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Nr. 92, 21.10.2017  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE 

Anders lernen in der Elektrotechnik

Praktikumsaufgaben als Wettbewerb und Online-Tests statt Übungs­zettel: Profes­sorin Martina Gerken setzt in der Elektrotechnik auf neue Unterrichtsformen mit forschungsbasierter Lehre und E-Learning.


Wie baue ich am effektivsten eine OLED? Ein Semester lang recherchieren, konzipierten und experimentier­ten die Elektrotechnik- und Wirtschaftsingenieurstudenten Richard Markquardt (von links), Minh Nhat Nguyen, Ingo Beckers und Jan Schardt unter der Anleitung von Sabrina Hein (rechts außen). Foto: Julia Siekmann

Es ist der Tag der Abschlusspräsentation im Masterpraktikum Optoelektronik. Ein Semester lang hatten die beiden Studierendengruppen Zeit, eine Aufgabe im Wettbewerb gegeneinander zu lösen: Sie sollten einen möglichst effizienten Weg finden, um blau leuchtende OLEDs zu bauen. Die organischen Leucht­dioden lassen sich im Vergleich zu den herkömmlichen LED-Leuchtelementen kostengünstig herstellen. Als dünne Schichten sind sie sehr flexibel einsetzbar, zum Beispiel in TV- oder Handybildschirmen. Rote und grüne OLEDs liefern bereits gute Leistungen, aber an den blauen Leuchten wird zurzeit noch viel geforscht.

Bei der Präsentation vor einer Jury aus ihrem Fachbereich und vor Übungsleiterin Sabrina Hein entscheidet sich heute, welche der beiden Gruppen das bessere Konzept hat und gewinnt. Zögerlich verbindet die erste Gruppe ihre OLED mit einer Batterie. Wie geplant leuchtet sie hell auf – allerdings in grün.

»Wir haben die Aufgabenstellung ein bisschen verfehlt«, geben die Wirtschaftsingenieur-Studenten Richard Markquardt und Jan Schardt zu, »aber unsere OLEDs zeigen nur geringe Schwankungen bei ihrer Effizienz und dem Wirkungsgrad.« Gemeinsam mit der Jury überlegen sie, welcher Schritt in ihrem Prozess für die falsche Farbe verantwortlich sein könnte: Die verwendeten Materialien, die Dicke ihrer Schichten oder die Temperatur, bei der sie hergestellt wurden? Schardt greift sich an den Kopf, als er realisiert: »Es war ein konzeptioneller Fehler.« Als die zweite Gruppe anschließend ihre Ergebnisse präsentiert, reicht sie eine klar blau leuchtende OLED herum. »Die habt ihr doch gekauft!« zischt es lachend aus der ersten Gruppe.

Auch wenn es an diesem Tag einen eindeutigen Sieger gibt, gelernt haben in dem Semester alle viel – und darum geht es. Früher waren die Experimente im Praktikum vorgegeben. Seitdem Martina Gerken, Professorin am Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik, den Kurs auf forschungsbasierte Arbeit in Kleingruppen umgestellt hat, machen die Studierenden alles selbst: Von der Recherche des aktuellen Forschungsstands über die Konzeption der OLEDs bis zur Entwicklung der Experimente. Dafür geht es unter anderem in den Reinraum der Technischen Fakultät, um die empfindlichen Dioden staubfrei herstellen zu können. »Es macht Spaß, eigenverantwortlich zu arbeiten. Viele andere Seminare sind rein technisch ausgerichtet«, sagt Schardt. Sein Kommilitone Ingo Beckers ergänzt: »Das Erfolgserlebnis ist viel größer, wenn am Ende die eigene OLED leuchtet – egal, welche Farbe sie hat.«

Die Aufgabenstellungen im Praktikum stammen direkt aus aktuellen Forschungsprojekten. »Für uns ist es spannend, was bei den Studierenden herauskommt. Wir lernen neue Wege oder Materialien kennen und interessante Ergebnisse fließen in unsere Forschungen ein«, sagt Gerken. Die Aufgaben aus diesem Semester ergaben sich aus ihrem aktuellen Projekt RollFlex, in dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Kiel und dem dänischen Sønderborg gemeinsam mit Industriepartnern an der Entwicklung flexibler Solarzellen forschen. So gehörte zum Kurs auch ein Labortag vor Ort an der Syddansk Universitet. »Außerdem geht es um Zeitmanagement, Selbstorganisation und Projektmanagement. Das soll den Studierenden auch später nach dem Studium helfen«, erläutert Praktikumsbetreuerin Hein.

OLEDs werden bereits in Handy- und TV-Bildschirmen verbaut. Forschende wollen die Effizienz der blau leuchtenden Dioden noch verbessern. Foto: Ingo Beckers

Das forschungsbasierte Praktikum ist nur eines der neuen Lehrkonzepte, die Gerken im Elektrotech­nik­studium an der Technischen Fakultät eingeführt hat. In den ersten Semestern lösten die Studieren­den alle zwei Wochen Übungsblätter, um den Stoff aus Vorlesungen und Seminaren zu wiederholen. In diesem Jahr ersetzte Gerken die Blätter durch Online-Tests. 30 Minuten haben Studierende nun Zeit, um am Computer Fragen zum Lernstoff zu beantworten. 25 Prozent der Modulnote machen die Übungstests aus.

Den Test können sie zehn Tage lang wiederholen, per Zufallsgenerator werden aus einem Pool von 700 bis 1.000 Aufgaben immer wieder neue Tests zusammengestellt. »Durch die Wiederholmöglichkeit ist der Lerneffekt sehr hoch. Die Studierenden können ihre Wissenslücken gezielt noch einmal lernen«, sagt Gerken. »Das fördert das kontinuierliche Lernen – ein wirklicher Nutzen digitaler Medien.«

Julia Siekmann
OLEDS
Anders als herkömmliche LEDs basieren organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, auf Kohlen­stoff­verbindungen, die zu den organischen Materialien gehören. Die Leuchtelemente lassen sich als dünne und biegsame Flächen günstig herstellen und versprechen eine besondere Farbqualität. Die Technik wird bereits eingesetzt für gebogene Bildschirme in Fernsehern, Smartphones oder Tablets und bei neuartigen Beleuchtungskonzepten. Geforscht wird zurzeit noch an einer höheren Lebensdauer und einer besseren Energieeffizienz der OLEDs. (jus)
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