Förderung innovativen Denkens in der Konstruktionslehre

Konzept

Ziele

Für Innovation bildet Kreativität die wesentlichste Grundlage. Eine aufgeschlossene Haltung gegenüber kreativem Denken und eine entsprechende Anwendungsbereitschaft kreativ-innovativer Ansätze und Methoden ist demnach als Grundlage eines jeden Entwicklungsprozesses - und infolgedessen für technischen, wirtschaftlichen und in weitester Folge gesellschaftlichen Fortschritt - von größter Wichtigkeit. Studierenden diese Grundlage praxisbezogen und kompetenzorientiert zu vermitteln und diese Form des kreativ-innovativen Denkens als Basis der Konstruktionslehre in den Wurzeln des menschlichen Denkens zu verankern ist Ziel dieses Projektes.

Kurzzusammenfassung (dt.)

Dieses Projekt integriert den Innovationsprozess als grundlegenden Einstieg in die Konstruktionslehre. Der Ideenfindungsprozess und die weiterfolgende Aufarbeitung der dabei gefundenen Ideen werden dazu als Kompetenz vermittelt. Wesentlich dabei sind die Ausprägung kreativ-innovativer Denkweisen durch Bildung einer positiven Haltung gegenüber Kreativität und deren Förderung anhand praxisbezogener Übungen. Durch vorlesungsbegleitende Beispiele wird die Anwendung von Methoden und Theorien praktisch gezeigt und auch eine aktive Beteiligung der Studierenden gefordert, wodurch die theoretischen Lehrinhalte gefestigt werden.

Folgende Punkte prägen die Integration des Projektes in die Lehrveranstaltung:

– Aufbau der Lehrveranstaltung in Entwicklungsphasen

– Am Anfang jeder Innovation steht eine Idee

– Theoriebegleitende Beispiele

– Learning by Doing

– Heterogenität von Gruppen

– Experimente, Methoden & Medien

– Out-of-the-Box Thinking

– Arbeiten mit Innovations-Spezialisten

– Kompetenzorientierte Prüfungskultur

Die in diesem Projekt vermittelten Kompetenzen zur Durchführung von Ideenfindungs- und Innovationsprozessen generieren einen Mehrwert für Studierende, Industrie/Wirtschaft, für die Universität sowie für die Gesellschaft. Hervorzuheben sind vor allem auch die Effizienzsteigerung bei Produktentwicklungsprozessen durch die Anwendung der Innovationsmethoden, sowie die Verbesserung zwischenmenschlicher Fähigkeiten bei der Bearbeitung von Projekten im Team.

Kurzzusammenfassung (engl.)

This project integrates the process of innovation as a fundamental entry into design theory. The process of generating ideas and the further processing of these ideas are communicated as competences. Important is the intensification of creative-innovative ways of thinking, the formation of a positive attitude towards creativity and the encouragement of creativity in practice-oriented exercises. With lecture-accompanying examples, the application of methods and theories is shown in practice and with an active participation of the students the theoretical content gets consolidated.

The following aspects characterize the integration of the project into the lecture:

- Structuring the course in development phases

- At the beginning of every innovation is an idea

- Theories-accompanying examples

- Learning by doing

- Heterogeneity of groups

- Experiments, Methods & Media

- Out-of-the-Box Thinking

- Consultation of a specialist in innovation methodology

- Competence-oriented exam culture

The competences imparted in this project to perform idea generation and innovation processes generate added value for the students, the industry, the university and the society. Particularly noteworthy is the increase in efficiency in product development processes by application of innovation methods, as well as the improvement of interpersonal skills when working in teams.

Nähere Beschreibung

Der Lehrinhaltsfokus der klassischen Konstruktionslehre liegt zumeist auf der Kombination maschinenbaulicher Grundlagen zur konstruktiven Umsetzung eines definierten Produktes, wie beispielsweise die Kombination von Kenntnissen aus Maschinenelementen, Festigkeitslehre, Fertigungs- und Verbindungstechnik uvm. zu einer konkreten Maschine. Dabei liegt der Schwerpunkt meist auf konstruktiven Gestaltungsrichtlinien und der Auswahl geeigneter Fertigungs- bzw. Herstellungsverfahren unter Berücksichtigung vorgegebener Anforderungen aus einer gegebenen Aufgabenstellung.

Die Generierung von Ideen wird in der Konstruktionslehre bisher nur am Rande behandelt. Jedoch bildet genau ein solcher Ideenfindungsprozess die eigentliche Grundlage einer jeden Produktentwicklung. Dieses Projekt setzt einen gänzlich neuen Einstieg in die Konstruktionslehre an, wobei der Blickwinkel beim Produktentwicklungsprozess entscheidend erweitert wird: Es wird größter Wert auf die grundlegende Ideenfindung und auf weiterfolgende Methoden zur Verarbeitung gewonnener Ideen gelegt. Somit wird der Innovationsprozess, der die Basisebene der Produktentwicklung und damit der Konstruktionslehre bildet, in die Lehre aufgenommen. Wesentlich dabei ist vor allem die Vermittlung von Denkweisen als Kompetenz, sowie ein starker Praxisbezug durch Anwendung von Lehrinhalt in interaktiven Übungen. Zudem wird innovatives Denken durch Steigerung individuell-persönlicher Kreativität, beispielsweise durch Methoden zur Überwindung von Kreativitätsblockaden, gezielt gefördert.

“Innovation is the only way to win.” Diese Aussage von Steve Jobs (ehem. CEO von Apple) bringt die Wichtigkeit von Innovation deutlich zum Ausdruck. Innovationstreibende Kraft ist immer menschliche Kreativität. Jedoch in der Technik und speziell im konservativen Maschinebau, werden die Begriffe „Kreativität“ und „Design“ oft missverständlich als rein künstlerische Elemente und daher fälschlicherweise als für den Techniker unangebracht interpretiert. Gerade aber diese beiden Elemente sind unabdingbar in der modernen Konstruktionslehre. Der Begriff „Design“ spiegelt dabei nicht nur die rein äußerliche Gestalt eines Produktes wider, sondern vielmehr das Wesen, welches sich hinter einem konkreten Produkt, in Form von Funktion, Nutzen, Verwendbarkeit, Unverwechselbarkeit, usw. verbirgt. Auch dies wird durch ein Zitat von Steve Jobs verdeutlicht: “It's not just what it looks like and feels like. Design is how it works.” Um eine positive Haltung Studierender technischer Studienrichtungen gegenüber Kreativität und Produktdesign zu formen, wird eine entsprechende Sensibilisierung forciert.

Als Ziel des Projektes steht die Förderung kreativ-innovativer Denkweisen und die Bildung einer Bereitschaft, diese im Produktentwicklungsprozess zum Ausdruck bzw. zur Anwendung zu bringen. Diese Form des Denkens ist zudem keinesfalls eingeschränkt auf eine konkrete Anwendung oder Fachrichtung, sondern weist vielmehr eine fächer- und gar disziplinsübergreifende Charakteristik auf. Sie stellt eine wesentliche Grundkompetenz dar, die es individuell aufzuzeigen, zu formen und zu stärken gilt.

PROJEKTINTEGRATION IN DER KONSTRUKTIONSLEHRE

– Aufbau der Lehrveranstaltung in Entwicklungsphasen

Der chronologische Aufbau des theoretischen Lehrinhalts ist gestaltet nach dem fortschreitenden Verlauf eines typischen Entwicklungsprozesses: beginnend mit der grundlegenden Ideenfindung, über die Ausarbeitung und Bewertung von Ideen, bis hin zum ausgearbeiteten Konzept der anfänglichen Idee. Dadurch wird der Ablauf eines Innovationsprozesses in seinen Grundzügen gezeigt, durchaus auch als iterativer Prozess.

– Am Anfang jeder Innovation steht eine Idee

Zum Einstieg in die Ideenfindung wird das Interesse durch Storytelling geweckt und so auch ein Bezug zur Praxis gemacht. An einem Beispiel wird gezeigt, dass ein Problem prinzipiell als potenzielle Aufgabe gesehen werden kann, die es zu lösen gilt. Durch die Herstellung eines persönlichen Bezugs und die Erzählform als „lebendige Geschichte“ können Emotionen authentisch mitgegeben werden. Ein solches Beispiel kann wie folgt aussehen:

„Vor geraumer Zeit machte mein Onkel Urlaub in Trogir. Bei einem Abendessen im Hafenviertel genoss er die Atmosphäre des Yachthafens. Gerade als er sein Dessert genoss, legte eine auf Hochglanz polierte Luxusyacht genau vor dem Lokal, in dem er zu Abend aß, an. Ein Prachtstück. Als Schiffliebhaber war er begeistert. Doch eine Sache war ihm ein gewaltiger Dorn Auge; etwas störte die perfekte Optik der Yacht: Am Bug der makellosen Bordwand, direkt unter der edelstahlblitzenden Reling hang ein vor sich hin rostender, bräunlich korrodierter Anker! Er erkannte ein Problem – und genau dieses Problem des optisch unsauberen Ankers machte er sich an diesem Abend zur Aufgabe! …es kann doch nicht sein, dass Luxusyachten in diesen Preisklassen nicht mit Luxus-Ankern ausgestattet sind? Heute ist er stolzer Erfinder und Patentinhaber genau dieses Ankers.“

Als Lerneffekt wird abgeleitet, dass Probleme durchaus positiv und als Potential mit Chance auf eine Innovation gesehen werden können – wie das erzählte Beispiel verdeutlicht. Den Studierenden wird dann die Frage gestellt: „Vor welchen Problemen des Alltags stehen Sie?“.

– Theoriebegleitende Beispiele

Beispiele aus der Praxis fördern die Vermittlung von Lehrinhalt, wie die Aussage von Bjarne Stroustrup (Entwickler von C++) “People don’t get it without examples. They just don’t get it” bekräftigt. Wesentlich ist, dass diese für jeden Studierenden nachvollziehbar und verständlich sind. Dazu werden Anwendungen aus dem alltäglichen Leben gewählt. Solche konkreten Beispiele werden genutzt, um die gelehrte Theorie in den jeweiligen Entwicklungsphasen anschaulich zu verdeutlichen. Zu Beginn ausgewählte Beispiele begleiten dann die gesamte Lehrveranstaltung.

Ein solches Beispiel könnte die Entwicklung einer neuartigen Zahnbürste sein. Dazu werden in der Ideenfindung Ideen generiert, indem die Studierenden aufzeigen, was sie persönlich an aktuell verfügbaren Zahnbürsten stört. Diese gewonnenen Ideen werden im nachfolgenden Vorlesungsverlauf verwendet, um den theoretischen Innovationsprozess anschaulich und praxisbezogen zu begleiten, beispielsweise durch Anwendung unterschiedlicher Methoden wie einem Elevator-Pitch.

– Learning by Doing

Eine aktive Beteiligung an praktischen Übungen festigt den theoretischen Lehrinhalt und trägt wesentlich dazu bei, Lehrinhalte als Kompetenzen zu vermitteln. Daher werden die Studierenden bei der Bearbeitung der Beispiele miteinbezogen. Ihre individuelle Mitarbeit ist gefordert und prägt in weiterer Folge auch den Entwicklungsverlauf des Beispiels.

Um Learning by Doing an mehreren Beispielen zu praktizieren verteilen sich die Studierenden auch auf mehrere Gruppen, welche im Verlauf der Lehrveranstaltung je ein eigenes Beispiel innovieren. Diese Beispiele können durchaus unterschiedlichster Natur sein, z.B. – neben der erwähnten Zahnbürste – ein Dunstabzug, ein Kinderspielzeug oder gar eine App.

– Heterogenität von Gruppen

In Anlehnung an die Gruppenbildung bei Innovationsmarathons soll die Vorteilhaftigkeit von heterogenen Gruppen bei der Bearbeitung von Übungsbeispielen verdeutlicht werden. Die Verteilung auf Gruppen mit bewusster Trennung anfänglich nebeneinandersitzenden Studierender kombiniert unterschiedliche Charaktere zu einem Team. Die Gruppenheterogenität kann weiter gesteigert werden, durch Berücksichtigung unterschiedlicher Schultypen (Gymnasium, diverse HTLs etc.) unterschiedlicher Berufserfahrungen (Büro, Werkstatt, Ausland etc.), unterschiedlicher Fähigkeiten (Sprachen, EDV-Kenntnisse etc.) oder individueller Hobbies (Sportarten, Musik, Freizeitinteressen etc.).

– Experimente, Methoden & Medien

Die Anregung zum Einbringen von Eigenleistung der Studierenden kann durch entsprechende spielerisch-herausfordernde Experimente und Aufgaben geschehen, beispielsweise mittels der Marshmallow-Challenge. (Dabei symbolisiert ein Turm, den es aus einfachsten Bestandteilen zu bauen gilt, eine Idee die zur Innovation gebracht werden soll. Der Turmbau im Team stellt den Innovationsprozess dar. Scheitern, also Umfallen des Turms, ist durchaus möglich und verdeutlicht die iterativen Zyklen, die üblicherweise im Verlauf eines Entwicklungsprozesses vonnöten sind. Auch die erforderliche Teamarbeit und die Wichtigkeit von Kreativität beim Turmbau können auf den Innovationsprozess bei der Entwicklung eines Produktes umgelegt werden.)

Bei der Ausarbeitung der konkreten Beispiele durch die Gruppen sollen vor allem moderne Methoden aus der Praxis zur Anwendung kommen, wie beispielsweise Rollen- bzw. Perspektivenwechsel, wobei Studierende z.B. den Produktlebenszyklus aus der Kundenperspektive vom Kauf bis zur Entsorgung in sämtlichen Situationen aufzeigen.

Im Zeichen der Digitalisierung wird auch auf die Verwendung digitaler Medien, speziell dem Internet, bezüglich Anwendung beim Innovationsprozess eingegangen. Vor allem die sachgemäße Verwendung, die kritische Betrachtung, sowie die Gefährdung des kreativ-innovativen Denkprozesses durch voreilige Meinungsbildung mittels Internetrecherchen wird dabei behandelt.

– Out-of-the-Box Thinking

Mithilfe geeigneter Methoden und durch die Wahl entsprechender Übungsbeispiele soll das Über-den-Tellerrand-Blicken und auch dessen Toleranz in der Gruppe gefördert werden. Dies kann vor allem durch die heterogene Gruppenbildung und die dabei gegenseitige Inspiration zu außergewöhnlichen Ideen, beispielsweise bei einem gemeinsamen Brainstorming, geschehen.

– Arbeiten mit Innovations-Spezialisten

Um den Umfang der Lehrveranstaltung noch aktueller und näher der Praxis zu gestalten wird ein externer Spezialist auf dem Gebiet der Innovationsmethodik hinzugezogen. Als Coach bzw. Moderator übernimmt dieser Spezialist einen ausgewählten Part der Lehrveranstaltung und ist als Fachmann mit Wirtschaftsbezug in der Lage, Fragen bezüglich Innovation in der industriellen Praxis zu beantworten. Ein solcher Spezialist kann beispielsweise ein Consultant, ein Agility-Coach oder eine Person aus der F&E-Abteilung eines Unternehmens sein.

– Kompetenzorientierte Prüfungskultur

Da dieses Projekt die Förderung einer kreativ-innovativen Denkweise in Form einer Kompetenzvermittlung zum Ziel hat, wird eine entsprechende Aufgabe in der abschließenden schriftlichen Prüfung gestellt. Diese beinhaltet, wie im Rahmen der Lehrveranstaltung, die Anwendung der gelehrten Methoden an praktischen Beispielen des Alltags. Diese Beispiele gilt es möglichst durch kreativ-innovative Denkweisen zu bearbeiten und zu bewerten.

Da ein Termindruck und der Faktor Prüfungszeit für gewisse Charaktere eine Form der Kreativitätsblockade darstellt, wird auch eine Methode angewandt, die in ersten Fallstudien bereits positive Resultate erzielte: Es wird vermittelt, es bestünde genügend Zeit, um die Prüfung in Ruhe fertigzustellen. In der Praxis zeigte sich, dass Prüfungskandidaten dadurch gewissermaßen stressfreier die Prüfung absolvierten und dabei nicht einmal merklich mehr Zeit in Anspruch nahmen. Zudem zeigten sich Gruppeneffekte: sobald die ersten Kandidaten die Prüfung beendeten, verbreitete sich die Stimmung, die Prüfung ginge dem Ende zu. Gerade für innovationsbezogene Aufgabenstellungen kann eine solch stressreduzierte Prüfungsatmosphäre vorteilhaft wirken.

MEHRWERT

Durch die Förderung innovativen Denkens resultiert ein umfangreicher Mehrwert für Studierende, Industrie bzw. Wirtschaft, die Universität sowie für die Gesellschaft.

Durch die vermittelten Kompetenzen sind Studierende in der Lage, Ideenfindungs- und Innovationsprozesse durchzuführen. Die Anwendung entsprechender Methoden ermöglicht Ihnen dabei eine effiziente Herangehensweise. Sie können Probleme aus verschiedenen Blickwinkeln wahrnehmen und diese als Potential für Innovation erkennen. Auch die Sensibilisierung auf potenzielle Ideen im Allgemeinen wird gefördert und eine positive Grundhaltung gegenüber kreativem Denken vermittelt.

Absolventen mit Weitblick und Fähigkeit zur effizienten Bearbeitung von Entwicklungsprozessen leisten als Dienstnehmer in Firmen einen erheblichen Beitrag zum wirtschaftlichen Erfolg von Unternehmen und durch neue Produktinnovationen zum technischen bzw. gesellschaftlichen Fortschritt.

Die Universität profitiert von einer Qualitätssteigerung in der Lehre und der Ausbildung von in der Privatwirtschaft gefragten Absolventen, sowie auch durch gesteigerte universitätsinterne Innovation bezüglich Wissenschaft und Forschung. Auch fächerübergreifend wirken die an die Studierenden vermittelten Kompetenzen des kreativen Denkens durchaus positiv auf die Universitätskultur.

Als gesellschaftlicher Mehrwert ist neben den erwähnten positiven Effekten auf technische, wirtschaftliche und wissenschaftliche Entwicklungen vor allem die Verbesserung zwischenmenschlicher Fähigkeiten hervorzuheben, beispielsweise bezüglich des Umgangs mit Kritik und Konflikten, sowie der Steigerung der Teamfähigkeit.

Positionierung des Lehrangebots

Studienrichtung Montanmaschinenbau, Pflichtfach im 5. Semester, Bachelorstudium

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2019 nominiert.