Biophysikalische Grundlagen der Pflanzenproduktion

44B0695

Bachelor

Deutsch

5.0

nur Sommersemester

1 Semester

Studierende der Pflanzenwissenschaften starten mit sehr heterogenen Grundwissen im Bereich der Mathematik und Physik in das Studium. In der Regel sind in beiden Bereichen nicht ausreichende Qualifikationen an den Schulen erworben worden und es sind erhebliche Defizite vorhanden, so dass es das erste Ziel des Moduls sein muss, die Studierenden auf ein einheitliches gutes und gemeinsames Grundniveau zu heben.  

Das Modul ist als Y-Modul konzipiert. Der grundlegende Teil wird zusammen mit dem Studiengang Ökotrophologie gelehrt. Diese Verbindung ist sehr nützlich, da beide Studiengänge naturwissenschaftlich viele Gemeinsamkeiten haben. 

Der spezielle Teil ist nur für die Studierenden der Pflanzenwissenschaften. Hier wird besonders auf die pflanzentypischen Aspekte physikalischer Grundkenntnisse z.B. hinsichtlich Photosynthese und Pflanzenproduktion fokussiert. 

Das Modul teilt sich in zwei Hälften auf:

Teil 1. Physikalische Grundlagen der Natur 

Teil 2. Physikalische Grundlagen der Pflanzenproduktion an Beispielen

Teil 1: Physikalische Grundlagen der Natur

1. Einheiten, Größen, Skalare, Vektoren, Operatoren

2. Grundlagen: Bewegung und Naturkräfte - Ursachen und Wirkungen

3. Grundlagen: Bausteine der Natur - Quarks, Elektronen

4. Grundlagen: Elektromagnetismus - Strom und Photonen 

5. Grundlagen: Thermodynamische Größen - Temperatur, Wärme, Druck

6. Grundlagen: Erhaltungsgrößen - Impuls und Energie

7.  Stoffkennzahlen Flüssigkeiten, Festkörper, Gase - Dichte, Wärmetransport, Wärmespeicherung, Photonemission etc

8. Energieerhaltung: Energieumwandlung und -bilanzierung

9. Energieerhaltung: Superposition und Quantensprünge

10. Energieerhaltung: Widerstand und Wirkungsgrad

Teil 2: Physikalische Grundlagen der Pflanzenproduktion an Beispielen

1. Wurzelwachstum und Gravitationskraft

2. Insektenflug und Coulombkraft

3. Elektronentransport in pflanzlichen Zellen

4. Eis - Wasser- Luftfeuchte und das Mollier-hx-Diagramm

5. Wärmetransport im Gewächshaus

6. Globalstrahlung und Photosynthese 

7. Wassertransportsystem Boden - Pflanze - Luft

8. Energieumwandlung bei der Gewächshauspflanzenproduktion

9. Wirkungsgradvergleich Photovoltaik und Photosynthese

10. Lichtsammelkomplexe der Photosynthese und Superposition 

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

Die wöchentlichen Quicktests (kurze Rechenaufgaben oder multiple choice) werden im Rahmen der Vorlesungszeit durchgeführt. Nach Durchführung der Tests wird mit den Studierenden der Test besprochen und mögliche Ergebnisse diskutiert. Studierende können so ihr eigenen Wissens- und Könnensstand einschätzen. Dozierende wissen, wo weitere Erklärungen notwendig sind.

• Portfolio-Prüfungsleistung

Die Portfolioprüfung besteht aus mündlicher Prüfung (max. 70 Punkte) + K10 (max. 30 Punkte). K10 sind 10-minütige wöchentliche Tests á max. 5 Punkte/Test. Die 6 besten Tests gehen in die Endnote ein. 

keine, evtl. Mathematikvorkurs

Die Studierenden der Hochschule Osnabrück, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, sind in der Lage in natürlichen und technischen Prozessen Zusammenhänge, Gesetzmäßigkeiten und physikalische Grundregeln zu erkennen. Sie können in den Bereichen der Pflanzenproduktion auf nturwissenschaftlciher Ebene kommunizieren.

Die Studierenden können Texte und Wissensdokumente (z.B. Wikipediatexte Physik oder physikalisch-technische Fachbücher) in den Grundzügen verstehen und anwenden.

Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden können nach erfolgreichem Abschluss des Moduls energetische Bilanzgleichungen mit richtigen und passenden physikalischen Dimensionen aufstellen.

Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden können auf einem Basisniveau grundlegende Zusammenhänge in der Natur und Technik diskutieren und interpretieren.

Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden dieses Moduls haben für ihr Berufsleben Sicherheit erlangt, mit richtigen Einheiten und physikalische Größen zu arbeiten.

Absolvierende des Moduls sind in der Lage für sie neue und unbekannte Verfahren und Prozesse in der Pflanzenproduktion physikalisch zu analysieren und von den Grundzügen her zu verstehen. Sie werden damit in die Lage versetzt, im weiteren Studienverlauf technisch und biophysikalisch orientierte Fragestellungen und Aufgaben zu bearbeiten und Wissensangebote z.B. aus dem Internet kritisch zu hinterfragen. 

Die Absolvierdenden des Moduls sind motiviert, Systeme, Prozesse und Verfahren wissenschaftlich zu bearbeiten. Sie sind neugierig auf weiteren Wissenerwerb und das innovative Entdecken durch wissenschaftliches Agieren im technisch-biophysikalischen Umfeld.  Insbesondere haben sie die häufig vorhandene Aversion und Scheu vor den sehr spannenden physikalischen Aspekten der Naturwissenschaft überwunden.  

Absolvierende des Moduls sind in der Lage, eine wissenschaftliche Kommuniktation mit den entsprechenden Fachbegriffen und Einheiten zu führen. Insbesondere sind sie in der Lage, sich physikalisch-technisch orientierte Texte einfacher Kategorie (z.B. aus dem Internet) zu erschließen. Sie in der Lage (evtl. mit Hilfestellung) biophysikalisch orientierte Fachbücher und -artikel zu verstehen und zu nutzen. Sie beginnen, sich in die Nomenklaturen und Fachbegriffe der Naturwissenschaften insbesondere der grundlegenden physikalischen Dimensionen einzuarbeiten. 

Absolvierende des Moduls beginnen sich ein Selbstverständnis aufzubauen, das von Wissenschaftlichkeit, Einsatz und Wissbegierde und Freude an der Entdeckung von Zusammenhängen in der Natur und Technik geprägt ist. Diese Basisselbstverständnis baut nach Besuch des Moduls nicht nur auf biologischem Wissen, sondern insbesondere auch auf mathematisch-physikalischem Wissen über unserer Welt auf. Insbesondere das Wissen über die Kopplung zwischen Pflanze, Mensch und Technik führt zu einer sich stetig steigenden Professionalität. 

• Rath, Thomas

• Rath, Thomas