Mit dem Metalldetektor hinein ins Studium

Studieneingangsprojekt für Ingenieure

Praktischer Einstieg ins Studium: Noch vor dem Start ihres ersten Bachelor-Semesters bauen angehende Ingenieuri_nnen an der CAU Schaltungen, programmieren Mikrocontroller und messen elektrische Größen. Wer den besten Metalldetektor baut, gewinnt. Die Initiatorin des erfolgreichen Studieneingangsprojekts, Prof. Martina Gerken, berichtet.

Text: Professorin Martina Gerken

An der Technischen Fakultät (TF) haben wir eine Projektwoche für Erstsemesterstudierende in den Bachelorstudiengängen Elektrotechnik und Informationstechnik (ETIT) und Wirtschaftsingenieurwesen Elektrotechnik und Informationstechnik (Wi.-Ing. ETIT) konzipiert, die in Zukunft regelmäßig zu Vorlesungsbeginn stattfinden soll. In diesem Wintersemester erfolgte die Pilotveranstaltung. Motivation für die Einführung einer praktischen Projektwoche vor Vorlesungsbeginn sind die überwiegend theoretischen Grundlagenvorlesungen der ersten beiden Semester in den Bachelorstudiengängen ETIT und Wi.-Ing. ETIT sowie die Anonymität zu Studienbeginn durch die Großveranstaltungen in zentralen Hörsälen. Die Projektwoche soll den Studierenden eine genauere Vorstellung des Ingenieursberufsbildes sowie der notwendigen Studieninhalte vermitteln, sie für den Vorlesungsstoff der ersten Semester motivieren, die Studierenden miteinander vernetzen und zur Senkung der Studienabbruchquote beitragen.

 

metalldetektor

 

Erster Durchlauf

In dem ersten Durchlauf der Projektwoche im Oktober 2014 haben 82 Studierende in Fünfergruppen Metalldetektoren aufgebaut und den eigenen Sensor in einer Challenge mit den anderen verglichen. Die drei Siegergruppen wurden mit gestifteten Buchpreisen ausgezeichnet. Der Aufbau des Metalldetektors (Wirbelstrommesstechnik) erfolgte auf Steckboards und die Steuerung und Auswertung mit einem Mikrocontroller. Um eine gute Durchmischung der Studierenden zu erreichen, haben wir die Fünfergruppen ausgelost. Jeweils einigen Gruppen zusammen wurden Räume in den verschiedenen Arbeitsgruppen an der Technischen Fakultät (TF) zur Verfügung gestellt.

Der Hauptteil der Zeit diente der praktischen Gruppenarbeit. Ergänzt wurde dies durch Impulsvorträge von Dozentinnen und Dozenten der TF. Diese waren als ein Gruppenpuzzle gestaltet, sodass jede Person einer Gruppe einen anderen Vortrag besuchte und dieses Wissen dann wiederum in die eigene Gruppe einbrachte. Die Gruppen wurden kontinuierlich durch HiWis betreut. Das didaktische Konzept, den Fokus auf die Gruppenarbeit zu legen und eher größere Fünfergruppen zu bilden, hat sich bewährt. Mehr als 90% der Studierenden gaben in der nachfolgenden Evaluation an, dass die Gruppenarbeit gut geklappt hat, und über 80% bewerteten den Anteil an Gruppenarbeit als genau richtig (14% etwas zu hoch, 5% etwas zu niedrig). Die größeren Gruppen haben sich bezüglich des Lernens auch deshalb bewährt, weil der Kenntnisstand der Studierenden zu Studienbeginn sehr verschieden ist und so die Wahrscheinlichkeit höher war, dass jemand aus der eigenen Gruppe Dinge erklären konnte. Ebenso hilfreich war es, dass alle dasselbe Projektziel hatten und ein weiterer Austausch zwischen den Gruppen stattfand. Insgesamt haben die Gruppen erfreulich motiviert und eigenständig gearbeitet. Alle Gruppen haben erfolgreich einen Metalldetektor aufgebaut.

 

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Foto/Copyright: Denis Schimmelpfennig/CAU

 

Details zum Arbeitsaufwand – für alle, die ähnliche Projekte planen

Aufgrund der hohen Zahl an Teilnehmenden und um einen guten ersten Eindruck zu vermitteln, ist aus meiner Sicht eine detaillierte Planung einer solchen Projektwoche unablässig. Wir haben mit der Planung zunächst in Gesprächen mit Kollegen und der Fachschaft circa ein Jahr vorher begonnen. Am Anfang standen dabei die grundsätzliche Konzeption sowie die Beantragung der erforderlichen Mittel im Vordergrund. Glücklicherweise wurden uns Mittel für rund 800 HiWi-Stunden durch den PerLe-Fonds für Lehrinnovation sowie Sachmittel über HSP2020-Mittel zu Beginn 2014 bewilligt.

Nachdem ich einen ersten Metalldetektor-Prototyp im Januar selbst aufgebaut hatte, habe ich eine Gruppe von vier Studierenden im sechsten Semester für ein Bachelorprojekt (4 x 4 ECTS) gewinnen können. Diese Studierenden haben von April bis Juli verschiedene Prototypen gebaut und hinsichtlich ihrer Eignung für ein Studieneingangsprojekt evaluiert. Nach einem Bewerbungsverfahren im Frühjahr wurden unter Einbindung der Fachschaft sieben HiWis von Juni bis November eingestellt. Zusätzlich ist der wissenschaftlicher Mitarbeiter Julius Schmalz ab Juli mit in die Projektplanung eingestiegen. Zunächst haben die HiWis und der Mitarbeiter das Projekt inhaltlich weiterentwickelt und ebenfalls Prototypen gebaut. Insgesamt sind rund 1000 Arbeitsstunden in die inhaltliche Entwicklung des Projektes geflossen.

Anfang August haben wir mit der Organisation der Projektwoche begonnen (Zeitplan, Seminarräume, Laborräume, Dozent_innen, Betreuer_innen etc.). Die Studierenden mussten sich über ein Online-Lernportal für die Projektwoche anmelden. Dieses haben wir über die bei der Immatrikulation verteilte Erstsemesterinformation sowie über die Mathematik- und Physik-Vorkurse kommuniziert. Im letzten Monat vor Projektstart erfolgte die Zusammenstellung von Materialien für die Studierenden sowie die Vorbereitung der Vorträge. Wir haben uns entschlossen, nur die Foliensätze der Impulsvorträge und keine ausführliche Versuchsanleitung auszuteilen, um den Studierenden mehr Freiraum in der Projektgestaltung zu geben. Ein möglicher Schaltplan sowie einige Programmbausteine wurden zur Verfügung gestellt. Als Hardware hat jede Gruppe einen Basissatz von Bauelementen und einen Mikrocontroller erhalten. Es sollten eigene Laptops genutzt werden. Wir hatten für Gruppen ohne Laptop einige Poolgeräte zur Verfügung und es hat sich gezeigt, dass entgegen unserer Erwartung nicht jede Gruppe mindestens ein Laptop mitbringen konnte. Weitere Bauelemente standen auf Anfrage zur Verfügung. Für die Organisation haben wir weitere ca. 750 Arbeitsstunden aufgewendet.

 

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Geschätzter Arbeitsaufwand über der Zeit

Zeitplan der Projektwoche

Wir waren alle sehr gespannt auf den ersten Durchlauf der Projektwoche. Die ausgiebige Planung hat sich ausgezahlt und insgesamt ist alles erfolgreich verlaufen. Der Zeitplan hat bis auf einige Wartezeiten für die Laborarbeitsplätze reibungslos geklappt. Alle Gruppen hatten bereits am Donnerstagabend einen funktionierenden Metalldetektor fertig gestellt. Sodass sogar etwas Puffer blieb, den wir im Folgejahr für Anregungen zur weiteren Modifikation der Sensoren nutzten. Während der Projektwoche standen ein wissenschaftlicher Mitarbeiter und sieben HiWis kontinuierlich zur Verfügung weitere Mitglieder der Arbeitsgruppen haben das Projekt zeitweise unterstützt. Insgesamt lag der Betreuungsaufwand in der Projektwoche selbst bei etwa 250 Arbeitsstunden.

 

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Zeitplan der Projektwoche

 

Aus meiner Sicht hat sich der Zeitaufwand für die Projektrealisierung auf jeden Fall gelohnt. Insbesondere erscheint mir das gegenseitige Kennenlernen der Studierenden untereinander in der intensiven Gruppenarbeit sowie die Einbindung der Studierenden in die Arbeitsgruppen auf dem Gelände der TF Ost als sehr hilfreich für das spätere Studium. Durch das Projekt konnten sie praktisch erfahren, was Elektrotechnik und Informationstechnik bedeuten kann.

Verankerung im Studienplan

Im ersten Durchlauf hat ca. die Hälfte der Studierenden freiwillig an der Projektwoche teilgenommen. Aufgrund der sehr positiven Resonanz aller Beteiligten wurde die Projektwoche inzwischen fest im Studienplan des 1. Semesters verankert. Das Projekt wurde dazu den anderen Dozentinnen und Dozenten der ersten beiden Semester (Mathematik, Physik, Informatik) sowie allen Kollegen der Elektrotechnik und Informationstechnik vorgestellt und ein Platz für 1 ECTS im 1. Semester der Bachelorstudiengängen Elektrotechnik und Informationstechnik (ETIT) und Wirtschaftsingenieurwesen Elektrotechnik und Informationstechnik (Wi.-Ing. ETIT) geschaffen. Für die feste Platzierung im Studienplan musste sichergestellt werden, dass die Prüfungsleistung im Krankheitsfall nachträglich erbracht werden kann. Dazu bieten wir die Möglichkeit an, dass Nachzügler das Projekt  in etwas abgewandelter Form vorlesungsbegleitend im 1. Semester durchführen können. Für die Betreuung setzen wir inzwischen auf Studierende aus höheren Semestern, die ihre Erfahrung an den nächsten Jahrgang weitergeben und dafür auch ECTS-Punkte erhalten. Dadurch erreichen wir zusätzlich einen Erfahrungsaustausch zwischen den verschiedenen Jahrgängen.

 

 

Dieses Projekt wurde durch den PerLe-Fonds für Lehrinnovation sowie HSP2020-Mitteln gefördert. Die Büchergutscheine wurden durch die Förde Sparkasse gestiftet.

4 Gedanken zu „Mit dem Metalldetektor hinein ins Studium

    1. Da es sich um ein Lehrprojekt handelt, das wir wiederholt ausführen möchten, kann ich Ihnen die Schaltung hier leider nicht posten. Sie können mich gerne per Email kontaktieren und ich kann Ihnen Informationen zu der Grundschaltung sowie Referenzen zusenden. Die Kontaktdaten finden Sie auf dieser Webseite.

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