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Neugier im Studium fördern

Professur Werkstoffwissenschaft entwickelt interaktive Lehrmodule für Studierende und macht damit die Arbeit mit Formeln anschaulich

  • Wie verhalten sich viskoelastische Materialien bei zyklischer Belastung? Die dynamische Systemantwort kann hier anhand der Variation klassischer Modelle spielerisch untersucht werden. Abbildung: Professur Werkstoffwissenschaft
  • Interaktive Grafik des Lehrmoduls „Kristallsysteme“. Die Studierenden können hier nicht nur eine dreidimensionale Darstellung betrachten, sondern auch einen Bastelbogen erzeugen, um die oft komplexen Strukturen als Papiermodell tatsächlich greifbar zu machen. Abbildung: Professur Werkstoffwissenschaft

Eine der wichtigsten Kernkompetenzen von Ingenieuren ist es, mit Formeln zu arbeiten und dabei zu analysieren, wie eine Veränderung einzelner oder mehrerer Variablen das Verhalten eines dadurch beschriebenen Systems beeinflusst. Diese Fähigkeit muss im Studium gezielt trainiert werden, stellt aber gerade in den ersten Semestern eine Hürde für ein umfassendes Verständnis der vermittelten Modelle dar. Die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik greift als echte Querschnittswissenschaft auf Grundlagen und Konzepte vieler anderer Fächer zurück. Oft wird hier ein dynamisches Systemverhalten – wie das Wachstum kristalliner Strukturen, die Akkumulation von Defekten oder der Ablauf von Phasenumwandlungen – beschrieben. Ab dem ersten Semester besteht somit eine besondere Herausforderung für die Studierenden darin, viele verschiedene Konzepte und Modelle und insbesondere auch ihre mathematische Beschreibung zu verstehen und das dynamische Verhalten zu visualisieren.

Um dieses Problem zu lösen, entstand an der Professur Werkstoffwissenschaft die Idee der sogenannten interaktiven Lehrmodule. Das sind speziell programmierte Lernprogramme, mit denen Studierende in einer interaktiven Umgebung über Schieberegler, Buttons und ähnliche Eingabemöglichkeiten beliebige Parameter dynamischer Systeme variieren und sofort die Veränderungen in den dynamischen Darstellungen wie Kurven, Körpern oder einzelnen Zahlenwerten beobachten können. In Echtzeit können die im Programm abgebildeten Systeme dadurch spielerisch forschend, interaktiv und intensiv kennengelernt werden. „Mit den Lehrmodulen verfolgen wir das Ziel, eine Verbindung zwischen den klassischen Lehrformen wie Vorlesung, Übung und Praktikum mit dem neugierigen Selbststudium des einzelnen Studenten herzustellen. Dabei sollen die Module nicht den Besuch unserer konventionellen Lehrveranstaltungen ersetzen, sondern speziell mit Blick auf kompetenzorientiertes Lernen ein von Neugier getriebenes Selbststudium die Wiederholung wichtiger Grundlagen und die Erforschung vertiefender Inhalte ermöglichen“, erklärt Prof. Dr. Martin Wagner, Leiter der Professur Werkstoffwissenschaft. „Ich freue mich, dass wir nun unseren Studierenden erste Teile dieser neuen Lehrinnovation auf unserer Homepage zur Verfügung stellen können, und bin gespannt auf das Feedback, das wir erhalten werden. Die interaktiven Lehrmodule verfügen über ein sehr hohes Potenzial – wir arbeiten an der Erstellung weiterer Module, die wir sukzessive online stellen werden. Darüber hinaus planen wir, interaktive Lehrmodule auch speziell für die Prüfungsvorbereitung zu entwickeln.“

Die ersten Lernprogramme stehen ab sofort und somit auch für die Studienanfänger im Wintersemester 2015/16 online unter http://www.lww.tu-chemnitz.de/mathematica/ zur Verfügung. Ein Getting Started-Video stellt die Lehrinnovation – vom Download einer benötigten kostenlosen Player-Software bis hin zur Nutzung der ersten Lehrmodule – detailliert vor. Updates und neue Module werden laufend weiterentwickelt.

Weitere Informationen erteilt Steffen Pfeiffer, Telefon 0371 531-33461, E-Mail steffen.pfeiffer@mb.tu-chemnitz.de.

(Autor: Steffen Pfeiffer)

Katharina Thehos
16.09.2015

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