Fonds der Chemie fördert datenorientierte Chemieausbildung: RPTU erhält rund 100.000 Euro

Damit sich Studierende in ihrer akademischen Ausbildung bestmöglich auf die Arbeitswelt in einer zunehmend digitalisierten chemisch-pharmazeutischen Industrie vorbereiten können, unterstützt der Fonds der Chemischen Industrie (FCI) die Hochschullehre bundesweit an 19 Universitäten und 4 Hochschulen. Ziel ist es, Data Science im Chemiestudium fest zu verankern. 100.000 Euro aus dem Fördertopf fließen an die RPTU.

„Mit der Förderung wollen wir Studierende in allen Phasen des Chemiestudiums dazu befähigen, wissenschaftliche Fragestellungen datenbasiert, kritisch und verantwortungsvoll zu bearbeiten – von der digitalen Datenerfassung über die algorithmische Auswertung bis zur reflektierten Interpretation von Ergebnissen. Einzelne Elemente wie elektronische Laborbücher sind bei uns bereits Bestandteil in der Lehre. Jetzt nehmen wir die gesamte Entstehungs- und Verarbeitungskette von wissenschaftlichen Daten in den Blick“, erläutert RPTU-Professor Georg Manolikakes.  

Künftig erhalten Chemiestudierende ab dem ersten Semester, integriert in bestehende Lehrveranstaltungen, Grundkenntnisse in vier aufeinander abgestimmten Bereichen: die Einführung in die Programmiersprache Python, modernes Forschungsdatenmanagement, die Arbeit mit großen Datensätzen sowie automatisierte Experimente.

Mithilfe der Programmiersprache Python können die Studierenden, so das Ziel, selbst Programme schreiben und damit komplexe Berechnungen ebenso wie die Strukturierung und Auswertung von großen Datenmengen automatisiert durchführen oder Forschungsgeräte ansteuern lassen. Im Bereich Forschungsdatenmanagement geht es darum, Daten aus den ins Studium integrierten Laborpraktika elektronisch zu dokumentieren, bei den aufeinander aufbauenden Praktika im Verlauf der Semester kontinuierlich zu nutzen und abschließend zu analysieren. Ebenso üben die Chemiestudierenden, mithilfe ihres vorher erlernten Wissens große Datensätze einzuordnen und auszuwerten. 

Im Masterstudium ist vorgesehen, dass Chemiestudierende den Umgang mit einer automatisierten Syntheseplattform erlernen. Derartige Syntheseroboter werden in der Industrie bereits routinemäßig eingesetzt, um eine große Anzahl von Experimenten in möglichst kurzer Zeit durchzuführen (High Throughput Experimentation). Dabei werden gleichzeitig verschiedene Parameter oder Ausgangsmaterialien systematisch variiert und empirisch untersucht, mit dem Ziel optimalen Werte der Parameter zu ermitteln. Durch die Verknüpfung der Experimente mit Bayes’scher Optimierung erhalten die Studierenden Einblicke in moderne Tools zur Versuchsplanung.

Ergänzt werden all diese Maßnahmen durch fachdidaktische Begleitforschung, die den Kompetenzerwerb untersucht und die Wirksamkeit der neuen Lehrkonzepte evaluiert. Das Vorhaben orientiert sich an etablierten Future-Skills- und Data-Literacy-Konzepten und verbindet technische, reflexive und ethische Aspekte der Datenarbeit. Zudem ist das Projekt eng mit NFDI4Chem verknüpft, einem Konsortium, in dem bundesweit wissenschaftliche Einrichtungen zusammenarbeiten, um Daten aus der Chemie besser zu sammeln, zu speichern und nutzbar zu machen. Lehrmaterialien und digitale Workflows wird die RPTU offen zugänglich machen und in bestehende Fachcommunity-Strukturen integrieren. Damit stärkt das Projekt die zukunftsgerichtete Chemielehre und unterstützt Studierende dabei, die digitale Transformation der Chemie 4.0 aktiv mitzugestalten.

Zum Lehrprojekt steuert der Fachbereich Chemie zusätzlich eigene Gelder in Höhe von 20 Prozent der Fördersumme bereit. Diese Eigeninvestition ist Bedingung für die Fonds-Unterstützung und mobilisiert so weitere Mittel für die Verbesserung der Qualität der Hochschullehre.

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Georg Manolikakes

Fachbereich Chemie

RPTU Kaiserslautern-Landau

E-Mail: georg.manolikakes[@]chem.rptu.de