendung des Constructive Alignment am Beispiel
der Vorlesung „Ausgewählte Kapitel der Optik und Mikrooptik für Maschinenbauer“.
Gliederung Seite
1. Constructive Alignment 2
1.1 Formulierung von Lernzielen 3
1.2 Gestaltung von Lernerfolgskontrollen und Prüfungen 4
1.3 Studierendenorientierte Gestaltung der Lehre 5
2. Anwendung des Constructive Alignment im Maschinenbau 6
2.1 Die Vorlesung „Ausgewählte Kapitel der Optik und Mikrooptik für Maschinenbauer“ 6
2.2 Lernziele 7
2.3 Didaktischer Ansatz 8
2.4 Durchführung 11
2.4.1 Zeitpunkt und Dauer 11
2.4.2 Vorgehen 12
2.5 Reflexion 12
2.5.1 Durchführung der Aufgabe 12
2.5.2 Verbesserungsvorschläge der Studierenden 14
2.5.3 Bewertung des Projekts aus Sicht der Lernenden 14
2.5.4 Bewertung des Vorgehens aus Sicht des Lehrenden 14
2.6 Die Prüfung 15
3. Fazit 17
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Aktivierende Lehrmethoden
2 NHHL 2 48 11 07
1. Constructive Alignment
Constructive Alignment ist eine Methode des ergebnisbasierten Leh-
rens (vgl. Biggs 2003). Der Fokus wird hier auf die Gestaltung, Förde-
rung und Beurteilung des Lernens von Studierenden gerichtet.
Dabei kann die Lehrveranstaltungsplanung des ergebnisbasierten Leh-
rens von der traditionellen, d.h. inhaltsorientierten Lehrveranstal-
tungsplanung wie folgt unterschieden werden:
Gegenstand der inhaltsorientierten Lehre ist,
welche Inhalte gelehrt werden,
wie der Lehrende agiert und abschließend,
wie bewertet werden kann, ob die Studierenden die gelehrten In-
halte beherrschen.
Die ergebnisorientierte Lehre konzentriert sich dagegen darauf,
was die Studierenden nach dem Abschluss der Lehrveranstaltung
können,
wie zielführende Lernaktivitäten bereit gestellt werden können und
wie bewertet werden kann, inwiefern die Studierenden die ange-
strebten Ziele/das angestrebte Kompetenzniveau erreicht haben.
Das Prinzip des Constructive Alignment folgt dem konstruktivisti-
schen Ansatz, dass sich der Lernende sein Wissen selbst erarbeitet und
organisiert, da Wissen nicht direkt vom Lehrenden auf den Lernenden
übertragen werden kann. Dabei fällt dem Hochschuldozenten die Rol-
le zu, positive Impulse zu setzen, um den
aktiven und eigenständigen Wissenserwerb
der Studierenden zu fördern. Der Lehrende
ist dafür verantwortlich, eine Lernumgebung
zu schaffen, die das Erreichen der Lernziele
und den damit verbundenen Kompetenzauf-
bau fördert. Zusätzlich kann er durch das
Prüfungsdesign (Prüfungsform, Art der Fra-
ge- bzw. Aufgabenstellung) die Aktivität
seiner Studierenden maßgeblich beeinflus-
sen.
Ergebnisse im Fokus
Förderung des
eigenständigen
Wissenserwerbs
Eine informative englisch-sprachige Website
zur weiteren Beschäftigung mit dem
Constructive Alignment:
http://www.engsc.ac.uk/learning-and-teaching-
theory-guide/constructive-alignment
Lehrmethoden und Lernsituationen C 2.18
Aktivierende Lehrmethoden
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Abb. C 2.18-1 Das Constructive Alignment zur Ausrichtung von Lernzielen
(vgl. Biggs, 1999, 27)
1.1 Formulierung von Lernzielen
Für das gesamte System des Constructive Alignment sind die Lernzie-
le bzw. die Learning Outcomes grundlegend. Daher gilt es, Ziele so-
wohl für die gesamte Veranstaltung, als auch für die einzelne Sitzung
zu formulieren.
Das Verständnis- und Leistungsniveau der Lernziele wird mithilfe
solcher Verben aktiv formuliert, die sich auf ein bestimmtes Niveau
beziehen. Diese Verben können unter anderem der Bloom’schen Ta-
xonomie und ihren Abwandlungen (s. Tab. 1) entnommen werden.
Wichtig ist es, den Studierenden diese Ziele am Anfang des Semesters
bzw. zu Beginn neuer thematischer Abschnitte transparent zu machen:
zum einen im Sinne des Constructive Alignment, zum andern, um das
Vorwissen der Studierenden zu aktivieren und die inhaltliche Relevanz
des Gelernten zu verdeutlichen.
Transparente Lernziele
als Voraussetzung
C 2.18 Lehrmethoden und Lernsituationen
Aktivierende Lehrmethoden
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Informationen erinnern
nnen:
Erlerntes unverändert wiederho-
len und reproduzieren
Informationen verarbeiten
nnen:
Erlerntes sinngemäß abbilden
und in bekannten Strukturen
anwenden können.
Informationen erzeugen
nnen:
Komplexe Aufgaben, analysie-
ren, synthetisieren und beurtei-
len können.
to repeat aufsagen/wieder-
holen
to numerateaufzählen
to label benennen/ bezeichnen
to describebeschreiben
to constitute s.th.darstellen
to define s.th.definieren
to indentify s.th.identifizieren
to refernennen
to citezitieren
etc.
to handle s.th. bedienen
to figure out/calculate
berechnen
to class einordnen
to order s.th. gliedern
to classify s.th.klassifizieren
to changeumwandeln
to allocatezuordnen
to assemble zusammenstellen
to delimit s.th.abgrenzen
etc.
to appraiseabschätzen
to causebegründen
to estimatebewerten
to evidencebeweisen
to arguediskutieren
to decideentscheiden
to assess s.th.gewichten
to comment s.th. kommentieren
to evaluatebeurteilen
etc.
Tab
. C 2.18-1 Verbenliste zur Formulierung von kognitiven Lernzielen anhand der
Lernzieltaxonomie (Nüesch/Metzger 1997)
1.2 Gestaltung von Lernerfolgskontrollen und
Prüfungen
Die Prüfungsform soll Lehrenden die Möglichkeit geben, zu messen,
inwiefern die angestrebten Lernziele von den Studierenden erreicht
wurden. Hierzu sollte sich das Anspruchsniveau der Prüfungsaufgaben
auf dem gleichen Level bewegen, wie die angestrebten und an die
Studierenden kommunizierten Lernziele. Hierbei kann das Erreichen
eines Lernziels durch jeweils eine oder mehrere Prüfungsaufgaben
gemessen werden. Sowohl bei schriftlichen wie auch bei mündlichen
Prüfungsformen empfiehlt es sich ein Bewertungsraster zu erstellen,
um die erzielten Leistungen der einzelnen Studierenden vergleichen zu
können und ein möglichst hohes Maß an Objektivität zu erreichen.
Man unterscheidet zwischen summativem und formativem Feedback
in der Lehre: Das summative Feedback erfolgt in der Prüfung am En-
de des Semesters, in der gemessen wird, inwiefern die Lernziele durch
den jeweiligen Studierenden erreicht werden konnten.
Formatives Feedback erhalten die Studierenden im Unterschied zum
summativen Feedback bereits i m Ver la uf des Lernprozesses. Es gibt
den Studierenden Auskunft über ihren Kenntnisstand bzw. das erreich-
Summatives und
formatives Feedback
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Aktivierende Lehrmethoden
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te Kompetenzniveau. Dies wird vor Allem durch die aktive Einbin-
dung der Studierenden erreicht: während der Präsenzlehre durch Fra-
gen an das Plenum, das Lösen kleiner Aufgaben oder Fallstudien wäh-
rend der Lehrveranstaltung oder durch den Einsatz von Classroom
Response Systems (Clickern)1
1.3 Studierendenorientierte Gestaltung der Lehre
, auch ideal für Massenveranstaltungen
bzw. durch gut angeleitete Selbstlernphasen mit anschließender
Rückmeldung (Projektarbeiten, Referate, die Bearbeitung von
Übungsblättern etc.).
Nach Festlegung der Lernziele und der Art der Lernerfolgskontrolle
ist es Aufgabe der Lehrenden, die Aktivitäten der Studierenden zu
steuern. Wichtig ist hierbei, dass positive Impulse zur aktiven Erarbei-
tung des Stoffes durch die Studierenden gesetzt werden.
Dies kann innerhalb der Präsenzlehre umgesetzt und gleichzeitig
durch Aufgabenstellungen gefördert werden, die Lehrende an die Stu-
dierenden geben. Innerhalb der Präsenzlehre steht Lehrenden ein gro-
ßes Repertoire an studierendenorientierten Lehrmethoden zur Verfü-
gung, die sie je nach Format (Vorlesung, Seminar, Übung etc.) einset-
zen können.
Um eine aktive Auseinandersetzung der Stu-
dierenden mit den Lerninhalten zu fördern,
eignet sich insbesondere der Ansatz der Prob-
lemorientierten Lehre (POL): Die inhaltliche
Relevanz wird den Studierenden unmittelbar
klar und sie können erworbenes Wissen und
Fähigkeiten direkt umsetzen und anwenden.
Wenn Lehrende ein hohes Maß an Transfer
von ihren Studierenden erwarten, schaffen sie
so die passende Lernumgebung für die Studie-
renden, die dann auch Gelegenheiten zu for-
mativem Feedback bietet. Dabei werden Lehrende immer mehr die
Rolle des Lernberaters und -unterstützers einnehmen und ihr Exper-
tenwissen nur punktuell und zielgerichtet einsetzen.
1 Ähnlich wie dies bei Studio-Publikumsabstimmungen in Fernsehsendungen,
z. B. bei „Wer wird Millionär?“ geschieht können Lehrpersonen Multiple Choi-
ce-Fragen per Clicker beantworten lassen die Auswertung der gegebenen
Lösungen kann innerhalb kurzer Zeit durch einen Laptop und via Beamer
visualisiert werden.
Der Lehrende als
Impulsgeber
Eine große Auswahl an aktivierenden Metho-
den finden Sie unter
http://www.verbraucherbildung.de/projekt01/d/
www.verbraucherbildung.de/methodenkoffer/
index.html
C 2.18 Lehrmethoden und Lernsituationen
Aktivierende Lehrmethoden
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2. Anwendung des Constructive Alignment
im Maschinenbau
2.1 Die Vorlesung „Ausgewählte Kapitel der Optik
und Mikrooptik für Maschinenbauer“
Bei der Vorlesung „Ausgewählte Kapitel der Optik und Mikrooptik für
Maschinenbauer“ handelt es sich um eine Vorlesung (VL) mit einer
Teilnehmerzahl von ca. zehn Studierenden aus verschiedenen Diszip-
linen. Die Veranstaltung wird als Ergänzungsfach im Schwerpunkt des
Bachelor- und Masterstudienganges bzw. im auslaufenden Diplomstu-
dienganges als Ergänzungsfach im Hauptstudium angeboten und hier
gerne als Teil der Hauptfachprüfung gewählt (2 Semesterwochenstun-
den, 4 Leistungspunkte).
Neben Studierenden aus dem Maschinenbau nehmen für gewöhnlich
Elektrotechniker/innen und Wirtschaftsingenieur/innen teil. Die VL
folgt dem Ansatz des Problemorientierten Lernens.
Im ersten Teil der Vorlesung werden behandelt:
Grundgesetze der Optik
lineare Optik
Abbildungsfehler/Aberrationen optischer Systeme
Wellenoptik & Polarisation
Im zweiten Teil folgen auf diesen Grundlagen aufbauend diese The-
menschwerpunkte:
optische Instrumente
Kontrastverfahren
Positionierung
Abschließend werden Fertigungsverfahren der optischen Elemente
diskutiert und in Form eines Exkurses in das Projektmanagement ein-
geführt.
Beispiel aus dem
Maschinenbau
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Aktivierende Lehrmethoden
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2.2 Lernziele
Die Vorlesung „Ausgewählte Kapitel der Optik und Mikrooptik für
Maschinenbauer“ verfolgt folgende Lernziele:
Die Studierenden können den Aufbau eines optischen Instruments
beschreiben und erklären.
Die Studierenden können Fertigungsverfahren (mikro)optischer
Bauteile gegeneinander abwägen und bewerten sowie Ansätze zu
neuen Fertigungsprozessen entwickeln.
Die Studierenden können die Ursachen von Aberrationen be-
schreiben und unterschiedliche optische Effekte in die technische
Nutzung übertragen.
Die Studierenden können Kontrastverfahren zur optimalen Sicht-
barmachung mikroskopischer Strukturen im Auf- und Durchlicht
problemorientiert auswählen.
Die Studierenden wenden das Wissen um den Aufbau und die
Fertigungsverfahren eines optischen Instruments im Design eines
Instruments mit ungewöhnlichen Anforderungen konkret an und
skizzieren die Vor- und Nachteile der entwickelten Konstruktions-
ansätze.
Die Studierenden wenden die vorgestellten Elemente des Pro-
jektmanagements (Gantt-Chart, zeitlicher Zusammenhang, Defini-
tion von Arbeitspaketen und Meilensteinen) in der gestellten Auf-
gabe an. Dabei können die Studierenden die gegenseitige Ver-
knüpfung dieser Elemente insbesondere im Hinblick auf die mit
der Fertigung der Komponenten verbundenen Prozesszeiten um-
setzen.
Die Studierenden können die erlernten Techniken (Auslegung eines
optischen Strahlengangs, Funktionsweisen einfacher mikroskopi-
scher Kontrastverfahren und zudem des Projektmanagements) in
einem der Aufgabe entsprechenden Format präsentieren.
Handout C 2.18-1 Lernziele der Vorlesung „Ausgewählte Kapitel
der Optik und Mikrooptik für Maschinenbauer
Lernzielformulie
rung
am Beispiel
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Aktivierende Lehrmethoden
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2.3 Didaktischer Ansatz
Da sich die Lernziele der Vorlesung auf allen Ebenen der Lernzielta-
xonomie (Informationen erinnern, verarbeiten und erzeugen) bewe-
gen, sollte sich dies auch im didaktischen Ansatz widerspiegeln, um so
geeignete Rahmenbedingungen für die Zielerreichung zu schaffen.
Das Problemorientierte Lernen am Beispiel einer konkreten Aufgabe
aus der Praxis sollte die Anwendung des erlernten technischen Wis-
sens ermöglichen sowie die Fähigkeit der Erstellung eines Projekt-
plans zur Herstellung eines optischen Apparats und des Erfassens der
entsprechenden Zusammenhänge bei der Abarbeitung eines Projekts
aufzeigen. Möglichst realitäts- und praxisnah sollten die bearbeitenden
Gruppen interdisziplinär zusammengesetzt sein, um Expertisen aus
den unterschiedlichen Studienrichtungen bzw. fachlich geprägten Kul-
turen einfließen zu lassen. Die wechselseitige Präsentation der Ergeb-
nisse sollte zudem die kritische Auseinandersetzung mit der eigenen
Lösung sowie mit der Lösung anderer Gruppen fördern.
Eine gewisse Heterogenität hinsichtlich des Wissenshintergrunds der
Lernenden sollte dabei zu einer gegenseitigen Bereicherung führen,
allerdings darf diese Kluft nicht zu groß sein (vgl. Zumbach 2006, 14).
Diese Randbedingung wird durch das Besuchen der Studierenden der
gesamten vorhergehenden Vorlesung gewährleistet und fordert entspre-
chend die Durchführung der Aufgabe erst gegen Ende des Semesters.
Die systematische eigenständige Suche nach Informationen und Kon-
struktionen sollte mit diesem Ansatz gefördert werden, um damit den
Kompetenzerwerb zur Orientierung im Bereich der optischen Kon-
struktionen und die Bewertung der gefundenen Informationen ange-
hen zu können.
Nach Zumbach (2006, 22) wurde folgendes Vorgehen für den be-
schriebenen didaktischen Ansatz verfolgt:
A: Identifizieren Sie die Lernziele des zu erlernenden Inhaltsberei-
ches und suchen Sie praktische Anwendungsbeispiele
Als Lernziele für den problemorientierten Teil der VL wurden identi-
fiziert: (A) die Anwendung des Wissens zu den Grundlagen der Optik,
technisch genutzter optischer Effekte zur Kontrasterzeugung am Auf-
bau eines optischen Instruments aus einzelnen ausgewählten Bauele-
menten der Optik und dem Entwurf eines geometrischen Strahlen-
gangs sowie (B) die Grundlagen des Projektmanagements mit der
Erstellung eines Gantt-Charts mit den sich ergebenden Meilensteinen
und deren logischer Verknüpfung.
Als realitätsnahes Anwendungsbeispiel bot sich die Konstruktion ei-
nes Reisemikroskops geradezu ideal an, eingebunden in den Kontext
Problem- und
Praxisorientierung
Lernziele und
Anwendungsbeispiel
Lehrmethoden und Lernsituationen C 2.18
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der Zielanwendung des zu konstruierenden Apparats in einer klima-
tisch extremen Umgebung.
B: Formulieren Sie Problemstellungen, die aufeinander aufbauen
und anhand derer sich die Lernenden die Lernziele eines Kurses
selbständig erarbeiten können.
Die Problemstellung der Konstruktion eines Reisemikroskops wurde
in einen realitätsnahen Kontext eingebunden:
Instrumente der zu konstruierenden Art werden für biomedizinische
Anwendungen bei Expeditionen in unwegsames Gelände, Katastro-
phen- oder Kriegsgebieten bzw. in den Tropen bei weitgehend fehlen-
der Infrastruktur benötigt. Sie dienen der Diagnose direkt beim Patien-
ten und ermöglichen damit sowohl das Vermeiden des mangels Kühl-
ketten drohenden Verderbens von Blut- oder Urinproben durch Hitze
und Feuchtigkeit vor dem Erreichen des stationären Labors und der
dortigen Untersuchung, als auch das rasche Einleiten einer Therapie
unmittelbar nach der Diagnose beim Patienten. Um auch ohne schnel-
lere Transportmittel mitgeführt werden zu können, soll das Reisemik-
roskop ein möglichst geringes Eigengewicht bei kleinsten Abmessun-
gen aufweisen (keine Seite länger als 10 cm). Trotzdem sollen förder-
liche Vergrößerungen entsprechend der Labormikroskope von 100- bis
1200-fach linear und die Verwendung von Immersionsobjektiven er-
möglicht werden. Neben Hellfeldmikroskopie soll zumindest ein Kon-
trastverfahren (Dunkelfeld) mit dem Reisemikroskop möglich sein.
Die Problemstellung ist hierbei relativ komplex, entspricht jedoch
einer tatsächlichen Aufgabenstellung im Unternehmen / der Industrie
und wird damit den Anforderungen an Studierende gegen Ende des
Hauptdiploms gerecht.
C: Bilden Sie Kleingruppen unter den Lernenden, die gemeinsam die
Probleme bearbeiten und lösen.
Bei der Zusammensetzung der Kleingruppen wurde darauf geachtet,
verschiedene Disziplinen zu kombinieren, um eine gewisse Heteroge-
nität herbeizuführen, die der Arbeit in interdisziplinären Teams in der
Industrie entsprechen. So wurde der Praxisbezug weiter erhöht.
D: Sorgen Sie für tutorielle Betreuung der Lernenden. Achten Sie
darauf, dass die Lernenden nicht alleine gelassen werden.
Ziel der Aufgabe war eine entsprechende Selbstständigkeit in der Be-
arbeitung des herausfordernd strukturierten Problems. Daher wurde
die Betreuung gezielt auf schriftliche Rückfragen per E-Mail redu-
ziert, um die Eigenständigkeit und die Problemlösekompetenz der
Studierenden zu fördern.
K
omplexe
Problemstellung
Interdisziplinarität
rdern
Betreuung der
Studierenden
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Aktivierende Lehrmethoden
10 NHHL 2 48 11 07
E: Dozieren Sie nicht, sondern moderieren Sie nur. Lassen Sie die
Verantwortung für den Wissenserwerb auf Seiten der Lernenden.
Die Grundlagen zum Projektmanagement wurden als Ergänzung zum
optischen Fachwissen zwar frontal vorgetragen, die Aufgabenstellung
selbst und das Problem jedoch sehr allgemein vorgestellt, um ein
höchstmögliches Maß an Eigenarbeit der Studierenden zu stimulieren.
Durch das Einführen einer Konstruktionsphase fand der Großteil des
Wissenserwerbs eigenständig durch die Studierenden statt.
F: Bieten Sie umfangreiche Ressourcen für die individuellen Lern-
phasen an. Lassen Sie aber noch genügend Freiraum für eigene
Informationssuche.
Als umfangreiche Ressource standen den Studierenden die Vorle-
sungsunterlagen sowie einschlägige Fachliteratur zur Verfügung. Zur
vollständigen Lösung der Aufgabe war es notwendig, dass die Studie-
renden sich über das zur Verfügung gestellte Material hinaus informie-
ren und eine eigenständige Recherche betreiben.
G: Reduzieren Sie begleitende Frontallehre auf ein notwendiges
Maß.
Die Frontallehre wurde entsprechend der Aufgabenstellung auf die
Vorstellung des Projektmanagements und des Problems an sich sowie
dessen grob umrissenen Lastenhefts beschränkt.
H: Nutzen Sie wenn angemessen und möglich neue Informations-
und Kommunikationstechnologien.
Die bereits unter (4) beschriebene Betreuung der Studierenden erfolg-
te über elektronische Kommunikation. Gezielt wurden nur Fragen per
E-Mail zugelassen, welche, wie zuvor angekündigt, stets an die ge-
samte Gruppe in Kopie (CC) beantwortet wurden. Die Studierenden
nahmen diese Möglichkeit während der Bearbeitung der Aufgabe zwei
Mal in Anspruch. Die Vorstellung der Ergebnisse durch die Gruppen
erfolgte jeweils mit Hilfe einer animierten PowerPoint Präsentation.
I: Beachten Sie bei der Leistungsüberprüfung auch die Mitarbeit der
Lernenden und tragen Sie der problemorientierten Form der Ausbil-
dung auch in Prüfungen Rechnung.
Die Leistungsüberprüfung fand in diesem Fall auf zweierlei Weise
statt: zum einen im Rahmen der Vorlesung und Präsentation der Er-
gebnisse vor den Kommilitonen, sodass hier die Gelegenheit zum
formativen Feedback durch den Lehrenden und die Kommilitonen
geschaffen wurde und ein Eindruck vom Leistungsstand der Gruppen
Eigenständigkeit fördern
Lernerfolgskontrolle
Lehrmethoden und Lernsituationen C 2.18
Aktivierende Lehrmethoden
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entstand. Zum anderen in Form einer mündlichen Prüfung am Ende
des Semesters.
Ein direkter Beitrag der Ergebnispräsentation zur Note der späteren
mündlichen Prüfung war nicht gegeben. In den jeweiligen mündlichen
Prüfungen wurden vom Lehrenden jedoch das übergreifende Wissen
und das Verständnis der Zusammenhänge geprüft. Dieser Umstand
war den Studierenden bekannt und wurde in der Lösung der Aufgabe
des Problemorientierten Lernens mit abgebildet. Die Durchführung
der Projektarbeit gegen Ende des Semesters förderte die Wiederholung
des Stoffes verschiedener Teile der gesamten Vorlesung und diente
damit direkt der Prüfungsvorbereitung der Studierenden. So konnte
eine umfassende Lernerfolgskontrolle gewährleistet werden.
J: Evaluieren Sie ständig Ihren Kurs und passen Sie ihn den Bedürf-
nissen der Lernenden an.
Im Anschluss an die Gruppenarbeit und die jeweilige Präsentation
wurden die Studierenden um konstruktive Kritik zur Durchführung
der Aufgabe gebeten. Dies geschah innerhalb der Vorlesung in münd-
licher Form.
2.4 Durchführung
In zwei interdisziplinär gemischten Gruppen zu je drei Studierenden
sollte jeweils dieselbe Aufgabe bearbeitet und im Anschluss der jeweils
anderen Gruppe zur gemeinsamen Diskussion vorgestellt werden.
Mit einem Lastenheft wurden vom Lehrenden die Anforderungen an
das zu entwerfende Reisemikroskop vorgegeben. In einer Vorlesungs-
einheit wurden zudem Grundlagen des Projektmanagements in Form
eines thematischen Exkurses vorgestellt.
2.4.1 Zeitpunkt und Dauer
Die Lösung der Aufgabe erforderte große Teile der in der Vorlesung
angeeigneten Kenntnisse in Form von geometrischen Strahlengängen,
dem Aufbau von Mikroskopen als eines optischen Instrumentes, sowie
der optisch genutzten Kontrastverfahren. Entsprechend wurde als
Zeitpunkt für das problemorientierte Lernen der vorletzte und letzte
Termin der Vorlesung gewählt.
Qualitätssicherung
Durchführung der
Aufgabe
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Aktivierende Lehrmethoden
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2.4.2 Vorgehen
Zum vorletzten Vorlesungstermin wurden, nach vorheriger Ankündi-
gung, den Studierenden Elemente des Projektmanagements inkl. des
Werkzeugs Gantt-Chart/Projektterminplan mit Arbeitspaketen und
begründeten Meilensteinen vorgestellt. Im Anschluss an diese Präsen-
tation wurde die zu lösende Aufgabe als schlecht strukturiertes Strate-
gie- und Erklärungsproblem (vgl. Zumbach 2006, 12) in Form einer
mündlich vorgetragenen Kurzgeschichte, mit schriftlichen Stichpunk-
ten unterstützt, verpackt und vorgestellt:
Die Authentizität des Problems erhöht dabei den Lerntransfer und ist
motivationsfördernd für die Umsetzung der Aufgabe.
Für technische Rückfragen stand der Lehrende per E-Mail zur Verfü-
gung und beantwortete aufkommende Fragen stets in Kopie an alle
Studierenden beider Gruppen, um so einen möglichst effektiven In-
formationsfluss zu gewährleisten.
Die Vorstellung der Arbeit der Gruppen erfolgte während eines Vorle-
sungstermins am Ende des Semesters. Hierbei wurden die Ergebnisse
jeweils in 30 Minuten im Team mit PowerPoint Folien präsentiert und
gemeinsam diskutiert.
Abschließend zeigte der Lehrende verschiedene industrielle Lösungen
der Aufgabe und nahm in deren Diskussion Bezug auf die von den
Studierenden gewählten Lösungen.
2.5 Reflexion
Im Folgenden soll die Durchführung der Aufgabe durch die Studie-
renden und die daraus abgeleiteten Erkenntnisse für zukünftige Auf-
gaben beschrieben werden.
2.5.1 Durchführung der Aufgabe
Durch die recht offene Aufgabenstellung und die beabsichtigte geringe
Vorgabe in der Art und Weise der Bearbeitung der Aufgabe kümmer-
ten sich beide Gruppen unterschiedlich engagiert um die Lösung des
gestellten Problems.
Wie sieht das Vorgehen
konkret aus?
Welche Ergebnisse
konnten erzielt
werden?
Lehrmethoden und Lernsituationen C 2.18
Aktivierende Lehrmethoden
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Gruppe A
Gruppe A strukturierte selbstständig die gestellte Aufgabe als ein ei-
genes (weiteres) Projekt, um deren Abarbeitung möglichst effizient zu
gestalten.
Offenbar hatte sich den Studierenden der große Nutzen der Werk-
zeuge des Projektmanagements bereits bei der Vorstellung ganz un-
mittelbar erschlossen. So konnten sie das erlernte Wissen zum The-
menbereich des Projektmanagements gleich zweifach anwenden in
der Planung vorbereitend für die Abarbeitung der eigentlichen Aufga-
be wie auch in der Umsetzung für das Lösen der beschriebenen Auf-
gabe. Dafür wurden die Aufgabe und deren Abarbeitung in Arbeitspa-
kete geteilt. Analog zu den Projektteamtreffen eines realen Projekts
wurden von der Gruppe Treffen veranstaltet, bei denen das von den
Einzelnen Erlernte eingebracht und den Kommilitonen erklärt wurde.
Ohne die Aufforderung durch den Lehrenden bereitete einer der Stu-
dierenden zudem die relevanten DIN-ISO Normen für den Typ des in
der gestellten Aufgabe zu entwickelnden optischen Instruments auf.
Bei der Präsentation wurde eine Liste weiterer in Frage kommender
Nebenapparate und identifizierter zusätzlicher Optionen für das In-
strument, wie zum Beispiel die elektrische Stromversorgung des Ge-
räts über einen handbetriebenen elektrischen Generator (Dynamo)
vorgestellt.
Diese Art der Umsetzung der Aufgabe übertraf die Erwartungen des
Lehrenden deutlich und wurde auch von Gruppe B als die klar besse-
re Vorgehensweise erkannt.
Gruppe B
Gruppe B erfüllte die Aufgabe entsprechend der Vorgaben, ging je-
doch weniger professionell an die Abarbeitung des Problems heran
und löste die einzelnen Arbeitspakete in gemeinsamer Gruppenarbeit
bei selbst organisierten Treffen.
Diese Art der Umsetzung der Aufgabe entsprach in der technischen
Lösung im Mittel den Vorstellungen des Lehrenden. Die strukturierte
Herangehensweise der Gruppe A wurde von den Mitgliedern der
Gruppe B als effizienter erkannt und konnte damit als wichtige Er-
kenntnis bei den Studierenden verbucht werden.
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Aktivierende Lehrmethoden
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2.5.2 Verbesserungsvorschläge der Studierenden
Als Verbesserungsvorschläge brachten die Studierenden folgende
Punkte vor:
Eine frühere Ankündigung des Projekts inklusive des zu veran-
schlagenden Zeitaufwands wäre sinnvoll, um gegen Ende des Se-
mesters dafür entsprechend Zeit einplanen zu können.
Dieser Einwand wurde vom Lehrenden als berechtigt anerkannt und
wird in Zukunft entsprechend berücksichtigt werden.
Eine längere Bearbeitungsdauer wäre wünschenswert, um noch
tiefer in die Materie einsteigen zu können.
Diese Anregung ist aus Sicht des Lehrenden nur partiell im Sinne der
Studierenden. Das Thema ist zweifelsfrei interessant, trotzdem sollte
bei dieser Aufgabe unter der realen Randbedingung des Zeitdrucks die
Arbeit erledigt werden. Ferner sollten sich die Studierenden im Sinne
der Lernziele der Vorlesung in diesen Teilbereich nicht weiter vertie-
fen, als dies für die Thematik der Optik und der optischen Instrumente
erforderlich ist. Eine Stimulation zur selbstmotivierten Beschäftigung
mit diesem Gebiet ist jedoch generell zu begrüßen.
2.5.3 Bewertung des Projekts aus Sicht der Lernenden
Die Studierenden bewerteten die Aufgabe und deren Bearbeitung au-
ßerdem wie folgt:
Die Lernenden bemerkten im sozialen Bereich allesamt ein besse-
res gegenseitiges Kennenlernen ihrer Kommilitonen und bewerte-
ten dies sehr positiv. Sie erkannten darin einen persönlichen
Mehrwert insbesondere in Bezug auf die individuelle Vorbereitung
zur mündlichen Prüfung: Sie wüssten nun zudem, wer welche
Stärken habe und wie man sich gegenseitig helfen könne.
Die über den Stoff der Vorlesung im Bereich der Optik hinausge-
hende Einführung in das Projektmanagement zur Ermöglichung
der Abarbeitung der gestellten Aufgabe wurde als sehr positiv und
gewinnbringend eingeschätzt.
2.5.4 Bewertung des Vorgehens aus Sicht des Lehrenden
Die Durchführung des Problemorientierten Lernens mit einer interdis-
ziplinären Gruppe Studierender im Hauptstudium wird im Nachhinein
vom Lehrenden als sehr gewinnbringend für die Lernenden eingestuft.
Es unterstützte die Studierenden dabei, die angestrebten Lernziele zu
erreichen und führte in den mündlichen Prüfungen zu einem sehr viel
Feedback durch die
Studierenden
Erkenntnisse des
Lehrenden
Lehrmethoden und Lernsituationen C 2.18
Aktivierende Lehrmethoden
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besseren Verständnis des Zusammenhangs der einzelnen Teilbereiche.
Das Niveau der Prüfungsgespräche hob sich dadurch im Vergleich
zum Vorjahr deutlich.
Die Studierenden konnten das über die gesamte Vorlesung angeeignete
Wissen vertiefen und sowohl in einen wechselseitigen Zusammenhang
bringen, als auch auf ein reales Problem anwenden. Es war ihnen mög-
lich, ihre Kompetenz zur Bewertung unterschiedlicher optischer Ansät-
ze während der Realisierung und Konstruktion eines optischen Appara-
tes anzuwenden sowie eigenständig und gezielt nach weiteren Informa-
tionen zu suchen und das Ergebnis dieser Arbeit zu präsentieren.
Für den Lehrenden konnte so aufgezeigt werden, wie erfolgreich der
Stoff der Vorlesung an sich, aber auch die Kompetenz der Bewertung
von Lösungsansätzen und die Fähigkeit zum eigenständigen wissen-
schaftlichen Arbeiten vermittelt werden konnte.
Die im Ingenieursalltag alltägliche Vorgehensweise des Projektmana-
gements und dessen Werkzeuge, die bisher nicht im allgemeinen Cur-
riculum des Studiums abgehandelt werden, konnten den Studierenden
im Ansatz erfolgreich vermittelt und von ihnen an einem überschauba-
ren Beispiel umgesetzt werden.
2.6 Die Prüfung
Die Studierenden absolvierten am Ende des Semesters eine mündliche
Prüfung, deren Dauer zwanzig Minuten betrug. Hierbei wurde vom
Lehrenden gemessen, inwiefern die Lernziele durch die Lernenden
erreicht werden konnten und auf welchem Kompetenzniveau sie sich
bewegten. Um eine möglichst große Vergleichbarkeit herstellen zu
können, wurden relevante Frage- und Aufgabenstellungen auf die
Lernziele ausgerichtet und in ein Bewertungsraster (s. Tab. 2) übertra-
gen. In der Prüfungssituation wurde in die jeweiligen Kästchen die
erreichte Punktzahl des Studierenden eingetragen. Die Kreuze markie-
ren, welche Frage welches Lernziel abdeckt:
Lernerfolgskon
trolle am
Ende des Semesters
C 2.18 Lehrmethoden und Lernsituationen
Aktivierende Lehrmethoden
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Fragen/ Aufgaben
Lernziele Was bedeutet
die Auflösung in
einem optischen
System, wie
kann sie beein-
flusst werden?
Wie stellt sich das
Bild im einfachsten
Kontrastverfahren,
dem Dunkelfeld
dar? Wie schlägt
sich dessen Prin-
zip in der Auflö-
sung nieder?
Wie macht sich
die Dispersion in
der Abbildung
einer sphäri-
schen Sammel-
linse bemerk-
bar?
Wie würden Sie
ein Feld aus
Mikrolinsen in
Glas fertigen?
Punkte
Studierende
können den Auf-
bau und die Fer-
tigungsverfahren
eines optischen
Instruments be-
schreiben und
erklären.
X X
Studierende
können den Ein-
fluss der Kon-
struktion eines
Systems auf
dessen Auflö-
sung beschrei-
ben.
X X X
Studierende
können die
wechselseitige
Beeinflussung
der Aberrationen
beschreiben
X X X X
Studierende
können aus be-
kannten Ferti-
gungsverfahren
Ansätze für neue
Prozesse entwi-
ckeln
X
Studierende
können Kon-
trastverfahren
problemorientiert
auswählen
X X
Summe Punkte:
Tab . C 2.18-2 Bewertungsraster für die mündliche Prüfung
Lehrmethoden und Lernsituationen C 2.18
Aktivierende Lehrmethoden
NHHL 2 48 11 07 17
3. Fazit
Um den Lernerfolg der Studierenden möglichst positiv zu beeinflus-
sen, lohnt es sich seine Lehrveranstaltung im Sinne des Constructive
Alignment neu zu konzipieren und oder ggf. bereits konzipierte Lehr-
veranstaltungen anzupassen. Erst wenn sich Lehrende bewusst ma-
chen, welche Lernziele sie mit ihrer Veranstaltung verfolgen, können
sie daraus die didaktische Gestaltung und die Prüfungsformen zielge-
richtet ableiten. Betreibt man die Formulierung von Lernzielen konse-
quent, so bedeutet dies häufig Veränderungen für die gesamte Lehre:
Um die Zielerreichung zu unterstützen, bedarf es der ausgerichteten
Form des Feedbacks sowohl formativ während des Semesters als
auch summativ in Form einer adäquaten Prüfungsform. Neben dem
Steuerungsinstrument der Lernerfolgskontrolle sollten Lehrende die
Studierendenaktivitäten anhand zielgerichteter praxisnaher Problem-
stellungen positiv beeinflussen.
Das Konzept
funktioniert!
C 2.18 Lehrmethoden und Lernsituationen
Aktivierende Lehrmethoden
18 NHHL 2 48 11 07
Literatur
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und Metakompetenz. Quelle: http://www.econbiz.de/archiv/si/usi/marketing/8_mal_
kompetenz.pdf (18.04.2011).
[2] Biggs, J (1999): Teaching for Quality Learning at University. Buckingham.
[3] Biggs, J (2003): Aligning Teaching and Assessment to Curriculum Objectives, Imaginative
Curriculum Project, LTSN Generic Centre. Chicago.
[4] Biggs, J and Tang C (2007): Teaching for Quality Learning at University. Maidenhead.
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Festschrift für Prof. J.L. Patry, Universität Salzburg.
[6] Fischer, M et al. (2005): Bessere Lehre und kollegiale Hospitation, In: Neues Handbuch
Hochschullehre, L 3.1. Berlin.
[7] Künzel, M (2009): Kompetenzorientierte Leistungsnachweise, In: Beiträge zur Hochschul-
politik 1/09, HRK Bolognazentrum.
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[11] Van Keulen, H (2006): Staff Development and Basic Teaching Qualification Systems in
The Netherlands, with a focus on Utrecht University, Full text accompanying the abstract
Towards a national system of teaching qualifications in Higher Education in The Nether-
lands’ at the ICED 2006 International Conference, Sheffield (UK), 11-14 June 2006.
[12] Zumbach, J (2006): Authentische Probleme in der Lehre/Problemorientiertes Lernen in
der Hochschule, Lehrmethoden und Lernsituationen. In: Neues Handbuch Hochschul-
lehre, C 1.4. Berlin.
Informationen zum Autor und zur Autorin:
Dr.-Ing. Timo Mappes leitet als Maschinenbauer seit 2007 die interdisziplinär ausgerichtete,
unabhängige Nachwuchsgruppe Biophotonische Sensoren am Karlsruher Institut für Technologie
(KIT). Seit 2006 bietet er eine Vorlesung im Hauptstudium/Masterstudiengang Maschinenbau am KIT
an, die er im Rahmen seiner hochschuldidaktischen Weiterbildung 2007-2009 optimierte und
währenddessen berufsbegleitend das Baden-Württemberg-Zertifikat für Hochschuldidaktik erwarb. Er
ist zudem als Mentor der Doktoranden der Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP) tätig.
Katrin Klink ist seit 2007 Mitarbeiterin in der Personalentwicklung des Karlsruher Instituts für
Technologie (KIT) und baute dort das Qualifizierungsprogramm für studentische Tutoren auf. Seit
2010 leitet sie das Team „Qualifizierungsprogramme für Wissenschaftliche Mitarbeiter“ sowie die
Arbeitsstelle Hochschuldidaktik am KIT.
Kontakt:
timo.mappes@kit.edu, katrin.klink@kit.edu
... Er folgt dem konstruktivistischen Ansatz, bei welchem dem Lehrenden die Rolle eines Impulsgebers und Beraters zukommt . Die wichtigste Aufgabe besteht demnach darin, die Lernumgebung auf eine Weise zu gestalten, dass die Erreichung der gesetzten Lernziele gefördert wird (Mappes & Klink 2001). Die didaktische Gestaltung einer Veranstaltung sollte dementsprechend an der Art und Komplexität der zu erzielenden Lernziele ausgerichtet sein. ...
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Kompetenzorientierung in der Lehre soll über ein tieferes Verständnis der Lerninhalte das Erreichen der Lernziele einer Veranstaltung fördern. Auch wenn Veranstaltungen bereits als komplexe Lernanforderungen gestaltet sind, ist häufig zu beobachten, dass einem Teil der Studierenden die Auswahl und Übertragung der bereits behandelten Theorien und Methoden auf Anwendungssituationen nicht vollständig gelingt. Stattdessen findet oft eine oberflächliche Bearbeitung statt, was auf fehlendes tieferes Verständnis der Lerninhalte schließen lässt. Zu wichtigen strukturellen Faktoren, die auf Seiten der Studierenden auf das Erreichen kompetenzorientierter Lernziele wirken, gehört eine kontinuierliche Bereitstellung von Lernanreizen im Sinne komplexer Lernanforderungen. Im Rahmen dieser Studie wurde mittels korrelativer Methoden überprüft, inwieweit das Erreichen der Lernziele mit dem Bereitstellen kontinuierlichen Lernanreizen zusammenhängt und ob eine Veränderung dieser Lernanforderungen im Sinne eines stärkeren constructive alignments die Stärke dieses Zusammenhangs erhöht.
... Das Erreichen eines Lernziels kann hierbei durch eine oder mehrere Prüfungsaufgaben überprüft werden (siehe hierzu die Abschnitte über Reliabilität und Ökonomie kompetenzorientierten Prüfens in Kapitel 4.4). Empfehlenswert ist dabei stets das Erstellen eines Beurteilungsrasters, um ein gewisses Maß an Objektivität der Leistungsbewertungen zu gewährleisten und um Studierendenleistungen besser vergleichbar zu machen (Mappes & Klink, 2001; siehe Kapitel 4.4 für eine ausführlichere Darstellung der Gütekriterien). ...
... Das Erreichen eines Lernziels kann hierbei durch eine oder mehrere Prüfungsaufgaben überprüft werden (siehe hierzu die Abschnitte über Reliabilität und Ökonomie kompetenzorientierten Prüfens in Kapitel 4.4). Empfehlenswert ist dabei stets das Erstellen eines Beurteilungsrasters, um ein gewisses Maß an Objektivität der Leistungsbewertungen zu gewährleisten und um Studierendenleistungen besser vergleichbar zu machen (Mappes & Klink, 2001; siehe Kapitel 4.4 für eine ausführlichere Darstellung der Gütekriterien). ...
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I. OVERVIEW. 1. Introduction. 2. Peer Instruction. 3. Motivating the Students. 4. A Step-by-Step Guide to Preparing for a Peer Instruction Lecture. 5. Sample Lecture. 6. Epilogue. II. RESOURCES. 7. Mechanics Baseline Test. 8. Force Concept Inventory. 9. Questionnaire Results. 10. Reading Quizzes. 11. Concept Tests. 12. Conceptual Exam Questions. Appendix: Disk Instructions. Index.
Selbstgesteuertes Lernen – ein Beitrag für den Unterrichtsalltag, In: Festschrift für Prof
  • R Dubs
Dubs, R (2007): Selbstgesteuertes Lernen – ein Beitrag für den Unterrichtsalltag, In: Festschrift für Prof. J.L. Patry, Universität Salzburg.
Staff Development and Basic Teaching Qualification Systems in The Netherlands, with a focus on Utrecht University, Full text accompanying the abstract Towards a national system of teaching qualifications in Higher Education in The Nether-lands’ at the ICED
  • Van Keulen
Van Keulen, H (2006): Staff Development and Basic Teaching Qualification Systems in The Netherlands, with a focus on Utrecht University, Full text accompanying the abstract Towards a national system of teaching qualifications in Higher Education in The Nether-lands’ at the ICED 2006 International Conference, Sheffield (UK), 11-14 June 2006.
Aligning Teaching and Assessment to Curriculum Objectives, Imaginative Curriculum Project
  • J Biggs
Biggs, J (2003): Aligning Teaching and Assessment to Curriculum Objectives, Imaginative Curriculum Project, LTSN Generic Centre. Chicago.
Authentische Probleme in der Lehre/Problemorientiertes Lernen in der Hochschule, Lehrmethoden und Lernsituationen
  • J Zumbach
Zumbach, J (2006): Authentische Probleme in der Lehre/Problemorientiertes Lernen in der Hochschule, Lehrmethoden und Lernsituationen. In: Neues Handbuch Hochschullehre, C 1.4. Berlin.
Kompetenzorientierte Leistungsnachweise, In: Beiträge zur Hochschulpolitik 1/09
  • M Künzel
Künzel, M (2009): Kompetenzorientierte Leistungsnachweise, In: Beiträge zur Hochschulpolitik 1/09, HRK Bolognazentrum.