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TU Berlin

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Synthesis of Teaching of a Universal Bioscientists perspective

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Im Rahmen dieses Projekts soll sowohl dem Kernanliegen der Ausschreibung (Verbesserung der Lehrsituation in ausgewählten problematischen Grundlagenmodulen des Bachelor-Studiengangs Chemie) entsprochen werden, als auch erstmals der Versuch unternommen werden, eine neue studienfachliche Ausrichtung (Synthetische Biologie) aus einer klar berufszielorientierten Perspektive heraus zu entwerfen.

 

Die hohen Abbruchquoten im Bachelor Chemie sind wohl darin begründet, dass Studienanfängerinnen in den seltensten Fällen eine klare Vorstellung von Inhalten und Ablauf des Studiums haben und dass die Studierenden kein klares Konzept von den Berufsfeldern einer „Chemikerin oder Chemikers“ oder „Physikerin oder Physikers“ haben. Missverständnisse, demotivierende Erfahrungen und Enttäuschungen sind so vorprogrammiert. Würde es gelingen, durch eine entsprechend strukturierte Lehre eine klare berufliche Orientierung vorzugeben, die eine persönliche Identifizierung mit dem angebotenen Berufsbild erzeugt, wären die Studierenden besser orientiert, motiviert und engagiert, so dass selbst bei gleichbleibenden Studienanfängerzahlen ein größerer Anteil Studierender den Abschluss erreicht, weil von Beginn an ein klares Ziel vor Augen steht, für das sich die Mühen des Studiums lohnen.

 

Daher soll in dem SynTUBio-Projekt Lehre beispielhaft aus der berufszielorientierten Perspektive einer forschenden Wissenschaftlerin im Bereich der neuen Wissenschaftsdisziplin der Synthetischen Biologie heraus entworfen werden. Dabei wird berücksichtigt, dass im Bereich der Chemie erst die Promotion den „Regelabschluss“ für eine berufliche Karriere in Forschung oder Industrie darstellt. Zentrale Elemente sind ein Satz von Lehrmaterialien für anspruchsvolle wissenschaftliche Schlüsselexperimente („Top Topics“), die das faszinierende Arbeiten einer Forscherin und eines Forschers auf dem Gebiet der Synthetischen Biologie abbildet und direkte Bezüge zu veröffentlichten wissenschaftlichen Ergebnissen („Front End Research“) aufzeigt. Diese Versuche werden in qualitativ hochwertigen Lehrvideos, unterlegt mit anderen Elementen technologiegestützter Lehre (Scripte, Links zu Informationsseiten, Online-Verständnistests für die individuelle Lernstandskontrolle im Sinne von Online-Vorsprachen/Kolloquien aus educationZEN-Studienreformprojekten) frei zugänglich auf einem Online-Repositorium dargeboten und stehen in Verbindung mit einem neu zu schaffenden Praktikumsmodul „SynBioLab“, das aus 5-8 Versuchen mit einer Workload von 180-240 Stunden (6-8 LP) besteht. Da sich die Experimente kognitiv auf der Ebene des Stands der Wissenschaft bewegen, ist das Niveau der „Top Topics“ auf der Master-Ebene angelegt. Eine mögliche Kooperation zur Produktion und Sichtbarmachung dieser weltweit neuen und einzigartigen studienfachlichen Ausrichtung soll mit dem „Journal of Visualized Experiments“ (JoVE) aufgebaut werden. JoVE produziert zum einen methodisch orientierte, zitierfähige e-Publikationen bestehend aus schriftlichen Versuchsanweisungen, sowie didaktisch und technisch professionell produzierten Videos zur Erläuterung der Hintergründe und des praktischen experimentellen Vorgehens. Neuerdings baut JoVE  jedoch auch grundlegender Lehrmaterialien in gleichem Format auf und schafft dadurch ein ständig wachsendes Repositorium hochwertiger Lehrmaterialien, die weltweit für die universitäre Lehre verwendet werden können. Wir sehen darin die einmalige Chance, erstmals universitäre Lehrinhalte der TU Berlin auf internationalem Niveau in einer sich rasant entwickelnden Fachdisziplin weltweit verfügbar zu machen, damit einen internationalen Standard für Lehre in der Synthetischen Biologie zu setzen und im gleichen Zug die internationale Sichtbarkeit der TU Berlin im Bereich der Lehre zu erhöhen.  Ein wesentliches Augenmerk bei der Produktion der Lehrmaterialen wird auf der Verwendung einer Bild- und Wortsprache liegen, die genderspezifische Präjudizierungen vermeidet, die insbesondere motivierend und identifikationsstiftend für weibliche Studierende wirkt und ein positives Berufsbild der Wissenschaftlerin in allen Ausbildungs- und Karrierephasen zeichnet.

Die in den SynBioLab-Schlüsselexperimenten enthaltenen Techniken, Apparaturen und Qualifikationen bieten unmittelbare Anknüpfungspunkte für kleinteiligere Lehrinhalte auf der darunterliegenden Wissensebene, wie sie z.B. in Fortgeschrittenenpraktika der Bachelor-Studiengänge angelegt sind. Diese Qualifikationen teilen sich dann zwar formal in Elemente der verschiedenen Fachdisziplinen auf (Analyt. Chemie, Anorg.Chemie, Org. Chemie, Physik, Biol. Chemie, Physikal. Chemie, Biophysik, etc.) und sind auch dort verankert, jedoch lässt die Top-Down-Zuordnung geradezu zwanglos interdisziplinäre Bezüge zu, die auf diese Weise sichtbar werden. Die Lehrmaterialien dieser zweiten Ebene werden sukzessive, sofern sie für die „Top Topics“ relevant und notwendig sind, in ähnlicher Weise (Videos, Begleitmaterialien, s.o.) abgebildet. Um ein Beispiel zu nennen: Wer das Top Topic „Synthetische Photobiologie“ durchdringen und begreifen will, soll klar erkennen, auf welche der kleinteiligeren experimentellen Einheiten der darunterliegenden Ebene zurückgegriffen werden muss (z.B. mikrobiologische Techniken, Fluoreszenzspektroskopie, thermodynamische Stabilität von Makromolekülen, Medienzubereitung etc.). In gleicher Weise bauen die Inhalte der zweiten Experimentalebene auf weiter darunter angesiedelte Schlüsselqualifikationen auf (z.B. Anfängerpraktika der chemischen und physikalischen Fachdisziplinen), die wiederum interdisziplinär aus verschiedenen Fachgebieten stammen. So wird letzten Endes erkennbar, dass auch scheinbar „chemiefremde“ Module wie „Mathematik“ oder „Physik“ inhaltlich eine für das Erreichen des Studienziels notwendige und hinreichend gerechtfertigte Grundlage darstellen. Ziel ist es, den Studierenden durch diese strukturelle Vernetzung von Lehrinhalten aus unterschiedlichen Fachdisziplinen ein klares Bild von Wissenszusammenhängen darzubieten, deren Inhalte auf keiner Ebene isoliert oder nicht angebunden erscheinen. Somit wird durch SynTUBio eine kohärente Qualifikationspyramide konstruiert, die auf ein klares berufliches Profil hin ausgerichtet ist.

In gewissem Sinne ist SynTUBio als Erweiterung des Grundgedankens für das Projektlabor Chemie anzusehen. Im Zuge der Produktion von Lehrmaterialien für die Synthetische Biologie ist geplant, dass zu allen vorhandenen Forschungsgeräten in den Fachgebieten Biokatalyse, Organische Chemie, Biologische Chemie und Biophysikalische Chemie Lehrvideos erzeugt werden, die die Nutzung der Geräte in einem Grundpraktikumsversuch abbilden und damit die Forschungsgeräte modular für Praktika aller Art zugänglich macht. Die Lehrvideos werden mit anderen digitalen Lehrelementen (Skripte, Animationen, Online-Verständnistests) auf einer gemeinsamen e-Learning-Plattform angeboten und so zu einem modularen Demonstrationslabor ausgebaut, das neben Studierenden der Eingangsphase (Chemie, MINTgrün) beispielsweise auch Schülerinnen oder anderen Interessens- oder Studierendengruppen offen steht. Es kann stets um forschungsnahe, neue Experimente bereichert werden, um damit einen Mechanismus zu schaffen, der die stetige Integration aktueller Forschungsfragen in die Grundlagenlehre sicherstellt.

 

 

 

Synthesis of Teaching from an Universal Bioscientist’s Perspective

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·        Ziel: Einrichtung neuer multimedial unterstützter Praktikumsversuche mit Querbezügen zwischen 
         Elementen der Grundlagenlehre und der späteren beruflichen Tätigkeit

·        Lehrvideos und Onlinevorsprachen für die Praktika der Physikalischen Chemie

·        und Einrichtung des Praktikums Synthetische Biologie

·        Relevant für alle Studierenden der Chemie und im Orientierungsstudium MINTgrün, die sich für Chemie interessieren 

·        ca. 200 Studierende im 1. bis 4. Fachsemester

Hier finden sich die bisher gesammelten Lehrvideos

 

 

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Prof. Dr. Thomas Friedrich
Dr. Franz-Josef Schmitt
schmitt@physik.tu-berlin.de