Allgemeines
Lehrende:r
PD Dr. Izabella Brand
Veranstaltung
Forschungsarbeit Physikalische Chemie
Modul
che414 – Forschungspraktikum Physikalische Chemie
Studiengang
Master – Chemie
Fakultät
Fakultät V – Mathematik und Naturwissenschaften
Institut
Institut für Chemie
Semester
SoSe 2022
(Individuelle Anmeldung, jedes Sommersemester möglich)
Turnus
Block
Anzahl Studierende
2022: 1
2023: 1
KP des Moduls
9
Prüfungsform
Abschlussbericht
Kategorien
Forschendes Lernen
Mathematik und Naturwissenschaften
Praktikum
Stud.IP
Der 3D-Druck spielt eine sehr wichtige Rolle in der Forschung, Technik und industriellen Produktion. Das Potenzial der 3D-Drucktechnik steigt von Jahr zu Jahr. Unser Ziel ist es, das theoretische Wissen über Bioprinting zu stärken und die Möglichkeit zu geben, experimentelle Arbeiten zu diesem wichtigen Forschungsthema durchzuführen.
Bioprinting ist ein multidisziplinäres Forschungsgebiet, das Medizin, Biologie, Stammzellenforschung, Polymer- und Oberflächenchemie, chemische Analytik, Biophysik, Physik, Informatik sowie Werkstoffe, Maschinenbau und Elektrotechnik umfasst. Aus dieser Perspektive steht die Chemie im Mittelpunkt dieser Disziplin, da sie eine Brücke zwischen den Materialien und Technologien und den Biowissenschaften baut. Die Chemie spielt in allen Phasen verschiedener Bioprinting-Technologien eine zentrale Rolle, von der Formulierung der Biotinte über die Tintenlieferung bis hin zur Nachbearbeitung der Struktur. Nach dem Druckvorgang ist das chemische Wissen essenziell zur 3D-Strukturerhaltung, -Modifikation und -Charakterisierung. Diese Aspekte sind Chemiker*innen bekannt, aber es wird kein strukturiertes Curriculum in diesem Bereich mit Besonderheiten zu Bioprinting oder Tissue Engineering für Studierende bereitgestellt. Jedoch sind Chemiker*innen allein nicht in der Lage die gesamte Komplexität dieses Bereichs abzudecken. Die Bioprinting-Versuche benötigen weitere Beiträge von Expert*innen der benachbarten Disziplinen, welche die abteilungsübergreifende Zusammenarbeit und den Austausch von Fachwissen anregen. Daher richtet sich unser Lehrprogramm an Studierende, die an der Realisierung interdisziplinärer Projekte interessiert sind und in aktuelle Forschungsthemen aus der medizinischen Fakultät experimentell eintauchen möchten.
Inhalte und Lernziele
Das Modul „Forschungsarbeit Physikalische Chemie“ wird für Masterstudierende der Chemie angeboten. Innerhalb von 6 bis 10 Wochen erwerben die Studierenden theoretische und experimentelle Kenntnisse zu einem ausgewählten, aktuellen Forschungsthema aus der physikalischen Chemie. Unseren Studierenden werden Themen angeboten, die aktuelle Kooperationsthemen im Bereich Bioprinting abdecken. Der Learning by Doing-Ansatz zielt darauf ab, die Studierenden auf die selbstständige Durchführung eigener Forschungsprojekte vorzubereiten. Parallel zum Erwerb von Kenntnissen und Erfahrungen zum Bioprinting erlernen die Studierenden didaktisch definierte Elemente des Forschungsprozesses: Interesse am Thema, Definition der Fragestellung, Arbeit mit Literatur, Auswahl geeigneter Methoden, Experiment und dessen Wiederholung, Analyse und Präsentation der Ergebnisse, Diskussion der Ergebnisse und des Review-Prozesses. Das theoretische Wissen wird in einer Präsentation zusammengefasst. Auf der Grundlage des eigenen Wissens, der Literaturrecherche und vorhandenen Möglichkeiten erstellen die Studierenden unter Anleitung der beteiligten Wissenschaftler*innen einen Versuchsplan und führen eigene Versuche durch. Die gewonnenen Ergebnisse werden analysiert und in einem schriftlichen Abschlussbericht zusammengefasst.
Ein weiterer Mehrwert dieses Moduls ist die Erfahrung, in einem interdisziplinären Team zu arbeiten, sowie das Erlernen des formalen Ablaufs der einzelnen Forschungsprojekte. Darüber hinaus erwerben die Studierenden Kenntnisse in einem zukunftsorientierten, inspirierenden und faszinierenden Bereich der Chemie, der notwendig ist, um wichtige Fragen der Zukunft zu beantworten.
(Lern-)Aktivitäten der Studierenden
Die Umsetzung eines Forschungsthemas innerhalb des Moduls „Forschungsarbeit Physikalische Chemie“ wird von jedem Studierenden individuell geplant. Es gibt keine zeitliche Beschränkung bezüglich des Praktikumsbeginns. Aktive Beteiligung und Learning by Doing charakterisieren das Modul am besten. Um den Verlauf des Forschungsprozesses zu erlernen und zu erfahren, müssen die Studierenden aktiv an jedem Schritt dieses Prozesses teilnehmen. Am Anfang steht das Interesse an einem bestimmten Forschungsthema. Je nach individuellem Interesse nehmen die Studierenden Kontakt zu verschiedenen Betreuer*innen auf, die ihnen eine allgemeine Einführung in ein bestimmtes Thema geben und mögliche experimentelle Methoden vorstellen, die für die Projektrealisierung eingesetzt werden könnten. Jede*r Studierende führt eine Literaturrecherche durch, die in den Gruppenseminaren vorgestellt wird. Es folgt die Planung und Durchführung von Experimenten. Die Datenanalyse und die Zusammenfassung der Ergebnisse bilden den nächsten wichtigen Teil des Projekts. Die Daten werden analysiert und individuell mit den Betreuer*innen besprochen. Die Studierenden lernen, die eigenen Daten kritisch zu betrachten und sie mit anderen zu diskutieren. Abschließend wird ein Bericht verfasst, der die Daten, ihre Analyse und Bedeutung zusammenfasst. Der Report wird von dem*r Betreuer*in begutachtet und von dem*r Studierenden korrigiert.
Prüfung und Bewertung
Die Studierenden erhalten bei jedem Schritt der Projektdurchführung ein Feedback. Die Präsentation der Literaturrecherche wird in der Gruppe diskutiert. Der Versuchsplan wird individuell mit dem*r Betreuer*in abgestimmt. Bioprinting kann nur in Kooperation mit anderen Forschungsgruppen realisiert werden. Die Betreuer*innen bieten Hilfe und Unterstützung bei der Koordination und Durchführung der ersten Experimente. In der Regel werden Tandemteams gebildet, sodass die Bioprinting-Experimente unter Einhaltung aller ethischen und hygienischen Standards durchgeführt werden. Chemiestudierende profitieren in hohem Maße von dieser interdisziplinären Teamarbeit, da sie Erfahrungen mit der Arbeit in einem biologischen Labor sammeln. Ein Team aus beteiligten Forscher*innen überprüft die analysierten Daten und gibt den Studierenden Feedback. Zur erfolgreichen Absolvierung des Moduls muss jede*r Studierende einen Abschlussbericht verfassen und korrigieren.
Erfahrungen
Unser Forschungsmodul ermöglicht den Studierenden Erfahrungen zum Thema Bioprinting zu sammeln. Außer Forschungspraktika werden auch Master- und Bachelor-Abschlussarbeiten angeboten. Aufgrund des Interesses möchten wir künftig unser Lehrangebot auf Bachelorstudierende und Masterstudierende der Fakultäten V und VI erweitern.