Teilprojekt - DIAMINT Physik

Wo setzt DIAMINT Physik an?

Der Übergang von der Schule zur Hochschule stellt insbesondere in der Physik ein vielschichtiges Problem dar, dem es gilt mit kombinierten Lösungsansätzen entgegenzuwirken. Um das universitäre Ausbildungsziel einer selbstständigen und eigenverantwortlichen Arbeitsweise zu erreichen, ist der Wechsel von einem angeleiteten, engmaschig betreuten und regelmäßig geprüften Lernen, wie es in der Schule stattfindet, hin zu einem vorlesungsbasierten Wissenserwerb mit wenigen zentralen Prüfungen am Semesterende notwendig. Insbesondere, da zu Beginn des Studiums die Gründung eines eigenen Haushaltes und das neue soziale Umfeld die Studierende vor zusätzliche Herausforderung stellen, werden für den Wechsel Hilfestellungen benötigt.

Der Ansatz des Projektes

Mit der Lernverlaufsdiagnostik, die in diesem Projekt entwickelt wird, sollen den Studierenden in den ersten Semestern sowohl Inhalte als auch lernbezogene Arbeitsweisen vermittelt werden. Die Studierenden sollen so beim Erlernen von Selbstständigkeit durch eine erste Strukturierungshilfe Unterstützung erhalten. Die Idee ist, ein mehrschichtiges Angebot zu entwickeln, welches unter anderem persönliche Präferenzen berücksichtigt.

Vernetzung des Wissens als Schlüssel zum Erfolg

Die Inhalte, die im Physikstudium vermittelt werden, sind eng miteinander verknüpft. Zum Beispiel werden zum Verständnis des Planckschen Strahlungsgesetzes und des schwarzen Strahlers verschiedene Grundlagen beispielsweise zu Frequenzen und Wellenfunktionen benötigt, die wiederum in den Konzepten der Schwingungen und Energie eingebettet sind (Abbildung 1). Verständnis ist nur möglich, wenn systematisch auf Vorwissen aufgebaut wird. Zudem ist die Vernetzung von physikalischen und mathematischen Inhalten für das Physikstudium zentral. Beispielsweise werden für viele Zusammenhänge mathematische Konzepte wie Ableitung und Integral benötigt, so auch beim Planckschen Strahlungsgesetz. Diese Vernetzung beginnt bereits während des ersten Semesters, sodass Wissenslücken aus den ersten Wochen schon im Laufe des Semesters zu Verständnisproblemen führen. Ziel ist es, durch Hilfsangebote die Studierenden beim Aufbau eines vernetzten Wissens zu unterstützen und große Defizite zu verhindern.

Was wird für eine Lernverlaufsdiagnostik benötigt?

Akzeptanz

Studierende nutzen ein Angebot nur, wenn Aufwand und Nutzen für sie akzeptabel und erkennbar sind.

Die Akzeptanz der Studierenden ist zentral, da es bereits viele zusätzliche zeitintensive Kurse und Unterstützungsangebote gibt, die aber nicht den gewünschten Erfolg zeigen. Hieraus ergibt sich, dass eine Vielfalt kompakter Hilfsangebote (Literatur, Videos, Tutorials, Online-Angebote) benötigt wird, die nach einem Baukastenprinzip von den Studierenden kombiniert werden können, wodurch sie zeitlich effektiv und passgenau Hilfe erhalten.

Wissensstand

Nur durch genaue Kenntnis des Wissensstandes der Studierenden können passgenaue Angebote gemacht werden.

Die Erfassung des mathematischen und physikalischen Wissensstandes erfordert eine breite und regelmäßige inhaltliche Testung (Lernverlaufsdiagnostik). Zwar sind bereits zahlreiche spezifische Tests und Befragungen verfügbar. Diese sind aber jeweils mit hohem Zeitaufwand verbunden, da explizite Lösungen gefordert werden. Dies soll umgangen werden, indem die expliziten Lösungen durch Selbsteinschätzung und Multiple-Choice Aufgaben ersetzt werden.

Ressourcen

Hilfsangebote müssen leicht zugänglich und passgenau sein.

Um die Ressourcen für die Studierenden nachhaltig und die Umsetzung realisierbar zu gestalten, bedarf es einer Plattform, mit der die Studierenden mit minimalem zeitlichem Aufwand ein individuelles Feedback zur möglichen Optimierung ihres Studienerfolgs erhalten. Um die Bereitstellung entsprechender Hilfsmaterialien umsetzen zu können, muss eine Fokussierung auf passgenaue Hilfestellung zu zentralen mathematischen Methoden und physikalischen Inhalten erfolgen. Kleinteilige, modulare Hilfsangebote ermöglichen dann eine kontinuierliche Weiterentwicklung durch Ergänzung und Anpassung auf Grundlage eines Design-Based Research Ansatzes.

Die Perspektive von DIAMINT

Perspektivisch soll im Projekt DIAMINT Physik eine umfassende Diagnostik und damit verknüpfte Hilfsangebote entwickelt und implementiert werden. Die Vision ist, dass diese sehr vielschichtig sind und verschiedene Faktoren wie persönliche Präferenzen und Lerntypen berücksichtigen und durch Auswertung der Daten Wege zum erfolgreichen Abschluss des Studiums aufzeigt. Zudem soll die Lernverlaufsdiagnostik in ihrer finalen Fassung mit OPAL vernetzt werden, um für Lehramtsstudierenden eine umfassende Unterstützung, sowohl auf fachlicher als auch auf lehramtsspezifischer Ebene bieten zu können.

Projektverlauf von DIAMINT

• Auswahl der mathematischen und physikalischen Inhalte, die die wichtigsten thematischen Punkte der Vorlesung abdecken (Masterarbeit J. Mergemeier, 2023)

• Erprobung der Aufgaben zur Erhebung der Mathematikkenntnisse

• Auswahl und Erstellung von Aufgaben basierend auf MaLeMINT 

• Testung einer Referenzgruppe bezüglich der Mathematikkenntnisse

• Validitätsprüfung der Selbsteinschätzung (Erprobung des Testkonzepts)

• Vorbereitung des Starts der Lernverlaufsdiagnostik im Oktober 2024 durch Auswahl und Entwicklung von Testaufgaben und Unterstützungsmöglichkeiten und Kontaktierung der Erstsemesterstudierenden vor Studienbeginn für eine Testung des Vorwissens und eine Begleitung im mathematischen Vorkurs