Projektseminare der TU Darmstadt mit Hessischem Hochschulpreis prämiert

A-ha-Effekte für Nachwuchs-Teamplayer

Projektseminare der TU Darmstadt prämiert mit Hessischem Hochschulpreis

Teamplayer mit Weitblick bilden die Seminare „Praktische Entwicklungsmethodik (PEM)“ am Fachbereich Elektro- und Informationstechnik der TU Darmstadt aus. Am 16. Dezember 2013 ist „PEM“ mit dem mit 130.000 Euro dotierten Hessischen Hochschulpreis für Exzellenz in der Lehre ausgezeichnet worden, die in den Ausbau des Projekts fließen.

Hohe Auszeichnung für "PEM": v.l.n.r. Prof. Roland Werthschützky, Prof. Helmut Schlaak, Prof. Heinz Weißmantel, Prof. Heinrich Buschmann, Dr. Matthias Staab, Carsten Neupert. Bild: Uwe Dettmar
Hohe Auszeichnung für „PEM“: v.l.n.r. Prof. Roland Werthschützky, Prof. Helmut Schlaak, Prof. Heinz Weißmantel, Prof. Heinrich Buschmann, Dr. Matthias Staab, Carsten Neupert. Bild: Uwe Dettmar

Der Hessische Hochschulpreis für Exzellenz in der Lehre wird vom Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst und der gemeinnützigen Hertie-Stiftung ausgelobt. Er ist die deutschlandweit höchstdotierte staatliche Ehrung dieser Art und zeichnet herausragende und zukunftsweisende Leistungen in Lehre, Prüfung, Beratung und Betreuung an hessischen Hochschulen aus.

Genau hier sahen die Juroren auch die Stärken des Projektes „PEM“ am Institut für Elektromechanische Konstruktionen: „Methodisches Vorgehen ist die Voraussetzung für eine erfolgreiche Produktentwicklung. Immer kürzere Entwicklungszeiten erfordern heute ein gutes Ergebnis in möglichst kurzer Zeit. Das Projektseminar ,Praktische Entwicklungsmethodik‘ wird dieser Aufgabe optimal gerecht“, so das Hessische Ministerium für Wissenschaft und Kunst. „Mit dem Entwicklungsprozess sammeln die Studierenden neben technischem Fachwissen und sozialen Kompetenzen Erfahrungen, die sie im zukünftigen Berufsalltag in der Industrie sofort einsetzen können.“

Selbstständigkeit hat bei Aufgabenlösung hohe Priorität

Im Rahmen von „PEM“ entwickeln Studierende eine Lösung für eine ergebnisoffene mechatronische Aufgabenstellung und setzen diese am Ende praktisch um. Hierbei arbeiten sie in Teams von vier bis fünf Personen zusammen. Während des gesamten Semesters werden sie intensiv, aber ausschließlich nach dem Prinzip der minimalen Hilfe betreut.

„Unser Ziel als Betreuer ist es, dass die Studierenden möglichst selbstständig zu ihrer Lösung gelangen. Die erste Hürde ist hierbei oft die Frage: Wie setze ich das angesammelte theoretische Wissen aus den Vorlesungen in die Praxis um“, berichtet Carsten Neupert. Seit 2011 koordiniert er die PEM-Seminare. Auch muss die Arbeit im Team organisiert werden. Denn in den Gruppen, die per Los zusammengestellt werden, treffen Studierende aus unterschiedlichen Semestern, Studiengängen und Nationen aufeinander. Hier gilt es zunächst, eine gemeinsame „Sprache“ zu finden.

Aber PEM geht noch einen Schritt weiter, denn am Ende eines Projektseminars steht immer ein funktionsfähiger Prototyp. Nur so bekommen die Studierenden auch ein Gefühl dafür, welche Probleme bei der praktischen Umsetzung eines auf dem Papier entwickelten Konzepts auftreten können. „Das hat jedes Mal einen unglaublichen Aha- und Lern-Effekt“, so Carsten Neupert.

Der erste Schritt in die Industrie

EMKekstrenner: Aufgabe im Wintersemester 2009/2010 war die Konstruktion eines elektromechanischen Doppelkekstrenners.
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Projektseminar „PEM“ in Bildern [Klicken Sie zum Start der Fotostrecke auf das Bild]

Insgesamt vier Projektseminare bieten die Fachgebiete „Mess- und Sensortechnik“ sowie „Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme“ der Professoren Roland Werthschützky und Helmut F. Schlaak am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik an. Während im Mittelpunkt von „PEM I“ zur besonderen Motivation von Teambildung und Kreativität noch eine spielerische Aufgabe mit abschließendem Wettbewerb steht, haben die Studierenden in den fortgeschrittenen Veranstaltungen die Chance, direkt an aktuellen Forschungsaufgaben des Instituts sowie der Industrie zu arbeiten.

Die Ergebnisse können sich traditionell sehen lassen: Die Lösungen zum Thema Geschwindigkeitsregelungen von Kraftfahrzeugen (PEM 1969) führten so beispielsweise zu dem heute in fast jedem Kraftfahrzeug der gehobenen Mittelklasse verwendeten Tempomaten. Weit der Zeit voraus wurde in den Jahren 1989/90 unter Mitwirkung von Professor Bernhard Cramer und Professor Heinz Weißmantel das Solarmobil „Pinky“ gemeinsam durch die PEM-Gruppen entwickelt. Es gewann mehrfach die Solarmobil-Weltmeisterschaften „Tour de Sol“ 1990, 1991 und 1992. Heute steht es im Deutschen Museum in München.

In diesem und im vergangenen Jahr waren Studierende der TU Darmstadt mit ihren PEM-Entwicklungen beim Ideenwettbewerb COSIMA (Competition of Students in Microsystems Applications) des VDE und BMBF sowohl national als auch international erfolgreich: Sie entwickelten ein Sicherheitssystem für Kinderwagen (2012) und eine intelligente Schutzbrille (2013). Beide Entwicklungsergebnisse wurden national mit dem 1. Preis gewürdigt. Das Team um den Kinderwagen erzielte im internationalen Wettbewerb den 2. Platz in Barcelona.

Bereits 1965 wurde „PEM“ am Institut für Elektromechanische Konstruktionen (EMK) des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik auf Initiative von Professor Heinrich Buschmann, damals noch als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut EMK tätig, ins Leben gerufen. Seit der ersten Veranstaltung von PEM im Jahr 1965 wurden am EMK bis heute rund 4.000 Studierende auf diese Weise ausgebildet und etwa 1.200 Projektseminare erfolgreich durchgeführt.

Sandra Siebert / sip

Konstruktionen, die Geschichte schrieben

Matthias Staab hat als langjähriger Seminarleiter von „PEM“ reichlich Erfahrung, wie man Studierende motiviert, ihnen früh systematisches und methodisches Vorgehen vermittelt, Teamarbeit und soziale Kompetenz für den späteren Ingenieurjob fördert. Ein Interview mit dem wissenschaftlichen Mitarbeiter.

Matthias Staab, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Elektromechanische Konstruktionen. Bild: privat
Matthias Staab. Bild: privat

Die Aufgaben waren im ersten PEM spielerischer Natur, um die Motivation zum Erlernen der Entwicklungsmethodik zu stärken. Ab dem zweiten PEM stammen die Themen aus der Forschung am Institut EMK oder der Industrie. In den letzten Jahren gehörten hierzu die Entwicklung eines elektromechanischen Nussknackers, einer Landeautomatik für einen Quadrokopter oder die Konstruktion eines elektromechanischen Weizenbiereinschenkers. Die Highlights in der Geschichte von PEM waren im Jahr 1969 die Vorarbeiten zum Tempomaten, der heute in fast jedem Auto der gehobenen Klasse eingesetzt wird, sowie im Juni 1990 die Teilnahme an dem populären Solarmobilrennen „Tour de Sol“ quer durch die Schweiz mit unserem selbst entwickelten Solarmobil „Pinky“, das den Weltmeistertitel erringen konnte.

Die Ideen für die PEM I-Wettbewerbsaufgabe werden in Kreativsitzungen mit einem Team aus bis zu zehn wissenschaftlichen Mitarbeitern entwickelt und auf verschiedene Kriterien hin geprüft. Handelt es sich um eine sinnvoll elektromechanisch lösbare Aufgabe? Kann die Aufgabe innerhalb eines Semesters erfolgreich abgeschlossen werden? Ist die Aufgabe noch nicht kommerziell verwertet oder in Internetforen verfügbar? Lässt sich der theoretische Lehrinhalt optimal transportieren? Bei PEM I sollte es sich zudem um eine motivierende Aufgabe handeln, die einen spannenden Abschlusswettbewerb ermöglicht. Auch muss die Aufgabenstellung Raum für unterschiedlichste Lösungsansätze lassen, damit am Ende nicht alle entwickelten Geräte ähnlich aussehen und identisch funktionieren.

Für die Studierenden bedeutet PEM zunächst mehr Aufwand als eine herkömmliche Lehrveranstaltung. Auch fällt es ihnen anfangs eher schwer, theoretisches Wissen in eine praktische Lösung umzusetzen. Viel lieber würden sie einfach drauflos arbeiten, als methodisch vorzugehen. Spätestens mit dem Abschlusswettbewerb in PEM I erkennen sie aber den Nutzen, und ihnen wird klar, dass Basteln in manchen Fällen zum Erfolg führen kann, die methodische Entwicklung aber einen Erfolg garantiert und meist weniger Zeit benötigt als die weit verbreitete Quick-’n‘-Dirty-Variante. In der Industrie werden die Absolventen des Instituts EMK und sind, ein Projektteam zusammenzuhalten, den Überblick zu behalten und zwischen den Disziplinen zu vermitteln damit PEM-Absolventen besonders geschätzt, weil sie in der Lage sind, ein Projektteam zusammenzuhalten, den Überblick zu behalten und zwischen den Disziplinen zu vermitteln.

Ja, und gerade im PEM fallen diese Unterschiede besonders auf. Wir sehen den Trend, dass Studierende zunehmend weniger praktische Erfahrungen mit ins Studium bringen. Das Tüfteln mit Mechanik- und Elektronikbausätzen scheint genau wie das Sägen, Feilen und Löten immer mehr vom reinen Umgang mit Computern und modernen Kommunikationsgeräten abgelöst zu werden. Auch das im Zuge der Bachelor-Einführung abgeschaffte Grundpraktikum fehlt den Studierenden im Bereich der praktischen Erfahrungen. Die zunehmende Verschulung des Universitätsstudiums führt zu Einbußen, was selbstständiges und eigenverantwortliches Arbeiten angeht. Aber gerade diese Fähigkeiten werden in der Berufswelt benötigt und gefordert. Da PEM diese Inhalte gezielt vermittelt, ist es heute wichtiger als je zuvor.

Das Konzept von PEM ist bis auf kleine Änderungen seit über 45 Jahren gleich geblieben. Das Institut EMK war damals seiner Zeit weit voraus, weil es Seminare anbot, die genau auf das eingehen, was die Industrie heute händeringend sucht: Ingenieure, die selbstständig und eigenverantwortlich handeln, die durch methodische Herangehensweise Ressourcen schonen und dabei die Qualität erhöhen, die in der Lage sind, in interdisziplinären Projektteams zusammenzuarbeiten und ihre erzielten Ergebnisse sowohl in Vorträgen als auch Berichten sachlich und klar zu präsentieren. Trotz langer Tradition ist PEM jedoch keineswegs konservativ, sondern entwickelt sich stetig weiter.

Die Fragen stellte Sandra Siebert. Das Interview erschien in der hoch32/2011.