Diskussionspapier
Bundesministerium für
Bildung, Wissenschaft und Kultur, Wien
HTL Pinkafeld,
Klagenfurt I, Wien-16, TGM, Wien-20
In einer Wissensgesellschaft
(Wilke, 1996 und 1997) oder wissensbasierten Gesellschaft
sind Strukturen und Prozesse der materiellen und symbolischen Reproduktion
einer Gesellschaft von wissensabhängigen Operationen (Informationsverarbeitung,
symbolische Analyse und Expertensysteme) „vorrangig“ abhängig: Formen
eingebauter Expertise („embedded intelligence“)
und wissensintensive Dienstleistungen nehmen rasant zu. „Wissensarbeit“
dominiert klassische Arbeitsformen im Primär- bis Tertiärerwerb und der Aufbau
von intelligenten Infrastrukturen wie Hochleistungs-Kommunikationsnetze,
intelligente Verkehrsleitsysteme (beispielsweise GALILEO) oder intelligente
Systeme der Gewinnung und Verteilung von Energie (als Antwort auf die
europäische Marktorientierung der Energieverteilung) schaffen zunehmend mehr
Wertschöpfung als Produktion und (klassische) Dienstleistung.
Dabei wird die Intelligenz
von Organisationen (Aufbau von Betriebsstrukturen mit einer impliziten und
expliziten Strategie zur Förderung des systemischen Wissens der Mitarbeiter)
ein wesentliches Bewertungskriterium und erhält mehr Bedeutung als
(augenblickliche) Kapitalstärke oder klassische ökonomische Kenngrößen.
Typische, nicht unumstrittene Konsequenz dieser Sicht, ist die Darstellung von
globalen Finanzdienstleistungen und Finanzmärkten als Wissensarbeit im Rahmen
einer „virtuellen Ökonomie“.
Dies hat auch gravierende Auswirkungen auf die Ingenieurtätigkeit und Ingenieuraus-bildung: Ingenieurarbeit findet stärker als
jede andere Form in und mit Hilfe von
Informationsnetzen statt, E-Learning-Modelle zur
Nachrichtengewinnung und –verteilung, raffinierte
Konstruktionssysteme, wo die Verfolgung und Dokumentation über Datenbanksysteme
in den Vordergrund tritt oder Simulationsumgebungen als Ersatz für aufwendige
und teure reale Versuchsstellungen gehören zum Umfeld des Ingenieurs. „Virtuelle
Labors“ und Laborsimulationen sind im Kommen; die Schnittestelle zu den
Internettechnologien allein schafft neues Know-how, dass der Ingenieur neben
seinem Verständnis für klassisch-technische Funktionsabläufe beherrschen muss.
Informationstechnologien
führen daher in technischen Berufen zu einer Umbildung oder Reduzierung von ”klassischen” Berufsbildern und
Berufsgruppen, ein Prozeß, der zu geringeren Umfängen dieser Arbeitsformen
führt, aber von den veränderten Qualifikationen her innerbetrieblich meist
”nicht mehr abgefangen werden kann. Die Folge ist ein Verlangen nach mehr
Qualifikationen im Informationstechnologiebereich, der in Wellen für
Diskussionen über Ausbildungsprofile und den „Mangel an IT-Fachkräften“
führt. Eine derartige, etwa 3 Jahre dauernde Welle hat die europäische
Wirtschaftsgemeinschaft wieder hinter sich – nach den Einbrüchen des „Hypes“ der Internetökonomie ab 1998 ist es wieder deutlich
ruhiger geworden. Ein Bildungssystem mit etwa 5 -jähriger „Latenzzeit“ im
sekundären und tertiären Bereich ist gut beraten, nur die langfristigen Trends
von derartigen kurzen Zyklen zur Kenntnis zu nehmen, und für die kurzfristige
Forderungen Zusatzangebote vorzusehen.
Die ”Virtualisierung” der Arbeitsrealitäten kann für Sachbearbeiter
einen Verlust an Anschaulichkeit und Entsinnlichung
bedeuten. Die berufliche Bildung muss darauf reagieren. Oberflächlich
betrachtet, sind immer mehr Berufstätige mit Arbeiten an der Schnittstelle zu
einem informationsverarbeitenden Gerät (derzeit meist Tastatur und Bildschirm)
beschäftigt, die sich bald in Richtung auf virtuelle Wirkungs- und Datenwelten
ausdehnen werden. Prognostiker schätzen, daß ca. 75% der Berufstätigen ihre
Arbeit in virtuellen Arbeitswelten verbringen werden (Haefner,
1985). Für die Jungen ist Simulation eine zweite Art von Realität – für die
inhaltliche Arbeit sind derartige Abstraktionsleistungen meist von Vorteil, für
die Einschätzung der Beziehung zur Umwelt können dann Scheinwelten entstehen.
Es ist auch Aufgabe einer Ingenieurpädagogik, immer den Realitätsbezug von
Modellen herzustellen. Dies ist eines der Argumente, warum Werkstätten und
Praktika in er Ingenieurausbildung erhalten werden
müssen.
Standardisiertes, informationsgestütztes Wissen gerät in starkem Gegensatz zu problem- und projektorientiertem Lernen. Europäische Bestrebungen zum Vergleich von Bildungsleistungen oder zur Vermittlung von Grundkenntnissen für die Nutzung der Informationstechnologien führen trotz ihres ”Performance” - Charakters allzu schnell auf einfach auswertbare Multiple-Choice-Testverfahren oder Standardfragen, die automatisiert auswertbar sind. Ein Beispiel ist der aus den nordeuropäischen Ländern kommende Computerführerschein (European Computer Driving Licence), die international standardisierten IT-Industriezertifikate oder andere genormte europäische Qualifizierungspro-gramme (Sprachzertifikate, Ausbildung in Qualitätsmanagement, Schweißaufsicht). Anderer-seits gehen europäische (hoch)schulische Entwicklungen immer mehr zur Forcierung von problem-, und projektgestütztem bzw. kontextbezogenem Lernen (z.B. Ansätze der pädagogischen Handlungsforschung). So haben die Höheren Technischen Lehranstalten in Österreich in den letzten 4 Jahren auf einen Abschluß mit Diplomarbeiten, wobei die Fragestellungen direkt aus der Industrie kommen, konzeptive und Teamkompetenz erfordern und professionell präsentiert werden müssen, umgestellt. Mit diesen Zwiespalt muss die Ingenieurausbildung zurechtkommen – durch eine ausgewogene Balance aller dieser Lern- und Arbeitsformen.
Zusammengefasst: Ingenieurausbildung ist die Analyse längerfristiger Trends, die curricular verarbeitet werden, das Erkennen der pädagogischen Dimension von „virtuellen Arbeitsumgebungen“ und die Herstellung einer Balance zwischen standardisiertem und problemorientierten Wissensüberprüfungen.
Am Beginn einer
Analyse sollte man sich auf einen Begriff des E-Learnings einigen: Unter E-Learning wird
hier ein mittels elektronischer Hilfsmittel gesteuerter Prozess verstanden, um ein bestimmtes Wissen zu
erwerben und Lernprozesse zu steuern. Die dabei verwendeten Technologien sind
Computer als universelle informationsverarbeitende Maschinen, weitere Geräte
für die Informationsaufnahme und –weitergabe ("Medien") und
elektronische Netze, die Computer und medial basierte Geräte verbinden.
Die inhaltliche
Führung der Lernenden wird durch "Lernplattformen" gewährleistet,
also Softwareprodukten, die über ein PCNetz oder das Web eine strukturierte
Lernumgebung schaffen, wo Lektionen erstellt,
strukturiert angeordenet und abgerufen, interaktive Aufgaben im Web erarbeitet und Online-Testaufgaben
gelöst werden.
Durch die
Interaktivität dieser Plattformen ist ein ständiger Dialog unter den Lernenden
und mit dem Lehrer möglich; Botschaften können in Zweiweg-, Mehrweg- oder in
für alle Teilnehmer zugänglicher Form dargestellt werden. Dabei
bildet die Zusammenarbeit auf Online-Basis
unter den Lernenden und Schülern ein
wesentliches Element, das für den Lernerfolg eine zentrale Bedeutung bekommt (kooperatives E-Learning).
Wissen wird nicht nur aufgenommen, sondern in der Gruppe auch gemeinsam aktiv
kreiert. Unterstützt werden die Lernenden dabei von professionellen TutorInnen,
die für diese spezielle Lernmethode ausgebildet sind und als eModeratorInnen
agieren.
Auf einen kurzen Nenner gebracht: Die Herausforderung in der Ingenieurausbildung heißt „Lernplattform + Simulation oder „virtuelle Labors“ (einschließlich Konstruktion und „Produktion“) + kollaborative Arbeitsstruktur.
Die E-Learning-Konzepte an
Österreichs Schulen (meist für Berufstätige) kommen von einer ca. 10-jährigen
Beschäftigung mit Fernunterrichtmodellen. Um die obige Kurzform etwas
deutlicher zu machen, ist die Beschäftigung mit Standards für E-Learning-Umgebungen nützlich.
Technische
Mindeststandards: Die Verwendung von Mails alleine genügt nicht, um einen Lernprozess
elektronisch zu unterstützen. Mindestvoraussetzung dafür ist eine elektronische
Plattform oder ein „Portal“, wo die
Mitwirkenden Botschaften an alle, eine selektierte Anzahl oder auch nur einen
Mitbenutzer „versenden“ oder „anbringen“ können. Erst der elektronisch
unterstützte Dialog im „Chat-room“ oder im
elektronischen Forum gestattet die Art der gedanklichen Austauschprozesse, die
einen vielfältigen Lernprozess ermöglicht. Spezialsoftware für die Fachbereiche
muss in die Lernplattformen eingebunden werden können.
Trotzdem sollte ein E-Learning-Modell
Kurssequenzen mit Lehrmaterialien für etwas 50% des Lehrplans auf folgenden
Ebenen abdecken können:
Eine zumindest teilweise Überdeckung des gesamten
Lehrstoffes mit derartigen Materialien sollte man ebenfalls als Standard für E-Learning ansehen. Wenn diese wesentlichen Bedingungen
erfüllt sind, sollte ein virtueller Unterrichtsprozess als „E-Learning“
anerkannt werden.
In der zukünftigen Arbeitswelt werden „Kommunikationsmaschinen“ (Verbindung
von weltweit agierenden „Breitband-Handys“ und tragbaren Computern)
eine zentrale Rolle spielen und wie der Computer als „Schlüsseltechnologie“ in alle Berufsbereiche Einzug halten.
In der Ingenieurausbildung werden sie ab einem gewissen Zeitpunkt unumgänglich
notwendig sein.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, diesen elektronisch unterstützten Arbeits- und
Kommunikationsprozess in die Ausbildungsinstitutionen zu holen: Durch viele,
frei zugängliche PC-Arbeitsplätze im Schulbereich (hohe Finanzerfordernisse),
durch Auslagerung und Delegierung dieser Schlüsseltechnologie an private
Institutionen (widerspricht egalitären Ansätzen) oder durch Unterstützung
individueller Initiativen, mit einer persönlichen, portablen
„Kommunikationsmaschine“ im Eigentum des Lerners auch an der Schule agieren und
arbeiten zu können (Akzeptanzprobleme). Nicht nur in Hinblick auf die
Entwicklungen in den Berufssparten und den Einfluss der Schlüsseltechnologie in
alle Lebensbereiche sowie der „zweiten Kommunikationsrevolution“ (Verbindung
von Sprach-, Bild- und Datenübermittlung mit einer automatischen
Informationsstrukturierung und Datenverarbeitung, also von Computer und
„Breitband-Handy“), ist das letztgenannte das zukunftsträchtigste Konzept.
1. Aus den angeführten Beweggründen wurde versucht,
ein Modellprojekt im allgemein- und
berufsbildenden Oberstufenschulwesen in Österreich anzuregen, mit Hilfe dessen
an ca. 30 Standorten mit technischen Ausbildungen (und anderen beruflichen
Bildungsbereichen) ein dezentral verwaltetes Schulentwicklungsprogramm zum E-Learning und e-Teaching
etabliert werden soll.
Die studentenverwaltete Kommunikationsmaschine
(derzeit ein einfacher Consumer-Note-book-PC) kann
folgende Funktionen übernehmen:
·
Funktion
als universelles Schreibgerät für
normale Texte und Texte mit einfachen Formeln. Die Funktion als „E-Book“ (elektronisches Schreibheft) begünstigt eher nondirektive Unterrichtsformen und Phasen -
Unterrichtskonzepte.
·
Funktion
als universelles Rechenwerkzeug für Anwendungen, wo
einfache Rechenhilfen und Taschenrechner deutlich zu kurz greifen. Besondere
Qualitätsmerkmale sind alle Formen der Tabellenkalkulation, die sofort im
Unterricht umgesetzt werden können und die Nutzung von Softwareprodukten für
symbolisches Rechnen (Computeralgebra-Software). Die Schüler können direkt im
Unterricht Softwarewerkzeuge für jegliche Form der Berechnung, Darstellung und
Auswertung einsetzen und realitätsbezogene Arbeitsvorgänge nachbilden.
·
Funktion
als zeitgemäßes Präsentationswerkzeug
der schriftlichen und mündlichen Präsentation.
Die Erstellung von abwechslungsreichen Folien und animierten Darstellungen ist
ein Standard für eine moderne Präsentation von Lehrinhalten und stofflichen
Darstellungen geworden. Die mit dieser Funktion zusammenhängenden
Softwareprodukte sind auch das Eingangstor zur multimedialen Präsentation, wo
mit hoch stehenden Werkzeugen Effekte mit Bildern, Tönen und bewegten Bildern
erzeugt werden können.
·
Funktion
als Gliederungs- und Ordnungsinstrument.
Das Ordnungssystem am NotebookPC integriert Inhalte
aller Mitschriften und zunehmend auch von technischer Literatur. Wenn die
Struktur der Dateiablage einmal verbindlich geklärt ist, lassen sich
unterschiedliche Fachbereiche in gleicher oder ähnlicher Form anordnen und
bearbeiten. Erst in Zusammenarbeit mit einer zentralen Serverstruktur können
allerdings bemerkenswerte Inhalte über Generationen hinweg gesichert bleiben.
·
Funktion
zum Darstellung komplexer technischer
Vorgänge, die der Unterstützung des individuellen Lernprozesses dienen kann
(individuelle Vor- und Nachbereitung des Studienbetriebs) und auch den
Studierenden in die Lage versetzen kann, Versäumtes nachzuholen. Gerade im
technischen Unterricht ist der NotebookPC als vielfältiges Meß- und Testinstrument
besonders gefragt.
·
Durch
die Vernetzung der Notebook-PCs mit einer
leistungsfähigen elektronischen Arbeitsumgebung am Standort und damit dem Zugriff zu globalen elektronischen Netzen
und Diensten erschließen sich neue Dimensionen der Stoffrecherche und „Content“- Gewinnung.
Die realen Möglichkeiten beim Einstieg in globale Netze sollen dabei nicht
überschätzt werden.
·
Viel
wesentlicher erscheint, eine umfangreiche elektronische
Arbeitsplattform des jeweiligen Standortes (Intranet der Bildungsinstitution)
zu nutzen, die ein Materialarchiv, Groupeware für
kooperatives Arbeiten und Elemente eines „Learningsspace“
in entsprechend konfigurierter Form enthalten. Damit können einerseits
Lehrinhalte und Prüfungsaufgaben zielsicher transportiert werden, spezifische
Formen der Zusammenarbeit der Nutzer etabliert werden und ein umfassendes
elektronisches Ablagesystem von Arbeiten und Leistungen aufgebaut werden.
2.
Konstruktionsbereich: Auch im Konstruktionsbereich werden Elemente des E-Learning
durch die hohe Komplexität der eingesetzten Softwaresysteme notwendig. An den
technischen Lehranstalten Österreichs werden seit 4 Jahren High-End
Systeme des dreidimensionalen computergestützten Konstruierens eingesetzt.
Entsprechende Lernprogramme helfen, die Eigenschaften der Update-Versionen der
Produkte und neue Konstruktionsverfahren anzuwenden.
Die Ausbildung zum „3D-CAD-Design-Assistant“ wird nun auch standardisiert und enthält die folgenden Ausbildungselemente (Trauner, 2001):
Grundstufe (Umfang mind.
72 Unterrichtsstunden): Benutzeroberfläche, Skizzierer , 3D Modellerzeugungsmöglichkeiten,
Zeichnungsableitung und Einzelteile, Parameter und Beziehungen am Einzelteil,
einfache Baugruppen
Aufbaustufe (Umfang mind.72
Unterrichsstunden): Entwickeln komplexerer Modelle,
Blechteilmodellierung, Guß- und Schweißkonstruktionen, Konstruieren in der
Baugruppe; Top-Down Strategie und
Skelett/Gerüstteile, Familientabellen/Normteile/Beziehungen (in der Baugruppe).
Praxismodul (projektartige Aufgabenstellung,
mind. 120h): Qualitativ hochwertige „Inge-nieurpraxis“
in einem 3D Konstruktionsbetrieb als
anrechenbare Ferialpraxis, Ingenieur-projekt
oder einschlägige Diplomarbeit;
Spezialmodule (Sonderbereiche in Verbindung mit 3D-CAD, als Erweiterung und Vertiefung der Grund und Aufbaustufe , mind. 36 Unterrichtsstunden je Bereich); Finite Elemente, NC-Fertigung, Bewegungsanalyse
In Österreich werden diese Ausbildungen im
dreidimensionalen Konstruieren an ca. 25 HTL-Standorten erprobt. 6 dieser Standorte
bieten die oben beschriebene Qualifikation im Rahmen eines durch ein
ESF-Projekt der EU unterstützten Zusatzunterrichtes und mit Beteiligung von
facheinschlägigen Firmen ein.
3.
Laborbereich:
Begriffe wie „Tele-Engineering“ und „virtuelle Labors“
sind stark im Vormarsch begriffen. Dabei geht es um eine Verbindung von
Laborübungen und Steuerungs- und Regelungseinrichtungen, die unter didaktischen
Gesichtspunkten für die Nutzung mit dem Internet konzipiert wird. Reale
Versuchsaufbauten können dabei im „virtuellen Labor“ ferngesteuert und
fernbeobachtet werden; Ergebnisse von Experimenten können ferngesteuert
ausgewertet werden. Über das Internet werden Kenntnisse und Erfahrungen im
Umgang mit realen Versuchseinrichtungen durch Rückführung realer Szenarien über
Videoaufnahmen und Dateien vermittelt.
Ein gelungenes Beispiel für ein derartige
Verbundkonstruktion, die auch den Standorten fachübergreifende Ressourcen
erschließt, ist der „Verbund virtuelles
Labor“ der Fachhochschulen in
Baden-Württemberg (FH Aalen, FH Reutlingen, FH Ravensburg-Weingarten, FH
Konstanz, FH Heilbronn, Universität Tübingen; Schmid, 1999); zu besuchen ist
der Verbund unter der Webseite www.vvl.de. Ein
ähnliches, wenn auch mit einer anderen Philosophie aufgebautes Projekt führen
die Fachhochschulen Düsseldorf und Köln mit einem „Tele-Engineering-Ansatz
mit multimedialer Lernumgebung“ durch: Dabei werden Teamarbeitsformen über das
Internet, Arbeiten an verteilten Anlagen und Formen technischer „Ferndiagnose“
in Laborübungen mit Studenten praktiziert (Webseite www.klasen.de; Klasen, 1998).
Im Rahmen erfolgreich eingesetzter Programmbausteine
von international anerkannten IT-Industriezertifikaten spielen E-Learning-Lektionen
eine wesentliche Rolle. So läuft praktisch das gesamte 1. Semester und ein Teil
des 2. Semesters der insgesamt 4-semestrigen Ausbildung „CISCO-Netzwerk-Akademie
(CCNA-Ausbildung)“, die an Österreichs technischen
Schulen mit viel Erfolg eingesetzt wird, über webbrowserorientierte
Lernprogramme. Die Akzeptanz bei Schülern und Lehrern ist hoch – die Ausbildung
hat sich, mit der Attraktivität entsprechender zertifizierter
Abschlüsse versehen, in ca. 2 Jahren auf 40 Standorte in ganz Österreich verbreitet.
Die ersten beiden Semester lasen sich übrigens auch gut für nichttechnische
Ausbildungen zur Vermittlung von Netzwerk-Grundkenntnissen einsetzen.
Gerade diese Ansätze sind charakteristisch für die
Entwicklungsmöglichkeiten der letzten drei, höchstens fünf Jahre. Sie haben die
Konstruktionsbüros radikal verändert und werden die Laborausbildung in der
Ingenieurausbildung völlig verändern. Das Potential dieser Entwicklung muss
sehr hoch eingeschätzt werden.
Abschließend soll noch eine Frage, an der sich
manche Geister scheiden, diskutiert werden: Wie weit soll Lernsoftware für
technische Ausbildung, also „Content“ für klassische
Lehrinhalte der Ingenieur(grund)ausbildung von
professionellen Lehrmittelherstellern oder den Ausbildungsinstitutionen selbst
entwickelt werden. Gemeint sind Kurse in Mechanik, Grundlagen Elektrotechnik
und Elektronik, Baustatik oder welche curricularen Bezüge auch immer mit einer
Grundausbildung in vielen Fachrichtungen hergestellt wird.
Faktum ist, dass keine andere Ausbildungsform auf
eine Vielzahl von operativen Softwareprodukten zur Auswahl hat wie die
Ingenieurausbildung, dass kaum eine Ausbildung inhaltlich derart spezifiziert
ist, sodass mit Produkten kaum hohe Auflagen erreichbar sind. Gerade im
Informatikbereich sind eine Vielzahl von Kursen auf
Webservern in englischer Sprache verfügbar (Bartos,
1999).
Tatsache ist aber auch, dass es beispielsweise
verglichen mit kaufmännischen und betriebswirtschaftlichen Grundcurricula,
wenige angebotene oder verwertbare Produkte in typischen technischen
Grundausbildungen gibt. Ein Physikkurs für ein allgemeinbildendes Curriculum
ist bedeutend leichter zu finden als eine konzise Darstellung
elektrotechnischer Grundlagen. Die Frage, ob in der theoretischen Grundbildung
ein weißes Feld mit allein klassischen Lehrmethoden im Kontrast zu den
„virtuell hochtechnisierten“ Konstruktions-, Informatik- und Laborausbildungen
verbleiben soll, ist rasch zu beantworten. Wegen der geringen Ausbildungsplätze
könnte nur eine übernationale Initiative zu sinnvollen Ergebnissen führen.
Koordinierung unter den Ingenieurpädagogen wäre gefragt.
Referenzen:
Helmut Wilke (1996)
Dimensionen des Wissensmanagements, in: Jahrbuch für Managementforschung, G.Schreyögg, P. Conrad, de Gryter-Verlag
, Berlin.
Helmut Wilke (1997) Wie
wird Wissen wirksam? R.Großmann, IFF-Texte;
Springer-Verlag, Wien, New York.
Klaus Haefner (1985), Die
neue Bildungskrise, Rowohlt –Verlag, Hamburg.
Wolfgang Trauner (2001) Hsg, Beschreibung des Projektes
„3D-CAD-Designer-Assistant“, Wien.
Dietmar Schmid (1999), Verbund virtuelles Labor, Folderserie, Aalen.
Frithjof Klasen (1998), Teleengineering
in einer multimedialen Lernumgebung, Folder, Köln.
P.Bergamin, F.Palank
(1997) Telematik und Fernstudium,. ZSfHD 2/1997 (117S.), Titel: Virtuelle Universität im
Überblick, Wien.
Norbert Bartos (1999)
Lernsoftwarekatalog, Kurse im Internet zu Elektronik und Informatik; Wien.