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Mit Spannung an die Leistungselektronik

22.01.2018

Förderung für Lehrkonzept: Wie ein eher trockenes Fach richtig viel Spaß machen kann

Wie gelangt Strom aus einem Solarpanel in eine aufladbare Batterie? Durch eine Leitung natürlich. Aber ganz entscheidend dabei ist der Laderegler. „Er setzt das Ladeverfahren um, reguliert die Spannung, Temperatur und Ladezeit und sorgt dafür, dass die Batterie nicht überladen wird“, sagt Sophia Fredel. Sie studiert im sechsten Semester Elektrotechnik und Informationstechnik an der HTWG Hochschule Konstanz und baut mit ihrem Kommilitonen einen solchen Laderegler auf. Die Kenntnisse, die sie dazu benötigen, stammen aus dem Fach Leistungselektronik – ein Fach, das fester Bestandteil des Elektrotechnik-Studiums ist, aber vielleicht nicht unbedingt zu den Beliebtesten zählt.

Professor Heinz Rebholz wollte das Image der Leistungselektronik aufpolieren, schließlich benötigen die Studierenden die Kenntnisse dringend für ihr künftiges Ingenieurdasein insbesondere zum Beispiel für die Elektromobilität. In dem Fach lernen sie stark vereinfacht formuliert, wie Leistung gesteuert und reguliert werden kann. „Die Leistungselektronik macht allerdings erst in der Anwendung Sinn. Ohne Anwendung bleiben die Lehrinhalte sehr abstrakt“, sagt Rebholz. Genau das wollte er ändern. „Ich will, dass die Studierenden ihre neu erlernten Kenntnisse verstehen, verinnerlichen und beim Lernen auch noch Spaß haben“, sagt der Professor, der nach vielen Jahren in der Industrie seit dem Wintersemester 2016/17 Leistungselektronik und Antriebstechnik an der HTWG lehrt.

„Warum gehen Menschen in den Baumarkt?“, fragte er sich und kam zu dem Schluss: „Weil sie selbst Hand anlegen möchten. Der Erfolg ist gar nicht so wichtig, Hauptsache, ich habe es selbst ausprobiert.“ Wenn es klappt, umso besser. Wenn nicht, auch nicht schlecht, die gleichen Fehler machen Heimwerker nicht noch einmal. Eine Herangehensweise, zu der Rebholz nun auch seine Studierenden motiviert. Er hat seine Vorlesung komplett auf den Kopf gestellt und neu strukturiert. Gleichzeitig hat er den Studierenden Projektarbeiten aufgetragen. Nun erhalten sie in der Vorlesung aufeinander aufbauend theoretische Kenntnisse, die sie unmittelbar an ihrer Projektarbeit im Labor anwenden können.

„Es macht tatsächlich Spaß, das Wissen gleich umzusetzen und auch auf eigene Faust neuen Stoff zu recherchieren, der für das Projekt nötig ist.“

Lucas Boxan, der mit seinem Team die Aufgabe hat, den Motor eines Akkuschraubers zu tunen, damit er einen Spielzeugtraktor antreiben kann.

Theoretische Grundlagen sind dringend nötig, um die Projektarbeit zu beginnen. Doch die Notwendigkeit zur konkreten Erweiterung der Kenntnisse wird den Studierenden erst in der praktischen Anwendung deutlich. „Dann wird klar, was man noch für die jeweilige Aufgabe benötigt“, sagt Lucas Boxan. „Dafür ist auch nötig, dass die Leute mit mir reden und formulieren, welche Kenntnisse ihnen fehlen. Ich setze ihnen nicht einfach etwas vor, für das sie keine Anwendung kennen, sondern übergebe ihnen in ihrem eigenen Interesse die Verantwortung, sich das benötigte Wissen anzueignen“, sagt Heinz Rebholz. So wird nicht nur die Leistungselektronik „begreifbar“, sondern die Studierenden lernen zudem Entwicklungsprozesse so kennen, wie sie im Berufsleben stattfinden.

Das Konzept geht auf und wird honoriert. Nicht nur von den Studierenden. Auch der Stifterverband und die Baden-Württemberg-Stiftung prämierten das Konzept „Projektlabor Leistungselektronik“ innerhalb des Programms „Fellowships für Innovationen in der Hochschullehre“. 140 Ideen waren eingereicht worden, neun Projekte wurden gefördert, darunter das Leistungselektronik-Labor in der Kategorie Senior-Fellowship. Das Preisgeld in Höhe von 25.000 Euro will Rebholz für die Ausstattung von neuen Laborarbeitsplätzen und moderner Medientechnik einsetzen. Sie ermöglichen schließlich, dass die Studierenden ihr Wissen zum großen Ganzen zusammenfügen, dass sie Wissenslücken erkennen, sich in ein Thema verbeißen und Problemstellungen erfolgreich lösen. „Nichts motiviert mehr als selbst erarbeiteter Erfolg. Da unterscheiden sich die Studierenden nicht von Hobby-Heimwerkern“, sagt Rebholz schmunzelnd.

Bildtext:
Gabriel Ljevak und Sophia Fredel, im sechsten Semester Bachelor-Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnik, haben im Projektlabor Leistungselektronik die Aufgabe, einen Laderegler für eine Lithiumbatterie aufzubauen. Die Batterie treibt einen ebenfalls im Labor von Studierenden getunten Motor eines Akkuschraubers in einem Spielzeug-Traktor an.

Das Programm „Fellowships für Innovationen in der Hochschullehre“
Ziel des Programms ist es, Anreize für die Entwicklung und Erprobung neuartiger Lehr- und Prüfungsformate oder die Neugestaltung von Modulen und Studienabschnitten zu schaffen sowie den Austausch über Hochschullehre zu fördern. Es gibt drei Förderkategorien:

  • Junior-Fellowships für Doktoranden, Post-Doktoranden und wissenschaftliche Mitarbeiter, Dotierung: je 15.000 Euro
  • Senior-Fellowships für Juniorprofessoren, habilitierte Wissenschaftler und Professoren, Dotierung: je 25.000 Euro
  • Tandem-Fellowships für Lehrende, die mit einem Hochschuldidaktiker, Lehr-/Lernforscher oder mit einem Lehrenden aus einem anderen Studienfach oder von einer anderen Hochschule (auch im Ausland) kooperieren, Dotierung: je 30.000 Euro

Weitere Informationen auf den Seiten des Stifterverbands
Weitere Informationen auf den Seiten der Baden-Württemberg Stiftung