Experience Steel - STAHLMETALLURGIE IM FOKUS

Umgesetzte Maßnahme

Ziele

Weltweit werden jährlich mehr als 1 Mrd. Tonne Stahl produziert und der Werkstoff Stahl ist aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Dennoch stellt das Studium der Metallurgie mit derzeit etwa 350 Studierenden (Bachelor- und Masterstudium) eine Nischenausbildung am Hochschulsektor dar. Umso wichtiger ist es, die Studieninhalte auf sehr hohem Niveau unter Einbindung des aktuellen Standes der Wissenschaft und Praxis aktiv zu gestalten. Die vergleichsweise niedrige Anzahl an Studierenden soll aber auch gezielt genutzt werden, um der Individualität der Studenten hinsichtlich Lerntyps oder speziellen Interessen im Fachgebiet Rechnung tragen zu können. Die Anzahl an Absolventen des Bachelorstudiums Metallurgie liegt bei 25-30 pro Jahr. Diese Zahl teilt sich im Masterstudium auf 4 mögliche Haupt-Wahlfachgruppen. Durch das vorgestellte Lehrkonzept soll der Anteil an Studierenden in der Wahlfachgruppe Eisen- und Stahlmetallurgie möglichst hoch gehalten und langfristig attraktiv gestaltet werden. Ziel ist es die Studierenden kurzfristig auf Masterprüfung bzw. -arbeit vorzubereiten, mittelfristig Weichenstellungen für ein mögliches Doktoratsstudium bzw. den direkten Berufseinstieg zu treffen und natürlich langfristig, qualifizierten Stahlmetallurgen eine internationale Karriere auf höchstem Niveau zu ermöglichen.

Beschreibung

Das eingereichte Projekt umfasst eine Sammlung von aufeinander abgestimmten und ineinandergreifenden Lehrveranstaltungen im Wahlfachblock Eisen- und Stahlmetallurgie des Masterstudiums Metallurgie. Das Fachgebiet der Stahlmetallurgie ist entscheidend vom Zusammenspiel zwischen innovativen und teils sehr komplexen Herstellungsprozessen und Produkten mit stark unterschiedlichen Anforderungen geprägt. Durch die Kombination verschiedener Lehrveranstaltungsarten (Vorlesung, Seminar, Übung und Exkursion) sollen den Studierenden aufbauend auf das fundierte technische Grundwissen aus dem Bachelorstudium, verschiedene Aspekte der Stahlmetallurgie und insbesondere Zusammenhänge zwischen Prozess und Produkt vermittelt werden.

Wesentliche Aspekte des vorgestellten Konzepts sind die Vermittlung von aktuellem Wissen mit starker Einbindung von sowohl Publikationen international anerkannter Forschungsgruppen als auch der eigenen Forschungsergebnisse, ein starker Praxisbezug der Lehre (Exkursionen, Übungen, externe Vortragende), das Lehren und Leben wissenschaftlichen Arbeitens am konkreten Beispielen (Seminararbeiten, Publikationstraining, ggf. gemeinsame Publikation von Ergebnissen aus Masterarbeiten), Anleitung und gezielte Förderung von Selbstorganisation und Selbstständigkeit der Studierenden (Einbindung unterschiedlicher Sozialformen in die Lehrveranstaltungen) sowie die Motivation zum internationalen und interkulturellen Austausch (Masterarbeit im Ausland, Austauschsemester).

Positionierung des Projekts im Studium Metallurgie

 

Die Studienrichtung Metallurgie an der Montanuniversität Leoben beschäftigt sich mit der Lehre der Gewinnung und Verarbeitung metallischer Werkstoffe sowie deren Eigenschaften. Ein Wahlblock im Masterstudium widmet sich der Vertiefung in Eisen- und Stahlmetallurgie. Die Inhalte werden primär durch Lehrveranstaltungen des Lehrstuhls für Eisen- und Stahlmetallurgie geleitet von Univ.Prof.Dr. Johannes Schenk abgedeckt. Im Rahmen dieses Wahlfachblocks gibt es eine Reihe an Lehrveranstaltungen, deren Inhalte schwerpunktmäßig Prozesse ausgehend vom flüssigen Rohstahl, primär dessen Weiterbehandlung in der sogenannten Sekundärmetallurgie über verschiedene Gießprozesse bis hin zum fertigen Produkt und die damit verbundenen Eigenschaften und Qualitätsmerkmale behandeln. Durch die gezielte Abstimmung von Vorlesungen, Seminaren, Übungen und Exkursionen, deren Inhalte direkt ineinander greifen und durch die Anwendung verschiedener didaktischer Methoden soll das Gesamtziel der umfassenden technischen Ausbildung im Bereich Stahlmetallurgie nach aktuellem Stand der Wissens gewährleistet werden. Im Fokus steht jedoch auch das wissenschaftliche Arbeiten an sich, welches sowohl die eigenständige Generierung von Wissen sowie dessen Anwendung und Weitergabe umfasst.

 

Ziele

 

Mit dem vorgestellten Lehrkonzept werden drei zentrale, übergeordnete Ziele verfolgt:

1. Grundlagen- sowie anwendungsorientierte Forschung als integrativer und sich ständig weiterentwickelnder Bestandteil der Lehre

2. Kompetenzerwerb zur selbstständigen Generierung, Organisation und Verarbeitung von Wissen, aktive Mitarbeit am Wissensmanagement des Lehrstuhls

3. Vernetzung von Forschung und Lehre auf internationaler Ebene unter besonderer Berücksichtigung der Interkulturalität

 

Lehrveranstaltungen im Detail

 

Das eingereichte Lehrkonzept basiert auf bzw. umfasst folgende Lehrveranstaltungen:

Pflichtfächer:

1. Herstellwege ausgewählter Produktgruppen (220.050) VL 3 ECTS

2. Spezielle metallurgische Prozesstechnik (220.045) VL 4.5 ECTS

3. Seminar Stahlprozesstechnik (220.053) SE 2.5 ECTS

4. Laborübung Stahlmetallurgie Prozesse (220.046) UE 2 ECTS

5. Exkursion zu Stahltechnologie (220.070) EX 1 ECTS

Freifächer:

1. Herstellungswege von Sonderstählen (220.001) VO 1 ECTS

2. Wissenschaftliches Arbeiten auf dem Gebiet der Eisen- und Stahlmetallurgie (220.074) SE 4 ECTS

 

Basierend auf den bereits im Bachelorstudium vermittelten Grundlagen der Stahlmetallurgie, geben die beiden Vorlesungen „Herstellwege ausgewählter Produktgruppen“ und „Spezielle metallurgische Prozesstechnik“ einen vertieften Einblick in die Unterschiede hinsichtlich Eigenschaften, Anforderungen und Herstellung verschiedener Stahlgruppen und die dafür notwendigen Prozesse. Besonderer Wert wird hier auf die stetig steigenden Qualitätsansprüche bestimmter Stähle bzw. den dafür notwendigen neuen Technologien gelegt. Vielerorts kann hier direkt in Forschungsprojekten entstandenes Knowhow in die Vorlesungen einfließen und so eine direkte Weitergabe von neuesten Erkenntnissen an die Studierenden gewährleistet werden.

 

Im Rahmen der LV „Seminar Stahlprozesstechnik“ sind die Studierenden angehalten, ein Thema aus Literaturunterlagen selbst zu erarbeiten und dieses in Form einer Publikation schriftlich darzulegen sowie anhand einer mündlichen Präsentation den Studienkollegen sowie den Professoren zu präsentieren. Dabei wird einerseits das wissenschaftliche Arbeiten an sich unter Einbindung folgender Aspekte vermittelt und trainiert:

• Online Literatursuche in verschiedenen Datenbanken sowie Literaturverwaltung mit verfügbaren Softwarelösungen (z.B. citavi)

• Literaturauswahl und -ausarbeitung

• Zusammenfassen des gewonnen Wissens in Form einer selbst erstellten Publikation. Den Studierenden wird hierfür wie in der Wissenschaft üblich, ein „Guide for Authors“ zur Verfügung gestellt, anhand der darin festgelegten Richtlinien hinsichtlich Umfang, Grafiken, Zitationsziel etc. die Publikation erstellt werden muss.

Andererseits stellt die Präsentation ihrer Arbeit vor einem größeren Publikum häufig die erste dieser Art im gesamten Studienverlauf dar. Der Ablauf erfolgt angelehnt an eine wissenschaftliche Konferenz. Sowohl die Ankündigung des Vortragenden durch einen Chairman als auch eine konkrete Zeitvorgabe für die Präsentation sowie eine anschließende Diskussion mit dem Auditorium werden simuliert. Dies vermittelt Studierenden schon einen ersten Eindruck für eine mögliche zukünftige Präsentation eigener Forschungserbnisse auf Konferenzen, und motiviert zudem alle Studierenden zu einer gemeinsamen Diskussion und Feedback zum jeweiligen Beitrag.

Alle verfassten Publikationen werden abschließend gesammelt und den Lehrveranstaltungsteilnehmern digital zur Verfügung gestellt. Diese Sammlung bietet nun ausgezeichnetes zusätzliches Lernmaterial für die Studierenden.

 

In der LV „Laborübung Stahlmetallurgie Prozesse“ stehen praktische Übungen sowie der Umgang mit einem e-learning Tool im Vordergrund. In verschiedenen Übungseinheiten erschmelzen die Studierenden selbst ihren eigenen Stahl im lehrstuhleigenen Technikum und charakterisieren diesen anschließend hinsichtlich verschiedener Merkmale, zum Beispiel Gefüge und Reinheitsgrad. Dies umfasst sowohl die Versuchsplanung und -vorbereitung, die Versuchsdurchführung als auch die Auswertung der Ergebnisse. Wesentlich für die Laborübung ist natürlich auch die statistische Versuchsplanung, deren Grundlagen gemeinsam mit allgemeinen Aspekten der Literatursuche und -verwaltung schon im Freifach „Anleitung zu wissenschaftlichem Arbeiten auf dem Gebiet der Eisen- und Stahlmetallurgie“ – empfohlen im Bachelorstudium – vorgetragen werden. Diese Inhalte werden im Seminar bzw. der Laborübung nochmals wiederholt bzw. vertieft und anhand konkreter Beispiele erprobt und umgesetzt. Ziel ist es die Begriffe der Reproduzierbarkeit, Repräsentativität, Stichprobe aber auch Richtigkeit, Präzision und Genauigkeit anhand von anschaulichen Beispielen zu begreifen und die Studierenden zu qualifizierten Diskussionspartnern ihrer eigenen Ergebnisse zu machen.

Alle Einheiten sind in Gruppen abzuarbeiten und abschließend den anderen Gruppen als auch den Professoren zu präsentieren. Selbstorganisation und Arbeitsteilung spielen hier eine wesentliche Rolle. Es bleibt den Studierenden überlassen, wer die Versuche durchführt, wer diese auswertet und präsentiert. Bewertet wird das Ergebnis der Gruppe bei einer gemeinsamen Diskussion der Erkenntnisse. Eine weitere Einheit beschäftigt sich mit der Simulation ausgewählter Stahlherstellungsprozesse, wie zum Beispiel dem Stranggießen mittels eines e-learning Tools, online verfügbar unter www.steeluniversity.com. Dieses Tool ermöglicht online „Stahlwerker für einen Tag zu sein“ und konkrete Fragestellungen aus der Produktion zu simulieren. Dieses Tool wird nicht nur aktiv in der Lehre verwendet, Prof. Bernhard war auch in die Entwicklung einzelner Module direkt eingebunden. Durch das rasche Feedback hinsichtlich erzielter Produktqualität können direkte Rückschlüsse auf den Einfluss gewählter Herstellparameter getroffen werden. Dies in Kombination mit den im Labor gesammelten Erfahrungen ermöglicht in der gemeinsamen Abschlussdiskussion das Ziehen von Parallelen, aber auch das konkrete Aufzeigen von Unterschied zwischen Theorie, Labor und Praxis. Zusätzlich kann das in den Vorlesungen übermittelte Wissen gefestigt werden.

 

Die Lehrveranstaltungen „Spezielle metallurgische Prozesstechnik“, „Seminar Stahlprozesstechnik“ sowie „Laborübung Stahlmetallurgie Prozesse“ werden in englischer Sprache abgehalten. Dies trägt zum Einen der zunehmenden Internationalisierung der Studierenden Rechnung und ermöglicht inländischen Studierenden sich sowohl passiv als auch aktiv an die in der Wissenschaft unumgängliche englische Sprache heranzutasten bzw. den Umgang mit englischem Fachvokabular zu vertiefen, welches spätestens bei Abfassung der Masterarbeit von großer Bedeutung ist.

 

Ein großes Anliegen ist der direkte Praxisbezug der Lerninhalte. Diesem Anliegen wird durch zwei Ansätze Rechnung getragen:

• Im Rahmen der LV „Herstellwege von Sonderstählen“ werden durch Einladung von Vortragenden aus der Industrie immer aktuelle Entwicklungen auch aus Sicht der Industrie in den Fokus gerückt. Ziel ist, die theoretischen Grundlagen als auch die vermittelten Inhalte direkt mit Beispielen aus der Praxis zu verknüpfen.

• Jedes Jahr findet für alle Masterstudenten des Wahlfachblocks eine mehrtägige internationale Exkursion statt. Im Zuge dieser werden neben führenden Unternehmen der Stahlindustrie auch Lieferanten sowie Kunden dieser besucht und so neben Eindrücken aus der Praxis auch interkulturelle Aspekte vermittelt. Neben Unternehmen werden auch immer weltweit anerkannte Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Metallurgie besucht, wodurch auch aus wissenschaftlicher Sicht für Studierende und Lehrende ein Blick über den Tellerrand ermöglicht wird.

Ein besonderes Anliegen ist die gezielte Vernetzung der beschriebenen Lehrveranstaltungen zum einen zum vorangegangen Bachelorstudium aber auch in Richtung der anschließenden Masterarbeit bzw. bis zum möglichen Doktorat. Viele Studierende sind auch bereits während ihres Studiums durch eine geringfügige Beschäftigung am Lehrstuhl direkt in aktuelle Forschungsprojekte eingebunden.

 

Didaktisches Konzept und methodische Umsetzung

 

Um die definierten Lehrinhalte entsprechend zu vermitteln und damit konkrete Lernziele erreichen zu können, werden folgende Aspekte als wesentlich erachtet:

• Kombination verschiedener Lehrveranstaltungsarten: Durch den unterschiedlichen Charakter von Vorlesungen, Übungen und Seminaren kommen automatisch unterschiedliche Sozialformen (z.B. Einzel - oder Gruppenarbeit) und Methoden (Frontalunterricht, Diskussion, Experiment, Präsentation) zum Einsatz, die jedem einzelnen ermöglichen seine Stärken bestmöglich einzusetzen.

• Internationalität und Interkulturalität: Durch die Abhaltung von Lehrveranstaltungen in englischer Sprache sowie vernetzter internationaler Forschung, Exkursionen und einem zunehmenden Anteil an internationalen Studierenden werden interkulturelle Aspekte stärker betont und die Studierenden schon frühzeitig auf eine spätere internationale Karriere vorbereitet. Der Ansporn für die Teilnahme an diversen Studentenaustauschprogrammen (z.B. Erasmus) wird aktiv gefördert und mögliche Unsicherheiten diesbezüglich werden leichter abgebaut. Studierende, die z.B. ihre Masterarbeit zum Teil im Ausland verfassen möchten, werden aktiv dabei unterstützt. Seit dem Studienjahr 2015/16 auch die Möglichkeit das Masterstudium komplett in englischer Sprache zu absolvieren, was auch den Austausch zwischen internationalen Universitäten fördert. Zudem sind derzeit 2 internationale Joint-Masterprogramme auf dem Fachgebiet der Metallurgie mit international namhaften Universitäten in Umsetzung.

• Wiederholungscharakter und Prüfungsmethodik: Die Wiederholung bestimmter komplexer Zusammenhänge sowie deren Anwendung auf konkrete Beispiele ist ein entscheidender Baustein des Lehrveranstaltungsdesigns. Um die unterschiedlichen Neigungen der Studierenden zu unterstützen werden verschiedene Formen der Leistungsbeurteilung angeboten. Neben schriftlichen Prüfungen und Seminararbeiten, stehen auch praktische und mündliche Leistungsfeststellung im Vordergrund. Mündliche Prüfungen als auch die Präsentation verschiedener Arbeiten sollen als direkte Vorbereitung für die abschließende Masterprüfung dienen. Die vergleichsweise geringe Anzahl an Studierenden ermöglicht hier eine sehr flexible und individuelle Herangehensweise.

• Vernetzung zu vor- und nachgestellter bzw. paralleler Lehre: Die beschriebenen Lehrinhalte stehen natürlich zum Teil in engem Zusammenhang mit Inhalten anderer Wahlfachblöcke. Hier wird versucht mögliche Synergien aufzuzeigen.

• Transparenz hinsichtlich Terminen und Beurteilungsmaßstäben

• Evaluierungen und daraus abgeleitete Verbesserungen: Die zentral von der Universität gesteuerten Evaluierungen sind für die Lehrenden ein wichtiges Feedback zu den jeweiligen Lehrveranstaltungen, um Verbesserungspotenziale möglichst schnell zu erkennen und aktiv umzusetzen. Zudem ist es aber entscheidend, auch direkt in der Lehrveranstaltung diesbezüglich den Dialog mit den Studierenden zu suchen, um auch kurzfristig z.B. auf sehr stark unterschiedliche Vorkenntnisse bedingt durch unterschiedliche Bachelorstudien reagieren zu können.

• Kontinuierliches Lernen von Studierenden und Lehrenden: Durch alle beschriebenen Maßnahmen soll eine kontinuierliche Erweiterung des Knowhows von Studierenden aber auch von Lehrenden gewährleistet sein. Dies bedingt eine ständige Auffrischung des state-of-the arts sowie dessen Einbindung in Lehrveranstaltungsunterlagen.

Positionierung des Lehrangebots

Das Studium der Metallurgie ist als 6-semestriges Bachelorstudium plus einem Praktikumssemester mit anschließendem 4-semestrigen Masterstudium aufgebaut und kann österreichweit nur an der Montanuniversität Leoben studiert werden. Das Masterstudium Metallurgie bietet aufbauend auf einen Grundlagenpflichtblock die Wahl zwischen mehreren Wahlblöcken, welche zur Spezialisierung in einem der jeweiligen Gebiete gedacht sind. Ein Wahlblock widmet sich der Vertiefung in Eisen- und Stahlmetallurgie, in welchen auch die das präsentierte Konzept umfassenden Lehrveranstaltungen integriert sind.

Weiterführende Information


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