Anwendungsorientierte Aufgaben für Mathematikveranstaltungen der Ingenieurstudiengänge: Konzeptgeleitete Entwicklung und Erprobung am Beispiel des Maschinenbaustudiengangs im ersten Studienjahr
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Spektrum
[2017]
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| Schriftenreihe: | Studien zur Hochschuldidaktik und zum Lehren und Lernen mit digitalen Medien in der Mathematik und in der Statistik
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltstext http://www.springer.com/ Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXIV, 570 Seiten Illustrationen |
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INHALTSVERZEICHNIS
ZUSAMMENFASSUNG DER DISSERTATION XXI
SUMMARY OF THE DISSERTATION XXIII
EINLEITUNG 1
DIE MATHEMATIKLEHRE ALS SPANNUNGSFELD IN DER INGENIEURSAUSBILDUNG 1
DER KONTEXT DIESER DISSERTATION: DAS MATHEMASCH-PROJEKT . 3
DIE ZIELE DIESER A RB E
IT.
4
DER AUFBAU DER A RB
EIT.
4
1 DIE RELEVANZ DER DEUTSCHEN INGENIEURSAUSBILDUNG UND DAS AB
BRUCHPROBLEM 5
1.1 ZAHLEN UND FAKTEN ZUM STUDIUM IN D EUTSCHLAND
.
6
1.1.1 ALLGEMEINE
ZAEHLUNGEN. 6
1.1.2 ANTEILE DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN
.
7
1.1.3
STUDIENDAUER.
8
1.1.4 FRAUEN IN DEN INGENIEURWISSENSCHAFTEN
.
9
1.2 BEDEUTUNG DER INGENIEURE FUER
DEUTSCHLAND.10
1.2.1 EINFLUESSE AUF DIE W IRTSCHAFT
.
11
1.2.2 ABSOLVENTENZAHLEN UND FACHKRAEFTEMANGEL.13
1.3 GRUENDE UND ZAHLEN ZUM STUDIENABBRUCH
.
15
1.3.1 ALLGEMEINES ZU DEN STUDIENABBRUCHQUOTEN.15
1.3.2 STUDIENABBRUCH BEI INGENIEUREN
.
18
1.4
HOCHSCHULPROJEKTE.
23
1.4.1 KLASSISCHE MASSNAHMEN
.
23
1.4.2 AUSGEWAEHLTE P RO JE K TE
.
24
1.5 STUDIEREN IN PADERBORN
.32
1.5.1 ALLGEMEINE DATEN
.
32
1.5.2 DER STUDIENGANG MASCHINENBAU
.
32
2 MATHEMATISCHES MODELLIEREN IN DER MATHEMATIKDIDAKTISCHEN DIS
KUSSION 39
2.1 E IN FUE H RU N G
.
39
2.2 DEFINITION VON MODELL, MODELLIEREN UND MODELLIERUNGSAUFGABEN 41
2.3 MODELLIERUNGSKREISLAEUFE UND MODELLIERUNGSKOMPETENZEN . . . 43
2.3.1 KLASSIFIZIERUNG VON MODELLIERUNGSKREISLAEUFEN .43
2.3.2 MODELLIERUNGSKOMPETENZEN
.
52
2.4 MODELLIERUNGSPERSPEKTIVEN NACH GREEFRATH ET AL
.
53
2.4.1 REALISTISCHES ODER ANGEWANDTES M ODELLIEREN.54
2.4.2 KONTEXTUELLES MODELLIEREN
.
54
2.4.3 PAEDAGOGISCHES MODELLIEREN
.
55
2.4.4 SOZIO-KRITISCHES M ODELLIEREN
.
55
2.4.5 EPISTEMOLOGISCHES ODER THEORETISCHES MODELLIEREN . . . 55
2.4.6 KOGNITIVES MODELLIEREN
.
56
2.4.7 AFFEKTIVE ANSAETZE ZUM MODELLIEREN NACH BORROMEO FERRI 56
2.5 ZIELE DES M ODELLIERENS
.
57
2.5.1 STOFFBEZOGENE ZIELE
.
57
2.5.2 PAEDAGOGISCHE Z IELE
.
57
2.5.3 PSYCHOLOGISCHE Z IE LE
.
58
2.5.4 WISSENSCHAFTSORIENTIERTE Z
IELE.59
2.5.5 WEITERE ZIELE DES MODELLIERENS
.59
2.6 KATEGORIEN VON ANWENDUNGSAUFGABEN NACH GREEFRATH ET AL. . 60
2.6.1 KLASSISCHE SACHAUFGABENTYPEN
.
60
2.6.2 AUTHENTIZITAET, RELEVANZ UND BEZUEGE ZUM MODELLIE
RUNGSPROZESS
.
63
2.6.3 WEITERE ANALYSEKATEGORIEN FUER MODELLIERUNGSAUFGABEN 64
2.6.4 AUFGABENKLASSIFIZIERUNG REALITAETSNAHER AUFGABEN NACH
MAASS
.
66
2.7 ARGUMENTE FUER UND GEGEN DIE LEHRE DES MATHEMATISCHEN
MODELLIERENS.
71
3 DAS KONZEPT ZUR ENTWICKLUNG ANWENDUNGSORIENTIERTER AUFGABEN 75
3.1 ZIELE UND GRUENDE DER
KONZEPT-ENTWICKLUNG.76
3.1.1 UNSERE ZIELE IN ANLEHNUNG AN DIE UEBERSICHT NACH KAISER 76
3.1.2 INGENIEURMATHEMATIK IM HOCHSCHULDIDAKTISCHEN KONTEXT 78
3.2 DAS KONZEPT ZUR AUFGABENENTWICKLUNG: INNOVATION DURCH NEUE
AUFGABEN OHNE SONSTIGE EINGRIFFE
.
81
3.2.1 DIE PROBLEM LAGE
.
82
3.2.2 DIE KONZEPTIDEE FUER ANWENDUNGSAUFGABEN IN DER MA
THEMATIK FUER MASCHINENBAUER
.
87
3.3 DAS KONZEPT IM KLASSIFIZIERUNGSSCHEMA NACH M AASS
.96
3.3.1 ZIELE UND ZIELGRUPPEN DES K O N Z E P TS
.96
3.3.2 DAS KONZEPT IM KLASSIFIZIERUNGSSCHEMA.98
3.4 STOFFDIDAKTISCHE ANALYSE ZWEIER KONZEPT-AUFGABEN
.
101
3.4.1 DIE
LASERSTRAHL-AUFGABE.101
3.4.2 DIE HALFPIPE-AUFGABE . .
.
.
109
3.5 ANMERKUNGEN ZUR KONKRETEN AUFGABENKONSTRUKTION
.
119
3.5.1 DIE CHECKLISTE
.119
3.5.2 HINWEISE ZU DEN M
USTERLOESUNGEN.122
3.5.3 VORSCHLAEGE ZUR EINSETZBARKEIT DER A UFGABEN
.
123
3.5.4 BEKANNTHEIT ALS N ACH
TEIL?.123
3.6 VERGLEICH MIT ZWEI AEHNLICHEN K O N ZEP TEN
.124
3.6.1 KONTEXTORIENTIERTE AUFGABEN AUS BRAUNSCHWEIG . 125
3.6.2 ANWENDUNGSAUFGABEN VON P
APULA.128
4 DAS UNTERSUCHUNGSKONZEPT DER INTERVENTION 133
4.1 ZUR EVALUATION DER LEHRE AN
HOCHSCHULEN.133
4.1.1 QUELLEN DER LEHREVALUATION AN HOCHSCHULEN
.
134
4.1.2 KLASSIFIZIERUNG NACH K ROM
REY.137
4.2 AUSWAHL DES FORSCHUNGSANSATZES ZUR EVALUATION DER INTERVENTION 141
4.2.1 EVALUATIONSFORSCHUNG
.
141
4.2.2 DESIGN-BASED RESEARCH
.
. 142
4.2.3 EINORDNUNG UNSERES
PROJEKTES.143
4.3 UEBERBLICK UEBER DIE DURCHGEFUEHRTEN STUDIEN
.144
4.3.1 BETEILIGTE
PERSONEN. 144
4.3.2 ABLAUF DER STUDIEN UND WICHTIGE BEGRIFFE .144
4.3.3 AEUSSERE EINFLUESSE AUF DIE S TU D IE N
.151
4.3.4 VERWENDETE TESTS UND PROGRAM M
E.152
4.4 HYPOTHESEN, FORSCHUNGSFRAGEN UND OPERATIONALISIERUNG . . . .153
4.4.1 DIE FORSCHUNGSFRAGEN DER AUFGABENEVALUATIONSSTUDIEN 154
4.4.2 DIE FORSCHUNGSFRAGEN DER VERGLEICHSSTUDIEN.160
4.4.3 ZU DEN EIGENSCHAFTEN DER STICHPROBEN BEI DEN VER
GLEICHSSTUDIEN
. 175
5 DIE AUFGABENEVALUATIONSSTUDIEN 189
5.1 AUFBAU UND
INSTRUMENTE.
189
5.1.1 AUFBAU DER S TU D IE
. 189
5.1.2 DIE VERWENDETEN ANWENDUNGSAUFGABEN.190
5.1.3 FORSCHUNGSFRAGEN UND INSTRUM
ENTE.191
5.1.4 AENDERUNGEN AN DEN AKZEPTANZFRAGEBOEGEN ZUM WS14/15 201
5.2
TESTGUETEKRITERIEN.
202
5.3 ERGEBNISSE ZU DEN FORSCHUNGSFRAGEN AF1-4 (AKZEPTANZBEFRA
GUNGEN)
.206
5.3.1 DIE LASERSTRAHL-AUFGABE IM W S 1 3 /1 4
.207
5.3.2 DIE AUFGABE ZUR FLUGSICHERHEIT IM W S 1 3 /1 4
.
223
5.3.3 DIE FEDERPENDEL-AUFGABE IM W S13/14.237
5.3.4 DIE AUFGABE UEBER DEN FREIEN FALL IM WS13/14 . 254
5.3.5 DIE STAHLBALKEN-AUFGABE IM W S 13/14.269
5.3.6 KOMMENTARE DER STUDIERENDEN ZU DEN AUFGABEN IM
W S 1 3 /1 4
.
283
5.3.7 ERKENNTNISSE AUS DEN SCANS DER STUDENTISCHEN BEAR
BEITUNGEN VOM WS 13/14 286
5.3.8 EIN FAZIT ZU DEN AKZEPTANZBEFRAGUNGEN IM WS13/14 289
5.3.9 DIE LASERSTRAHL-AUFGABE IM VERGLEICH: WS13/14 ZU
W S 1 4 /1 5
.
292
5.3.10 DIE PENDELUHR-AUFGABE IM VERGLEICH: WS13/14 ZU
W S 1 4 /1 5
.
294
5.3.11 DIE HALFPIPE-AUFGABE IM W
S14/15.296
5.3.12 DIE AUFGABE *BRUECKE IM WINTER* IM S O S E L5
.
298
5.3.13 DIE *HEISSER STAHL*-AUFGABE IM SOSEL5.300
5.3.14 DIE AUFGABE ZUR *BAUTEILBELASTUNG* IM SOSEL5 . 303
5.4 ERGEBNISSE ZU DEN FORSCHUNGSFRAGEN AF5-7 (ENDBEFRAGUNGEN) 304
5.4.1 EINSTELLUNGEN ZU DEN AUFGABEN INSGESAMT (AF5) . . . 304
5.4.2 ERINNERUNG AN DIE ANWENDUNGSAUFGABEN UND IHRE MA
THEMATISCHEN SCHWERPUNKTE ( A F 6 ).316
5.4.3 BEWERTUNG DER ERLEBTEN VERBINDUNG VON MATHEMATIK-
UND INGENIEURFACHVERANSTALTUNG (A F 7 ).323
6 ZU DEN EIGENSCHAFTEN DER STICHPROBEN BEI DEN VERGLEICHSSTUDIEN 325
6.1 DESIGN UND STICHPROBE ZUR VERGLEICHSSTUDIE IM WS13/14 . . . 325
6.1.1 DIE ZUSAMMENSETZUNG DER PROBANDEN IM WS13/14 . . 325
6.1.2 STUDIENMOTIVATION, LERNMOTIVATION UND EINSTELLUNGEN
ZU ANWENDUNGSAUFGABEN IM W S 1 3 /1 4 .337
6.1.3 MATHEMATIKSPEZIFISCHE LERNSTRATEGIEN UND FESTSTEL
LUNGEN ZUM WESEN DER MATHEMATIK IM WS13/14 . . . 343
6.1.4 ZUR FORSCHUNGSFRAGE: DIE UNTERSCHIEDE IM UEBERBLICK . 355
6.2 DESIGN UND STICHPROBE ZUR VERGLEICHSSTUDIE IM WS14/15 UND
SOSEL5
.
357
6.2.1 DIE ZUSAMMENSETZUNG DER P RO B AN D EN
.357
6.2.2 STUDIENMOTIVATION, LERNMOTIVATION UND EINSTELLUNGEN
ZU ANWENDUNGSAUFGABEN AB W S 1 4 /1 5 .361
6.2.3 MATHEMATIKSPEZIFISCHE LERNSTRATEGIEN UND FESTSTEL
LUNGEN ZUM WESEN DER MATHEMATIK AB WS14/15 . . . 367
6.2.4 DIE PROBANDEN IN DER ENDBEFRAGUNG WS14/15 . 372
6.2.5 DIE PROBANDEN IN DER ENDBEFRAGUNG SOSELOE
.
372
6.2.6 F A Z
IT.
373
7 ERGEBNISSE ZU DEN VERGLEICHSSTUDIEN 375
7.1 UNTERSCHIEDE IN DER RELEVANZEINSCHAETZUNG DER MATHEMATIK . . 375
7.1.1 GRUPPENUNTERSCHIEDE HINSICHTLICH DER GLOBALEN RELE
VANZEINSCHAETZUNG DER MATHEMATIK ( V R 1 ) .376
7.1.2 ZUR RELEVANZ DER EINZELNEN MATHEMATISCHEN THEMEN
(V R 2
).
389
7.2 DIE SELBSTEINSCHAETZUNG BEZUEGLICH DER ANWENDBARKEIT DES GE
LERNTEN
.
399
7.3 AUSWIRKUNGEN AUF DIE MOTIVATION DER STUDIERENDEN
.
401
7.3.1 DIE MOTIVATIONSENTWICKLUNG IM VERGLEICH ZWISCHEN
EXPERIMENTAL- UND KONTROLLGRUPPE (V M 1).401
7.3.2 DIE RELATIVE BEDEUTUNG DER ANWENDUNGSAUFGABEN HIN
SICHTLICH DER MOTIVATIONSENTWICKLUNG (V M 2)
.
407
7.4 VERZAHNUNG MATHEMATIK UND INGENIEURFACHVERANSTALTUNGEN . 419
7.4.1 BEWERTUNGEN DER ERLEBTEN VERZAHNUNG.419
7.4.2 DIE UNTERSCHIEDE IM VERZAHNUNGSWUNSCH .425
7.4.3 ZUSAMMENFASSUNG ZUR VERZAHNUNGSTHEMATIK .428
7.5 DAS BEDUERFNIS NACH ANWENDUNGSAUFGABEN
.
429
7.5.1 DIE BEVORZUGUNG DES
AUFGABENTYPS.429
7.5.2 DER STUDIENGRUPPENZUGEHOERIGKEITSWUNSCH.433
7.5.3 ZUSAMMENFASSUNG ZUM BEDUERFNIS NACH ANWENDUNGS
AUFGABEN
.
436
7.6 AUSWIRKUNGEN AUF DAS LERNVERHALTEN INSGESAM
T.437
7.6.1 AUSWIRKUNGEN AUF DIE BESCHAEFTIGUNGSINTENSITAET (VL1) 437
7.6.2 FREUDE AN DER BEARBEITUNG DER UEBUNGSAUFGABEN (VL2) 441
7.6.3 ZUSAMMENFASSUNG ZU VL1 UND V L 2
.
442
7.7 UNTERSCHIEDE IN DER GESAMTBEWERTUNG DER MATHEMATIK-VER
ANSTALTUNG ZWISCHEN EXPERIMENTAL- UND KONTROLLGRUPPE . . . 443
7.7.1 NUETZLICHKEITSBEWERTUNGEN IM WS13/14.444
7.7.2 NUETZLICHKEITSBEWERTUNGEN IM W S14/15.446
7.7.3 NUETZLICHKEITSBEWERTUNGEN IM S O S ELOE
.
448
7.7.4 FORMELANWENDUNG OHNE V ERSTAENDNIS.449
7.7.5 ZUSAMMENFASSUNG ZU DEN UNTERSCHIEDEN IN DER GE
SAMTBEWERTUNG
. 450
7.8 UNTERSCHIEDE IN DER KLAUSURLEISTUNG UND DEN ERLANGTEN BO
NUSPUNKTEN ZWISCHEN EXPERIMENTAL- UND KONTROLLGRUPPE . . . 451
7.8.1 KLAUSURERGEBNISSE UND BONUSPUNKTE IM WS14/15 . . . 451
7.8.2 KLAUSURERGEBNISSE UND BONUSPUNKTE IM SOSEL5
. 453
7.8.3 ZUSAMMENFASSUNG ZUR KLAUSURLEISTUNG.455
8 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE UND AUSBLICK 457
8.1 ABSCHLIESSENDE BEANTWORTUNG DER FORSCHUNGSFRAGEN.457
8.1.1 DIE AUFGABENEVALUATION
.
457
8.1.2 ZU DEN EIGENSCHAFTEN DER STICHPROBEN BEI DEN VER
GLEICHSSTUDIEN
.
465
8.1.3 DIE VERGLEICHSSTUDIEN
.
466
8.2 KONSEQUENZEN AUS DEN WISSENSCHAFTLICHEN STUDIEN FUER DIE
MATHEMATIKAUSBILDUNG DER IN G EN IEU
RE.478
8.3
AUSBLICK.
481
9 ANHANG 485
9.1 ANHANG A: DIE VERWENDETEN
FRAGEBOEGEN.485
9.2 ANHANG B: DIE AUFGABENSTELLUNGEN DER EINGESETZTEN ANWEN
DUNGSAUFGABEN 536
LITERATURVERZEICHNIS 555 |
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| discipline | Pädagogik Mathematik |
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mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Rolf Biehler</subfield></datafield><datafield tag="264" ind1=" " ind2="1"><subfield code="a">Wiesbaden</subfield><subfield code="b">Springer Spektrum</subfield><subfield code="c">[2017]</subfield></datafield><datafield tag="264" ind1=" " ind2="4"><subfield code="c">© 2017</subfield></datafield><datafield tag="300" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">XXIV, 570 Seiten</subfield><subfield code="b">Illustrationen</subfield></datafield><datafield tag="336" ind1=" " ind2=" "><subfield code="b">txt</subfield><subfield code="2">rdacontent</subfield></datafield><datafield tag="337" ind1=" " ind2=" "><subfield code="b">n</subfield><subfield code="2">rdamedia</subfield></datafield><datafield tag="338" ind1=" " ind2=" "><subfield code="b">nc</subfield><subfield code="2">rdacarrier</subfield></datafield><datafield tag="490" ind1="0" ind2=" "><subfield code="a">Studien zur Hochschuldidaktik und zum Lehren und Lernen mit digitalen Medien in der Mathematik und in der Statistik</subfield></datafield><datafield tag="502" ind1=" " ind2=" "><subfield code="b">Dissertation</subfield><subfield code="c">Universität Paderborn</subfield><subfield code="d">2016</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Maschinenbaustudium</subfield><subfield code="0">(DE-588)4037797-0</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Studienanfänger</subfield><subfield code="0">(DE-588)4183828-2</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Angewandte Mathematik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4142443-8</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Ingenieurstudium</subfield><subfield code="0">(DE-588)4072811-0</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Aufgabe</subfield><subfield code="0">(DE-588)4126116-1</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Mathematik</subfield><subfield code="0">(DE-588)4037944-9</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="653" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">JNU ; 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| spelling | Wolf, Paul Verfasser (DE-588)1068492287 aut Anwendungsorientierte Aufgaben für Mathematikveranstaltungen der Ingenieurstudiengänge Konzeptgeleitete Entwicklung und Erprobung am Beispiel des Maschinenbaustudiengangs im ersten Studienjahr Paul Wolf ; mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Rolf Biehler Wiesbaden Springer Spektrum [2017] © 2017 XXIV, 570 Seiten Illustrationen txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Studien zur Hochschuldidaktik und zum Lehren und Lernen mit digitalen Medien in der Mathematik und in der Statistik Dissertation Universität Paderborn 2016 Maschinenbaustudium (DE-588)4037797-0 gnd rswk-swf Studienanfänger (DE-588)4183828-2 gnd rswk-swf Angewandte Mathematik (DE-588)4142443-8 gnd rswk-swf Ingenieurstudium (DE-588)4072811-0 gnd rswk-swf Aufgabe (DE-588)4126116-1 gnd rswk-swf Mathematik (DE-588)4037944-9 gnd rswk-swf JNU ; BISAC Subject Heading Hochschuldidaktik Design-Based-Research Anwendungsaufgaben für Ingenieurstudiengänge Aufgabenevaluation in der deutschen Ingenieursausbildung Mathematik-Serviceveranstaltungen C ; Springer Nature Marketing Classification JNU ; BIC subject category (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Ingenieurstudium (DE-588)4072811-0 s Studienanfänger (DE-588)4183828-2 s Maschinenbaustudium (DE-588)4037797-0 s Mathematik (DE-588)4037944-9 s Angewandte Mathematik (DE-588)4142443-8 s Aufgabe (DE-588)4126116-1 s DE-604 Biehler, Rolf 1953- (DE-588)1013697154 dgs Elektronische Reproduktion 9783658177720 Erscheint auch als Online-Ausgabe 978-3-658-17772-0 B:DE-101 application/pdf http://digitale-objekte.hbz-nrw.de/storage2/2018/05/19/file_61/7808753.pdf Inhaltsverzeichnis X:MVB text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=0785769b6a0040f2a8f00fbb6d7d2d77&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext X:MVB http://www.springer.com/ DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=030459092&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
| spellingShingle | Wolf, Paul Anwendungsorientierte Aufgaben für Mathematikveranstaltungen der Ingenieurstudiengänge Konzeptgeleitete Entwicklung und Erprobung am Beispiel des Maschinenbaustudiengangs im ersten Studienjahr Maschinenbaustudium (DE-588)4037797-0 gnd Studienanfänger (DE-588)4183828-2 gnd Angewandte Mathematik (DE-588)4142443-8 gnd Ingenieurstudium (DE-588)4072811-0 gnd Aufgabe (DE-588)4126116-1 gnd Mathematik (DE-588)4037944-9 gnd |
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Beschreibung