Statics and Dynamics

Join with Mechanics!

Ein Kompass durch den Mechanik-Dschungel:
So kommen Sie erfolgreich ans Ziel.

„Die Mechanik ist das Paradies der mathematischen
Wissenschaften, weil man mit ihr zur Frucht
des mathematischen Wissens gelangt.“
LEONARDO DA VINCI

Neben der Mathematik, Physik und Medizin ist die technische Mechanik eine der ältesten Wissenschaften der Welt. Ihre Sprache ist die Mathematik. Die Mechanik ist die Grundlage der Ingenieurswissenschaften: Ohne Mechanik keine Mobilität, keine Bauwerke, … die Liste ließe sich beliebig lang weiterschreiben. Demnach müsste die technische Mechanik doch eigentlich SUPER INTERESSANT sein, oder?!

Die Realität sieht etwas anders aus: Jedes Semester stellen sich 500 bis 1300 Studierende unterschiedlicher Ingenieursstudiengänge zu Beginn ihres Studiums dem Fach der technischen Mechanik, auch als  „Horrorfach" bekannt. Die Durchfallquoten von bis zu 70% Prozent [1] machen dem Ruf des Faches alle Ehre… Eine deutliche Sprache spricht auch z.B. das Lehrbuch Keine Panik vor Mechanik [2] mit dem Versprechen „No more losers among the users“… mit anderen Worten: der oftmals als beschwerlich empfundene Weg durch die Mechaniklandschaft gleicht den Anstrengungen einer Dschungelexpedition,  häufiges Verirren und Verlaufen inklusive.

… Aber was wäre, wenn man die Expedition mit vereinten Kräften bewältigen könnte: Gemeinsam statt einsam, mit der richtigen Ausrüstung, EINEM EXPEDITIONSPLAN UND EINER SACHKÜNDIGEN  EXPEDITIONSLEITUNG? Dazu sind mit dem tu wimi plus Lehrprojekt neue Konzepte entwickelt und umgesetzt worden. Wir haben uns zum Expeditionsziel gemacht, die Studierenden nachhaltig stärker für die technische Mechanik zu interessieren und dadurch, sowie durch weiter verbesserte Prüfungsvorbereitung und die Umstellung auf Portfolioprüfung, ihren Studienerfolg insgesamt zu erhöhen. Dabei setzen wir auf folgende Projektmerkmale: Verzahnung, Veranschaulichung und Verständnis!

Das erfahren Sie in diesem Artikel:

Eine sachkundige Expeditionsleitung ist das A und O

Sie dient der Sicherung des Vorankommens und (Über-) Lebens in der jeweiligen Klimazone. Hinreichende Kenntnisse und Fertigkeiten dienen der eigenen Sicherheit – jedoch ist eine Expedition kein „Überleben
im Busch“. Um wissenschaftliche Expeditionsteilnehmer*innen in hinreichenden Wildnisfähigkeiten auszubilden, bedarf es eines gut funktionierenden Expertenteams: Die Verzahnung des Lehreteams ist die halbe Miete!

Idealerweise sollte das Team durch fachliche und didaktische Kompetenz glänzen und wie ein Zahnradgetriebe funktionieren. Mit unserem innovativen Ansatz arbeiten Professor*innen, Wissenschaftliche Mitarbeiter*innen sowie Tutor*innen Hand in Hand für und mit hunderten Studierenden für eine anschauliche und verständliche Lehre der Grundlagen der Mechanik und für einen größeren Prüfungserfolg. So sind alle „Expeditionsmodule“ optimal aufeinander abgestimmt. Es finden regelmäßig mit allen beteiligten Lehrenden Vor- und Nachbereitungen der Kurse statt. Darin haben wir uns über Ziele, Inhalte, Methoden
und Darstellungsformen in den Lehrveranstaltungen austauscht und gemeinsame Maßnahmen zur Verbesserung der Lehre entwickelt. Ein besonderer Fokus gilt der Verzahnung der Teilveranstaltungen und der Verbesserung der Prüfungsvorbereitung. Dabei werden auch Mechanikstudierende aus Vorsemestern miteinbezogen. Durch eine Vielzahl von Maßnahmen (bspw. einem zusammenfassenden Formelblatt pro Woche, welches in allen 3 Teilveranstaltungen nacheinander durchgegangen wird, wöchentliche Besprechungen zu Übungsblättern, sehr präzise terminliche Vorplanung zur Synchronisation der Inhalte) können wir potentiellen Verständnisproblemen bereits sehr früh entgegenwirken. Das Lehreteam rüstet sich bei unterschiedlichen Workshops mit zusätzlichem Know-How. Hier kommt es auch zu einem intensiven Austausch über Inhalte, Konzepte und Verzahnung der Teilveranstaltungen und das eine oder andere Mal auch zu im Laufe des Semesters beschlossenen Änderungen, die dann konsequent umgesetzt werden. Diese Maßnahmen stellen sich als sehr wirksam heraus. Die Tutor*innen sind nachhaltig motiviert, Beschwerden von Studierenden sind praktisch nicht mehr vorhanden. Im Gegenteil: Es gibt viele lobende Worte von den Studierenden, wie das folgende Zitat aus dem Evaluationsergebnis des Sommersemesters 2020 des Moduls „Statik und Elementare Festigkeitslehre zeigt [3]:

„…Inhaltlich das beste Modul dieses Semester, diverse Tutoriumsvideos, Selbsttest etc. super Sache!“

 

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte – Verständnis durch Veranschaulichung fördern

IMMANUEL KANT sagte einst: „Theorie ohne Praxis ist leer, Praxis ohne Theorie ist blind!“ Genau hier knüpfen wir an. Wir verlagern den Lernschwerpunkt auf das Verstehen und Anwenden mechanischer Konzepte: Neu entwickelte Lehrvideos und Versuchsaufbauten tragen zur besseren Veranschaulichung der komplexen Lehrinhalte bei und bauen Brücken zu praktischen Anwendungen der technischen Mechanik.
Durch erweiterte Übungsmaterialien, wie z.B. Quizze à la „Wer wird Millionär“ sowie durch technische Exkursionen können die Studierenden die Mechanik spielerisch erforschen. Die thematisch sortierten Formelblätter, das Bindeglied zwischen den Vorlesungen, Übungen und Tutorien dienen ihnen als Kompass. So bleiben sie stets auf dem richtigen Kurs.

Abbildung 1: Lehrvideo „Der freie Fall“

 

Abbildung 2: „Der schiefe Wurf“

Expeditionsausrüstung und Expeditions- verpflegung – in übersichtlichen Expeditionsetappen ans Ziel

Eine angemessene Expeditionsausrüstung unter Berücksichtigung der Klimazone und der Jahreszeit ist neben der Verpflegung wichtiger Bestandteil der Expeditionsvorbereitung. Im Dschungel sind die Entfernungen oft so groß, dass auch eine Positionsangabe per GPS nichts nützt, denn Helfer würden Tage brauchen, um den Verirrten zu erreichen. Auf eine Hubschrauberrettung nach Schweizer-Alpen-Standard braucht niemand hoffen. Daher setzen wir auf eine fachkündige und engmaschige Betreuung der Studierenden. Ausgerüstet mit der ISIS Moodle Kurs Plattform können wir sie bei „Tag und Nacht“ begleiten. Mit immer wieder abrufbaren Videos zu den Vorlesungen, Übungen und Tutorien können sie sich die notwendigen Mechanik Skills aneignen und diese immer wieder trainieren. Über das große Angebot an ZOOM live Sprechstunden und Tutorien haben sie direkten Kontakt zu ihren Dozent*innen und können Unklarheiten zeitnah aus dem Weg räumen sowie ihr Mechanikwissen verstetigen. Ergänzend begleiten wir sie in digitalen übersichtlichen Kommunikationskanäle, wie Fach-und Ankündigungsforen. So schreiten wir gemeinsam in übersichtlichen Etappen durch den Mechanik-Dschungel voran. Dieses Angebot stößt auf positives Feedback der Studierenden, wie das folgende Zitat aus der Evaluationsumfrage im Sommersemester 2020 [3] zeigt:

„Das Modul Statik und Elementare Festigkeitslehre ist ein Paradebeispiel, wie “Online-Lehrangebote” sehr gut angeboten werden können. Es ist das mit Abstand “beste” Modul, da es sowohl durch Tutoriumsvideos, live Zoom Konferenzen und Musterlösungen die Inhalte sehr gut vermittelt … Mechanik I war immer gut vorbereitet und strukturiert, großes Lob an das gesamte Team…“

Der Endspurt und die Dschungelprüfung

Die Selbsteinschätzung des Trainingszustandes sowie der eigenen Fähigkeiten sind für das erfolgreiche Erreichen des Expeditionsziels unerlässlich. Damit die Studierenden nicht kurz vor dem Ziel aus der Puste kommen, können sie mit einer Vielzahl von Prüfungsvorbereitungsmaterialien ihre erworbenen Fähigkeiten in der technischen Mechanik unter Beweis stellen und so im zielorientierten Training bleiben. Für die Mechanik Portfolioprüfung stehen unterschiedliche „Trainingseinheiten“ zur Verfügung: Die Studierenden lösen wöchentliche Selbsttests und können sich so besser einschätzen. Sie bearbeiten Theorieaufgabenblätter, die dem Charakter des Portfolioprüfungsteils Kurzfragentest entsprechen. Für den Rechentest trainieren sie, indem sie die Prüfungsaufgaben der ehemaligen Prüfungen lösen. Neben einer „Probeklausur“ kann ein erweitertes Angebot an Zusatzsprechstunden zur Prüfungsvorbereitung genutzt werden. Damit haben die Studierenden Gelegenheit, zeitnah offene Fragen zu klären.

Ein Wort zum Schluss

Unser Konzept zeigt Erfolg: Im Sommersemester 2020 haben 67% unserer Studierenden die Veranstaltung Statik und Elementare Festigkeitslehre erfolgreich bestanden. Also bleibt nur noch zu sagen: Keine Panik vor Mechanik und viel Spaß auf unserer gemeinsamen Expeditionsreise durch den Mechanik-Dschungel!

Literatur / Verweise

[1] Prüfungsstatistiken des Instituts für Mechanik, TU Berlin
[2] Keine Panik vor Mechanik!: Erfolg im klassischen „Loser-Fach“ des Ingenieurstudiums, Oliver Romberg, Nikolaus Hinrichs, Springer Vieweg, 9. Auflage
[3] Lehrevaluation Statik und Elementare Festigkeitslehre im Sommersemester 2020, Fak. V, TU Berlin

Fachgebiet Mechatronische Maschinendynamik

Leitende*r:

Prof. Dr.-Ing. Utz von Wagner
Sekr. MS 1
Einsteinufer 5
10587 Berlin
utz.vonwagner@tu-berlin.de

Projektbeteiligte:

Prof. Dr.-Ing. Utz von Wagner
Prof. Dr. rer. Nat. Wolfgang Müller
Dr.-Ing. Sylwia A. Hornig