Digitallabor Mathematik für die Chemie
Viele Studierende im Fach Chemie haben De?zite in mathematischen Grundlagen, da im Curriculum häu?g einedirekte Verknüpfung mit der Anwendung in der Chemie fehlt. In den bisherigen Curricula werden außerdem seltenausreichende Möglichkeiten zum Erlernen von Programmierfähigkeiten geboten, die angesichts der wachsendenBedeutung von Computermodellen und disruptiver Technologien wie Quantencomputing und KünstlicherIntelligenz in der Chemie dringend benötigt werden.Das Ziel unseres Projekts ist ein modulares und adaptives Digitallabor, in dem Studierende für die Chemierelevante mathematische Konzepte eigenständig in Python-Programmen umsetzen und direkt mit einemchemischen Kontext verknüpfen. So werden mathematische Grundlagen eng mit der Fachausbildung verknüpftund gleichzeitig Kenntnisse im Programmieren und Visualisieren von Daten erworben. Die einzelnen Versucheenthalten Elemente der forschungsnahen Lehre. In ihre Entwicklung wird die Studierendenperspektivesystematisch eingebracht.Im Digitallabor erwerben die Studierenden essentielle Fähigkeiten für die moderne naturwissenschaftliche Arbeit,beispielsweise indem sie Grenzen von Modellen sowie systematische Wege zu ihrer Verbesserung eigenständigevaluieren. Es ermöglicht den Studierenden zudem interaktives, individualisiertes und dezentralisiertes Lernen, was die Hochschullehre insbesondere für stärker diversi?zierte Studierendenkohorten resilienter undzukunftsfester macht.
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Python für fast alle
Das Projekt verknüpft den inhaltlichen Fokus der Einführung eines breiten Adressatenkreises unter Studierenden verschiedener Studiengänge in eine verbreitete Programmiersprache mit einem innovativen strukturellen Ansatz. Dabei werden Pflichtveranstaltungen im sog. Nebenfachbereich, die von vielen, oft stark ausgelasteten Studierenden häufig eher als Last denn als Gewinn betrachtet werden, durch Wahlmöglichkeiten und Sinngebung für die Studierenden weiterentwickelt. Den Rahmen bieten i.d.R. verpflichtende Physik-Praktika, die Studierende vieler Studiengänge in ihrer mathematisch-naturwissenschaftlichen Grundausbildung in den Anfangssemestern besuchen müssen. Im Projekt wird anhand der Programmierung mit Python gezeigt, wie unter Berücksichtigung motivationspsychologischer Basiserkenntnisse eine solche Pflicht-Lehrveranstaltung im Nebenfach-Bereich so angereichert wird, dass Studierende darin wertvolle überfachliche Fähigkeiten erwerben und trainieren können. Es werden drei verschiedene Angebots-Bausteine entwickelt, die später im Lehrbetrieb durch die Studierenden optional wählbar sind. Hierzu zählen auch fächerübergreifende Mini-Projekte zum niederschwelligen Üben elementarer Programmierkenntnisse anhand von Themen aus einem durch die Studierenden festgelegten Pool. Weitere Arbeitspakete adressieren die Entwicklung geeigneter Evaluationsinstrumente und deren Einsatz, den Transfer der Ergebnisse auch an andere Hochschulen und die Sicherstellung ihrer nachhaltigen Nutzbarkeit.
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