E-Learning als integraler Baustein von Laborpraktika - Nachrichten aus der Chemie (T.D.)

884 BChemie und ComputerVE-Learning als integralerBaustein von LaborpraktikaThorsten Daubenfeld et al.Computergestützte Vorbereitung mit Videos und elektronischen Tests sowie die Arbeit im Laborverknüpfen Theorie und Praxis. Die experimentellen Fähigkeiten Lernender verbessern sich damit.Der nachhaltige Lernerfolg lässt die Studierenden weiter in die molekulare Welt vordringen. b Wer etwas über Chemie lernen Computergestütztes Lernen Grenzen der traditionellen will, muss sich ein abstraktes, für Praktikumsvorbereitung das Auge unsichtbares Bild der mo- b Seit über zehn Jahren setzt die lekularen Welt machen können Chemieausbildung computerba- b Die traditionelle Praktikums- und gleichzeitig experimentelle Fä- siertes Lernen ein,2) das auch in vorbereitung mit Papierskripten higkeiten entwickeln. Dies ist für Verbindung mit Laborpraktika Vor- (Abbildung 1, oben) empfanden viele Studierende eine Hürde.1) Da- teile verspricht.3) Die Bandbreite weder Studierende noch Dozenten durch kommt es zu Problemen bei reicht von der multimedialen Prak- als ausreichend. Zum einen ist die Laborexperimenten: tikumsvorbereitung4–6) (beispiels- abstrakte Darstellung von Ver- • zu lange Bearbeitungszeit, da weise mit Videos) bis hin zu Prakti- suchsaufbauten (z. B. durch Ver- ka mit Versuchen im virtuellen suchsskizzen) für Studierende un- den Studierenden Grundlagen Raum.7) terer Semester nur schwer zu erfas- wie Aufbau und Durchführung sen. Obwohl Versuchsskizzen in des Experiments vorher nicht Die bisherigen Ergebnisse der der wissenschaftlichen Fachwelt ausreichend klar sind, multimedialen Vorbereitung deu- gängig sind, müssen Anfänger erst • fehlerhafte Versuchsdurchfüh- ten einerseits darauf hin, dass sie noch an diese Darstellungsweise rung, da die Studierenden zum sowohl die Effizienz als auch die herangeführt werden. Zum ande- Beispiel den Einfluss von Ver- Effektivität der praktischen Arbeit ren fehlt eine Visualisierung des suchsbedingungen wie Tempe- erhöht: Versuche werden schneller Versuchsablaufs, da die Durchfüh- ratur und Druck auf die Messer- bearbeitet, und es passieren weni- rung nur in einem Text beschrie- gebnisse nicht genügend ver- ger Fehler.8–10) Andererseits gibt es ben werden kann – man sieht standen haben. Hinweise darauf, dass der volle Ef- nicht, was passiert. Inwieweit können E-Learning-ge- fekt von CAL nur dann eintritt, stützte Methoden (computerbasier- wenn die Studenten beispielsweise Für den Dozenten bedeutete die tes Lernen, computer-aided lear- zu Eingangstestaten verpflichtet traditionelle Praktikumsvorberei- ning, CAL) Laborpraktika erleich- sind. Die gleichen Untersuchungen tung einen hohen Arbeitsaufwand tern? deuten außerdem darauf hin, dass bei nicht ausreichender Leistungs- eine multimedial gestützte virtuelle kontrolle. Das Praktikum wurdeb QUERGELESEN Praktikumsvorbereitung die pa- anhand eines Rollplans abgearbei- pierskriptbasierte Vorbereitung auf tet, so dass der Dozent jede WocheVV Die Vorbereitung auf Praktika mit papierbasier- das Praktikum zwar gut ergänzt, die Grundlagen zu allen durchge- ten Skripten ist heute nicht mehr ausreichend. aber nicht ersetzt.11) führten Versuchen den jeweiligen Gruppen erläutern musste. Da-VV Eine Kombination aus E-Learning und elektroni- Die Hochschule Fresenius nutzt durch fehlte die Zeit, den Lerner- schem Test als Lernkontrolle hat sich für die Vor- die elektronische Lernplattform Ili- folg zu kontrollieren, z. B. in Form bereitung von Praktika bewährt. as. Darauf aufbauend entstand eine von Eingangstestaten. Ferner war virtuelle Praktikumsvorbereitung es dem Dozenten nicht möglich, ei-VV Die virtuelle Praktikumsvorbereitung ist grund- mit integriertem Test, die im physi- ne differenzierte Lehre zu gestal- sätzlich auf alle Laborpraktika in der Chemie kalisch-chemischen Praktikum ge- ten: Lernschwache Studenten übertragbar. nutzt wird.Bereitgestellt von | HochschNualechFrircehsteennaiuuss der Chemie| 60 | September 2012 | www.gdch.de/nachrichten Angemeldet | 79.171.176.110 Heruntergeladen am | 29.04.14 15:12

Chemie und Computer BBlickpunktV 885konnte er auf Grund der fehlenden Vorbereitung Lernkontrolle PraktikumZeit nicht frühzeitig erkennen undentsprechend fördern. Und für leis- Traditionell Papierbasiertes Skript Keine Lernkontrolletungsstärkere Studierende bliebdem Dozenten zu wenig Zeit, umanspruchsvollere Fragen zu disku-tieren.Virtuelle Praktikumsvorbereitung E-Learning E-Learning Elektronischer Testb Das neue Konzept ersetzt die › Videos Obligatorischer Test auftraditionelle Vorbereitung auf das › Lernmodule E-Learning-Plattform alsPraktikum durch eine E-Learning- › Weblinks Zugangsvoraussetzungbasierte Vorbereitung mit integrier- › Animationen für das Praktikumtem elektronischen Test als Ein- › PDF-Skriptgangstestat (Abbildung 1, unten). Experiment im Labor Die Studierenden bereiten sich Virtuelle Praktikumsvorbereitung (Ilias)nun mit unterschiedlichen Medienpraxisnah auf die Versuche vor. Vi- Abb. 1. Traditionelle Praktikumsvorbereitung (oben) und E-Learning-basiertes Konzept.deos zeigen Aufbau und Durchfüh-rung der Experimente. Lernmodu- vom Dozenten mehr erforderlich. Vor allem die Videos zu den Ver-le und Animationen illustrieren Der Dozent kann nun gezielter und suchen wurden sehr gut bewertet,komplexe Sachverhalte und erläu- individueller betreuen. da sie den dynamischen Prozesstern abstrakte Darstellungsweisen der Versuchsdurchführung abbil-Schritt für Schritt. Weblinks zu Positive Rückmeldung den. Die Studierenden nutzten dasweiterführenden Themen ergänzen Material vor allem zum Selbststudi-die Medien. Diese Methodik diffe- b Wie nehmen Studierende das um – ebenfalls angebotene Kom-renziert besser nach unterschiedli- neue Konzept wahr? In einer Um- munikationsinstrumente wie einchen Lerntypen wie auditiv oder frage empfanden Bachelor-Studie- Forum schätzten sie weniger (Ab-visuell. Andere Studien identifizier- rende der Wirtschaftschemie und bildung 3, S. 886). Dieses Ergebnisten dies als wichtigen Bestandteil angewandten Chemie die virtuelle ist nicht überraschend, da alle Be-einer nachhaltigen Lehre.6) Praktikumsvorbereitung positiv. fragten Vollzeitstudierende waren, Auf einer Notenskala von 1 bis 5 die sich durch den täglichen per- Die Vorbereitung auf das Prakti- bewerteten sie das E-Learning mit sönlichen Kontakt direkt austau-kum wird ergänzt durch einen obli- einer Durchschnittsnote von 1,8. schen konnten.gatorischen elektronischen Test. Er Das Material sahen sie als eine gutestellt als Lernkontrolle sicher, dass Ergänzung – aber nicht als Ersatz – Das Konzept ist auf andere La-sich die Studierenden im Vorfeld des für das Skript (Abbildung 2). Die- borpraktika übertragbar. Vor allemPraktikums ausreichend mit dem ses Ergebnis deckt sich mit den Re- für Praktika mit Rollplan bietet esVersuch beschäftigt haben. Jeder Test sultaten anderer Arbeitsgruppen.11) eine Alternative zur traditionellenbesteht aus zehn Fragen, die sich mit Praktikumsvorbereitung. DarüberThemen des Versuchsaufbaus undder Durchführung befassen. Inwiefern stimmen Sie den folgenden Aussagen zu? Alle der über 20 Versuche aus Stimme Stimmedem physikalisch-chemischen Prak- voll zu nicht zutikum zu Rheologie, Thermoche-mie, Phasengleichgewichten, Reak- Mit Hilfe des Online-tionskinetik und Elektrochemie hat Lernmaterials konnte ich michdie Hochschule Fresenius auf dasneue Konzept umgestellt. Die virtu- gut auf meine Versucheelle Praktikumsvorbereitung ver- vorbereitenbesserte für Studierende und Do-zenten die Situation im Labor: Die Durch die Videos wussteStudierenden führen die Versuche ich im Praktikum genau,selbstständiger durch und sindschneller in der Lage, einen Versuch was ich zu tun hatteeigenständig aufzubauen unddurchzuführen. Dadurch ist kein Ein reines Papier-Skript hättelanges Warten auf eine Einweisung zur Vorbereitung vollkommen ausgereicht Das Papier-basierte Skript wird durch das Online-Lernmaterial überflüssig Abb. 2. Eine Umfrage unter Studierenden bestätigt die virtuelle Praktikumsvorbereitung als gute Ergänzung zum papierbasierten Skript.Nachrichten aus der Chemie| 60 | September 2012 | wwwB.gedrcehit.gdee/sntaeclhltrivcohnten| Hochschule Fresenius Angemeldet | 79.171.176.110 Heruntergeladen am | 29.04.14 15:12

886 BBlickpunktV Chemie und ComputerAbb. 3. Videos sind zur virtuellen Praktikumsvorbereitung besonders beliebt. Quellen und Literatur 1) M. B. Nakleh, J. Chem. Educ. 1992, 69,hinaus sollte es aber für jedes La- Thorsten Daubenfeld, Jahrgang 1977, istborpraktikum einsetzbar sein. Professor für Physikalische Chemie und Stu- 191–196. diendekan für Wirtschaftschemie an der 2) R. J. Lancashire, Anal. Chim. Acta 2000, Der wichtigste Vorteil besteht Hochschule Fresenius in Idstein. Er arbeitetdarin, dass durch die ganzheitliche vor allem an der Entwicklung moderner 420, 239–244.Verknüpfung von Theorie (in der Lehrmethoden mit E-Learning-Elementen. 3) H. P. Lee, Int. J. Mech. Eng. Educ. 2002,virtuellen Vorbereitung) und Pra- [email protected] (im Labor) ein nachhaltiger Sarah Duchmann, Christoph Gerke, Sascha 30, 307–314.Lernerfolg am Ende der Praxispha- Münster-Müller, Sebastian Perner, Melanie 4) J. N. Craddock, L. R. Chevalier, Int. J. Eng.se realisiert wird. Damit können Schoppet und Marco Tischer studieren imdie Studierenden durch die Verbes- Studiengang „Internationaler Bachelor Ange- Educ. 2002, 18, 725–731.serung ihrer experimentellen Fä- wandte Chemie“ an der Hochschule Fresenius. 5) D. J. Adams, „Current Trends in Laborato-higkeiten ein Stück weiter in die Sie waren maßgeblich an der Umsetzung desmolekulare Welt eindringen. Projekts „Virtuelle Praktikumsvorbereitung“ ry Class Teaching in University Bioscience beteiligt. Programmes “ in: Bioscience Education 2009, vol 13. www.bioscience.heacade my.ac.uk/journal/vol13/beej-13–3.aspx 6) D. A. Patterson, Educ. Chem. Eng. 2011, 6, e10-e30. 7) Z. Tatli, A. Ayas, Procedia – Social and Behavioral Sciences 2010, 9, 938–942. 8) S. Gibbins, M. H. Sosabowski, J. Cunning- ham, Biochem. Mol. Biol. Educ. 2003, 31, 352–355. 9) A. Burewicz, N. Miranowicz, Chem. Educ. Res. Pract. 2006, 7, 1–12. 10) N. Rutten, W. R. van Joolingen, J. T. van der Veen, Computers & Education 2012, 58, 136–153. 11) B. Dalgarno, A. G. Bishop, W. Adlong, D. R. Bedgood Jr., Computers & Education 2009, 53, 853–865.Kurz notiertSimulieren auf fremden Rechnern Substituieren leicht gemacht Kristallstrukturdatenbank ICDSb Die Initiative zur molekularen b Unternehmen, die gefährliche b In der Kristallstrukturdaten-Simulationsrechnung (Molecular Stoffe in ihren Produkten ersetzen bank (Inorganic Crystal StructureSimulation Grid, Mosgrid) infor- wollen oder müssen, bietet die Database, ICSD) stehen nun übermiert im September und Oktober Webseite subsport.eu Fallbeispiele 150 000 Datensätze. Die Daten-über verteiltes Rechnen mit dem zum Substitutionsprozess. Linklis- bank produzieren das Fachinfor-Mosgrid-Portal. Die Mosgrid-Ini- ten verweisen auf Seiten, die hel- mationszentrum FIZ Karlsruhetiative nutzt für Molekülsimula- fen, gefährliche Eigenschaften zu und das amerikanische Normungs-tionen die Infrastruktur des identifizieren sowie Exposition institut (National Institute forD-Grid, das Hochleistungsrechnen und Risiko zu beurteilen, und die Standards and Technology, Nist)gefördert vom Bundesministerium das betriebswirtschaftliche Ma- gemeinsam. Halbjährliche Updatesfür Bildung und Forschung er- nagement unterstützen. Eine Da- mit ungefähr 7000 neuen Einträ-möglicht. Das Mosgrid-Portal bie- tenbanksuche nach Stoffen, die in gen halten die Datenbank ebensotet Simulationsmöglichkeiten zur ihrer Verwendung beschränkt aktuell wie die jährlich etwa 5000Quantenchemie, Moleküldynamik sind, führt durch internationale auf der Basis der neuesten Er-und zum Docking. Mosgrid-Mee- Vereinbarungen, EU-weit gültige kenntnisse der wissenschaftlichentings gibt es am Regelungen sowie Chemikalienlis- Forschung modifizierten Einträge.• 24. September in Dortmund, ten von Regierungen, Gewerk- Die ICSD gibt es als integriertes• 25. September in Tübingen, schaften und Unternehmen. Die Paket mit Such- und Analysesoft-• 8. Oktober in Köln, Datenbank enthält Beschreibun- ware für windowsbasierte Systeme• 9. Oktober in Dresden und am gen der Listen und Links zu den sowie als webbasierte Lösungen• 17. Oktober in München. Originalquellen. für Internet und Intranet.www.mosgrid.de www.subsport.eu www.fiz-karlsruhe.de Bereitgestellt von | HochschNualechFrircehsteennaiuuss der Chemie| 60 | September 2012 | www.gdch.de/nachrichten Angemeldet | 79.171.176.110 Heruntergeladen am | 29.04.14 15:12

BChemiewirtschaftV 887Gesundheitsschädlich? b Halbjahresbilanz der chemischen IndustrieMAK- und BAT-Werte-Liste mit 94 Änderungen und Neuaufnahmen Die Chemieproduktion in Deutschland sank in der ersten Jahreshälfte im Vergleich zumb Chlorierte Biphenyle sollen auf, ob Arbeitsstoffe Krebs erzeu- Vorjahreszeitraum um etwa 4 %,neue, in diesem Fall geringere gen, Keimzellen oder in derGrenzwerte als zuvor erhalten. Dies Schwangerschaft das Kind schädi- die Zahl der Arbeitsplätze stiegempfiehlt die Senatskommission gen, Haut oder Atemwege sensibili-zur Prüfung gesundheitsschädli- sieren oder über die Haut aufge- auf ungefähr 437 000. Damitcher Arbeitsstoffe der Deutschen nommen werden. Darüber hinausForschungsgemeinschaft. Kampfer weist die Liste die Konzentration beschäftigte die chemische In- Klaus Engelund Siliciumcarbid sind dagegen eines Stoffs im Körper aus, der ein (Foto: Rupp)nicht mehr enthalten in der Liste Mensch sein Arbeitsleben lang aus- dustrie 2 % mehr Mitarbeiter alsmit den maximalen Arbeitsplatz- gesetzt sein kann, ohne gesund-konzentrationen und biologischen heitlichen Schaden zu nehmen im Vorjahr. Die Exporte stiegenArbeitsstofftoleranzen (MAK- und (BAT-Werte). Außerdem werdenBAT-Werte). Die Liste enthält nun die biologischen Leit- sowie die um 1 % auf 77,2 Mrd. Euro, wo-neue Daten zu 94 Stoffen. Erstmals Arbeitsstoffreferenz-Werte (BLW-steht die MAK-BAT-Werte-Liste beziehungsweise BAR-Werte) be- bei der Export in EU-Länder we-auch online im Open Access zur schrieben.Verfügung. gen der Euro-Krise um 4% sank. Alle Neuaufnahmen und Ände- MAK-Werte geben an, wie viel rungen können bis zum 31. De- Im letzten Jahr führte Deutsch-eines Stoffes als Gas, Dampf oder zember wissenschaftlich kommen-Aerosol in der Luft am Arbeitsplatz tiert werden. land insgesamt chemische Er-langfristig keinen Schaden verur- www.dfg.de/dfg_profil/gremien/senat/sacht. Zusätzlich führt die Liste gesundheitsschaedliche_arbeitsstoffe zeugnisse im Wert von etwa 150 Mrd. Euro aus. Die EU verpflichtet Energiever- sorger bis zum Jahr 2020 jähr- lich absolut 1,5 % Energie einzu- sparen. „Das geht total in die verkehrte Richtung. Wachstums- begrenzungen können wir gera- de jetzt nicht gebrauchen“, sag- te der Präsident des Verbands der chemischen Industrie (VCI) Klaus Engel und schien gleich in Berlin dagegen protestieren zuGefährliche Produkte wollen, denn „die chemische In- dustrie nutzt nur ein Sechstel des importierten Erdöls stofflich.Baua sammelt, bewertet und veröffentlicht Meldungen zu Risiken. Der Rest – über 75 Mio. Tonnen – wird als Kraftstoff verbrannt“. Die Fixkosten der Chemieindus-b Das Produktsicherheitsgesetz trafen Fackelöl und Kleber. Knapp trie lagen bei etwa 60 Mrd. Eurobeauftragt die Bundesanstalt für Ar- 30 % der 158 bemängelten Produk-beitsschutz und Arbeitsmedizin te kamen aus China, Deutschland im Jahr 2010. Davon verwende-(Baua), über die Sicherheit von Ge- rangierte mit 22 % auf Platz 2.brauchsgegenständen und Arbeits- te sie 9,2 Mrd. Euro für Rohstof-mitteln zu informieren. Dafür nutzt Mit 76 % (Vorjahr: 71 %) allerdie Baua die deutsche Tagespresse Meldungen steht die mechanische fe und 6,7 Mrd. Euro für Energie.sowie die Meldungen über tödliche Gefährdung vorn. Es folgen Gefah-Arbeitsunfälle und das Schnell- ren durch chemische und biologi- Von den Energiekosten gehenwarnsystem der Europäischen sche Stoffe (11 %), elektrischeKommission zu gefährlichen Pro- (7 %) und thermische Einflüsse 500 Mio. Euro in den Emissions-dukten (Rapid Exchange of Infor- (6 %). Die Baua fragt, „ob der beimation System, Rapex). den Rapex-Meldungen ermittelte handel; damit sind zusätzliche Vorrang chemischer oder biologi- Im Jahr 2011 gab es 158 Rapex- scher Risiken nicht auf einer schon Zertifikate für 65 Mio. TonnenMeldungen aus Deutschland, 20 % extrem zu nennenden Überschät-davon betrafen chemische Stoffe zung stofflicher Risiken beruht“ Kohlendioxid möglich.und Zubereitungen. Eine Körperlo- und empfiehlt eine andere Schwer-tion beispielsweise enthielt einen punktbildung. Für das Gesamtjahr 2012 prog-nicht zugelassenen Konservie- www.baua.de/publikationenrungsstoff. Andere Meldungen be- www.produktsicherheitsportal.de nostiziert der VCI eine Produkti- on auf Vorjahresniveau. Engel erinnert daran: „Letztes Jahr war für viele Chemieunterneh- men ein Rekordjahr.“ Der VCI geht davon aus, dass die Bran- che im Jahr 2012 mit 6,7 Mrd. Euro 5 % mehr als im Jahr davor investieren wird. SRNachrichten aus der Chemie| 60 | September 2012 | wwwB.gedrcehit.gdee/sntaeclhltrivcohnten| Hochschule Fresenius Angemeldet | 79.171.176.110 Heruntergeladen am | 29.04.14 15:12