Hamburger Ansätze zur Hochschul

Hamburger Ansätze zur Hochschul- und
Fachdidaktik in den
Ingenieurwissenschaften
Andrea Brose, Julie Direnga
TU Hamburg-Harburg
1
06.10.15
Wer sind Sie …
Ordnen Sie sich einer der beiden Gruppen zu und stellen Sie
sich dementsprechend auf.
Lehrende
Hochschuldidaktiker/innen
06.10.15
TUHH
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… und was wollen Sie hier?
Überlegen Sie sich kurz, was Sie sich von diesem Workshop
erhoffen (1 min)
• Tauschen Sie sich mit der neben Ihnen stehenden Person
diesbezüglich aus (2 min)
• Tragen Sie die genannten Punkte am Flipchart/ an der
Metaplanwand zusammen (9 min)
•
Lehrende
Hochschuldidaktiker/innen
06.10.15
TUHH
3
TUHH
4
Dokumentation: Erwartungen und
Wünsche der Teilnehmer_innen
06.10.15
Situation im
ingenieurwissenschaftlichen Studium
06.10.15
TUHH
5
Hamburger Maßnahmen
•
•
•
•
•
•
•
LearnING Center
Interdisziplinäres Bachelor-Projekt
readySTEMgo - Wissenschaftsbasierte Identifikation der
Studierfähigkeit und zielbasierte Interventionen
mytrack - Erweiterte Studieneingangsphase
ContinuING - Weiterbildung
HOOU - Hamburg Open Online University
Zusammenarbeit Fachdidaktik — Zentrum für Lehre und
Lernen
06.10.15
TUHH
6
Das ZLL an der TUHH
Vizepräsident Lehre (VP-L)
mytrack
Aktives
Lernen
Mediengestütztes
Lernen
Koordinator
Lehrinnovation
Koordinator
Lehrinnovation
Koordinator
Lehrinnovation
Koordinator
Lehrinnovation
Koordinator
Lehrinnovation
Koordinator
Lehrinnovation
Studiendekanat B
Studiendekanat E
Studiendekanat G
Studiendekanat M
Studiendekanat V
Studiendekanat W
PBL
Wissenschaftliches
Schreiben
Prüfungskonzepte
Forschendes
Lernen
LearnING
Center
Projektbeirat
Weiterqualifizierung
Öffentlichkeitsarbeit
Lenkungsausschuss
Qualitätsmanagement
Fachdidaktik der
Ingenieurswissenschaften
Zentrum für Lehre und Lernen (ZLL)
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Umgestaltung
Lehrveranstaltungen
Institute
Institute / Servicebereiche
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TUHH
7
TUHH
8
Empirisches Modell
+
06.10.15
Empirisches Modell
+
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TUHH
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Methodik: Vierstufiger Prozess
1. Unzufriedenheit bei Lehrenden über „Lernerfolg“ der
Studierenden
2. Identifikation von Schwierigkeiten bei Studierenden
• Analyse von schriftlichen Arbeiten der Studierenden
• Diagnostiktests
• Interviews
3. Gezielte Entwicklung von Lehrmaterialien
• Arbeitsblätter
• Interaktive Vorlesungsfragen
•…
4. Evaluation der Effektivität der Lehrinterventionen durch
• gezielt gestellte Klausuraufgaben
• Diagnostiktests
• Vor- und Nachtests
06.10.15
TUHH
10
Empirisches Modell
+
06.10.15
TUHH
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Methodik: Vierstufiger Prozess
1. Unzufriedenheit bei Lehrenden über „Lernerfolg“ der
Studierenden
2. Identifikation von Schwierigkeiten bei Studierenden
• Analyse von schriftlichen Arbeiten der Studierenden
• Diagnostiktests
• Interviews
3. Gezielte Entwicklung von Lehrmaterialien
• Arbeitsblätter
• Interaktive Vorlesungsfragen
•…
4. Evaluation der Effektivität der Lehrinterventionen durch
• gezielt gestellte Klausuraufgaben
• Diagnostiktests
• Vor- und Nachtests
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TUHH
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Empirisches Modell
+
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TUHH
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Arbeitsphase Arbeitsblätter
Arbeiten Sie Unterschiede zwischen den Arbeitsmaterialien
heraus. (15 min)
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TUHH
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Text
Arbeitsphase
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TUHH
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TUHH
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Dokumentation: Unterschiede
zwischen den Arbeitsmaterialien
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Beispiel — Intervention
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Äquivalenz von Kräftesystemen - Arbeitsblatt
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Mechanik I
Übung 4
WS 09/10
Seite 1
Äquivalente Kräftesysteme
Technische Universität Hamburg-Harburg
Institute M13 und M16
Prof. von Estorff, Prof. Hoffmann, Prof. Kreuzer
2.1 Ersetzen eines freien Moments durch eine Kraft?
Kira bearbeitet die Aufgabe, für das gegebene System VIII ein äquivalentes System IX
anzugeben, und begründet ihre Lösung wie folgt:
Kira: „Mein System IX ist zu dem
gegebenem System VIII äquiva- VIII
˛ = d˛ ◊ F˛ das
lent, da wegen M
Moment von 12 N m bezüglich P
durch eine Kraft von 3 N im Abstand d = 4 m von P ersetzt wer-
den kann.“
12Nm
4. Gruppenübung (23.11. - 27.11.2009)
Äquivalenz von Kräftesystemen
6N
P
Q
P
Q
1m
6N
IX
3N
Aufgabe 12
An einer quadratischen Platte der Seitenlänge a greifen die folgenden Kräfte an:
1m
a) Stimmen Sie dieser Aussage zu? Begründen Sie.
F⃗1 = (0, 0,
√
2)F , F⃗2 = (0, −1, 0)F ,
⃗4 = (0, 4, 0)F .
F⃗3 = (1, 1, 0)F , F
b) Vergleichen Sie die resultierenden Kräfte der beiden Systeme.
Ersetzen Sie das Kräftesystem durch eine
⃗ und ein resultierenresultierende Kraft R
⃗ A bezüglich dem Punkt A.
des Moment M
⎤
⎡
⎤
⎡
1
0
⃗A = ⎣ 0 ⎦.
⃗ = ⎣ 4 ⎦ · F; M
Lösung: R
√
−F a
2
c) Vergleichen Sie die resultierenden Momente der beiden Systeme bezüglich Q.
d) Ist es möglich, ein freies Moment durch eine Einzelkraft an einem (gezielt
gewählten) Angriffspunkt zu ersetzen? Begründen Sie.
Aufgabe 24
Eine Bohrleier wird in x-Richtung rechtwinklig zu einer Wand (yz-Ebene) angesetzt. An der Leier greifen
die eingezeichneten Kräfte F⃗1 = (0, 0, −100) N und
⃗2 = (−100, 0, 40) N an. Die Angriffspunkte werden durch
F
die Ortsvektoren ⃗r1 = (12, 10, 0) cm und ⃗r2 = (30, 0, 0) cm
bestimmt.
Diskutieren Sie Ihre Antworten in Abschnitt 2.1 mit einem Tutor.
2.2 Ersetzen durch Einzelkraft
a) Für welche der Situationen I bis VII in Abschnitt 1.1 ist es möglich, die Kräfte und
freien Momente durch nur eine Einzelkraft zu ersetzen, so dass ein äquivalentes
System entsteht?
⃗ und das Moment M
⃗ 0 , daß der
Man berechne die Kraft F
Bohrer an der Bohrstelle 0 auf die Wand ausübt, d.h. den
äquivalenten Kraftwinder bezogen auf den Punkt 0 .
Für diejenigen Fälle in denen es möglich ist, bestimmen sie diese Einzelkraft und
deren Angriffspunkt.
Gegeben: F1 ; F2 ; r1 ; r2 .
⃗ = (−100, 0, −60) N; M
⃗ 0 = (−1000, 0, 0) Ncm .
Lösung: F
b) Begründen Sie, warum das Ergebnis aus Teil a für Kräftesysteme, deren resultierende Kraft verschwindet, nicht zutrifft.
c
•C.
Kautz, A. Brose, N. Hoffmann
06.10.15
17
TUHH
7
Äquivalenz von Kräftesystemen - Arbeitsblatt
Beispiel — Intervention
2 Äquivalente Kräftesysteme
2.1 Ersetzen eines freien Moments durch eine Kraft?
Kira bearbeitet die Aufgabe, für das gegebene System VIII ein äquivalentes System IX
anzugeben, und begründet ihre Lösung wie folgt:
Kira: „Mein System IX ist zu dem
gegebenem System VIII äquiva- VIII
˛ = d˛ ◊ F˛ das
lent, da wegen M
Moment von 12 N m bezüglich P
durch eine Kraft von 3 N im Abstand d = 4 m von P ersetzt wer-
den kann.“
12Nm
P
6N
Q
1m
6N
IX
P
Q
3N
1m
a) Stimmen Sie dieser Aussage zu? Begründen Sie.
elicit
b) Vergleichen Sie die resultierenden Kräfte der beiden Systeme.
c) Vergleichen Sie die resultierenden Momente der beiden Systeme bezüglich Q. confront
d) Ist es möglich, ein freies Moment durch eine Einzelkraft an einem (gezielt gewählten) Angriffspunkt zu ersetzen? Begründen Sie.
resolve
Diskutieren Sie Ihre Antworten in Abschnitt 2.1 mit einem Tutor.
2.2 Ersetzen durch Einzelkraft
06.10.15
a) Für welche der Situationen I bis VII in
Abschnitt 1.1 ist es möglich, die Kräfte und
TUHH
freien Momente durch nur eine Einzelkraft zu ersetzen, so dass ein äquivalentes
System entsteht?
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Arbeitsphase Arbeitsblätter
Was haben wir (die Workshop-Leiterinnen) während der
Arbeitsphase gemacht?
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TUHH
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Dokumentation: Aufgabe der Tutoren
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TUHH
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Beispiel — Intervention
•
Entwicklung von Arbeitsblättern, modelliert nach Tutorials in Introductory Physics von McDermott et al. (1998)
•
Ziele der Arbeitsblätter sind
– Stärkung des qualitativen Verständnisses
– Behandeln von identifizierten Schwierigkeiten
– Förderung des Lernens im Diskurs
•
Einsatz der Arbeitsblätter
– Studierende arbeiten gemeinsam in kleinen Gruppen
– Geschulte studentische Hilfskräfte unterstützen Studierende durch
gezielte Fragen
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Methodik: Vierstufiger Prozess
1. Unzufriedenheit bei Lehrenden über „Lernerfolg“ der
Studierenden
2. Identifikation von Schwierigkeiten bei Studierenden
• Analyse von schriftlichen Arbeiten der Studierenden
• Diagnostiktests
• Interviews
3. Gezielte Entwicklung von Lehrmaterialien
• Arbeitsblätter
• Interaktive Vorlesungsfragen
•…
4. Evaluation der Effektivität der Lehrinterventionen durch
• gezielt gestellte Klausuraufgaben
• Diagnostiktests
• Vor- und Nachtests
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Empirisches Modell
+
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TUHH
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Methodik: Vierstufiger Prozess
1. Unzufriedenheit bei Lehrenden über „Lernerfolg“ der
Studierenden
2. Identifikation von Schwierigkeiten bei Studierenden
• Analyse von schriftlichen Arbeiten der Studierenden
• Diagnostiktests
• Interviews
3. Gezielte Entwicklung von Lehrmaterialien
• Arbeitsblätter
• Interaktive Vorlesungsfragen
•…
4. Evaluation der Effektivität der Lehrinterventionen durch
• gezielt gestellte Klausuraufgaben
• Diagnostiktests
• Vor- und Nachtests
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Evaluation durch Diagnostiktests
Leistung Ausgangstest [%]
100
80
60
Traditionelle Lehre
40
Interaktive Lehre
20
0
0
50
100
Leistung Eingangstest [%]
06.10.15
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Feedback
Können Sie aus dem Workshop etwas mitnehmen?
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Kontakt
Andrea Brose, PhD
Julie Direnga, M.Sc.
Geschäftsführende Koordinatorin ZLL
Koordinatorin Lehrinnovation Studiendekanat G & GK
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Zentrum für Lehre und Lernen
Technische Universität Hamburg-Harburg
Am Schwarzenberg-Campus 3 (E)
Raum: 4.005
D-21073 Hamburg
Abteilung für Fachdidaktik der Ingenieurwissenschaften
am Zentrum für Lehre und Lernen
Technische Universität Hamburg-Harburg
Am Schwarzenberg-Campus 3 (E)
Raum: 4.003
D-21073 Hamburg
Tel.:
+49 40 42878 4233
E-Mail:
[email protected]
Homepage: http://www.tu-harburg.de/zll
Tel.:
+49 40 42878 4629
E-Mail:
[email protected]
Homepage: http://www.tu-harburg.de/fachdidaktik
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TUHH
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