Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften
Brücken in die Organisch-Chemischen Grundpraktika
Die praktische Vorbildung von Studierenden, die ein (experimentelles) naturwissenschaftliches
Studium an der UHH aufnehmen, ist zunehmend heterogen. Neben wenigen praktisch sehr gut
ausgebildeten Schulabsolventen kommen am Fachbereich Chemie zunehmend Studienanfänger zu uns, die
kaum jemals ein Reagenzglas in der Hand hatten oder gar eigenständig ein chemisches Experiment
durchgeführt haben. Die Ursachen hierfür liegen einerseits in finanziellen und rechtlichen
Einschränkungen beim Umgang mit Chemikalien an Schulen und andererseits an einer stetig steigenden
Zahl an Studienanfängern, die aus einem bildungsfernen Umfeld stammen – die also z. B. nicht schon
im Alter von 6 Jahren den ersten Chemiebaukasten geschenkt bekommen haben.
Damit dieser
Bildungsnachteil nicht zu einem Fehlstart ins Chemiestudium oder gar zum Studienabbruch führt,
wollen wir Studienanfängern im Rahmen dieses Projektes durch kleine Videos einen einfachen und
spielerischen Zugang zu einfachen Laborgeräten und grundlegenden Arbeitstechniken bieten, der ihnen
(entsprechend ihrer individuellen Vorbildung) angstfrei den Einstieg in das Chemiestudium
ermöglicht.
> Video:
Waschen und Extrahieren
> Video:
Umkristallisation
> Video:
Rotationsverdampfer
> Video:
Erhitzen zum Rückfluss
> Praxisbericht: Brücken in die organisch-chemischen Praktika
(PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich Chemie
Antragsteller
Prof. Dr. Christian B. W. Stark
Wissenschaftliche
Mitarbeitende
Charlotte
O'Donnell
Förderzeitraum
01.10.2019–30.09.2020
Entwicklung und Evaluation einer fachspezifischen Tutorenschulung im Fach Mathematik
Für Studierende im Fach Mathematik ist die Teilnahme an verschiedenen Übungsgruppen vorgesehen, die von studentischen Tutorinnen und Tutoren betreut werden. Während in der Vorlesung Mathematik als wissenschaftlicher Gegenstand im Fokus steht, rücken bei der Bearbeitung von Übungsaufgaben aus kognitionspsychologischer Sicht mathematische Denkprozesse in den Vordergrund, aus wissenschaftstheoretischer Sicht sind dies Fachmethoden. Ein wichtiger Teil dieser Methoden sind heuristische Strategien. Diese Strategien sind sowohl beim Lösen mathematischer Probleme wirksam, als auch beim Erklären mathematischer Sachverhalte. Sie werden jedoch in der Vorlesung nur teilweise explizit thematisiert und beim mathematischen Problemlösen meist nur implizit verwendet. Im Lern- und Lehrprozess hat sich der explizite Einsatz dieser Strategien bewährt. Daher ist eine fachspezifische Tutorenschulung mit diesen Strategien als Fokus ein wichtiger Baustein zur Weiterentwicklung der mathematischen Fachausbildung.
> Praxisbericht: Tutorenschulung in der Mathematik. Entwicklung und
Evaluation einer fachspezifischen Tutorenschulung im Fach Mathematik
(PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften, Fakultät für Erziehungswissenschaftschaften
Fachbereich
Mathematik und Arbeitsgrupe Fachdidaktik der
Mathematik
Antragstellende
Prof. Dr. Andrea
Blunck
Förderzeitraum
01.05.2018–30.04.2019
Formative adaptive Tests
E-Assessments zur Lernstandsermittlung / Selbsteinschätzung Studierender der (Wahl)Pflichtmodule
der Informatik (Formale Grundlagen der Informatik 1 + 2 (FGI-1 / FGI-2)) werden bereits erfolgreich
eingesetzt. Dabei ist der zeitliche Aufwand für die Studierenden hoch und nicht leistungsgerecht für
die heterogene Studierendenschaft anpassbar.
Im Rahmen des Lehrlabors möchte FormAdTe an der
Universität Hamburg bestehende formative Testverfahren in Richtung computerbasiertes adaptives
Testen weiterentwickeln.
Dazu wird ein Aufgabenpool (weiter)entwickelt, der für die Konzeption
von E-Assesments genutzt werden kann. Weiterhin soll die adaptive Gestaltung dieser E-Assessments
erarbeitet werden. Aufbauend auf den umfangreichen bisher angelegten Tests werden anhand der beiden
konkreten Veranstaltungen FGI-1 und FGI-2 adaptive Testverfahren erprobt und experimentell evaluiert
und kontinuierlich verbessert. Als erfolgreich erprobte Plattform soll voraussichtlich OpenOLAT
eingesetzt werden.
> Praxisbericht: FormAdTe – Formative Adaptive Tests
(PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich
Informatik
Antragsteller
Dr. Daniel
Moldt
Wissenschaftlicher Mitarbeitender
Michael
Haustermann
Förderzeitraum
01.04.2018–31.03.2019
ISP 4.0: Integriertes Synthesepraktikum 4.0
ISP 4.0 ist eine konzeptionelle Neugestaltung des in den Studiengängen B.Sc. Chemie und B.Sc. Nanoscience angesiedelten Integrierten Synthesepraktikums. Die Implementierung von problemorientiertem Lernen soll den Studierenden die Kompetenz zur selbstständigen Planung, Durchführung und Auswertung innerhalb der präparativen Synthesechemie vermitteln. Die Einführung digitaler Medien im Praktikum (Lernvideos, Online-Fragenkatalog) soll dieses Ziel durch die Förderung der eigenverantwortlichen Vor- und Nachbereitung sowie der selbstständigen Lernfortschrittskontrolle unterstützen. Diese Neuerungen bereiten die Studierenden passgenau auf spätere Forschungsarbeiten in Syntheselaboratorien, z. B. Bachelorarbeit oder Forschungspraktika vor. Darüber hinaus hilft die selbstständige Auseinandersetzung mit praktischen und theoretischen Aspekten die Praktikumsinhalte mit den Kenntnissen aus vorangegangenen Modulen zu vernetzen.
> Praxisbericht: ISP 4.0: Integriertes Synthesepraktikum 4.0
(PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich Chemie
Antragsteller
Prof. Dr. Axel Jacobi von Wangelin
Wissenschaftliche
Mitarbeitende
N.N.
Förderzeitraum
01.10.2019–30.09.2020
JUNOSOL – Jupyter-notebooks for self-organized learning
Lehrveranstaltung: 63-650 Body and Surface Wave Seismology
Master students need a good way to
organize and structure their work and document their processing steps to secure their results.
Furthermore, they must be able to assess the results of their peers. To build necessary skills and
competences to meet these tasks we will familiarize them with the concept of Jupyter notebooks,
which is a dynamically developing field in the scientific open source community. The notebooks allow
a platform-independent way to organize data analysis, plotting and annotation and thus creates an
almost publication-ready and easily reproducible output. This can be used to present scientific
results to others, ensures reproducibility and thus allows an assessment of the validity of the
results. Students in this course will perform data analysis and presentation using Jupyter notebooks
and data examples from the lecture, exchange their final versions with other students in the course,
and give qualified peer feedback based on a criteria catalogue. Both the own data analysis and
interpretation as given in the notebooks and the peer feedback will be graded.
> Lehrvideos aus dem Projekt JUNOSOL
> Praxisbericht: JUNOSOL - JUPYTER-NOTEBOOKS FOR SELF-ORGANIZED
LEARNING (PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich
Geowissenschaften
Antragstellerin
Prof. Dr. Céline Hadziioannou
Wissenschaftlicher
Mitarbeitender
Johann
Jacobsohn
Förderzeitraum
01.06.2019–31.05.2020
Kompetenzorientierte und Kollaboration fördernde Lehre der Softwareentwicklung mit Touchtables für Informatik-Studierende im Master
Die Entwicklung von Softwarearchitekturen erfordert neben Kenntnissen von Vorgehensweisen und
technischen Lösungen auch Fähigkeiten der kompetenzorientierten, kollaborativen Problemlösung und
Entscheidungsfindung. Die Lehrveranstaltung Software Architectures in den Masterstudiengängen mit
Informatik-Bezug wird deshalb um eine Veranstaltung ergänzt, bei der Architekturentwicklung im Team
vermittelt wird. Die Veranstaltung beinhaltet Übungen zur kompetenzorientierten, kollaborativen
Entwicklung von graphischen Modellen, die in kleinen Teams an Touchtischen stattfindet. Inhaltlich
und didaktisch knüpft diese Veranstaltung an die Übungen Softwareentwicklung 1 und 2 aus den
Bachelorstudiengängen der Informatik an, in denen kollaborative Entwicklung von Programmen in der
Programmiersprache Java auf dem Weg des sogenannten Pair Programming vermittelt wurde. Die neu zu
entwickelnde Veranstaltung ergänzt dies und könnte deshalb als Pair Modelling bezeichnet
werden.
> Newsroom-Beitrag zum Lehrprojekt
Fakultät
für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften
Fachbereich
Informatik
Antragstellende
Prof. Dr.
Matthias Riebisch
Wissenschaftliche Mitarbeitende
Felix
Kiehn (April–September), Mohamed Soliman
(Oktober–März)
Förderzeitraum
01.04.2017–31.03.2018
Kräfte in der Physik
Die Veranstaltung "Kräfte in der Physik" ist eine freiwillige ergänzende Vertiefungsveranstaltung zu den Grundmodulen Physik I und Physik II, die von Studierenden der Physik und anderer Studiengänge im ersten Studienjahr verpflichtend absolviert werden. Durch die Veranstaltung soll eine Gruppe von bis zu 25 Studierenden ihr Wissen vertiefen, ihre mathematischen Fähigkeiten festigen und Selbstsicherheit gewinnen. Das Lehrkonzept "Vorlesung mit integrierten Übungen und Seminar" zeichnet sich durch ein hohes Maß an Kommunikation und individueller Betreuung durch eine erfahrene Lehrperson aus. Im Mittelpunkt der interdisziplinären Veranstaltung steht der physikalische Kraftbegriff als ein zentrales Grundkonzept der klassischen Physik, das in übergeordnete historische und philosophische Kontexte eingebettet und in verschiedenen Teilgebieten der Physik, Meteorologie und Geowissenschaften angewendet wird. Die Studierenden gelangen so zu einem vertieften Verständnis des Kraftbegriffs.
> Praxisbericht: Kräfte in der Physik
(PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich
Physik
Antragstellerin
Dr. Katrin Buth
Wissenschaftliche
Mitarbeitende
N.N.
Förderzeitraum
01.05.2019–30.04.2020
RLab – Modulare Umweltstatistik: Skriptbasierte Analysen mit R für Studierende mit und ohne Vorkenntnisse
Die Statistiksoftware R ist sowohl eine in vielen universitären Bereichen als auch im späteren
Berufsleben außerhalb der Universität häufig genutzte Standardsoftware. R ist kostenfrei verfügbar
und quelloffen. Der modulare Aufbau stellt mehr als 9700 Programmbibliotheken, passend zu
verschiedensten sozial- und naturwissenschaftlichen Disziplinen und Fragestellungen zur Verfügung.
Beim Erlernen des Umgangs mit R ist eine steile Lernkurve zu überwinden. Der Hauptgrund dafür liegt
in der skriptbasierten Steuerung, d.h. es steht eine nur eingeschränkt mit der Maus zu bedienende
grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung. Stattdessen werden zur Durchführung von Berechnungen
Skripte, also kleine „Programme“, geschrieben. Dieser vermeintliche Nachteil wird durch das
Lehrprojekt „RLab - Modulare Umweltstatistik“ auch für Teilnehmende ohne Vorkenntnisse
überwindbar.
Das Innovationspotential des „RLab“ zeichnet sich vor allem durch die Möglichkeit
des begleiteten Selbstlernens einer oft als sehr komplex und daher abschreckend angesehenen Software
aus. Innerhalb herkömmlicher R-Lehrveranstaltungen ist eine selbstständige Reproduktion oder gar
Transferleistung erfahrungsgemäß kaum möglich. Diesen Nachteilen bisheriger R-Kurse wird in dieser
Lehrveranstaltung begegnet: Die Teilnehmenden werden sich nach Absolvieren des Kurses in der Lage
fühlen, eigenständig Aufgaben mit R zu lösen. Es werden auch Kompetenzen erworben, um die
zahlreichen Hilfen zu R effektiv zu nutzen. Dadurch versetzt das Lehrprojekt in die Lage, sich die
weiteren umfangreichen Funktionen von R, bei Bedarf mit Unterstützung durch das „RLab“, selbst zu
erschließen. Der Umgang mit der skriptbasierten Programmsteuerung wird gelernt und geübt, so dass am
Ende so viel Selbstvertrauen vorhanden ist, dass die Teilnehmenden auch in anderen
Lehrveranstaltungen und eigenen Projekten bereit sind, selbstständig mit R zu
arbeiten.
> Blog
RLab – Skriptbasierte modulare Umweltstatistik
> Praxisbericht: „RLab. Skriptbasierte Analysen mit R für Studierende mit und
ohne Vorkenntnisse“ (PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich Geowissenschaften
Antragsteller
Prof. Dr. Jürgen Böhner
Wissenschaftlicher
Mitarbeitender
Dr. Niels
Schwab
Förderzeitraum
01.04.2017–31.03.2018
RLab 2.0 - Modulare Umweltstatistik: Skriptbasierte Analysen mit R für Studierende der Geographie, Meteorologie und Biologie mit und ohne Vorkenntnissen
Das Lehrprojekt RLab 2.0 zielt darauf ab, das bisher erfolgreich umgesetzte Projekt RLab zu
verstetigen, indem die Inhalte der Geographie-Statistikeinführung interdisziplinär auf die
Geographie-, Meteorologie- und Biologie-Studiengänge der Universität Hamburg ausgeweitet werden. Die
skriptbasierte Statistiksoftware R ist frei verfügbar und in nahezu allen Forschungsbereichen
wissenschaftlicher Standard. R-Kenntnisse erhöhen die Chancen auf dem Arbeitsmarkt, für die
Aneignung ist aber eine steile Lernkurve zu überwinden. RLab bietet Module zum interaktiven und
selbstgesteuerten Erlernen von R, direkt in R. Die RLab-Module können mit verschiedenen didaktischen
Konzepten wie Blended Learning oder Flipped Classroom flexibel in Präsenzveranstaltungen oder
außerhalb eingesetzt werden. Beim Transfer zu weiteren Studiengängen sollen fachspezifische,
anschauliche Beispielaufgaben mit typischen Datenformaten und Fragestellungen erstellt, evaluiert
und frei verfügbar online publiziert werden.
> Blog RLab – Skriptbasierte
modulare Umweltstatistik
>Praxisbericht: „RLab 2.0. Transfer innovativer Statistik-Lehre mit R in
Meteorologie und Biologie“ (PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich Geowissenschaften und
Biologie
Antragstellende
Prof. Dr. Jürgen Böhner
Wissenschaftlicher
Mitarbeitender
Dr. Niels
Schwab
Förderzeitraum
01.04.2018–31.03.2019
Skalen im Klimasystem - Scales in the Climate System
Der Klimawandel wirkt sich auf Natur und Gesellschaft aus. Die Sichtweisen aus den Natur- und
Sozialwissenschaften sind somit nötig, um die komplexen Zusammenhänge besser zur verstehen. Obwohl
beim Thema „Klima“ oftmals die Notwendigkeit eben jener Interdisziplinarität gefordert wird, wird
diese Studierenden bisher jedoch nur begrenzt vorgelebt.
Im Lehrprojekt „Skalen im Klimasystem“
des Studiengangs "Integrated Climate System Sciences" wollen wir in einer gemeinsamen
Lehrveranstaltung interdisziplinäres Lernen und Lehren erfahrbar machen. Anhand einer gemeinsamen
Definition und Verwendung des Begriffes der „Skala“ möchten wir mit der Lehrveranstaltung:
(1)
Studierenden in Hamburg das Thema „Klima“ als Ganzes begreifbar machen und damit die fachlichen
Möglichkeiten des Standortes Hamburgs ausschöpfen.
(2) Lehrenden zum Thema Klima in Hamburg,
aber auch in der internationalen ‚Community’ ein Beispiel aufzeigen, welches sie entweder direkt
verwenden oder dessen Erfahrung sie transferieren können.
(3) Den Begriff der „Skala“ als
fachübergreifende Darstellungsmethode für Phänomene der natur- wie sozialwissenschaftlichen
Klimaforschung fruchtbar machen.
> eSkript: Teaching 'Scales in the Climate System'
> Diagram Generator
> Praxisbericht: „Skalen im Klimasystem“
(PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften, Fakultät für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften
Biologie,
Geowissenschaften, Mathematik,
Sozialwissenschaften
Antragstellende
Prof. Dr. Johanna
Baehr (MIN, Geowissenschaften), Prof. Dr. Jörn Behrens (MIN, Mathematik)
Wissenschaftliche
Mitarbeiterin
Maike
Scheffold
Förderzeitraum
01.04.2017–31.03.2018
Uncertain 2 Degrees – Coping with Uncertainty in Climate Sciences and Society
"Uncertain 2 Degrees“ ist die kreative Weiterentwicklung und Fortführung des in „Scales in the
Climate System“ etablierten Konzeptes des gemeinsamen interdisziplinären Forschens, Lehrens und
Lernens. Das Thema „Unsicherheit“ soll als Element des Klimawandels disziplinübergreifend und im
gesellschaftlichen Kontext verstanden werden. Der Kurs versetzt die Studierenden in die Lage, den
unterschiedlichen Umgang mit Unsicherheit in verschiedenen Kontexten zu beschreiben, die Ursachen
für die diversen Handhabungen theoretisch und empirisch zu verstehen, und kritisch zu reflektieren
sowie kreativ Handlungsalternativen zu entwickeln. Mathematik erlaubt dabei eine gemeinsame
Begrifflichkeit. Lehrmethoden wie gelebte Diskussionen und Rollenspiele ermöglichen eine Synthese
der gelernten Inhalte. Als innovatives Beispiel für die Herausforderungen und Chancen des
"Forschenden Lernens", bietet das Kurskonzept gleichzeitig Impulse für Studierende, Lehrende und für
weitere Lehrveranstaltungen.
> Blog zum
Lehrprojekt Uncertain 2 Degrees
> Praxisbericht: „Uncertain 2 Degrees. Coping with Uncertainty in
Climate Sciences and Society“ (PDF)
Fakultät für Mathematik,
Informatik und Naturwissenschaften, Fakultät für Wirtschafts- und
Sozialwissenschaften
Fachbereich Mathematik, Biologie, Geowissenschaften,
Sozialwissenschaften
Antragstellende
Prof. Dr. Jörn
Behrens
Wissenschaftliche Mitarbeitende
Maike
Scheffold
Förderzeitraum
01.04.2018–31.03.2019
Video-Bibliothek für zwei Biochemie-Praktika
Eine Vorbereitung auf das praktische Arbeiten in Biochemie-Praktika ist für die Studierenden immer
sehr abstrakt. Eine Bibliothek aus ca. sieben Lehrvideos, welche die wichtigsten
Experimentiertechniken beider Biochemie-Praktika vom Pipettieren bis zum Umgang mit Zellkulturen
anschaulich vorführt und erklärt, soll die Studierenden weit besser als bisher auf die Praktika
vorbereiten, mehr Verständnis bei der Durchführung schaffen und bessere Versuchsergebnisse
ermöglichen.
Alle Videos sollen für das Praktikum „Biochemie/Molekularbiologie“ in einen schon
vorhandenen OLAT-Kurs integriert werden, für das Praktikum „Advanced Experimental Design” soll ein
derartiger Kurs angelegt werden. Das Projekt ist inhärent nachhaltig, da die Videobibliothek für
beide Praktika dauerhaft zur Verfügung stehen wird. Darüber hinaus können die Videos auch für
Schülerversuche verwendet werden.
> Video
zur Gelfiltration
> Praxisbericht: „Videobibliotheken für das Physikalische Praktikum und für
Biochemie-Praktika“ (PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik
und Naturwissenschaften
Fachbereich
Chemie
Antragstelle
Dr. Patrick Ziegelmüller, Prof. Dr. Andreas Hemmerich (Fachbereich
Physik)
Wissenschaftlicher Mitarbeitender
Arnold
Stark
Förderzeitraum
01.07.2017–31.12.2017
Video-Bibliothek für das Physikalische Praktikum
Die Lehrenden im Physikalischen Praktikum I für Studierende der Naturwissenschaften wechseln immer
häufiger. Oftmals bringen die Studierenden nur geringe Vorkenntnisse mit. Eine Video-Bibliothek soll
nun die Vorbesprechungen zu den Praktikumsversuchen ergänzen und entlasten, sodass Durchführung und
Auswertung der Experimente mit mehr Verständnis und Befriedigung erfolgen können. Integriert in eine
bestehende Online-Vorbereitung wird die Video-Bibliothek Lehrende und Studierende effizient und
anschaulich auf Lerninhalte, Vorbesprechung und Durchführung der Versuche vorbereiten – auf
klassische Versuche ebenso wie auf die besonderen Herausforderungen Offener Experimente.
Es
soll drei Video-Typen geben:
1) Videos, die einer übersichtlichen Vorbesprechung der
physikalischen Grundlagen entsprechen und auf experimentelle Besonderheiten eingehen.
2) Videos
zum Offenen Experimentieren, die typische Schwierigkeiten und geeignete Lösungen aufzeigen.
3)
Videos für die Lehrenden zur Vertiefung, mit Antworten auf typische Fragen der Studierenden,
didaktischen Anregungen, und der Diskussion typischer Fehler und Ergebnisse.
> Video
zur Prismenspektoskopie
> Praxisbericht: Videobibliotheken für das Physikalische Praktikum und
für Biochemie-Praktika (PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und
Naturwissenschaften
Fachbereich Physik
Antragsteller
Prof. Dr. Andreas Hemmerich
Wissenschaftlicher
Mitarbeitender
Arnold Stark
Förderzeitraum
01.04.2017–31.03.2018
Videofeedback in Online-Selbsttests (VideoFOS)
Im 2018/19 durchgeführten FormAdTe-Projekt wurden mit Erfolg Online-Selbsttests entwickelt und eingesetzt. Diese werden nach wie vor in der Veranstaltung eingesetzt, jedoch gab es bisher nur wenig Feedback auf falsche Antworten oder Hilfestellungen während der Beantwortung der Tests. Dies soll im Projekt VideoFOS verbessert werden, indem Hinweise in Form von Videoausschnitten in OpenOLAT integriert werden, sodass Studierende für schwierige Sachverhalte direkt darauf bezogene Erklärungen anschauen können. Videos bieten für viele Inhalte einen Mehrwert gegenüber textuellen Hinweisen, wie z. B. für die Beobachtung von Änderungen bei dynamischen Modellen oder die schrittweise Entwicklung von Inhalten. Für die benötigten Videos soll vor allem auf bereits bestehende Aufzeichnungen der Vorlesung zurückgegriffen werden, die fragenspezifisch zugeschnitten werden. Für ausgewählte Inhalte werden zusätzlich neue Videos produziert. Durch den inhaltlichen Zuschnitt und die Integration in die Tests bieten die Videos einen Mehrwert gegenüber unabhängig bereitgestellten Videos, da die Studierenden themen- und problembezogen unterstützt werden.
> Praxisbericht: Videofeedback in Online-Selbsttests (VideoFOS) (PDF)
Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften
Fachbereich
Informatik
Antragsteller
Dr. Daniel
Moldt
Wissenschaftlicher Mitarbeitender
Michael
Haustermann
Förderzeitraum
01.03.2020–31.10.2020