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Orientierungsstudium MINTgrün
Stefan Born
Institut für Mathematik, TU Berlin
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Warum ein Orientierungsstudium an der TUB?
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Studienabbruch
Faktum: Hohe Studienabbrecherzahlen in den MINT-Fächern.
Fächergruppe Abbrüche bei Studienanfänger/-innen2006/2007 2008/2009
Mathematik / Naturwissenschaften 39% 39%Ingenieurwissenschaften 48% 36%Alle Fächergruppen 35% 33%
Entwicklung der Studierendenzahlen:
2001/2002 2013/20141.868.229 2.616.881
[Quellen: DZHW -Studienabbruchstudie 2014, Abbildung A 2; HRK-Statistik zu Studienangeboten
1/2013]
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Studienabbruch
Analyse der Gründe, exemplarisch: (Fakultät III der TUB, Studie von[Silke Müllers et al., TUB, 2009])
Die allerwichtigsten Gründe waren:
falsche Studienentscheidung
beru�iche Neuorientierung
Rbessere Orientierung vor dem Studium wünschenswert
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Studienabbruch
Analyse der Gründe, exemplarisch: (Fakultät III der TUB, Studie von[Silke Müllers et al., TUB, 2009])
Die allerwichtigsten Gründe waren:
falsche Studienentscheidung
beru�iche Neuorientierung
Rbessere Orientierung vor dem Studium wünschenswert
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Studienabbruch
unübersichtliche Studienorganisation
zeitliche Überforderung (vor allem bei Erwerbstätigen)
misslungene soziale Einbindung
R?RKleine Bemerkung: Abbruchquote bei Frauen deutlich kleiner
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Studienabbruch
unübersichtliche Studienorganisation
zeitliche Überforderung (vor allem bei Erwerbstätigen)
misslungene soziale Einbindung
R?
RKleine Bemerkung: Abbruchquote bei Frauen deutlich kleiner
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Studienabbruch
unübersichtliche Studienorganisation
zeitliche Überforderung (vor allem bei Erwerbstätigen)
misslungene soziale Einbindung
R?RKleine Bemerkung: Abbruchquote bei Frauen deutlich kleiner
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Studienabbruch
vemehrte Prüfungsmisserfolge (besonders: Mathematik)
Qualität der Lehre ('Lehrsto� nicht vermittelt', 'wenigPraxisbezug')
23 % gaben an: falsche Einschätzung des eigenen Wissens
Schulwissen?
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Studienabbruch
vemehrte Prüfungsmisserfolge (besonders: Mathematik)
Qualität der Lehre ('Lehrsto� nicht vermittelt', 'wenigPraxisbezug')
23 % gaben an: falsche Einschätzung des eigenen Wissens
Schulwissen?
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Unzufriedenheit mit der Lehre
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Kleines Intermezzo:Rolle der Mathematik
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Scheitern an Mathematik
Hauptlast in den ersten beiden Semestern (für Ing., Phys.)
heftiger Kontrast zur Schulmathematik
fehlende Grundlagen ?
�zu viel, zu schnell, zu abstrakt�
Andererseits scha�en doch die meisten Studierenden ihre Prüfungenin Analysis und linearer Algebra im 2. oder 3. Anlauf.
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Scheitern an Mathematik
Hauptlast in den ersten beiden Semestern (für Ing., Phys.)
heftiger Kontrast zur Schulmathematik
fehlende Grundlagen ?
�zu viel, zu schnell, zu abstrakt�
Andererseits scha�en doch die meisten Studierenden ihre Prüfungenin Analysis und linearer Algebra im 2. oder 3. Anlauf.
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Praxisbezug in der Mathematik-Lehre
Mehr Praxisbezug in der Mathematik-Lehre?
aber:
gemeinsame Vorlesung für alle Ing.
praxisbezogene Beispiele �zusätzliche Schwierigkeit�
RModellierung könnte motivierend sein, bräuchte aberzusätzliche begleitende Veranstaltungen (Zeit, Geld)
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Praxisbezug in der Mathematik-Lehre
Mehr Praxisbezug in der Mathematik-Lehre?
aber:
gemeinsame Vorlesung für alle Ing.
praxisbezogene Beispiele �zusätzliche Schwierigkeit�
RModellierung könnte motivierend sein, bräuchte aberzusätzliche begleitende Veranstaltungen (Zeit, Geld)
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Praxisbezug in der Mathematik-Lehre
Mehr Praxisbezug in der Mathematik-Lehre?
aber:
gemeinsame Vorlesung für alle Ing.
praxisbezogene Beispiele �zusätzliche Schwierigkeit�
RModellierung könnte motivierend sein, bräuchte aberzusätzliche begleitende Veranstaltungen (Zeit, Geld)
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Mathematik als Problemlösen
Problemlösen oder bloÿe Technik?
Studienanfänger kennen Mathematik als�Aufgaben rechnen�,
nicht alsergebniso�enes Problemlösen.
=⇒ ?
Mathematisches Problemlösen nötig / motivierend auch fürIngenieure ?
Lässt die Vermittlung des Kanons dafür Zeit ?
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Mathematik als Problemlösen
Problemlösen oder bloÿe Technik?
Studienanfänger kennen Mathematik als�Aufgaben rechnen�,
nicht alsergebniso�enes Problemlösen.
=⇒ ?
Mathematisches Problemlösen nötig / motivierend auch fürIngenieure ?
Lässt die Vermittlung des Kanons dafür Zeit ?
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Mathematik als Problemlösen
Problemlösen oder bloÿe Technik?
Studienanfänger kennen Mathematik als�Aufgaben rechnen�,
nicht alsergebniso�enes Problemlösen.
=⇒ ?
Mathematisches Problemlösen nötig / motivierend auch fürIngenieure ?
Lässt die Vermittlung des Kanons dafür Zeit ?
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Weiter mitder allgemeinen Problemlage
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Studierende werden jünger
Mehr sehr junge Studienanfänger:
12-jähriges Abitur
Ende der Wehrp�icht
frühere Einschulung
=⇒ Studienentscheidung vielleicht schwieriger ?
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Mehr Studienangebote
Entwicklung der Studienangebote in Deutschland
Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst.WiSe 2007/08 11.265 4.108 2.778 2.218 2.161WiSe 2008/09 12.298 5.230 4.004 1.924 1.140WiSe 2009/10 13.131 5.680 4.725 1.922 804WiSe 2010/11 14.094 6.047 5.502 1.905 640WiSe 2011/12 15.278 6.826 6.207 1.710 535WiSe 2012/13 16.082 7.199 6.735 1.726 422WiSe 2013/14 16.634 7.477 7.067 1.698 392WiSe 2014/15 17.437 7.685 7689 1.703 360
[HRK-Statistik zu Studienangeboten 2013/1 und WiSe 2014/15]
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Gesellschaft, I
Laut HIS, 2009 beginnen
77% der Kinder aus Akademikerfamilien
23% der Kinder aus Nicht-Akademikerfamilien
ein Studium.
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Gesellschaft, II
Anteil der Frauen unter den Stud.
2013/14 2012/13 2011/12TUB:alle Studiengänge 32% 32% 32%MINT-Fächer 28% 28% 27%
Deutschland:alle Studiengänge 48% 44% 47%MINT-Fächer 29% 29% 29%
[Studierendenstatistik TUB; BMBF, Tabelle 2.5.21]
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Fokus
Bei der Beantragung von MINTgrün (Qualitätspakt Lehre):
Studienentscheidung schwierig
Studieneingangsphase schwierig
In dieser Analyse wird Studierfähigkeit nicht bezweifelt.
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Fokus
Bei der Beantragung von MINTgrün (Qualitätspakt Lehre):
Studienentscheidung schwierig
Studieneingangsphase schwierig
In dieser Analyse wird Studierfähigkeit nicht bezweifelt.
![Page 28: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/28.jpg)
Orientierungsstudium MINTgrün
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Ziele von MINTgrün
Erhöhung des Studienerfolgs, Senken der Abbruchzahlen
mehr Interesse für MINT-Fächer wecken
Motivationssteigerung bei Studierenden und Lehrenden
Erhöhung des Frauenanteils in MINT-Fächern
Ermöglichen einer fundierten Studienwahlentscheidung
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Adressaten
MINTgrün ist ein zweisemestriges Orientierungsstudium.
Es wendet sich an Studienanfänger/innen, die
nicht wissen welches MINT-Fach sie studieren wollen
zweifeln, ob sie überhaupt eines studieren wollen
zweifeln, ob sie überhaupt studieren wollen
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Aufbau
Projektlabore → Studienreform in der Studieneingangsphase durchneue Lehrformate
![Page 32: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/32.jpg)
Wissenschaftsfenster
Diese Ringvorlesung ist als P�ichtveranstaltung deklariert.
Vorstellung von Fachbereichen, Forschungsgebieten
anfangs nehmen die meisten teil, langfristig die Hälfte
Studierendenprojekte stellen sich vor (Semesterende)
![Page 33: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/33.jpg)
Orientierungsmodul
Studienberatung als P�ichtmodul.Diverse Formate:
Informationsveranstaltungen für alle
seminarähnliche Form in kleinen Gruppen (10-20 P.)
Einzelgespräche (kaum genutzt, Kapazität nicht vorhanden)
Die allermeisten nehmen teil.
![Page 34: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/34.jpg)
Zusätzliche Angebote
Zusätzlich werden angeboten:
Mentoring
Mathematik-Beratung (durch studentische Tutoren/innen)
Etwa 10-20 % nehmen diese Angebote wahr.
![Page 35: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/35.jpg)
Zusätzliche Angebote
Zusätzlich werden angeboten:
Mentoring
Mathematik-Beratung (durch studentische Tutoren/innen)
Etwa 10-20 % nehmen diese Angebote wahr.
![Page 36: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/36.jpg)
Projektlabore
Besondere Projektlabore von MINTgrün
mathematisch-naturwissenschaftliche Labor 'Mathesis'
Robotik-Labor
Umweltlabor
Konstruktionslabor 'Kreativität und Technik'
Weitere Labore ab Herbst 2015:
Strömungstechnisches Projekt
Gender in Natur- und Technikwissenschaften
Artefakte der Wissenschafts- und Technikgeschichte
Chemie im Alltag
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Thema Nachhaltigkeit
Deshalb: MINTgrünAdressaten: Auch � nicht klassische MINT-Studierende �
kommt direkt in der Ringvorlesung vor
Gegenstand des Umweltlabors
indirekt in der Re�exion in anderen Laboren
... vielleicht zu wenig, um den Namen zu rechtfertigen ?
![Page 38: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/38.jpg)
Thema Nachhaltigkeit
Deshalb: MINTgrünAdressaten: Auch � nicht klassische MINT-Studierende �
kommt direkt in der Ringvorlesung vor
Gegenstand des Umweltlabors
indirekt in der Re�exion in anderen Laboren
... vielleicht zu wenig, um den Namen zu rechtfertigen ?
![Page 39: Institut für Mathematik, TU Berlin - uni-kassel.de · Mehr Studienangebote Entwicklung der Studienangebote in Deutschland Semester insgesamt Bachelor Master staatl./kirchl. sonst](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050717/5e1507a638178d3c941a8ee8/html5/thumbnails/39.jpg)
Formalia
Vollzeitstudium (Immatrikulationsbescheinigung,Semesterticket)
keine Anrechnung als Wartesemester möglich
nicht geeignet um NC � Grenzen zu umgehen
BAföG-Berechtigung
bestandene Module anrechenbar im späteren Studium
�nanziert bis 2016 durch HSP III (und TU Berlin)
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Evaluation
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Aus den Eingangsbefragungen
2012/13 2013/14 2014/13 2015/16Anzahl 77 177 323 412Frauenanteil 21% 33% 34 % 36 %Alter ∅ 20 J. 19,8 J. 19,2 Jahre ?will stud. 86% 86% 88% 87 %will MINT stud. 44% 48% 41% 40%HZB Abitur Abitur Abitur Abituraus B+BB 78% 71% 76% 81,5%BAFöG 20 % 19% 19% 15%
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Weitere Daten aus drei Jahren
Gesamtzahlen aus den ersten 3 Jahrgängen
Notenspektrum HZB 1,0-3,7Notendurchschnitt HZB 2,3Häu�gste Note HZB 2,2Spektrum Alter 16-35Spektrum erworbener ECTS-Punkte 0-73Notendurchschnitt bei Prüfungen ca. 1 Note besser als normal
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Nicht eingetretene Befürchtungen
Erfreulich:
kein Parkstudium
kein unstetes �Hüpfen�
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Das mathematisch-naturwissenschaftliche Labor
Mathesis
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Ein Projektlabor
Grundvorlesungen (ausMINT-Studiengängen)
Orientierungsmodul
Ringvorlesung
Eigens gescha�ene Projektlabore
Konstruktion
Umweltlabor
Robotik
Mathesis
Wahlp�icht!
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Ein Projektlabor
Grundvorlesungen (ausMINT-Studiengängen)
Orientierungsmodul
Ringvorlesung
Eigens gescha�ene Projektlabore
Konstruktion
Umweltlabor
Robotik
Mathesis
Wahlp�icht!
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Grundideen:
selber selbst gewählte Probleme lösen
Bezug zu Modellen (Naturwissenschaft, Technik)
Bezug zu Phänomenen
experimentelle (induktive) Annäherung an die Gegenstände
selbständig oder mit Hilfe die notwendige Matematikerarbeiten
Forschendes Lernen
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Grundideen:
selber selbst gewählte Probleme lösen
Bezug zu Modellen (Naturwissenschaft, Technik)
Bezug zu Phänomenen
experimentelle (induktive) Annäherung an die Gegenstände
selbständig oder mit Hilfe die notwendige Matematikerarbeiten
Forschendes Lernen
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Anspruch
zunehmende Selbständigkeit
Projektwahl
Lösungen
Organisation
Hifsmittel
Selbst gewählte Projekte Vorgeschlagene Projekte
Eigene Lösungen ent-wickeln
’State of the art’-Lösungen rezipieren
Selbständige Organisa-tion der studentischenKleingruppen
Gelenkte Projektarbeit
selbständige Rechercheund Aneigung von Theo-rien und Methoden
begleitende Tutorien undEinführungen
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Wesentlich: Die Einführung
ein vierwöchiger Python-Kurs
Beispiele und Aufgaben aus mathematischen Modellen imMINT-Bereich
Gebrauch der Werkzeuge: Wiki, Cloud
komplementär: freier Online-Python-Kurs (Codecademy)
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Wesentlich: Die Einführung
ein vierwöchiger Python-Kurs
Beispiele und Aufgaben aus mathematischen Modellen imMINT-Bereich
Gebrauch der Werkzeuge: Wiki, Cloud
komplementär: freier Online-Python-Kurs (Codecademy)
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Ein Beispiel aus der Einführung: Schall
kleinteilig gegliederte Aufgaben
weiterführende, o�en gehaltene Aufgaben
Nutzung von Programmierung zum Experimentieren
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Ein Beispiel aus der Einführung: Schall
Schall aufnehmen und abspielen
Schall visualisieren und abspielen
Schallausbreitung: Echo
Was ist Rauschen?
Fourier-Analyse (diskrete Fourier-Transformation)
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Ein Beispiel aus der Einführung: Schall
Beispiel: Schall
Dazu musste vorbereitet werden
kleine Python-ProgrammeAufgabenliste
1 Klänge am visualisierten Signal unterscheiden2 Klänge am visualisierten Spektrum unterscheiden3 ein Programm schreiben, das ’entrauscht’4 Programme als Echolot verwenden
kleine Einführung in die Fourier-Analyse
kleine Einführung in Fourier-Bibliotheken für Python
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Was ist das a, was das i?
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Was ist das a, was das i?
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Themenwahl und Gruppen�ndung
gemeinsames Online-Dokument mit Ideen
in der 'Wahlsitzung' stellen einzelne ihre Ideen vor
problematisch: Teilnehmer/innen, die sich nicht entscheiden
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Themenwahl und Gruppen�ndung
gemeinsames Online-Dokument mit Ideen
in der 'Wahlsitzung' stellen einzelne ihre Ideen vor
problematisch: Teilnehmer/innen, die sich nicht entscheiden
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Projektarbeit
Planung in der Wiki ('Projektmanagement')
Protokolle in der Wiki
strukturierte Dokumentation
eventuell schrift. Ausarbeitung
Vorträge über Zwischenstand im Labor
abschlieÿender Vortrag über das Projekt (gröÿeres Publikum)
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Rollen des Dozenten dabei
Prüfer
Mitarbeiter
Lehrender
Projektmanager
Moderator
Mentor
Diese Rollen widersprechen sich teilweise.Studentische Mitarbeiter wichtig.
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Rollen des Dozenten dabei
Prüfer
Mitarbeiter
Lehrender
Projektmanager
Moderator
Mentor
Diese Rollen widersprechen sich teilweise.Studentische Mitarbeiter wichtig.
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Prüfung
Mathesis ist ein Modul mit 6 ECTS-Punkten.Portfolioprüfung umfasst:
Hausaufgaben während Programmierkurs
Projektplanung
Protokolle
Projektdokumentation/-ausarbeitung
Vorträge
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Ressourcen
existierendes Lego-Roboter-Labor Roberta
Grundpraktikums-Experimente mit Bezug zu den Themen
Laptops
Materialien (Texte, Programme, Programm-Templates,Aufgaben)
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Beispielprojekte
Beispiel 1: Ameisenkolonie simulieren
Multiagentensimulation
Beschreibung der Interaktionen
Di�usion von Pheromonen
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Beispielprojekte
Beispiel 2: Digitale Signale mit Schall übertragen
Methoden aus der Signalverarbeitung
besonders Fourieranalyse
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Beispielprojekte
Beispiel 3: Kürzeste Wege auf polyedrischen Flächen
polyedrische Fläche
Strahlausbreitung
ein kontinuierlicher Dijkstra-Algorithmus
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Beispielprojekte
Beispiel 4: Gedichte erzeugen aus Markovmodellen
n-gram-Modelle lernen aus Liedcorpora
aus n-gram-Modellen ziehen
Verwendung eines englischen Aussprachewörterbuchs zurRealisierung von Reimen
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Ein weiterer Bestandteil des Labors:
Kleine Probleme, Rätsel, Merkwürdigkeiten
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Zwischenbilanz
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Problematisches
sehr groÿer Abstand zwischen den besten und denschlechtesten Projekten
manche Kleingruppen funktionieren nicht
Dokumentation oft mangelhaft
Unterschiede in Vorkenntnissen bleiben wichtig
hoher Betreuungsaufwand seitens des Dozenten
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Erfreuliches
viele überzeugende Projekte
auch schwache Gruppen bekommen etwas hin
Labor hat einen Ein�uss auf Studienentscheidungen
Studierende verwenden am Anfang des Studiums Mathematik
Bewertung durch die Teilnehmer/innen positiv
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Forschendes Lernen am Studienanfang
möglich trotz Heterogenität des Schulwissens
Erfahrung komplementär zu sonstigen Grundveranstaltungen
Begegnung mit Aspekten der Fachkultur
(begründete) Ho�nung: fördert später autonomesinvestigatives Verhalten
dauerhafte Finanzierung ?