Alternative Übungskonzepte – Studienreform-Forum Physik

Wir dokumentieren den Workshop des Studienreform-Forums 2023. Diese Dokumentation ist in der PhyDid B 2023 erschienen.

Übungen sind ein wichtiger Bestandteil des Physikstudiums und machen einen großen Teil der Arbeit sowohl der Studierenden als auch der Lehrenden aus (vgl. [1]). Typischerweise gibt es eine gute Betreuungsrelation und dennoch bleiben sie oftmals hinter den Möglichkeiten zurück: Betretenes Schweigen und wenig sinnvolles Anschreiben einer Musterlösung an die Tafel haben wohl alle schon einmal erlebt. Eine systematische Erhebung im Rahmen einer Masterarbeit hat jüngst bestätigt, dass noch immer fast überall wenig kognitiv anregende Formate vorherrschen, bei denen z.B. der große Aufwand, der typischerweise in die Korrektur von Abgaben gesteckt wird, auch tatsächlich produktiv gemacht wird, um Studierende bei ihrem Lernfortschritt zu unterstützen (vergleiche z.B. [2]).

Im Workshop haben wir ausgehend von dieser Erhebung die aktuelle Situation reflektiert sowie alternative Modelle vor- und zur Diskussion gestellt.

1. Der Workshop

Das Studienreform-Forum trägt bereits seit Jahren u.a. konkrete Beispiele für erprobte Studienreform-Konzepte zusammen, um so Erfahrungen zu dokumentieren und dazu anzuregen, an der eigenen Hochschule die Weiterentwicklung von Studiengängen in den Fokus zu rücken. Abgesehen davon, dass es bisher wenig wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der Weiterentwicklung von Physikstudiengängen gibt, gibt es dabei die Besonderheit, dass über die Gestaltung der konkreten Lehrveranstaltung hinaus immer auch der Gesamtstudiengang und die (Weiterentwicklung der) Kultur im Fachbereich im Blick behalten werden.

Eine entscheidende Erkenntnis des Studienreform-Forums ist, dass die Physikstudiengänge in Deutschland – wenn sie auch in der Summe ähnlich viele Credit Points in den einzelnen Bereichen der Physik haben mögen – recht unterschiedlich konzipiert sind (vgl. [3]), was angesichts der Diversität der Forschungslandschaft und des Anspruchs von Einheit von Lehre und Forschung auch erstrebenswert ist. Dementsprechend ist das Anliegen nicht, „das perfekte Konzept“ zu finden; vielmehr geht es bei den Studienreform-Beispielen, die das Studienreform-Forum sammelt, vor allem darum, die Gründe herauszuarbeiten, aus denen etwas besonders gut (oder schlecht) funktioniert, um die Ideen einerseits gezielt weiterentwickeln und andererseits an anderen Standorten (durchaus auch in Veranstaltungsformaten, die auf den ersten Blick ganz anders aussehen) adaptieren zu können.

Nun gibt es inzwischen mehrere große empirische Studien zur Wirksamkeit von aktivierenden Übungsformate, etwa [7] und [34], im Rahmen einer Masterarbeit wurde die Verbreitung von Übungsformaten in den Experimental-Grundveranstaltungen erhoben [4 Tautz, S.: Übungskonzepte der einführenden Kursvorlesung Physik – Ein Vergleich deutscher Standorte, Masterarbeit – noch nicht veröffentlicht] und das Studienreform-Forum hatte inzwischen eine ganze Reihe Beiträge zusammen getragen mit Formaten, die noch einmal anders funktionieren als das klassische inverted classroom (Literatur vgl. [32]) und das Rechnen von Übungen im Plenum oder in Kleingruppen während der Übungsstunde. Angesichts dessen hat das Studienreform-Forum noch einmal explizit zu Beiträgen zum Thema „Alternative Übungskonzepte“ aufgerufen [5] und in einem Workshop auf der DPG-Frühjahrstagung diese drei Perspektiven miteinander konfrontiert: Vor dem Hintergrund, dass die Ergebnisse der größeren empirischen Studien zu Wirksamkeit bereits in Plenarvorträgen vorgestellt worden waren, wurden die Ergebnisse der angesprochenen Masterarbeit vorgestellt und mit allen Teilnehmer*innen diskutiert, welche Schlüsse aus den Ergebnissen zur Wirksamkeit und zur Verbreitung zu ziehen sind. Die Autor*innen der Beiträge des Studienreform-Forums saßen dabei insofern mit am Tisch, als Mitglieder des Studienreform-Forums, die die Beiträge gut kannten, sich aktiv in die Debatte eingemischt und – als solche explizit gekennzeichnet – die Erfahrungen und Standpunkte, die in den jeweiligen Beiträgen zum Ausdruck kommen, eingebracht haben. Dieser Workshop und die Beiträge des Studienreform-Forums zum Thema, die bisher noch nicht publiziert sind, werden im Folgenden dokumentiert.

2. Status Quo und Studienlage

In vielen Studiengängen in Deutschland ist ein großer Teil der Module aufgeteilt in eine Vorlesung und eine Übung. Dies gilt auch für viele Physiklehrveranstaltungen. Die Übungen machen dabei häufig ca. ein Drittel der gesamten Lehrzeit aus. Für die Physik z.B. von der Konferenz der Fachbereiche Physik (siehe [1],[2]) festgehalten. Damit nehmen Übungen eine wichtige Rolle in der Lehre ein.
Die im Workshop vorgestellte Masterarbeit [4 Tautz, S.: Übungskonzepte der einführenden Kursvorlesung Physik – Ein Vergleich deutscher Standorte, Masterarbeit – noch nicht veröffentlicht] hat die Einführungsveranstaltungen der Experimentalphysik in Deutschland untersucht. Das Ergebnis ist, dass in ca. 2/3 der Physikstudiengänge in Deutschland als default vorgesehen ist, dass Studierende (meist Rechen-) Aufgaben bekommen und diese innerhalb einer Woche lösen und zur Korrektur abgeben. In der Präsenzübung werden die einzelnen Aufgaben von Studierenden an der Tafel vorgerechnet und der Lösungsweg erklärt. Bei der Arbeit und durch die vom Studienreform-Forum gesammelten Beiträge wird aber auch deutlich, dass es an sehr vielen Unis mit diesem default zahlreiche Pilotversuche gibt, die von diesem default abweichen.

In den Gesprächen, die im Rahmen der Masterarbeit geführt wurden, sind auch die Gründe deutlich geworden, warum das klassische Übungsformat so verbreitet ist:

Studierende sammeln Lernmaterialien; Die Aufgaben und die in der Übung besprochenen Lösungen dienen als Grundlage für die Klausurvorbereitung. Viele Klausuren bestehen auch aus ähnlichen Aufgaben wie die Übungen.
In der Übung können Probleme und unterschiedliche Lösungsansätze, unterstützt durch eine Tutor*in, besprochen werden. Unterschiedliche Lösungsansätze regen zur Diskussion an.
Durch die Übung wird eine Art formatives Feedback ermöglicht. Tutor*innen sehen beim Präsentieren, wo es noch generelle Verständnisschwierigkeiten gibt. In ihren korrigierten Abgaben erhalten die Studierenden ganz persönliches Feedback zu ihren Problemen.

Deutlich geworden ist aber auch, dass die Entscheidung für dieses Format typischerweise noch aus Diplomzeiten stammt. Seinerzeit waren Videomitschnitte, umfangreiche Internetressourcen, professionelle durch die Dozierenden zur Verfügung gestellt Vorlesungsskripten und schnell, teils im Volltext durchsuchbare Bibliotheksbestände – heute fast überall selbstverständlich – quasi nicht vorhanden. Somit gibt es heute zahlreiche Alternativen für die Studierenden, um Lernmaterial zu sammeln. Grundsätzlicher ist aber ein Wandel der Prüfungsformen: Klausurzulassungen und Klausuren existierten auch im Diplom an den meisten Standorten, nur war ihre Funktion eine andere: Erstens musste nur ein bestimmter Anteil an Klausuren bestanden werden, zweitens waren sie nicht bewertet und hatten auch keine Wiederholbarkeitsbeschränkungen, die in vielen Bachelor-Studiengängen immer noch üblich sind. Die eigentliche Prüfung war eine typischerweise vorlesungsübergreifende mündliche Vordiplomsprüfung, die also viel mehr auf qualitatives Verständnis und Vernetzung verschiedener physikalischer Inhalte zielte als die heutigen Klausuren. Dementsprechend spielte das Lösen von Übungsaufgaben, wenn auch auf den ersten Blick sehr ähnlich organisiert, für Studierende und Übungsleiter*innen eine andere Rolle: Sie dienten dem Erarbeiten eines qualitativen, übergreifenden Verständnisses, das heute – zumindest im Rahmen von Prüfungen im Bachelor – gar keine Rolle mehr spielt.

Viele der genannten Vorteile kommen in der heutigen Realität auch wenig zum Tragen. (Den Autor*innen ist unklar, ob das früher anders war.) Häufig fehlt Zeit, sodass Studierende, in dem Bestreben möglichst zu allen Aufgaben Lösungen zu haben, sich nur darauf konzentrieren von der Tafel abzuschreiben. Verstehen und Nachfragen werden auf „später“ verschoben. Damit einher geht auch, dass meistens Studierende die Aufgaben vorstellen, bei denen sie sicher sind die richtige Lösung gefunden zu haben. Dadurch können Fehler nicht als Lernchance genutzt werden. Zudem entsteht bei den Studierenden leicht der einschüchternde Eindruck, alle anderen wären besser als sie selbst.

In diesem Übungsformat sind die Studierenden strukturell nur wenig kognitiv aktiviert und werden nur begrenzt zur Zusammenarbeit angeregt. Zwar ist es in der Regel erwünscht, dass die Aufgaben in Teams gelöst werden, aber in der Präsenzübung ist jeder für sich und die meisten Studierenden sind die meiste Zeit damit beschäftigt, zuzuhören.

„Die wichtigste Voraussetzung für wirkungsvolles und erfolgreiches Lernen ist das Ausmaß der aktiven Lernzeit, das heißt der Zeit, in der sich die einzelnen Schüler mit den zu lernenden Inhalten aktiv, engagiert und konstruktiv auseinander setzen.“[6 Weinert, F. (1996): Lerntheorien und Instruktionsmodelle Aus: Enzyklopädie der Psychologie. Bd. 2. Psychologie des Lernens und der Instruktion, S. 1-48.]

Auch ist das Vorrechnen von Hausaufgaben für Studierende, die diese Aufgaben richtig gelöst haben, oft weitgehend nutzlos und für die, die die Aufgaben gar nicht bearbeitet haben, oft überfordernd, somit also nur für einen mehr oder weniger großen Anteil der Anwesenden überhaupt zugeschnitten. Der Umfang der Übungsaufgaben ist aber häufig so groß, dass fast niemand alle Aufgaben bearbeitet, sei es, weil Studierende die Aufgaben unter sich aufteilen, sei es, weil sie die Menge der Aufgaben überfordert, sei es, weil Studierende entsprechend ihrer Interessen und/oder Übungsbedürfnisse bewusst eine bestimmte Anzahl an Aufgaben auswählen sollen. Das Ergebnis ist, dass Vorrechen-Übungen von Anfang zu jedem Zeitpunkt einen großen Teil an Studierenden systematisch ausschließen.

Demnach zeigt sich die typische Übung wenig lernförderlich. Die Empirie scheint dies zu belegen. In der Studie „Interactive-engagement versus traditional methods: A six-thousand student survey of mechanics test data for introductory physics courses“ zeigte Hake [7] eine Korrelation zwischen Lernerfolg und der Anwendung von Methoden zur Förderung des Interactive Engagements. Dabei gab es kein erpropbtes Übungsformat, das – egal wie unausgereift – einen niedrigeren Lernerfolg hatte als die besten herkömmlichen. – Man kann also nicht viel falsch machen, wenn man Aktivierendes ausprobiert.

3. Eckpunkte der Workshop-Diskussion

Ausgangspunkt der Diskussion im Workshop war angesichts dieser empirischen Lage, die recht eindeutig dafür spricht vom Standardformat abweichende Übungsformate einzuführen, die Frage, warum dies dennoch relativ selten geschieht.

3.1. We teach as we were taught?

Oft stellt sich bei Dozierenden die Frage – so die Debatte –, warum man überhaupt ein laufendes Konzept ändern sollte – es habe doch bei ihnen selbst vor vielen, vielen Jahren nach der selben Struktur mit Diskussionen und gemeinsamen Problemlösungen funktioniert. Ein Ergebnis des vom Studienreform-Forum in Dresden 2022 [28] ausgerichteten Kolloquium war, dass dies wenig über die heutige Situation aussage – unabhängig davon, ob das Standardformat vor Jahren tatsächlich besser funktioniert hat oder diese Einschätzung auf den Survivorship-Bias zurück geht: Wie bereits in Abschnitt 2 erwähnt sind die Rahmenbedingungen, unter denen dieses Konzept heute Anwendung findet, in entscheidenden Punkten anders. Dass die aktuellen Rahmenbedingungen der verbreiteten Übungskonzepte heute anders sind als zu deren Entwicklung, sei teils erst im Corona-Lockdown für alle unübersehbar geworden.

3.2. Corona

Zwar gibt es schon länger empirische Erkenntnisse zur Gestaltung von Übungen in MINT-Studiengängen, etwa die Arbeiten von McDermott [15], [34], in den letzten Jahren haben Zahl, Systematik und Wahrnehmung dieser Studien in den letzten Jahren aber erheblich zugenommen. Erstens hat die Online-Lehre in der Corona-Pandemie die Probleme der traditionellen Formate so sehr zugespitzt, dass es einen großen Handlungsdruck gab und „We teach as we were taught“ offensichtlich nicht mehr möglich war. Zweitens haben die Unklarheiten dieser Zeit vielfach dazu geführt, dass Dozierende, die schon länger mit alternativen Formaten geliebäugelt haben, sich getraut haben, diese einmal auszuprobieren – es war nicht notwendig, sich darüber Gedanken zu machen, ob neue Formate kompatibel mit bestehenden Prüfungsordnungen waren oder gegen Department-weite Vereinbarungen verstoßen. Wenn die Gesamtsituation offenbar schlecht ist und alle ratlos sind, waren die Befürchtungen, wenn etwas schief geht, einen shitstorm abzubekommen, geringer (wenn auch sonst weitgehend unbegründet, wie die Empirie zeigt [33]), zumal Prüfungsversuchsrestriktionen für Studierende in der Regel ausgesetzt waren. Nicht zuletzt haben mehrere Hochschulen die Pandemie zum Anlass genommen, kollegiale Gesprächsformate zur Aufrechterhaltung / Weiterentwicklung der Lehre zu etablieren.

Hier sei angemerkt, dass dies natürlich kein allgemeines Plädoyer dafür ist, Regelungen in Prüfungsordnungen auszusetzen. Zudem ist es so, dass eine positive hochschuldidaktische Wendung der insgesamt katastrophalen Lage in dieser Zeit auch nur an sehr wenigen Standorten, voran getrieben durch unglaubliches Engagement einzelner Studierender und Dozierender und nur in Ansätzen, gelungen ist (vergleiche [10]). Dennoch sind viele auch im Rahmen des Workshops diskutierte Beiträge auch in diesem Zusammenhang entstanden und vielerorts wurde festgestellt, dass alle nur gewinnen, wenn auf bestimmte, in der Corona-Zeit vielfach ausgesetzte, Restriktionen der Prüfungsordnungen verzichtet wird (vergleiche [10]). Zu nennen wären hier insbesondere Restriktionen bei der An- und Abmeldung von Prüfungen und vor allem zur Wiederholbarkeit von Prüfungen [33].

3.3. Prüfungen, Leistungsdruck und die Kultur im Fachbereich

Insgesamt wurde aus den Erfahrungen der Workshop-Teilnehmer*innen deutlich, dass es sehr von der örtlichen Gesamtsituation abhängt, was notwendig ist, damit Initiativen zur Reform von Übungsformaten auf fruchtbaren Boden fallen:

Spielen Prüfungen eine große Rolle, weil eine teaching-to-the-test-Kultur herrscht, weil die Durchfallquoten hoch sind, weil Klausurversuche oder die Studiendauer beschränkt sind etc., funktionierten vor allem Formate, die Studierenden das Gefühl vermittelten, sie gut und gezielt auf die Prüfungen vorzubereiten. Was das sei, hänge natürlich sehr von den Prüfungen ab und sei z.B. für mündliche Prüfungen etwas ganz anderes als für Klausuren und wieder etwas anderes für Projekt-orientierte Prüfungsformate.

Herrscht insgesamt ein hoher Leistungsdruck und werden in vielen Veranstaltungen regelmäßige Abgaben erzwungen, gebe es schlechte Voraussetzungen für Formate, die nicht direkt kontrollierbare Mitarbeit erfordern, etwa das Durcharbeiten von Material beim beim inverted classroom. Teilweise sei auch eine Restriktionen-Hochrüstungsspirale zu beobachten: Funktioniere die Mitarbeit der Studierenden nicht wie erhofft und werde dies nicht kollektiv im Fachbereich reflektiert, sei oft der erste Reflex, mit Anwesenheitspflichten, strengen Klausurzulassungen, Zwischentests etc. eine höhere Beteiligung zu erzwingen, was aber typischerweise zulasten der Parallelveranstaltungen gehe, in denen wiederum ähnlich reagiert werde. Dies berge die Gefahr, dass die Übung von Kontroll- und Prüfungsatmosphäre geprägt werde, der auf Studierendenseite mit einer Haltung begegnet werde, die gleichzeitig von „Versteckspiel und Schaumschlägerei“ geprägt sei. Dies sei „Erziehung in die falsche Richtung“, führe dazu, dass Probleme nicht zielgerichtet adressiert werden könnten, und zudem würden Kontrollmaßnahmen zum Teil auch wertvolle Zeit verbrauchen. Pilotversuche und/oder liberalere Regelungen, mit denen es an anderen Standorten gute Erfahrungen gebe, hätten dann erschwerte Bedingungen. Darüber hinaus führe dies oft zu erheblichen mental-health Schwierigkeiten bei Studierenden und zum Studienabbruch insbesondere von Studierenden, die z.B. parallel arbeiten müssten und in einem Teilzeitstudium keine Alternative sehen.

Herrsche eine Kultur des Abschreibens und wenig gelebte Fehlerkultur, funktionierten Formate wie wenig strukturierte Fragestunden, bei denen es darauf ankomme, offen über Unverstandenes zu sprechen, oft nicht auf Anhieb. Umgekehrt brächten Formate, die systematisch darauf orientierten, dass Studierende zu echter Zusammenarbeit angeleitet würden, vor allem dann einen Fortschritt, wenn es üblich sei, dass Aufgaben lediglich zur Verkürzung der täglichen To-do-Listen auf verschiedene Studierende verteilt werden, die die Aufgaben dann letztlich allein bearbeiten.

Konkret wurden die praktischen Schwierigkeiten mit zwei alternativen Übungsformaten diskutiert, die relativ weit verbreitet, gut dokumentiert und – soweit untersucht – grundsätzlich positiv evaluiert sind. Inverted classroom [32] und das Rechnen von Präsenzaufgaben.

3.3.1. Herausforderungen bei Inverted Classroom

Dieser Abschnitt umfasst nicht nur die Debatten aus dem Workshop bei der DPG-Tagung, sondern wurde ergänzt um Punkte aus Input und Diskussion bei der Veranstaltung des Studienreformforums in Dresden mit Lana Ivanjek [2 8].

Eine Erfahrung ist, dass in Fachbereichen, in denen die Studierenden gewohnt sind, in Veranstaltungen vor allem zuzuhören, einige Zeit notwendig ist, bis in der Präsenzphase tatsächlich eine aktive Mitarbeit zu Stande kommt. Gerade, wenn Studierende erstmals in höheren Semestern aktiveren Veranstaltungsformaten in Kontakt kommen, müssen sie sich mitunter mehrere Semester daran gewöhnen. Außer den Studierenden brauchen aber auch die Lehrkräfte Zeit, um sich auf ihre neue Rolle einzulassen (vom Instruktor zum Trainer). Vor allem sei es wichtig, sich bei Fehlschlägen nicht entmutigen zu lassen, so Lana Ivanjek.

Dieser Prozess lässt sich allerdings gezielt unterstützen. Lana Ivanjek stellte als wichtigsten Punkt dafür die Erarbeitung eines tatsächlich aktivierenden Konzepts für die Unterrichtszeit heraus. Es gibt viele Quellen für Aktivitäten in dieser Phase.1 Mit Quizzes gibt es zudem ein sehr einfaches und bewährtes aktivierendes Veranstaltungselement, das in fast allen Veranstaltungsformaten verwendet werden kann, sei es für einen 5-minütigen, aktivierenden Start in eine Diskussions- oder Partner*innen-Arbeitsphase, sei es zur Gestaltung der Gesamtsitzung, siehe [20].

Das zweite große Problem, mit dem sich Lehrende konfrontiert sehen, die einen Versuch des Flipped Classroom wagen, ist, dass die Vorbereitungsmaterialien nicht ausreichend vorab bearbeitet werden. Viel hängt hier vom Zusammenspiel zwischen Material und Gestaltung der Präsenzphase ab: Bringt die Vorbereitung den Studierenden keine für sie offensichtlichen Vorteile für die Teilhabe an der Diskussion, so wird sie nicht gemacht. Umgekehrt scheitere aber auch eine Präsenzphase, die alle Studierenden in die Passivität drängt, die die Materialien nicht (richtig) vorbereitet haben. Außerdem sehr wichtig und häufig vernachlässigt sei zudem, dass den Studierenden vermittelt werde, wie sie mit den Vorbereitungsmaterialien arbeiten können und warum deren Bearbeitung so wichtig ist. Die Materialien sollten nicht zu umfangreich sein (Videos bspw. Nicht länger als 5 bis 10 min) und wöchentlich den gleichen Zeitaufwand beanspruchen. Im Beitrag „Double Inverted Classroom“ unten wird zudem ein Ansatz vorgestellt, der ausgehend von dem Problem, dass Studierende das Material beim Inverted Claasroom nicht ausreichend bearbeiten oder diese Bearbeitung aufschieben, das Konzept des Inverted Classroom strukturell abändert.

3.3.2. Herausforderungen bei Präsenzaufgaben

Nicht nur Dozierende sind mitunter schwer davon zu überzeugen, dass es eine gute Idee ist, die Übungen nicht vornehmlich mit dem Vorrechnen der Hausaufgaben zu verbringen. Oft forderten Studierende, so die Erfahrung, explizit ein, dass alle Aufgaben vollständig vorgerechnet werden. Dies führe beispielsweise häufiger zu Hektik und Zeitstress in Übungen, wenn versucht werde, die Hausaufgabenbesprechung zugunsten der Bearbeitung von Präsenzaufgaben zu reduzieren. Grund dafür sei die Angst, ansonsten später keine (ausreichende) Grundlage zu haben, um Versäumtes aufzuholen.

Der Beitrag „Von der Vorlesung zur Aufgabenlösung: In der Übung gemeinsam ans Werk“ setzt sich mit diesem Problem systematischer auseinander und das erfolgreich erprobte Modell, das in dem Beitrag vorgestellt wird, adressiert dieses Problem explizit.

3.4. Pilotprojekte und Umsetzungsdetails

Um mehr aktive Lehre einzubauen, muss ein gesamtes Modul nicht vollständig reformiert werden, teilweise reicht es schon aus, die Übungen zu einem Ort aktiven Lernens zu machen. Das ist die Herangehensweise der University of Washington, die genau dieses Modell erstellt und wissenschaftlich begleitet haben [15].

Auch, so die Diskussion im Workshop, sei es weder notwendig, noch wünschenswert, dass alle Dozierenden eines Moduls gleich verführen. So sorge eine Vielfalt an Formaten nicht nur dafür, dass alle Lerntypen unter den Studierenden einmal in den Genuss eines ihnen besonders liegenden Formates kommen, sondern ist anregend und fordere die Denkflexibilität. Probleme, die dadurch entstünden, dass in verschiedenen Veranstaltungen unterschiedlich enge Regeln herrschten (vergleiche Abschnitt 3.3), ließen sich auch nicht durch Modul-einheitliche Regelungen lösen, weil es ja auf eine Abstimmung zwischen den Veranstaltungen ankomme, die die Studierenden gleichzeitig bzw. nacheinander belegen. Auch sei es bei vielen Übungsformaten entscheidend, dass sie zu den Dozierenden passten bzw. nicht allzu einheitlich festgelegt seien, sodass sie sich passend adaptieren ließen.

Tatsächlich gab es mit Pilotprojekten in einzelnen Veranstaltungen unter den Workshop-Teilehmer*innen sehr gute Erfahrungen: Es sei viel einfacher, davon zu überzeugen, etwas Neues als Pilotprojekt auszuprobieren statt als neuen Standard. Und Untersuchungen wie die bereits erwähnte von Hake [7] geben gute Argumente dafür, dass damit jedenfalls kein großer Schaden angerichtet werden kann und es umgekehrt viel zu gewinnen gibt. Entscheidend sei aber, dass die dabei gemachten Erfahrungen, vor Ort auch geteilt würden und gemeinsam daraus gelernt würde, damit nicht nach kurzer Zeit wieder alles im Sande verlaufe.

Unter Kolleg*innen im Gespräch zu bleiben, sei auch deshalb wichtig, weil das Gelingen sowohl herkömmlicher als auch alternativer Formate oft durch auf den ersten Blick unscheinbare Details erheblich gefördert werde. Diskutiert wurde das an vier Beispielen:

Ob die Überschrift eines ansonsten gleichen Aufgabenzettels „Nachbereitungsaufgaben“ oder „Vorbereitungsaufgaben“, „Übungsaufgaben“ oder „Denkaufgaben“ steht, ob von „Hausaufgaben“, „Foyeraufgaben“ oder „Mensaaufgaben“ die Rede ist, gibt gerade bei Studienanfänger*innen ganz unterschiedliche Impulse für Bearbeitungszeitpunkt, Herangehensweise und Art der Zusammenarbeit.
Inzwischen weit verbreitete Musterlösungen werden wie auch die Korrekturen von Übungszetteln zu sehr unterschiedlichen Zeitpunkten herausgegeben. Offensichtlich schafft eine Aus-/Rückgabe von beidem vor der Übungsstunde verbunden mit der Ansage „Legt vor der Übungsstunde beides nebeneinander, überlegt euch Fragen und besprochen werden dann in der Übungsstunden nur die Fragen“ in der Übungsstunde Zeit für Präsenzaufgaben (vergleiche Abschnitt 3.3.2) ohne das Bedürfnis der Studierenden nach Vollständigkeit der Besprechung zu ignorieren.
Das herkömmliche Vorrechnen wird viel erfreulicher, schreiben Übungsleiter*innen vor der Übungsstunde Studierende an, ob sie nicht eine bestimmte Aufgabe vorrechnen und dabei besonderen Schwerpunkt auf XY legen wollen. Es erleichtert den Studierenden die Entscheidung „ja“ zu sagen, ermöglicht, dass sie sich vorher sortieren, sodass die Präsentation für alle hilfreicher wird und verhindert zudem das kulturell erdrückende Schweigen nach der Frage „Wer möchte die nächste Aufgabe vorrechnen?“, das jeder Übung die Dynamik nimmt. Helfen kann auch: „Wir machen jetzt 5 Minuten Kaffeepause. Währenddessen könnt ihr ja mal überlegen, ob ihr euch vorstellen könnt, die nächste Aufgabe vorzuführen; besonders spannend an der Aufgabe ist übrigens XY.“
Problemlos auch in einem herkömmlichen Format ausprobieren lässt sich die Ansage: „Vorrechnen von Aufgabe 3. Wer sitzen bleibt, wird von mir zur Aufgabe befragt, die Tafel ist der save space.“ Das Ergebnis ist Berichten zufolge bei verschiedenen Studierendengruppen völlig verschieden, aber immer aktivierend und erfreulich. Und falls nicht, kann man es ja bei Aufgabe 4 wieder anders machen.

4. Einordnung der alternativen Übungsformate

Fast alle hier vorgestellten Übungsformate bilden zusammen mit einer Vorlesung eine Gesamtveranstaltung. Dabei lässt sich die Funktion der Übungen je nach Konzeption der Gesamtveranstaltung zwischen drei Polen verorten, die sich vielleicht auch als verschiedene Strategien verstehen lassen, im Sinne Aeblis [11 Aebli, H. (1977): Grundformen des Lernens; Klett, 10. Auflage, S. 201 ff.] „das Geflecht von Beziehungen, das den Begriffsinhalt konstituiert,“ aufzubauen:

Typischerweise werden in Experimentalphysik-Vorlesungen rund um Phänomene bereits in der Vorlesung gut verstandene Inseln des Wissens aufgebaut und der Übung kommt die Funktion zu, den Bezug zwischen diesen Inseln heraus zu arbeiten.
In der Vorlesung wird eine Landkarte des entsprechenden Gebietes der Physik entwickelt. Die Aufgabe der Übung ist es, sich tatsächlich entlang der Wege der Landkarte durch das Themenfeld zu arbeiten, um es so lebendig zu machen und das Wandern zu trainieren. Dies findet sich oft in der Theoretischen Physik.
In der Vorlesung wird sich entlang eines roten Fadens oft mit detaillierten Beispielrechnungen und Beweisen durch das Themenfeld gearbeitet. Die Übung hat dann vor allem die Funktion, herauszuarbeiten, dass der rote Faden, der für die meisten Studierenden zunächst einfach nur ein wirres Knäuel zu bilden scheint, auch wenn sie jeden einzelnen Schritt verstehen und mitgehen, in Wirklichkeit ein strukturiertes Netz ist. Dies findet sich vor allem in Mathe-, aber manchmal auch in Theorievorlesungen.

Eine Gemeinsamkeit der meisten Beiträge ist, dass sie herausarbeiten, dass die Lehrveranstaltungen immer wieder klar und explizit benennen müssen, wo innerhalb des Themenbereiches man sich gerade befindet und welcher der drei genannten Punkte gerade vornehmlich (mit einer Aufgabe / einer Diskussion) verfolgt wird. Dies trägt bereits erheblich dazu bei, dass die Wichtigkeit der Aufgaben verstanden wird, dass Studierende sich bewusst entscheiden können, wo sie einen Schwerpunkt legen wollen und dass die oft wenig didaktisch geschulten Übungsleiter*innen reflektiert vorgehen.

Nicht nur, aber ganz besonders bei wenig geschulten Übungsleiter*innen ist Interaktion zwischen Studierenden und Übungsleiter*innen, aber auch zwischen den verschiedenen an der Gestaltung einer Veranstaltung Beteiligten (vergleiche Doku alter Workshop) nicht nur aktivierend für die Studierenden, sondern auch wesentlich, um den Übungsleiter*innen zu ermöglichen, eine gute Übung zu halten. Es scheint eine hohe kulturbildende Bedeutung zu haben, dies explizit zu betonen, und führt teils dazu, dass Studierende Übungsaufgaben mit einer anderen Haltung bearbeiten, als wenn dies vor allem als „Zulassung zur Klausur“ geframed ist. Je nach konkreter Situation kann dies eher informell (Kaffeepause in der Mitte einer Veranstaltung; regelmäßiger gemeinsamer Mensabesuch des Veranstaltungsteams) oder methodisch strukturiert stattfinden (hier gibt es einen großen Fundus an Methoden in den verschiedenen Beiträgen, aber auch aus ganz anderen Kontexten, z.B. talking feedback, siehe [23]). In jedem Fall muss dafür aber Zeit eingeplant werden.

In vielen Beiträgen wird zudem deutlich, dass oft darüber nachgedacht wird, wie Studierende weniger abgehängt werden können, was gut ist. Zu wenig in den Blick genommen wird aber, wie Studierenden, die aus irgendeinem Grund raus sind, wieder einsteigen können. Eine Veranstaltungskonzeption, die dieser Herausforderung nicht ausreichend Rechnung trägt, muss angesichts empirischer Befunde [7], dass MINT-Studierende in den ersten Semestern im Schnitt 30% des Veranstaltungsstoffes verstehen, auch dann scheitern, wenn sie so gut ist, dass die Studierenden 40% des Veranstaltungsstoffes auf Anhieb mitnehmen. Dabei ist zu betrachten, dass viele Gründe, aus denen Studierende „rauskommen“ können, gar nicht unbedingt in der Hand einer Universität liegen, sondern z.B. darauf zurück gehen, dass Studierende auf Grund ihrer sozialen Lage neben dem Studium arbeiten müssen [14]. Insbesondere wenn die Gesamtkonzeption der Veranstaltung in Richtung des dritten obigen Pols tendiert, ist es eine der wichtigsten Aufgaben der Übung, systematisch Wiedereinstiegspunkte zu schaffen.

Angesichts der unterschiedlichen Ausgangssituationen an verschiedenen Standorten (vergleiche Abschnitt 3.3) sind die verschiedenen im Folgenden vorgestellten alternativen Übungsformate von verschiedenen Ausgangsfragen her entwickelt:

Wie kann aus der Gestaltung, Besprechung und Korrektur der Übungsaufgaben der größte Lerneffekt geschaffen werden?
Wie gelingt es, das meiste aus der wertvollen Zeit mit Übungsleiter:innen zu machen?
Zwischen den Veranstaltungen wird über Physik geredet. Wie können die Veranstaltungen genutzt werden, um diesen Prozess sinnvoll in die Wege zu leiten?

4.1. Wie kann aus der Gestaltung, Besprechung und Korrektur der Übungsaufgaben der größte Lerneffekt geschaffen werden?

Die Beiträge, die diese Fragestellung in den Blick nehmen, betonen, dass Aufgabenstellungen und Übungsstruktur auf Eigenverantwortung und freie Zeiteinteilung der Studierenden gerichtet sein sollten und gleichzeitig klar definierte Anforderungen und Einordnungen bieten müssen.

So arbeitet der Beitrag „Guided Discovery Learning“ [17] heraus, wie die Aufgabenblätter das Entdecken theoretischer Erkenntnisse „erzwingen“ können, ohne dass die Studierenden große Recherchearbeit leisten zu müssen. Dadurch könnten sowohl komplett neue mathematisch-physikalische-Konzepte angerissen werden, als auch die eigenständige Vertiefung begleitet werden.

Umgekehrt wird beim im angelsächsischen Bereich verbreiteten Essay-schreiben, das im Beitrag „Übungen versus Essays“ [18] vorgestellt wird, das selbständige Recherchieren und das Herausarbeiten eines Gesamtüberblicks zu einer spezifischen Frage gerade durch die Studierenden geleistet. Neben dem Erlernen des Handwerkszeugs spielt das Präsentieren von selbst-erlerntem und selbst-erforschtem Grundlagenwissen mithilfe schlüssiger Erklärungen unter Einhalten eines Roten Fadens eine große Rolle. Eine Kernherausforderung dabei ist, entlang einer Fragestellung eine solide wissenschaftliche Argumentation aufzubauen, ohne das gesamte Fachgebiet im Detail duchdrungen zu haben; durch das Übungsformat sollen Studierende systematisch lernen, sich wissenschaftlich zu orientieren ohne den oftmals von der Schule mitgebrachten Vollständigkeitsanspruch.

Das Lehrkonzept „EducationZen“ [19] sieht eine beliebige Zahl von Neueinreichungen von Übungsaufgaben vor, wobei am Ende aber eine sehr hohe Punktzahl erreicht werden muss; ähnlich wie oft bei Praktikumsauswertungen müssen die Übungsaufgaben korrigiert werden, bis sie wirklich vollständig und richtig sind. Ziel dabei ist, dass aus Fehlern wirklich gelernt und wirklich mit Feedback gearbeitet wird. Dabei erfolgen die Zwischenkorrekturen weitgehend peer-to-peer mit Hilfe von Musterlösungen, sodass Studierende aus anderer Perspektive lernen. Hierbei müssen Rechenwege klar nachvollzogen werden können und sich intensiv mit der Musterlösung auseinandergesetzt werden. Dadurch werden die Übungen zu einem Ort des aktiven Diskurses und Rechnens und es wird nahegelegt, verschiedene Teile der Vorlesung aufeinander zu beziehen, wenn verschiedene Studierende zusammenarbeiten, die gerade mit Übungen zu verschiedenen Teilen der Vorlesung beschäftigt sind. Zusätzlich dazu kann Peer marking Fehler aufzeigen, die anderen Studierenden passieren können.

4.2. Wie gelingt es, das meiste aus der wertvollen Zeit mit Übungsleiter*innen zu machen?

In den meisten Beiträgen, die von dieser Fragestellung ausgehen, stehen die Übungsaufgaben als solche und deren Bearbeitung nicht im Mittelpunkt, nehmen aber typischerweise dennoch eine wichtige Rolle zur Vorbereitung der Präsenzphase, die den eigentlichen Kern der Veranstaltung bildet, ein. In gewisser Weise stellt die Vorlesung dabei den roten Faden dar, die durch ein Mini-inverted classroom im Übungsbetrieb ergänzt wird.

Durch interaktive/kommunikative Aufgaben kann dabei die Zusammenarbeit der Studierenden in vielen Formaten angeregt werden. Ein einfaches und nicht nur in Übungen erfolgreich erprobtes Veranstaltungselement dafür sind „Quizzes“ [20], wie z.B. auch die Peer-Instruction Methode von Eric Mazur [16] zeigt. Sie machen Widersprüche und unterschiedliche Kenntnisstände im Raum unmittelbar sichtbar, auch wenn nicht alle Studierenden zu Worte kommen und zeigen damit Studierenden wie Dozierende innerhalb kürzester Zeit auf, wo und dass Gesprächsbedarf besteht. Sie eignen sich dabei auch als Ausgangspunkt, um Übungen in heterogenen Gruppen (z.B. verschiedene Voraussetzungen aus dem Bachelor in Masterveranstaltungen, Aufgaben gerechnet oder nicht) für alle fruchtbar zu gestalten. Werden die Fragen geschickt erstellt, sodass sie wunde Punkte von „nicht wirklich verstandenem, aber gut eintrainiertem“ treffen, können aus den Gesprächen notwendige Aha-Momente (nachgeholt)/geschaffen werden.

Das „Double Inverted Classroom“ [21] reduziert die Rolle der Vorlesung weiter und stellt den roten Faden der Veranstaltung durch die Übungsblätter und deren Besprechung her, die eine umfangreiche Einordnung der Aufgaben vornehmen. Vorlesungsvideos gibt es dabei nicht mehr wochenweise portioniert; vielmehr dienen Vorlesungsmitschnitte früherer Semester als eine von vielen Ressourcen, die bei der Bearbeitung der Aufgaben genutzt werden können.

Durch das Abschaffen von Klausurzulassungsbeschränkungen und eine strikte Trennung von Lern- und Prüfungssituationen die Übungszeit panik- und stressfrei gestalten und eine Kultur etablieren, in der offen über Fehler und Schwierigkeiten gesprochen wird – diesem Ziel gehen die Beiträge „Was Besseres als Klausurzulassungen“ [23] und „Warum ‚Haben Sie noch Fragen?‘ zu keinen Fragen führt“ [22] nach.

Anders als der Name vielleicht suggeriert geht es im Beitrag „Wie ein freiwilliges Tutorium die Durchfallquote reduziert“ [24] um ein freiwilliges teaching-to-the-test Nachhilfe-Angebot. Vielmehr ist die Kernidee, das, was in der Kernveranstaltung vermittelt wird, durch vielfältige Bezüge, ein buntes Potpurri aus verschiedenen Methoden, Lernorten und Inhalten, die durchaus über den Veranstaltungsstoff hinaus gehen, zu kontextualisieren und lebendig zu machen. Entscheidender Punkt dabei ist, dass die Studierenden in die Themenwahl und Veranstaltungsgestaltung mit einbezogen werden. Es widerlegt dabei Annahmen, dass vor allem eine gezielte 1:1-Vorbereitung auf das, was in der Prüfung passiert, zu einer Verbesserung der Prüfungsleistungen führe, oder der zusätzliche Arbeitsaufwand so hoch würde, dass Studierende sich nicht freiwillig darauf einließen.

4.3. Zwischen den Veranstaltungen wird über Physik geredet. Wie können die Veranstaltungen genutzt werden, um diesen Prozess sinnvoll in die Wege zu leiten?

Dass Studierende Übungsaufgaben nicht (eigenständig) bearbeiten, dass Vorlesungen nicht nachbereitet werden, liegt oft nicht daran, dass Studierende nicht genug Zeit ins Studium investieren, sondern dass sie schlicht nicht wissen, wie sie produktiv mit dem nach der Schule für sie neuen Format Vorlesung, mit Übungsaufgaben, die ein Knobeln oder eigenständige Recherche erfordern usw., umgehen sollen. Viele haben zudem keine produktive Erfahrung damit gemacht, in Gruppen zu arbeiten und das Bild der Physik in der Öffentlichkeit ist nicht vorwiegend, dass man Physik versteht, indem man drüber redet. Wenn Studierende dennoch nicht aufgeben, liegt es vielleicht daran, dass sie zufällig eine erfolgversprechende Herangehensweise als erstes ausprobieren. Vor allem aber liegt es daran, dass sie Ratschläge und vor allem Zuspruch bei ersten Misserfolgen von älteren Studierenden und aus der Verwandtschaft bekommen und finanziell so abgesichert sind, dass sie das Gefühl haben, es sich leisten zu können, den Dingen auch dann auf den Grund zu gehen, wenn sie erstmal mit Misserfolgen konfrontiert sind. Dies zu ändern ist also offensichtlich entscheidend um die soziale Selektivität des Studiums [29], [14] zu reduzieren und zudem für alle Beteiligten erfreulich.

Verbreitet ist, dies mit kleinteiligeren, weniger offenen Lehrformaten und Verschulung zu adressieren. Davon abgesehen, dass der Bolognaprozess, der dieses Ziel zumindest auch beansprucht hat, nicht zu einer Reduktion des Problems geführt hat, wird damit zwar – falls dieser Ansatz funktionieren sollte – eventuell eine Stoffvermittlung sichergestellt und die Zahl der Studienabbrüche reduziert, gleichzeitig wird aber auch der Anspruch, dass Studierende den Umgang mit offeneren Fragestellungen und eine eigenständige bewusste Gestaltung von Studium und Leben lernen, weitgehend aufgegeben.

Mehrere Beiträge des Studienreform-Forums dokumentieren, dass es auch anders geht: Seien es freiwillige Tutorien, die spezifische und wichtige Kompetenzen fördern – beschrieben im Beitrag „Wie ein freiwilliges Tutorium die Durchfallquote reduziert“[24], oder Projektarbeiten in der Computerphysik ohne enge Deadlines; wird den Studierenden Freiraum in der inhaltlichen und zeitlichen Gestaltung gelassen, ohne ihnen unvorbereitet und teils vereinzelt abzuverlangen klarzukommen, können Lernprozesse erfolgreich und ohne den sonst verbreiteten Frust (am Studienbeginn) [30] stattfinden.

Die Beiträge „Projektarbeiten als Modulprüfung in der Computerphysik“[26] und „Übungen und Projektarbeit ohne Druck und Fristen“[25] zeigen, wie Produktorientierung dazu beitragen kann. Geschickt eingesetzte Diskussionsformate, vorbereitbar durch offene Fragen auf Aufgabenzetteln, führen dabei zum schrittweisen Erlernen einer Diskussions- und gemeinschaftlichen Arbeitskultur.

Im Übungsmodell des Beitrags „Von der Vorlesung zur Aufgabenlösung: In der Übung gemeinsam ans Werk!“[27] werden dagegen konventionelle Aufgabenformate genutzt, die eine konventionelle Vorlesung begleiten. Entscheidend ist aber, dass der Anfang, sowohl der Nachbereitung der Vorlesung als auch des Bearbeitens der Übungsaufgaben unter Anleitung gemeinsam geschieht und systematisch darauf gesetzt wird, dass Studierende den Wiedereinstieg finden, anstatt sich zurückzunehmen, wenn sie das Gefühl haben, hinterher zu sein.