Das Digitale Laborpraktikum

Pharmazie: Studienanfänger*innen digital Praxis vermitteln

Zu Beginn ihres Studiums waren die Labortüren verschlossen und die Hörsäle mussten leer bleiben. So erging es in diesem Sommersmester den Studienänfänger*innen der Pharmazie. Aufgrund der Corona-Pandemie mussten Dr. Antje Havemeyer und ihre Kolleg*innen Alternativen finden, um ihren Erstsemestern nicht nur theoretische Grundlagen, sondern auch praktische Kompetenzen zu vermitteln. Doch wie funktioniert das im Digitalen? Am Beispiel des Laborpraktikums zur anorganischen qualitativen Analytik lässt sich das zeigen.

Text: Lisei Martin

 

Eine junge Pharmazeutin soll herausfinden, um was für ein Salz es sich in ihrem Reagenzglas handelt. Sie führt das Glas an ihre Nase für eine Geruchsprobe. Als sie daran riecht, wird das Video angehalten. „Was ist an dieser Situation falsch?“, fragt Dr. Antje Havemeyer ihre rund 60 Studierenden, die sich freitags morgens online zusammengefunden haben. Nach einer kurzen Pause hört man eine Studentin antworten: „Man riecht nie direkt, sondern fächert sich die Luft zu. Besonders, wenn man nicht weiß, um was für einen Stoff es sich eigentlich handelt.“

Das sind nicht die einzigen Sicherheitsmängel, die die Studierenden in der Videodemonstration finden. Im Hintergrund sieht man beispielsweise, dass die Kittel der Laborant*innen zu kurz sind, dass sie keine Sicherheitsbrillen tragen oder dass sich auf der Arbeitsfläche eine mysteriöse Flüssigkeit befindet, um die sich niemand zu kümmern scheint. Solche Mängel bei der praktischen Laborarbeit können sowohl während des Studiums als auch in der Arbeitsrealität von Pharmazeut*innen schnell gefährlich werden. Deshalb ist es wichtig, den Studierenden frühestmöglich das Laborhandwerk beizubringen. So können ihnen die Sicherheitsmaßnahmen zur zweiten Natur werden und schlimme Unfälle müssen gar nicht erst passieren.

Sicherheitsrichtlinien sind jedoch nicht das einzige Lernziel der „Praktischen Übung zur allgemeinen und analytischen Chemie der anorganischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffe“ – kurz des Laborpraktikums. Die Studierenden unternehmen hier die ersten Schritte im Laborhandwerk, sie lernen, wie man anorganische Stoffe analysiert, bekommen chemische und theoretische Grundlagen vermittelt und sollen sich Kompetenzen wissenschaftlichen Arbeitens aneignen: Beispielsweise die Planung und Durchführung von Experimenten, die Bewertung von Arbeitsschritten, Ergebnissen und Informationsquellen oder auch die wissenschaftliche Kommunikation. Das ist ein sehr großes Paket, das hier geschnürt werden soll. Deswegen umfasst die Lehrveranstaltung insgesamt zwölf Semesterwochenstunden.

Es handelt sich also um einen signifikanten Teil der Erfahrung von Erstsemesterstudierenden der Pharmazie. Natürlich auch, weil die Studierenden im Labor auf eine ganz andere Art die Möglichkeit erhalten, sich kennenzulernen. Statt schweigend nebeneinander im Hörsaal zu sitzen, müssen sie miteinander arbeiten und sich über Probleme und Ergebnisse austauschen. Teamwork ist gefragt und die sozialen Beziehungen, die dabei entstehen, enden nicht an der Campusgrenze. Denn „man kann ein Studium nicht als Einzelperson meistern“, sagt Dr. Havemeyer. „Man braucht mindestens einen, den man mal anrufen und sagen kann: Ich habe es heute nicht geschafft, mitzuschreiben. Oder ich habe etwas gerechnet und ich weiß nicht, ob die Rechnung richtig ist. Können wir Ergebnisse vergleichen?“. Das sei auch ein großer Teil des Studierendenlebens, der unter der Coronapandemie wegfällt.

Das digitale Laborpraktikum

Im Laborpraktikum stehen Havemeyer und ihre Kolleg*innen vor der Herausforderung, die Vielseitigkeit seines analogen Pendants so gut wie möglich im Digitalen zu reproduzieren. „Das war am Anfang schon ein echter Angang“, erinnert sich Dr. Havemeyer. „Wir haben uns täglich mit dem Praktikumsleiter Prof. Dr. Dennis Schade besprochen. Wir wollten das Sommersemester ermöglichen und da hat jeder eine Schippe drauf getan.“ Letztlich wurde die Lehrveranstaltung in mehrere theoretische Ersatzleistungen aufgeteilt, die jeweils unterschiedliche Aspekte des Laborpraktikums abdecken.

Als erstes gibt es den Demonstrationskurs. Hierfür haben Dr. Havemeyer und Kolleg*innen über fünfzig verschiedene Videos aus dem Internet zusammengetragen, in denen Laborsituationen und Experimente der klassischen qualitativen Analytik zu sehen sind. Die gezeigten Szenarien sind vielfältig. So behandeln die Videos bspw. den Umgang mit Gefahrstoffen, Fällungsreaktionen mit Silbernitrat sowie Nachweise mit Dimethylglyoxim und Schwefelwasserstoffgas. Die Studierenden analysieren jedes Video und erhalten dafür einen Fragenkatalog, der auf die Inhalte der Vorlesung und Proseminare abgestimmt ist. Anstelle der Betreuung im Laborpraktikum finden Videokonferenzen mit den Assistenten*innen statt, in denen über die Ergebnisse diskutiert wird. Die Auseinandersetzung mit den Videos dient der Vertiefung von bereits erworbenen Fachkenntnissen, indem die Theorie nun mit Bildern verknüpft wird. Gleichzeitig schulen die Studierenden dabei ihr kritisches Denken, weil sie dazu aufgefordert werden, das Gesehene zur beurteilen: Hat die Person im Video richtig gearbeitet? Wie lässt sich das Ergebnis erklären? Warum hat das Experiment nicht funktioniert? So können sich die Studierenden anschaulich mit der Arbeit im Labor vertraut machen und erwerben außerdem die essenzielle Kompetenz der Bewertung von Quellen.

In einer weiteren Lehreinheit werden die Studierenden in Gruppen aufgeteilt und müssen sich auf Themen vorbereiten, die dann wöchentlich in einem Online-Seminar besprochen werden. Inhaltlich geht es vor allem um das Verständnis chemischer Grundgesetze und spezieller Labormethoden. Über den Erwerb von Fachkenntnissen hinaus müssen die Studierende lernen, sich selbst und andere zu organisieren – insbesondere, weil die Themen teilweise noch unbekannt sind. In Gruppen müssen sie also einen Weg finden, mit Neuem umzugehen. Das Ziel sei es, die Studierenden schnellstmöglich auf die eigenen Füße zu stellen, so Dr. Havemeyer.

Selbstständigkeit sollen die Studierenden auch im Umgang mit dem Europäischen Arzneibuch erlangen. Es handelt sich dabei um das verbindliche Regelwerk für Pharmazeut*innen, das unter anderem die Prüfung von Arzneistoffen beschreibt und so die Qualität und Sicherheit von Arzneimitteln gewährleisten soll. Der Umgang mit dem Arzneibuch muss jedoch erst gelernt werden. „Es ist teilweise stark verklausuliert und deshalb nicht leicht zu verstehen. Das üben wir mit unseren Studierenden“, sagt Dr. Havemeyer.

Eine weitere Übung sind die „Gruppennachweise“, bei denen Salzmischungen identifiziert werden müssen. Anstatt im Praktikum selbst die dazu nötigen Versuche durchzuführen und richtig zu interpretieren, erhalten die Studierenden „Labornotizen“ von fiktiv durchgeführten Experimenten. Anhand dieser Experimente sollen die Salze identifiziert werden. Häufig sind die Studierenden dabei aber auch gefordert, die Notizen kritisch zu reflektieren und Vorschläge für weitere Experimente zu machen. So erhalten sie einen Eindruck von der Arbeit und ihren Schwierigkeiten. Wenn sie dann das erste Mal selbst im Labor stehen, haben sie bereits eine Grundlage geschaffen, Probleme zu erkennen. Natürlich wäre es Dr. Havemeyer lieber, sie könnte mit ihren Studierenden direkt im Labor arbeiten. „Fahrradfahren lernt man nicht vom Zuschauen.“ Genauso wenig lässt sich die praktische Arbeit im Labor eins zu eins mit Anschauungsmaterial ersetzen. „Aber das war nun einmal nicht anders möglich. Wir haben unser Bestes getan, um den Studierenden in dieser Ausnahmesituation trotzdem alle wichtigen Kompetenzen zu vermitteln.“ Eine davon ist es, Fehlerquellen bei der eigenen Arbeit ausfindig machen zu können. „Die Studierenden sollen in der Lage sein, Troubleshooting zu betreiben.“

Um dennoch Einblicke in die Praxis zu erhalten, wird jedem*r Ersemesterstudierenden aus dem Sommersemester in der vorlesungsfreien Zeit noch die Möglichkeit gegeben, „Laborluft“ zu schnuppern und vor Ort am Pharmazeutischen Institut die wichtigsten Versuche der klassischen qualitativen Analytik selbst praktisch durchzuführen. Auch dieses Nachholen von wichtigen praktischen Aspekten funktioniert nur, weil alle Lehrenden/Assistent*innen weit über ihrem normalen Lehrdeputat arbeiten.

Kontakt halten

Es ist nicht leicht, die ersten Schritte an der Universität zu meistern, wissenschaftliches Arbeiten und Experimentieren zu lernen, sich selbst und in Gruppen zu organisieren, Neues und Unbekanntes zu verstehen und einzuordnen und dabei motiviert zu bleiben. Besonders wenn man seine Kommiliton*innen, seine Universität, seine Lehrenden noch nie gesehen hat. „Man braucht Spaß und Motivation, um durch das Pharmaziestudium zu kommen“, merkt Dr. Havemeyer an. Deswegen hat sie in der ersten Stunde einen Vertrag mit ihren Studierenden geschlossen. „Ich habe ihnen gesagt, dass wir das zusammen meistern trotz Corona. Ich habe ihnen auch gesagt, dass das alles für sie neu ist, aber eben auch für mich und dass ich von meiner Seite alles geben will, damit das Studium funktioniert.“

Das bedeutet konkret, dass Dr. Havemeyer von den Erstsemestern erwartet, dass sie alle Sitzungen nachbereiten, mit voller Aufmerksamkeit bei den Online-Veranstaltungen teilnehmen und die Übungsaufgaben lösen. Im Gegenzug hat Dr. Havemeyer die Studierenden zum einen in Lerntandems eingeteilt. Es ist ein Angebot, andere Studierende kennenzulernen und sich gegenseitig beim Studium zu unterstützen. Man arbeite dann nicht mehr nur für sich allein, sondern auch für und mit anderen und zöge sich auf diese Weise gegenseitig in Verantwortung. Zum anderen bietet Dr. Havemeyer jeden Freitagmorgen einen freiwilligen „Offenen Chemieraum“ an. Hier werden nicht nur Fragen zum Lernstoff geklärt, sondern Dr. Havemeyer kann auch einen Einblick bekommen, wie es ihren Studierenden gerade geht. Es sei ihr ein Anliegen, Kontakt zu halten und eine freiere Plattform zu bieten, in den Austausch zu kommen. Die Vernetzung untereinander und eine persönliche Komponente gehöre zum Studium dazu.

„Es tut mir in der Seele weh, dass die jetzt nicht vor Ort sind“, gesteht Dr. Havemeyer. Dennoch ist sie zuversichtlich, dass die Studierenden trotz erschwerter Bedingungen erfolgreich durch ihr Studium kommen. „Ich denke, wenn die in vier Jahre ihr Examen haben, werden wir gemeinsam darauf anstoßen.“

 

 

Laborpraktikum

Digitale Ersatzleistung

 

Physiologisch/pharmazeutisch relevante Kationen und Anionen

Identifizierung von verschiedenen anorganischen Salzen mittels klassischer qualitativer analytischer Verfahren

 

„Demonstrationskurs“ anhand von ausgewählten Videos zur Veranschaulichung klassischer qualitativer analytischer Verfahren mit anschließender Diskussion in mehreren Videokonferenzen
 

Gruppennachweise

Identifizierung von verschiedenen anorganischen Salzmischungen Identifizierung von verschiedenen anorganischen Salzmischungen anhand von Fallbeispielen (Labornotizen)
 

Arzneibuchanalytik

Identitäts- und Reinheitsprüfungen von mehreren anorganischen Einzelsalzen laut Arzneibuch Bearbeitung von ausgewählten Arzneibuchtexten und pharmazeutischen Fallbeispielen mit anschließender Diskussion in mehreren Videokonferenzen
 

Versuche zu chemischen Grundgesetzen (Redox, Säure/Base, Löslichkeitsprodukt)

Vertiefung der chemischen Grundgesetze jeweils mit interaktivem Proseminar, Versuch und Protokoll. Vertiefung der chemischen Grundgesetze jeweils mit interaktiver Videokonferenz, Fotos & Video des Versuches und Protokoll anhand vorgebender Messwerte
 

Dünnschichtchromatographie

Identifizierung von Schwermetallkationen mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie mit interaktivem Proseminar, Durchführung und Protokoll Identifizierung von Schwermetallkationen mit Hilfe der DC mit interaktiver Videokonferenz, Fotos & Video zur praktischen Durchführung und Protokoll anhand vorgebender Dünnschichtchromatographie-Platte
 

Analytik der Ionen mit Hilfe von Schnelltestverfahren (Testkits) für Umweltanalytik

Methoden der Testkits werden vorgestellt Methoden der Testkits werden in einer Videokonferenz vorgestellt

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