Studierendenworkshop Quantenmechanik 2016
Alternative Lehrmethoden zur Vermittlung von theoretischen Inhalten, oder „Wie kann ein Spielzeug beim Verständnis helfen?“
Zur Diskussion dieser Fragestellung trafen sich Bachelorstudierenden aus dem 4. Fachsemester Physikingenieurwesen zu einem zweitägigen Workshop. Rund um die abstrakte, mathematische Formulierung der Quantenmechanik wurde ein neues Lernkonzept zur Vermittlung von komplizierten, theoretischen Inhalten ausprobiert und evaluiert. „Bei den klassischen Lernkonzepten sehen die Studierenden vor lauter Detailrechnungen oft nicht die Kernaussagen, daher kann kein tieferes Verständnis aufgebaut werden“, erklärt Prof. Pieper die Motivation zur Entwicklung eines alternativen Lehrkonzeptes.
Die Idee zu diesem Workshop kam im Rahmen der Physik Vorlesung und des Readingkurses Quantenmechanik, in dem die Studierenden die Grundlagen der Quantenmechanik als Wellenformulierung kennen lernten. Aus den zahlreichen Fragen nach weiterführenden Themen, entstand dann die Idee einen Workshop zu veranstalten. Da sich reine Frontalvorträge als nicht besonders wirksam bei der Vermittlung von komplizierteren Sachverhalten herausgestellt haben, wurde nach einer neuen Art der Wissensvermittlung gesucht.
Prof. Pieper entwickelte dazu Arbeitsblätter, auf denen das Thema in kleine Lerneinheiten zerlegt wurde, die aufeinander aufbauen. In kurzen Texten wurden zunächst die neuen Begriffe und die Grundideen vorgestellt, immer mit Bezug zu bereits bekannten Phänomenen und vielen Beipsielen. Nach dieser Einarbeitung, wurden dann in Kleingruppen Aufgaben von den Studierenden bearbeiten. Hierbei handelte es sich eher um Verständnisaufgaben, die in der Gruppe diskutiert werden sollten, also nicht um die klassischen Rechenaufgaben. Dies führt zur intensiveren Reflexion des Stoffes, frei von komplizierten Rechnungen, die den Blick auf die wesentlichen Ideen und Aussagen oft verbauen.
In den Diskussionsrunden wurde dann von den Studierenden z.B. auch auf Spielzeug zur besseren Anschauung, hier bei der Diskussion von entarteten Zuständen und der Anwendung von Filtern, zurückgegriffen: "Ein Bauklotz besitzt die Eigenschaften Farbe und Form. Das Steckspiel bildet den Filter, der nur Klötze mit bestimmter Form durchlässt. Anschließend sind die Bauklötze aber noch bzgl. ihrer Farbe entartet." Gerade solche Beispiele helfen dabei, die komplizierten Sachverhalte zu veranschaulichen und führen dazu, dass der Stoff auch nach der Klausur noch präsent ist.
In der abschließenden Feedbackrunde wurde das Konzept von den Studierenden gelobt. Anders als bei den Evaluationen der üblichen Lehrveranstaltungen, schätzten die Studierenden ihren Lernerfolg als hoch ein. Kritisch wurde jedoch der Einsatz in großen Veranstaltungen mit über 50 Studierenden gesehen. Hier kann das Konzept vermutlich nur bei einzelnen Themen, punktuell eingesetzt werden. Wie so oft, wird sich im täglichen Lehrgeschäft ein Mix der Methoden – auch mit den klassischen – als sinnvoll herausstellen.
