Von der Bedeutung der Newtonschen Axiome für die Flugregelung

Bernd Messnarz vermittelt den Studierenden der FH JOANNEUM seit zwölf Jahren das nötige Wissen in Mathematik und Physik, um Flugobjekte abheben zu lassen, in der Luft zu halten und sicher zu landen. Er gibt Einblicke in seine ausgezeichnete Lehre.

„Luftfahrt / Aviation“-Studierende sind meist hoch motiviert und von der „Faszination Fliegen“ in allen Facetten begeistert. Die Begeisterung erstreckt sich dabei von der Technik der verschiedenen Fluggeräte bis hin zur Flugzeugführung als Pilotin oder Pilot. Das primäre Interesse liegt also eher in anwendungsbezogenen Bereichen wie Flugzeugbau, Avionik oder Aerodynamik und nicht unmittelbar in den grundlagenorientierten Lehrveranstaltungen wie Mathematik, Physik und Informatik. Nur: Die naturwissenschaftlichen Grundlagen im Studium müssen vor dem technischen Spezialwissen vermittelt werden.

Naturwissenschaftliche Grundlagen – was sich sperrig anhört, ist auch bei vielen Studierenden nicht unbedingt beliebt. Ihre Fragen im Hinterkopf: Wieso muss ich das lernen? Was bringt mir das später im Beruf? Was hat das überhaupt mit Luftfahrt zu tun? Die Folge: Die Motivation in Lehrveranstaltungen, die nicht unmittelbar mit dem Studienfach assoziiert werden, ist weniger ausgeprägt. Bernd Messnarz, Mitarbeiter des Instituts Luftfahrt / Aviation, stellt sich dieser Herausforderung – und zwar äußerst erfolgreich.

Motivation fördern
„Es ist ein wichtiges Ziel, die bestehende Motivation in Bezug auf Luftfahrt auf die mathematisch-technischen Grundlagenfächer zu übertragen“, erläutert Bernd Messnarz. Er wendet dazu motivationsfördernde Maßnahmen in seiner Lehre an. Insbesondere bei der Einführung von neuen Themengebieten und bei schwierigen Inhalten steht in Bernd Messnarzs Vorlesungen der direkte Bezug zur Luftfahrt im Mittelpunkt. Das kann durch Praxisbeispiele aus der Anwendung genauso passieren wie durch die Aufzählung von Errungenschaften, die es ohne das jeweilige Grundwissen nie gegeben hätte.

Ein Beispiel: Am Flugregelungssystem des Airbus A380 sind die Studierenden naturgemäß sehr interessiert. Bernd Messnarz zeigt ihnen auf, dass sich der Weg zum Verständnis dieses Systems von den Newtonschen Axiomen über Differentialgleichungen bis hin zu Computersimulationen erstreckt. Nur wer die physikalischen, mathematischen und IT-Grundkenntnisse hat, kann das Flugregelungssystem verstehen und weiterentwickeln.

„Um Überforderung vorzubeugen, ist es wichtig, die Inhalte gut zu strukturieren und die Vorlesungen klar aufzubauen. Sich in die Lage der Studierenden hineinzuversetzen und auf ihrem Wissen aufzubauen, ist genauso essenziell wie die bisherigen Lernerfolge regelmäßig aufzuzeigen“, so Bernd Messnarz. Die vermittelten Kompetenzen sind dabei immer ein Mix aus Faktenwissen und dem Verständnis der logischen Zusammenhänge. Papageienartiges Wiedergeben ist dabei nicht das Ziel. Gerade im Bereich der Grundlagen ist tiefes Verständnis für Zusammenhänge von Bedeutung, um das Wissen langfristig zu speichern und im Berufsalltag anwenden zu können. Querverbindungen und das selbstständige Erarbeiten von Inhalten führen zu einem besseren Lernerfolg.

Begeisterung vermitteln
Die Bereitschaft sich mit den Grundlagen auseinanderzusetzen steigt auch durch Lehrende, die ihre eigene Begeisterung auf die Studierenden übertragen können. Hinter einem Bildschirm versteckt eine PowerPoint-Präsentation vorzulesen ist dabei genauso hinderlich wie die fehlende Aufmerksamkeit dem Auditorium gegenüber. Es braucht ein Gespür zur Aufmerksamkeit der Studierenden und zum Verständnis des Inhalts – nur so kann auf negative Zeichen der Zuhörerinnen und Zuhörer aktiv eingegangen werden.

Gerade in höheren Semestern ist auch die Mitarbeit an Projekten sehr motivierend. In den Lehrveranstaltungen berichtet Bernd Messnarz daher von aktuellen Forschungsprojekten und spannenden Ergebnissen am Institut. Er bindet Studierende regelmäßig in seine Projekte ein und berichtet über die eingesetzten Methoden und das nötige Grundlagenwissen aus den Naturwissenschaften.

Leistung beurteilen
Auch die Benotung ist ein didaktisches Mittel. Transparenz und eine nicht zu komplizierte Struktur sind die Voraussetzung. Bernd Messnarz hat die Erfahrung gemacht, dass seine Studierenden durch ein Bonuspunktesystem für Übungen zu begeistern sind. Sie bekommen in den Lehrveranstaltungen regelmäßig Aufgaben, welche zu Hause zu bearbeiten sind. Lösen die Studierenden die Übungen selbstständig bis zur nächsten Einheit, sammeln sie Bonuspunkte, die zum Ergebnis der Hauptklausur addiert werden. Das System motiviert zur laufenden Mitarbeit und hilft den Studierenden aufbauenden Inhalten leichter zu folgen.

Teaching Award
Dass Bernd Messnarzs Lehre eine außerordentlich gute ist, bestätigen seine Studierende. Drei Mal haben sie ihn mit dem Teaching Award für seine Konzepte und Methoden ausgezeichnet. Damit ist Bernd Messnarz der Rekordgewinner dieser FH-internen Auszeichnung. Er lehrt am Bachelorstudiengang „Luftfahrt / Aviation“ Physik, Mathematik 3, Flugmechanik und Simulation sowie Grundlagen der Regelungstechnik und Systemtheorie. Am gleichnamigen Masterstudiengang befasst er sich gemeinsam mit den Studierenden mit Flight Control Systems.