Flipped Classroom mit STACK-Aufgaben – Mathematik für Ingenieure (NewNormal/INKULT)

Logo der naturwissenschaftlichen Fakultät der FAU
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Kurzbeschreibung:

Im Rahmen des Projekts wurde die Lehrveranstaltung von einer traditionellen Vorlesung zu einem Blended Learning Ansatz mit interaktiven Lernmodulen im Flipped Classroom Konzept umgestaltet. Die Studierenden wurden dazu ermutigt, mit Skripten und eigenem Material zu arbeiten, während Präsenz- und Onlinephasen genutzt wurden, Lerninhalte zu wiederholen und zu vertiefen. Die Kommunikation erfolgte über ein Forum und personalisierte E-Mails. Es wurden direkte Rückmeldungen zu Aufgaben (STACK-Aufgaben) eingesetzt.

Zielgruppen: Bachelor und Master

Ausgangssituation

Die Lehrveranstaltung (LV) wurde bis 2018 in klassischer Form als Vorlesung mit wöchentlicher Übung und der Korrektur von Hausaufgaben angeboten. Danach wurden Blended Learning Elemente (interaktive Lernmodule in StudOn) in die Veranstaltung eingebaut, die dann in der Corona-Pandemie durch einen FLipped Classroom Ansatz (u.a. mit Livevotings in den Synchronsitzungen) ergänzt wurden.

Die Vorlesung wird vom Dozierenden in regelmäßigen Abständen von 2 Jahren als erste Vorlesung in einem Zyklus gehalten. Es bietet sich aus Sicht des Lehrenden an, neue Lehr-/Lernformen einzubringen und die Studierenden nicht nur daran zu gewöhnen, sondern Ihnen zu ermöglichen, die eigene Lernkompetenz methodisch zu erweitern.

Ziele

Die Studierenden sollen angeregt werden, Teilskripte selbstständig anhand von Leitfragen durchzuarbeiten. Wichtig ist dabei, basierend auf einem individuellen Zeitmanagement fürs Erarbeiten der Inhalte, sich auf die nächste Sitzung vorzubereiten, dabei die digitalen Hilfs- und Ergänzungsangebote zu verwenden und bestenfalls Fragen zu formulieren. Dabei steht nicht im Vordergrund, das Thema vor den nächsten Präsenzphasen vollständig verstanden oder durchdrungen zu haben, sondern sich mit dem Thema beschäftigt zu haben. Bei der Zielgruppe handelt es sich um Studierende der Ingenieurswissenschaften der Fächer CBI, LSE, CEN, IP, MWT, NT.

Konzepte, Umsetzung, Methoden

Die Studierenden werden von Anfang an dazu ermutigt, mit dem Skript und selbst recherchiertem Material zu arbeiten. In den Mathematikvorlesungen findet eine Mischung aus klassischer Vorlesung und vorbereitendem Selbststudium statt. Das Lesen der Texte vorab hilft dabei, die Begriffe in der Präsenzveranstaltung besser zu verstehen. Zusätzlich gibt es Übungsaufgaben, die Präsenz- und Hausaufgaben beinhalten. Online-Tests, die mit den Übungsblättern verlinkt sind, ermöglichen den Studierenden das Üben grundlegender Rechenfertigkeiten. StudOn dient als zentrale Plattform für die Materialbereitstellung.

Die Kommunikation erfolgt hauptsächlich über das Forum und personalisierte E-Mails. Leitfragen geben Anhaltspunkte für die Diskussion in den Synchronsitzungen, in denen bestimmte Abschnitte des Skripts behandelt werden. Synchronsitzungen dienen auch dazu, grundlegende und weiterführende Fragen zu klären. In den Übungen tauschen sich die Studierenden untereinander aus, während die Übungsleitung individuell unterstützt und Fragen beantwortet. Der Übungsbetrieb wird komplett über StudOn abgewickelt, einschließlich Bereitstellung, Abgabe und Rückgabe der Hausaufgaben.

In den Präsenzphasen werden Livevotings zur Wiederholung von Inhalten und zum Diskutieren von Fragen eingesetzt. Die Onlinephasen konzentrieren sich auf interaktive ergänzende Inhalte, digitale Übungen und Tests, um den Stoff zu wiederholen und das Skript zu studieren. Die Studierenden werden ermutigt, auch selbst nach Materialien im Netz zu suchen, um ihre Medienkompetenz zu stärken. Für Ingenieurmathematik stehen bereits Lernvideos zur Verfügung, wodurch die Erstellung zusätzlicher Materialien begrenzt ist. Der STACK-Fragentyp fördert die Fähigkeit, mathematische Ausdrücke korrekt in das LMS einzugeben.

Die direkten Rückmeldungen an die Aufgaben sind zentral, aber es besteht noch Potenzial zur Verbesserung. Die Tests in StudOn ermöglichen eine Kombination aus analogen und digitalen Formaten für die Übungsleitung.

Zentrale Serviceangebote und genutzte Unterstützung

  • Didaktische Beratung
  • Finanzmittel für Hilfskräfte
  • Konzeptionelle Beratung

Erfahrungen

Die zusätzlichen Angebote im Kurs haben dazu beigetragen, den Studierenden einen anderen Blickwinkel auf die Lehrveranstaltung zu ermöglichen. Einige Studierende haben davon profitiert, insbesondere jene, die aktiv an der Umfrage teilgenommen haben. Die direkte Rückmeldung zu den Antworten sowie die Verfügbarkeit der Angebote rund um die Uhr wurden positiv wahrgenommen. Allerdings führte die zeitliche Begrenzung einiger Tests auch zu Stress bei den Studierenden.

Eine wichtige Erkenntnis besteht darin, dass technische Schwierigkeiten angesprochen und mögliche Lösungen dafür gefunden werden sollten, um eine Vertrauensbasis zu den Studierenden aufzubauen. Die Lage der Präsenzzeiten hat ebenfalls Auswirkungen gezeigt, wobei sich aus der Erfahrung des Dozierenden zwei aufeinanderfolgende Tage als optimal erwiesen haben, da die Studierenden dann innerhalb einer Vorlesungswoche freier in ihrer Zeiteinteilung waren.

Bezüglich des Programmieranteils war der Zeitaufwand für die Erstellung der Aufgaben immer ein Thema. Die Bereitstellung von Referenzlösungen wurde nicht konsequent genug umgesetzt, was von den Studierenden bemängelt wurde. Das Verständnis und die Durchdringung der Inhalte dauern länger als der wöchentliche Rhythmus der Vorlesungszeit, weshalb den Studierenden einige Wochen zugestanden werden sollten, um die Inhalte zu lesen und zu erarbeiten.

Insgesamt wurden die Angebote wie erwartet genutzt, um vorhandenes und neues Wissen zu vertiefen, aufzufrischen und zu wiederholen. Sie dienten auch als Element der Klausurvorbereitung, was häufiger als erwartet in den Rückmeldungen betont wurde. Der Effekt des selbstgesteuerten Lernens spiegelte sich ebenfalls in den positiven Rückmeldungen wider. Die Studierenden nahmen einen positiven Effekt auf ihren persönlichen Lernerfolg wahr und empfehlen das Flipped Classroom Konzept mehrheitlich ihren Kommilitoninnen und Kommilitonen.

Der Dozierende sieht sich weiterhin in seiner Rolle als Begleiter, Animateur und Motivator, der die Studierenden durch die Grundvorlesungen der Ingenieursmathematik führt. Der Aufwand für die Erstellung eines Fragenpools, der auf die Vorlesungsinhalte abzielt, ist hoch, jedoch ergeben sich Vorteile in der Verwendbarkeit für verschiedene Kurse der Ingenieurmathematik und die Wiederverwendung in den kommenden Kursen und Jahren. Es ist jedoch wichtig, den Aufwand für die Pflege der Inhalte zu berücksichtigen und kontinuierlich zu gewährleisten.

Förderzeitraum

NewNormal | INKULT Wintersemester 2022/23

Fakultäten/Fachbereiche

Naturwissenschaftliche Fakultät

Lehrstuhl

Dr. Wigand Rathmann, Lehrstuhl für Dynamics, Controls & Numerics

Lehrveranstaltungen
  • Vorlesung
Zielgruppe
  • Bachelor
  • Master
Didaktische Aktivitäten
  • aktivieren/motivieren
  • betreuen
  • prüfen
  • verarbeiten/anwenden
  • vermitteln
Digitale Konzepte und Tools
  • Blended Learning Szenario
  • Constructive Alignment
  • Flipped Classroom
Projektverantwortliche

Dr. Wigand Rathmann, Lehrstuhl für Dynamics, Controls & Numerics;
Nicolai von Schroeders, Akademischer Oberrat, Dipl.-Math. Dipl.-Wi.-Math

Schlagworte

Onlinemodul

Selbsttest

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