Inno­va­ti­ve Leh­re in Coro­na-Zei­ten mit High-Tech-Mikroskopen

Wäh­rend der Coro­na-Pan­de­mie war die prak­ti­sche Labor­ar­beit sehr ein­ge­schränkt. Am Cen­ter for Advan­ced Ima­ging (CAi) der Hein­rich-Hei­ne-Uni­ver­si­tät Düs­sel­dorf (HHU) wer­den erfolg­reich Remo­te-Schnitt­stel­len ein­ge­setzt, damit Stu­die­ren­de die Bedie­nung moder­ner Mikro­sko­pe und die Aus­wer­tung der gewon­ne­nen Bil­der erlernen.
Das Team am CAi bringt Stu­die­ren­den näher, wie sie mit moder­nen Mikro­sko­pen, vor allem kon­fo­ka­len Laser­scan­ning­mi­kro­sko­pen, arbei­ten kön­nen. Die Stu­die­ren­den benö­ti­gen die­se Kennt­nis­se, um spä­ter selbst­stän­dig Pro­ben aus Bio­lo­gie, Medi­zin, Che­mie oder Phy­sik unter­su­chen zu kön­nen. Eben­falls müs­sen sie ler­nen, die Pro­ben vor­zu­be­rei­ten, die gewon­ne­nen Mikro­skop­auf­nah­men aus­zu­wer­ten und die gro­ßen Daten­men­gen – oft Dut­zen­de bis Hun­der­te Giga­byte pro Bild – zu verwalten.
Doch wie geht dies alles in Coro­na­zei­ten, wenn auf­grund von Abstands­ge­bot und Per­so­nen­zahl­be­gren­zung nicht mehr ein Dut­zend Stu­die­ren­de im Labor expe­ri­men­tie­ren dür­fen? Das Team des CAi setzt für die Leh­re seit dem Som­mer­se­mes­ter 2020 eine Remo­te-Schnitt­stel­le ein, mit deren Hil­fe Stu­die­ren­de von zuhau­se aus die hoch­kom­ple­xen Gerä­te fern­steu­ern können.
Ein Betreu­er sitzt dann im Labor vor dem Mikro­skop, die Stu­die­ren­den sind mit einer spe­zi­el­len Soft­ware auf den Bedie­nungs­com­pu­ter des Mikro­skops auf­ge­schal­tet. In der gleich­zei­tig lau­fen­den Video­kon­fe­renz erläu­tert der Betreu­er Gerät und Bedien­soft­ware, wie eine Pro­be vor­be­rei­tet wer­den muss und wie von ihr schließ­lich gute Auf­nah­men gemacht und die­se aus­ge­wer­tet wer­den können.

„Es ist erstaun­lich, dass die Stu­die­ren­den über 90 Pro­zent des­sen remo­te machen kön­nen, was mit dem Mikro­skop mög­lich ist. Ich muss natür­lich vor Ort die Pro­be prä­pa­rie­ren und das Bild grob suchen und ein­stel­len; die gro­ßen Schrau­ben am Mikro­skop funk­tio­nie­ren noch nicht per Fernbedienung.“
— Dr. Sebas­ti­an Hänsch, Mit­ar­bei­ter und Prak­ti­kums­be­treu­er am CAi

Eben­falls kön­nen und sol­len sich die Stu­die­ren­den wäh­rend der Arbeit mit­ein­an­der bera­ten und aus­tau­schen, damit sie sich selbst Lösungs­we­ge erar­bei­ten. Dies ist durch die Video­kon­fe­renz mög­lich, wäh­rend derer die Stu­die­ren­den gleich­zei­tig das vir­tu­el­le Bedie­nungs­pult des Mikro­skops sehen. Zwar kann nur einer gleich­zei­tig die Kon­trol­len aktiv bedie­nen, die Kom­mi­li­to­nin­nen und Kom­mi­li­to­nen kön­nen aber wich­ti­ge Hin­wei­se geben, indem sie ihren Maus­zei­ger an die rich­ti­ge Stel­le auf dem Bild­schirm lenken.
Die digi­ta­le Tech­nik hat aber auch ihre Gren­zen, wenn Stu­die­ren­de das Mikro­sko­pie­ren ler­nen sol­len. Es fehlt das hap­ti­sche Ele­ment. Hänsch: „Um den Stu­die­ren­den hier­für einen Ein­druck zu ver­mit­teln, haben wir ihnen sehr ein­fa­che ‚Fold­scopes‘ aus Pap­pe und Kunst­stoff mit nach­hau­se geben, die sie dort zusam­men­bau­en und ein­fa­che Expe­ri­men­te machen konn­ten.“ Sie haben auch Prä­pa­rier­flüs­sig­kei­ten und Glas­trä­ger bekom­men, so dass sie die Arbeits­schrit­te üben konn­ten, um eine Pro­be mikro­sko­pier­fä­hig zu machen.

Eini­ge für den Kurs ent­wi­ckel­te Ele­men­te wer­den auch bei­be­hal­ten wer­den, wenn dem­nächst die Kur­se wie­der in Prä­senz mög­lich sind. Dazu Dr. Hänsch: „Über die Online­schnitt­stel­le ist es viel ein­fa­cher, dass bei grö­ße­ren Grup­pen alle Teil­neh­men­den jeden Arbeits­schritt am Gerät gleich gut beob­ach­ten kön­nen. Wenn dage­gen ein Dut­zend Stu­die­ren­der vor einem ein­zel­nen Gerät im Labor sitzt, sehen die­je­ni­gen in der letz­ten Rei­he kaum, was vor­ne pas­siert.“ Für das Mas­ter­mo­dul erhiel­ten Dr. Ste­fa­nie Weidt­kamp-Peters, Geschäfts­füh­re­rin des CAi, und Prof. Dr. Yvonne Stahl im Jahr 2020 den Lehr­preis der HHU. Tei­le des Preis­gel­des konn­ten sie nun ein­set­zen, um die­ses neue inno­va­ti­ve Online-Lehr­kon­zept tech­nisch umzusetzen.
Dr. Ste­fa­nie Weidt­kamp-Peters ergänzt: „Die für die Leh­re ein­ge­setz­te Tech­nik nut­zen wir auch in der For­schungs­ar­beit am CAi. Hier­über kön­nen unse­re Mikro­sko­pie­ex­per­ten von ihrem Schreib­tisch aus ande­re Nut­zer an den Gerä­ten unter­stüt­zen, wie sie die bes­ten Auf­nah­men machen können.“