"Organische Chemie" (CHE.164) (Vorlesung)

Umgesetztes Projekt

Ziele

Folgendes Wissen und Fähigkeiten sollen die Studierenden in der Grundvorlesung Organische Chemie erwerben:

 

1) Kennenlernen, Verstehen und Anwenden der wichtigsten Konzepte der Organischen Chemie

2) Fähigkeit, organische Verbindungen benennen zu können

3) Vermitteln von Stoffchemie und Stoffeigenschaften

4) Vermitteln von mechanistischem Verständnis von organischen Reaktionen

5) Vermitteln von Synthesekompetenz

 

Die Studierenden sollen die Fähigkeit erwerben, für einfache bis mittelkomplexe Moleküle Synthesestrategien vorzuschlagen und bewerten zu können. Dabei sollen sie auf ein Methodenrepertoire von ca. 150 Transformationsreaktionen zurückgreifen, die sie in der Vorlesung kennengelernt haben.

 

Da die Stoffmenge sehr groß ist und mit der zur Verfügung stehenden Zeit kontrastiert, schenke ich vor allen Punkten 1),4) und 5) am meisten Aufmerksamkeit, da sie jene nachhaltigen Fähigkeiten vermitteln, die ein/e moderne/r Chemiker/in benötigt. Diese sind auch intellektuell am herausforderndsten und beim Erwerben dieser Fähigkeiten bedarf es der Unterstützung durch einen Lehrenden. Wie in der Skischule können dann Fehler gleich erkannt und korrigiert werden. Fehlendes Wissen aus den Bereichen 2) und 3) können von den Studierenden auch später selbst ohne großen Aufwand aus Büchern oder www-Seiten wie Wikipedia nachgelernt werden.

Kurzzusammenfassung

Die notwendige Verdichtung des umfangreichen Lehrstoffes auf wenige Stunden bringt sowohl für die Studierenden als auch für den Lehrenden große Herausforderungen mit sich, zu deren Bewältigung folgende Angebote beitragen sollen, bei denen sowohl klassische Werkzeuge der Lehre (Tafelvortrag) mit modernen Medien (Videoaufzeichnungen, email-Aussendungen) kombiniert werden.

 

Verschicken von Handouts

Kombination aus Tafelvortrag und Handouts

Video-Aufzeichnung der Vorlesung

Fokussierung des Lehrstoffes auf grundlegende Konzepte

Mitbeteiligung der Studierenden

Auflockerung des Lehrstoffes / Herstellung von Querbezügen

Wöchentliche Synopsis und Reaction Guide

Wöchentliche Problem Sets

Freiwilliges Tutorium

Versand von zusätzlichen Lehrmaterialien mittels TUGonline

Übungsklausur mit freiwilliger Abgabe und persönlicher Korrektur

Musterklausur und Musterlösung

Fragestunde vor jeder Klausur

Klausurbeaufsichtigung

Abbildung des gesamten Lehrstoffs in der Klausur

Klausurkorrektur innerhalb von 24 Stunden

Persönlich begleitete Einsichtnahme

Nähere Beschreibung

Den Studierenden des BSc Chemie im NAWI Graz sollen die Grundlagen der Organischen Chemie in jenem Umfang vermitteln, dass sie das zu einem Wechsel für ein MSc Studium an eine andere deutschsprachige Universität nötige Rüstzeug mitbringen. Dieses Mindestniveau soll auch der Maßstab für die Klausuren sein, deren Schwierigkeitsgrad über alle Termine gleichgehalten werden soll – schon allein aus Fairness gegenüber früheren oder zukünftigen Studierenden.

 

Die damit verbundene notwendige Verdichtung des Lehrstoffes auf wenige Stunden bringt sowohl für die Studierenden als auch für mich als Lehrenden große Herausforderungen mit sich, zu deren Bewältigung ich von meiner Seite her durch hohes Engagement und zusätzliche Angebote beitragen möchte.

 

Dazu zählen folgende didaktische Überlegungen und Angebote:

 

1) Austeilen von Handouts

 

Die Studierenden bekommen zu Beginn der Vorlesung die für den Tag vorgesehenen Handouts ausgeteilt, damit sie sie auch in der Vorlesung dabei haben. Für die Studierenden entstehen keine Kosten.

 

2) Kombination aus Tafelvortrag und Handouts

 

Der Vorlesungsstoff wird zu etwa 60% an der Tafel und zu 40% an Hand von Folien zu den ausgeteilten Handouts entwickelt. Der Tafelvortrag und das Mitschreiben der Studenten sollen vor allem das mechanistische Denken, sowie das Üben des Arrow-Pushing schulen. Auch das korrekte Zeichnen von Konformationen (Cyclohexan-Sessel, etc.) gelingt nur durch ständiges Üben. Problematisch zu sehen (wie auch von den Studierenden zu Recht in den Evaluationskommentaren artikuliert) ist, dass nicht alle Studierenden bei dem von mir vorgegebenen Schreibtempo in der Lage sind, Abschreiben und Mitdenken zu verbinden. Durch die Videoaufzeichnungen ist es aber auch diesen Studierenden möglich, dies durch Ansehen der Aufzeichnung nachzuvollziehen..

 

3) Auswahl des Lehrstoffes

 

Bei der Auswahl des Lehrstoffes habe ich mich auf die – meiner Meinung nach – wichtigsten Konzepte und Reaktionen beschränkt. Kriterium für die Auswahl der ca. 150 Synthesetransformationen war, dass die jeweilige Reaktion in der aktuellen Syntheseliteratur auch tatsächlich häufig angewandt wird und dass ihr Mechanismus in die Logik der Vorlesung reinpassen soll. So sind Olefinmetathese und Pd-Kreuzkupplungen in den Vorlesungsstoff schon aufgenommen worden, bevor ihre Entdecker mit dem Nobelpreis belohnt wurden, während klassische Reaktionen wie Cannizzaro-Reaktion oder Hunsdiecker-Abbau aus Zeitgründen nicht besprochen werden, da sie von geringerer synthetischer Relevanz sind.

 

4) Mitbeteiligung der Studierenden

 

Ich versuche durch die Vorlesung die Studierenden persönlich kennenzulernen und sie bei der Erarbeitung des Lehrstoffs zu beteiligen. Dabei versuche ich sie durch Fragen um Einschätzungen oder Lösestrategien von Problemen zu bitten. Wenn es durch eine Entweder-Oder Frage erreicht werden kann, lasse ich die Studierenden durch Handzeichen abstimmen. Bei kniffligeren Fragen wende ich mich direkt an Studierende, die sich freiwillig melden.

 

5) Auflockerung des Lehrstoffes / Herstellung von Querbezügen

 

Um den Lehrstoff ein wenig aufzulockern und um die menschliche Seite der Wissenschaft darzustellen, erzähle ich sehr oft und sehr gerne Anekdoten über Wissenschaftler, deren Namen wir gerade im Lehrstoff kennengelernt haben. Leider seltener bleibt die Zeit, durch kleine Exkurse Querbeziehungen zu gesellschaftlich relevanten Themen herzustellen. So zum Beispiel zeige ich zur Einleitung des Kapitels Heterocyclenchemie den Studenten die TOP10-Medikamente mit Strukturen, Umsatzzahlen und Hersteller. An Hand dieser Daten lassen sich ökonomische Interessen und ethische Probleme der industriellen Pharmaforschung diskutieren, und auch der lange, aber spannende Entwicklungsprozess von Medikamenten diskutieren.

 

6) Wöchentliche Synopsis und Reaction Guide

 

Damit die Studierenden die Lehrinhalte in groben Zügen unabhängig vom Vortrag erkennen können, erhalten sie zu Beginn jeder Woche eine Synopsis des Lehrstoffes der vergangenen Woche, der zudem noch die Literaturhinweise auf die jeweiligen Kapitel der drei empfohlenen begleitenden Lehrbücher enthält, und eine graphische Darstellung der in der Woche behandelten Synthesetransformationen.

 

7) Wöchentliche Problem Sets

 

Um den Lehrstoff begleitend zu üben und als Vorbereitung für die Klausur, erhalten die Studierenden jede Woche einen Übungszettel mit Aufgaben.

 

8) Wöchentliches freiwilliges Tutorium

 

Da zu der Vorlesung kein begleitendes Seminar oder Übungen vorgesehen sind, biete ich den Studierenden als freiwilliges Extraangebot ein von mir selbst betreutes Tutorium im Zweiwochenabstand an, in dem gemeinsam die Problemsets an der Tafel gelöst werden und ich für Fragen zur Verfügung stehe. Trotz ihres dichten Studienprogramms (und Überschneidungen mit Laborübungen) haben sich regelmäßig 20-30 Studierenden am Mittwoch um 18h00 zu dieser Veranstaltung versammelt. Für Arrow-Pushing-Aufgaben bitte ich immer Studierende an die Tafel, damit sie diese Aufgaben lösen. Damit kann ich besser einschätzen, wie weit sie in ihrem Verständnis schon sind und kann Fehler gleich an der Tafel korrigieren.

 

9) Versand von zusätzlichen Lehrmaterialien mittels TUGonline

 

Ergänzend zu den ausgeteilten Materialien nütze ich die email-Funktion des TUG-online, um die Studierenden mit zusätzlichen Folien aus dem Lehrbuch von Clayden et al. zu versorgen.

 

10) Übungsklausur mit freiwilliger Abgabe und persönlicher Korrektur

 

Über die Pfingstferien erhalten die Studierenden die Möglichkeit, eine Übungsklausur als Take-Home-Exam zu schreiben. Diese ist in Stil und Aufgaben der echten Klausur am Ende des Semesters ähnlich. Jene Studierenden, die die ausgefüllte Klausur in den ersten Vorlesungsstunden nach den Ferien bei mir abgeben, erhalten sie von mir korrigiert und mit Punkte bewertet zurück. Damit bekommen sie ein besseres Gefühl wofür sie Punkte erhalten und auf welche Aspekte ich besonderen Wert lege.

 

Allen Studierenden der Vorlesung wird die Musterlösung zugesandt.

 

11) Klausurvorbereitung

 

Um die Studierenden mit der Leistungserwartung der Klausur vertraut zu machen und Ihnen einen Übungsmöglichkeit zu geben, habe ich allen Studierenden eine frühere Klausure sowie die dazugehörigen Musterlösung zugesandt.

 

Einen Tag vor der Klausur biete ich eine Fragestunde für die Teilnehmer/innen des Klausurtermins an, bei dem die Studierende alle Fragen stellen können, die sich für sie beim Lernen für die Klausur ergeben haben..

 

12) Klausurbeaufsichtigung

 

Die Klausur versuche ich nach Möglichkeit selbst zu beaufsichtigen, da ich dies als eine Form des Respekts des Lehrenden gegenüber den Studierenden betrachte und auch mir eine schnelle Reaktion auf Vorfälle (Fehler in der Angabe, Fragen, psychische Probleme von Studierenden) ermöglicht.

 

12) Struktur der Klausur

 

Die Klausur ist sehr umfangreich und behandelt fast alle Untergebiete der Vorlesung, sodass kein Anreiz für die Studierenden zum strategischen Auslassen von Lehrstoff besteht. Die zentralen Kompetenzen „Mechanistisches Denken“ und „Synthesekompetenz“, die von den Studierenden signifikante Transferleistungen verlangen, werden in einem solchen Umfang abgefragt, dass zumindest ein Grundverständnis dieser Kompetenz für das Bestehen der Klausur notwendig sind, da mit dem „Wissensstoff“ allein nicht die erforderlichen 50 Punkte erreicht werden können. Das macht die Klausur zwar schwerer, aber damit soll sichergestellt werden, dass die Studierenden jene Voraussetzungen mitbringen, die für ein sicheres Arbeiten in den anschließenden Laborübungen notwendig sind.

 

13) Klausurkorrektur innerhalb von 24 Stunden

 

Um den Studierenden möglichst früh Feedback über ihre Leistung geben zu können, versuche ich die Klausur schnell und zeitnah zu korrigieren. In dem letzten Vorlesungscyclus konnte ich den Studierenden jeweils einen Tag später die Ergebnisse zumailen.

 

Bei der Korrektur selbst gibt es auch Teilcredits für unvollständig gelöste oder teilrichtige Aufgaben, da die Studierenden nicht verängstigt sonder ermutigt werden sollen, sich neuen Aufgaben zu stellen.

 

14) Einsichtnahme

 

Zur Klausureinsichtnahme bitte ich die Studierenden vorher via email mit mir einen Termin zu vereinbaren. Damit kann ich persönlich die Aufgaben erklären, meine Bewertung transparent machen und auf die beobachteten Stärken und Schwächen eingehen. Meist ergibt sich daraus auch ein allgemeines Gespräch über die Studiensituation des/der Studierenden.

Positionierung des Lehrangebots

Bachelor (2. Semester)

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2017 nominiert.