MINT Propädeutik

MINT Propädeutik

Text:

  • Johannes Busse (MND)
  • Vesion 0.2, 2014-02-24

MINT ist ein Acronym für die Fächer Mathematik - Informatik - Naturwissenschaft - Technik. Eine MINT-Propädeutik ist die Vorbildung und Einführung in die wissenschaftliche Herangehensweise an MINT-Inhalte. Sie darf weder mit Nachhilfe noch mit einer Vorwegnahme eines Fachstudiums verwechselt werden. Ihr kommen bildungstheoretisch und didaktisch eigene Ziele, Inhalte und Herangehensweisen zu, unter anderem

  • individuelle eigene Orientierungen mit den Orientierungen spezifischer Studienrichtungen vergleichen
  • spezifische Lern- und Arbeitstechniken einzelner Fächer kennen lernen
  • Lern- und Studierfähigkeit verbessern

Aus Sicht der Didaktik gibt es einen hervorragenden Grund, einer MINT-Propädeutik fachliche Beiträge zuzuliefern: Befasst sich Knowledge Engineering doch im Kern mit der Unterstützung von Wissensarbeit im naturwissenschaftlich-technischen Bereich. Was liegt näher, als dieses Wissen nicht erst in der beruflichen Praxis, sondern auch schon in den Frühphasen eines MINT-Studiums - hier dann sogar systematisch - unseren Studierenden anzubieten?

Wir skizzieren im Folgenden allgemeine inhaltliche und didaktische Eckpunkte einer MINT-Propädeutik. Eine Implementierung in einer konkreten Lehrveranstaltung steht noch aus.

Grundlagen

Von verschiedenen Stellen wird mit ein propädeutischen Kolloquium für MINT (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik)-Fächer geliebäugelt.

Bsp. BW: Das MINT-Kolleg der Universitäten Stuttgart und Karlsruhe institutionalisieren solche Bemühungen derzeit. Als Ziele eines MINT-Propädeutikums wird genannt ( http://www.mint-kolleg.kit.edu/Warum.php ):

  • Förderung essentieller Fachkompetenzen und Arbeitsmethoden
  • Orientierung
  • individuelle Entschleunigung des Fachstudiums

Wir interpretieren im Folgenden diese Zielsetzungen und loten curriculare Folgen für unsere eigene Hochschule aus.

Essentielle Fachkompetenzen und Arbeitsmethoden

Ein Teil der wissenschaftlichen Propädeutik kann und sollte von fachübergreifenden Lehrangeboten abgedeckt werden. Dazu gehören insbesondere:

  • Grundlagen der Lernpsychologie
  • Präsentations- und Moderationstechniken
  • Persönliches Informationsmanagement
  • allgemeine Computerkompetenzen etwa auf dem Niveau des (i) http://www.ecdl.de/
  • Lernen lernen: Reflexion des exemplarischen typischen Lernens
  • Schreiben lernen: Lernen, neu erworbenes Wissen schriftlich zu sichern und zu kommunizieren.
  • Studieren lernen, selbstgesteuertes Lernen: Lernen, in sehr viel offeneren Lernumfeldern eigenverantwortlich zu guten Ergebnissen zu kommen.

Arbeits- und Studiermethoden sind fachspezifisch unterschiedlich: Eine Ergebnissicherung etwa in SW-Engineering sieht ganz anders aus als eine Ergebnissicherung in Wissensmanagement. Entsprechend ist es sinnvoll, eine wissenschaftliche Propädeutik zumindest teilweise fachspezifisch auszugestalten und zu konkretisieren.

Spezifische "harte" Inhalte findet man insbesondere an der Schnittstelle von Didaktik und Wissensmanagement, z.B.:

  • Persönliches Informationsmanagement
  • Wissen recherchieren, nachschlagen, bewerten
  • Wissen schöpfen, explizit machen ( laddering , Pinnwandmoderation )
  • begriffliches Wissen modellieren:
    • alltägliche Formen der Wissensrepräsentation
      • Baum, Mindmap
      • Tabelle, Matrix, Relation
      • Strukturen der (Schul-) Mathematik
    • die klassische grundlegende Basis
      • Aussagenlogik
      • Prädikatenlogik
    • Strukturen aus dem Semantic Web
      • Semantisches Netz
      • Text, Index, Terminologie
      • Ontologie
  • Wissenschafts-Propädeutik

Insbesondere das Fach Hochschuldidaktik ist prädestiniert dazu, Auszüge seiner wissenschaftlichen Kernbestände zu einer überfachlichen wissenschaftlichen Propädeutik beizusteuern.

Orientierungen herausarbeiten

Ziel: informierte Wahl von Studienfach und -Schwerpunkt. Zentrales Ziel einer MINT-Propädeutik ist es, die Studierfähigkeit von MINT-Fächern zu unterstützen. Dies kann auch durch exemplarische Auseinandersetzung mit dem Fach geschehen; vor allem aber soll es durch Reflexion des Faches und der eigenen Orientierung der Studierenden auf das Fach erfolgen.

Ausgangspunkt: naives (aus der Schule oder einer Studienordnung übernommenes) Bild der Informatik:

  • "Wofür braucht man das?"
  • Anwendungen von Informatik in der Praxis
  • Lehr-, Studien- und Arbeitskulturen(en)

In der beruflichen Praxis stellen sich die Aufgaben, die Herausforderungen an und die Rollen von Informatikern allerdings oft anders dar, als - insbesondere lang tradierte - Studienordnungen vermuten lassen.

Ein wesentlicher Inhalt einer Fach-Propädeutik besteht unseres Erachtens in einer fundierten Reflexion des Faches auf seine Grundlagen - sowohl aus Sicht des Berufsfeldes (der sog. Praxis) als auch seiner wissenschaftstheoretischen Grundlagen.

  • Rollen und Aufgaben von Informatikern in der Praxis, informatisches Handeln
    • An welchen Entscheidungen sind Informatiker wie beteiligt?
    • Wie entwicklen sich technische Lösungen?
    • klassische Randbedingungen von Projekten
  • didaktisierter Lehrtext: z.B. Christiane Floyd: Informatik in Praxis und Wissenschaft http://www-pu.informatik.uni-tuebingen.de/iug/dh/stt-ipw.html

Eine wesentliche Herausforderung einer Propädeutikums-Didaktik besteht u.E. darin, den Studierenden nicht eine schon spezifische Fach-Orientierung vorzugeben, sondern gemeinsam mit jedem einzelnen Studierenden eine solche Fach-Orientierung herauszuarbeiten. Hier muss man insbes. auch Vorstellungen, Orientierungen und Ideale der Studierenden explizit machen! Dies ist eine Beratungs-Aufgabe, für die interdisziplinäre Herangehensweisen eine notwendige Voraussetzung bilden.

Individuelle Entschleunigung des Fachstudiums

Als selbstverständliche Zielsetzung lässt sich eine vorbereitende Wissensvermittlung nennen:

  • Ausgleich fachlicher Lücken aus der Schullaufbahn: "Schulstoff"
  • kennen lernen und erlernen von inhaltlichen Facetten des Faches

Es kann ein legitimes Bildungsziel sein, die Nacharbeit von Abiturstoff als Inhalt eines Propädeutikums zu definieren.

  • Studienbeginner erhalten eine Übersicht über die wichtigsten Studien-Grundlagen
  • Lehrende bekommen Transparenz darüber, an welche Lern-Voraussetzungen sie anknüpfen können.

Wir glauben aber, dass eine Vorwegnahme von Studieninhalten nur mit besonderer Begründung als Bildungsziel einer Fachpropädeutik gewollt sein kann.

  • Eine Ausnahme bildet selbstverständlich das Fach Knowledge Engineering selbst, in dem das gesamte erste Semester trivialerweise als Fach-Propädeutik ausgestaltet werden kann.

Daher gewinnen die anderen beiden Bildungsziele einer Propädeutik - Orientierung geben und Studientechniken vermittel - um so größeres Gewicht.

Didaktische Elemente einer MINT-Propädeutik

Wir glauben nicht, dass eine MINT-Propädeutik eine eigene Didaktik benötigt.

Allerdings lassen es die Ziele und Inhalte einer Didaktik für ein MINT-Propädeutikum ratsam erscheinen, nicht automatisch und unbefragt spezifische fachlich tradierte - und bisweilen überkommene - didaktische Elemente aus der Hochschule unverändert ins MINT-Propädeutikum zu übernehmen.

Aus dem Bildungsziel "Orientierung" und der fächerübergreifenden Anlage von MINT bietet es sich an, eine möglichst breite Auswahl an Veranstaltungsformen anzubieten.

Veranstaltungsformen kennen lernen

Es gehört zum Bildungsauftrag eines Propädeutikums, die Studierenden auch in innovative kooperative Arbeitsmethoden einzuführen. Viele von ihnen werden zwar nicht immer an der Hochschule, sicher jedoch spätestens in der beruflichen Praxis zum relevanten "weichen" Faktor erfolgreicher Teamarbeit.

Die Hochschuldidaktik bietet Lehrenden wie Lernenden ein reichhaltigstes Methodenspektrum an. Wo - wenn nicht in einer Propädeutik? - wäre auch für Dozenten ein Ort, hier neue Erfahrungen zu gewinnen?

Praxisrelevante didaktische Großformen: Neben Klassikern wie Vorlesung, Übung und Seminar gehören hier auch Labor, Praxisprojekt, empirische Erhebung, Workshop, Exkursion, Postersession bis hin zu OpenSpace dazu.

Überlegungen zum idealen Aufbau eines thematisch strukturierten Halbtags (Didaktik als Methodenlehre) fasst aktuell der Präsident der „Studienstiftung des deutschen Volkes“ Gerhard Roth zusammen in einem kleinen Vortrag mit dem Titel "Neuronen in der Schule: Wie das Gehirn lernt" ( http://www.swr.de/swr2/programm/sendungen/wissen/-/id=8002092/property=download/nid=660374/1fc642e/swr2-wissen-20110619.pdf , lokal: ../images/didaktik/www.swr.de_swr2_programm_sendungen_wissen_-_id=8002092_property=download_nid=660374_1fc642e_swr2-wissen-20110619.pdf) ; Zitate (S.6ff):

  • [es ist] eine radikale Reduktion der Unterrichtsinhalte aufgrund der Erkenntnis „weniger ist meist mehr“ notwendig
  • Lernen als Wissenskonstruktion [ist] trivialerweise stets selbstorganisiert [...] die aktive Aneignung des Lernstoffes [ist] ein überaus wichtiger Teil des Lernerfolges.
  • niemand [kann] einem neuen Stoff für mehr als 5 Minuten konzentriert zuhören
  • Nötig sind [...] größere Unterrichtsblöcke von mindestens 1,5 bis 2 Zeitstunden [...]. Viel besser ist es, während eines ganzen Vormittags oder gar eines ganzen Tages ein Thema über eine Mischung von Frontalunterricht, Gruppenunterricht und Einzelarbeit zu behandeln.
  • Zwingend für alle Unterrichtsformen ist weiterhin die Überprüfung des Vorwissens, also des aktuellen Wissensstandes der Schüler.
  • Wiederholung ist das A und O des Lernens. [...] Es empfehlen sich Wiederholungen in zunehmend längeren Abständen, z. B. nach 6 Stunden, d. h. am Nachmittag desselben Tages, nach 2 bis 3 Tagen, 2 bis 3 Wochen und 2 bis 3 Monaten.

Diese Forderungen in einer MINT-Propädeutik zu implementieren ist eine didaktische Herausforderung selbst an didaktisch geschulte Dozenten. Insofern gesehen erfordert eine MINT-Propädeutik eine Didaktik, die zwar nicht neu ist, sich aber vom tradierten Hochschulbetrieb doch deutlich abhebt. Grob skizziert wird eine solche "Verbundlehre" z.B. in http://www-pu.informatik.uni-tuebingen.de/iug/dh/Verbundkonzept.html

Aus Sicht des Knowledge Engineerings schließt sich hier ein Kreis: Methoden und Veranstaltungsformen, die sich aus Sicht der Hochschuldidaktik innovativ (und in bestehenden Strukturen nicht immer leicht realisierbar) anfühlen, sind aus Sicht von Wissensarbeitern in der beruflichen Praxis gängige Vorgehensweisen in interdisziplinären Projetteams. Denn Wissensarbeit im Betrieb ist angewandte Erwachsenenbildung "on the job".

Mit Texten arbeiten

Voraussetzung: Ein Thema ist in einem Lexikon- oder Lehrbuchtext dargestellt. Der Text "repräsentiert", "steht für" das Thema. Wir sind in der Mediengesellschaft angekommen: Der Großteil menschlichen Wissens wird nicht im mündlichen Gespräch, sondern in der schriftlichen, medial vermittelten Kommunikation weitergegeben.

Was geschieht jetzt mit diesem Text?

Als Studierende können wir statt Inhalts-Experten nun auch den Text befragen, auf seinen Inhalt abklopfen. Als Dozenten können wir die Rolle des primären Inhaltsvermittler ablegen und in die Rolle des Lernhelfer (DIN ISO 29990: learning facilitator) schlüpfen. Mögliche Herangehensweisen an den Text:

Mit Texten arbeiten

Studien-HowTo

Ergänzend zu den Veranstaltungsformen und den verschiedenen Ansätzen der Arbeit mit symbolischen Wissensrepräsentationen (klassiche Texte, Wissensbasierte Systeme, Begriffssysteme) sollte in einer Propädeutik auch in das Studieren eingeführt werden.

Verschiedene Fachschaften bieten hier traditionell tatkräftige Hilfe an.

Aus Sicht der Bildungs-Institution wird hier der Fokus auf allgemeinen pragmatischen Methoden der Studienbewältigung liegen. Eine enge intra-institutionelle Zusammenarbeit empfiehlt sich von selbst. Aufgabe einer institutionalisierten Propädeutik kann sein, junge Studierende mit diesen Angeboten vertraut zu machen und sie für das eigene Angebot zu nutzen.

Individuelle Aufgabe von Dozenten kann es sein, eigene Werthaltungen bzgl. der erwarteten Lern- und Studienformen offenzulegen (und damit auch kritisierbar zu machen).

Mit Texten arbeiten

Text rezipieren, "lernen"

Herausforderung: Mit dem Text verschmelzen

Arbeitsformen:

  • lesen
  • sich Text vortragen lassen: Hörbuch, Vorlesung
    • Folien: zuhören, sich erklären lassen
    • Ergebnissischerung: eigene Mitschrift (ist das eine ernstzunehmende Ergebnissicherung?)
  • Aufgaben bearbeiten

Sozialformen:

  • Einzelarbeit zuhause; Ergebnissicherung:
    • paraphrasieren, Mini-Vortrag halten
    • Spickzettel, Begriffs-System
  • in der Gruppe; Ergebnissicherung:
    • diskutieren, was man gelesen hat

Text auf Aufgaben und Praxis beziehen

Herausforderung: Distanz zum Text herstellen

Kernfragen:

  • Hilft der Text überhaupt für die Aufgaben?
  • Wie sieht die Prüfung tatsächlich aus?
    • Wissen: Text zusammenfassen, paraphrasieren
    • Können: Kompetenz-Demonstration

Theorie-Praxis-Problem: Zwischen Theorie und Praxis gibt es keinen Unterschied - in der Theorie ...

Am Text Techniken des Arbeitens mit Text erlernen

  • Herausforderung: Distanz zur eigenen Arbeitmit dem Text herstellen
  • eigener Umgang mit Text, Vorlesung, Aufgaben, Prüfungen
  • richtig Studieren: Fremdgesteuertes Lernen, SGL; das Lernen lernen

Ergebnissicherung

selbst Text erstellen, z.B. Seminararbeit, Spickzettel oder allgemeiner für begriffliche Inhalte: Wissensrepräsentationen!

  • Visualisierungen
  • Semantische Netzwerke
  • Terminologien
  • Begriffs-Systeme

Wissenschaftliches Schreiben ist eine spezielle Form der Kernkompetenz von Wissensingenieuren, nämlich der Erzeugung von mehr oder weniger hoch strukturiertem und formalisiertem Text!

Zur Diskussion gestellt: Studierfähigkeit erhöhen, Dropouts reduzieren

Fachkultur! Subjektive Einschätzung JB: Didaktik (Methodik, Curriculumpraxis, Bildungstheorie etc.) ist notwendiges Handwerk, aber alleine kann wenig ausrichten. Im Kern kommt es auf die Pflege und behutsame Weiterentwicklung der lokalen Fachkulturen an!

  • Rollenwechsel: nicht Lehren, sondern Lerndienstleistungen anbieten (incl. QM mit ISO 29990)
  • systematische Reflexion von Zielen und Werthaltungen als Grundlage von Curriculumarbeit
  • Inter- und Transdisziplinarität

Es gibt hohe Dropouts; woher kommen die? Studie: Gensch, Kristina; Christina Kliegl: Studienabbruch in MINT-Fächern – welche Gegenmaßnahmen können Hochschulen ergreifen? IHF 2012 http://www.ihf.bayern.de/uploads/media/IHF_kompakt_Mai_2012.pdf

Wichtigste Dropout-Faktoren und Lösungen:

  • Vereinzelung, mangelnde Kontakte Lösung:
    • Lerngruppen
    • Mentorenkonzepte
  • Kompetenzen "richtig studieren" zu wenig ausgeprägt; Lösung:
    • Lernen lernen
    • Metakognition
    • Individualisierung von Lernort, -Tempo und auch -Kanal
  • Theorie-Praxis-Problem, mangelnde Anschaulichkeit: Lösung:
    • Kompetenzorientierung
    • fächerübergreifender Unterricht (schon gegeben in besonderer Weise z.B. in Elektrotechnik!)
    • immer von der Anwendung / Problemstellung / Fragestellung her denken
  • mangelnde Übersicht; Lösung:
    • Konzentration auf wenige ausgewählte Lehrbücher
    • Verabredung auf gemeinsames (Lehrbuch-) Hintergrundwissen
    • Dozent weist den Weg durch den Dschungel

unser Lösungsansatz:

  • optimale Unterstützung selbstgesteuerter Lerngruppen
    • flipped classroom
    • Mentoren und Tutoren
    • gezielte Zusammensetzung von Lerngruppen
  • durch Lernberater begleitete Studienbegleitzirkel. Zusammensetzung nicht beliebig und selbstorganisiert, sondern von der HS unterstützt:
    • leistungsheterogene Gruppen: ideal für Anfänger; Problem: die Starken profitieren zu wenig
    • leistungshomogene Gruppe: ideal für Experten; erforderlich: "Futter"!
  • Entwicklung von Meta-Kompetenzen:
    • Lernen lernen
    • Lernen durch Lehren
    • Kompetenzentwicklung
  • das Ganze sachsystematisch in einem Propädeutikum lernen und lehren

Lehren lernen

Nicht nur Antworten geben, sondern auch Fragen stellen lehren! H.G.Gadamer: "Man versteht einen Text nur wenn man versteht, auf welche Frage er eine Antwort gibt".

  • erklären
    • auf welche Frage der jeweilige Stoff eine Antwort gibt
    • wie man Fragen findet
    • warum man dies und das befragen sollte (z.B. weil es auch ganz anders sein könnte!)
  • erforderliche Grundhaltung
    • Neugierde
    • Zweifel
    • Spaß an der Frage
    • kein Unwohlsein in offenen, neuen oder unbekannten Umgebungen
  • Und die Umgebung?
    • fehlertolerant
    • konkret: bietet vielfältige Anreize und Antworten an
    • authentisch

Authentische Verbindung von Anwendung, Forschung und Lehre: Ein Dozent sollte eine auch für ihn echte Frage suchen - und an dieser vormachen, wie man lernt!

  • nicht nur erklären, sondern auch vormachen
  • nicht nur vormachen, sondern auch nachmachen lassen
  • nicht nur nachmachen lassen, sondern auch selber machen lassen
  • Selbstgemachtes nicht nur nach Raster, sondern auch individuell bewerten

Hochschul-Propädeutik GdI und GdW

(Zu den Leitideen der Propädeutikums-Wochen)

Übergang Schule-Hochschule, Kennzeichen:

  • Lernmedien: wiss. Original-Literatur, viel Text, Englisch
  • Lernumfeld: Große Gruppen, geringe Didaktisierung
  • Wissensformen
    • Grundschule: Rechnen mit Zahlen ("Rechnen" in engerem Siss)
    • weiterführende Schule: Rechnen mit Buchstaben (z.B. Algebra)
    • Hochschule: Rechnen mit Begriffen (z.B. Begriffslogik) insbesondere in einer Strukturwissenschaft insbesondere bei einem Professor für Wissensmanagement
  • Schreibmedien für hoch strukturierte Wissensdarstellungen: Formeln, Diagramme, Begriffsnetze, strukturierter Text

Angst ist unnötig, die ersten Wochen sind nicht schwierig. Aber anders! Erforderlich: Offenheit für Neues, Neugier, Interesse, und "dranbleiben".

Ziel der Propädeutik: Schlüsselkompetenz SGL, Arbeitsmethodiken kennenlernen und ausprobieren; Wissensrepräsentation Baum kennenlernen; Baum-Darstellung eines Netzwerks; Fertigkeiten mit freemind; spielerisches Kennenlernen von Moodle; sich in der Gruppe gegenseitig unverbindlich kennenlernen, Vorbereitung zur Bildung von festen Lerngruppen im Semester.

Organistation

Die Vorlesungen GdW 2014-10-15 , GdI 2014-10-17 , GdI 2014-10-22 und GdW 2014-10-24 werden als Propädeutikum "fachliches Lernen an einer Fachhochschule" durchgeführt.

GdW und GdI werden im Propädeutikum fachlich nicht unterschieden. Falls Inhalte aus diesen zwei Wochen für eine Klausur relevant sein sollten, werden sie in der jeweiligen Vorlesung *nach* dem Propädeutikum nocheinmal kurz, aber systematisch dargestellt. So gesehen sind die Propädeutikumsinhalte nicht von sich selbst aus automatisch klasurrelevant.

Sehr wohl relevant sind die Propädeutikums-Inhalte aber für das Erarbeiten und Erlernen der Inhalte - und zwar vor allem von GdW. (Deshalb wird das Propädeutikum der Einfachkeit halber auf dieser Website komplett unter GdW "aufgehängt".)

Aufgaben im Propädeutikum

Im Propädeutikum sollen ohne Leistungszwang und ohne (negative) Folgen für das Studium erste Schritte geübt werden - insbesondere auch Gruppeneinteilungen und der Umgang mit Moodle. (Letzteres gilt auch für den Dozenten.)

Deshalb gibt es regelmäßig auch echte Aufgaben, die über Moodle abzugeben sind.

  • Diese Aufgaben fließen *nicht in die Bewertung* des Semesters ein
  • und sind *nicht* Bestandteil der Orientierungsprüfung.

Die Zuordnung der Aufgaben wurde mündlich kommunizert; hier zur Dokumentation nocheinmal schriftlich zum Nachlesen.

Abgabefristen:

Curriculare Einbettung

Teile der Propädeutik sind einfach nur vorgezogene Inhalte aus den Grundlagenvorlesungen Informatik und Wirtschaftsinformatik (GdI und GdW). Wir ziehen bestimmte Inhalte aus GdI und GdW in die ersten Wochen vor, weil es sich hier um "low hanging fruits" handelt, die (a) leicht zu verstehen sind, und die (b) unmittelbar die eigene Modellierung von Hochschulwissen unterstützten. In den Modulhandbüchern wird z.B. genannt:

GdW

  • grundlegende Konzepte der Wirtschaftsinformatik
  • Strukturen moderner IT-Systeme
  • Integration von Informationssystemen

GdI

  • Überblick über wichtige Gebiete der Informatik
  • Prinzipien verschiedenartiger ... Datenstrukturen
  • Informationssysteme

Methodische Einbettung

GdI und GdW sind laut Modulhandbuch angekündigt als "seminaristischer Unterricht".

Wichtigstes Kennzeichen seminaristischer Veranstaltungen: Die TN lesen Texte selbst, und tragen ihre Ergebnisse selbst vor und diskutieren sie.

Geht das mit 100TN im Hörsaal? Wir brauchen teilweise andere Methoden: Virtualisierung, Kleingruppen, exemplarisches Lernen - sowie hoch strukturierte Formen der Sicherung und Kommunikation von (Lern-, Recherche- etc.) Ergebnissen.