Evolution als roter Faden im Unterricht

Die Dozierenden des Departements Biologie der ETH Zürich setzen neu auf die Evolution als roten Faden im Bachelorstudiengang. Wer im Herbst das Biologiestudium aufnimmt, wird mit der Frage konfrontiert, was die Grundprinzipien des Lebens sind und wie sich das Leben vor ungefähr vier Milliarden Jahren auf unserem Planeten entwickelt haben könnte. Einerseits geht es um die Bedingungen, die vorherrschen müssen, damit Leben entsteht, also darum, wie die Umwelt die Lebensformen beeinflusst. Andererseits geht es um die generelle Frage, was jede Zelle leisten muss, um sich vermehren zu können – nicht nur auf die Erde bezogen, sondern beispielsweise auch auf einem anderen Planeten.

Konkret setzen sich die Studierenden am Anfang mit der chemischen Virtuosität in relativ einfach aufgebauten einzelligen Organismen wie Bakterien und Archaeen auseinander. Erst dann beschäftigen sie sich mit den äusserst komplexen regulatorischen Vorgängen, die für die Entstehung von hoch entwickelten Organismen wie Pflanzen, Tieren und Menschen notwendig waren. Organismen, die sich durch eine riesige Anzahl unterschiedlich differenzierter Zellen auszeichnen.

Zusammenhänge aufzeigen

«Indem wir den Stoff an der Entwicklungsgeschichte der Organismen ausrichten, können wir vermehrt allgemeine Gesetzmässigkeiten und Zusammenhänge aufzeigen und müssen weniger isoliertes Faktenwissen vermitteln», begründet Julia Vorholt, Professorin für Mikrobiologie, die Neuausrichtung. Vorholt ist die Initiantin der Studiengangreform und leitet das Projekt im Departement.

Bisher starteten die Studierenden ihr Biologiestudium an der ETH mit Pflanzen und Tieren, ganz der Tradition von Biologiestudiengängen folgend, wie sie üblich sind. «Davon wollten wir uns lösen», sagt Vorholt. «Denn wenn wir mit komplexen Mehrzellern einsteigen, laufen wir Gefahr, den Blick auf den biologischen Kontext zu verdecken.» Biochemie-Lehrbücher zum Beispiel stützten sich oft auf den Stoffwechsel von spezialisierten Zellen ab, wie zum Beispiel einer menschlichen Leberzellen. «Andere Zellformen haben jedoch andere Möglichkeiten, Energie zu gewinnen oder sich zu teilen», gibt Vorholt zu bedenken.

Intuitiver Ablauf

Es ist kein Zufall, dass der Anstoss für die Reform von einer Mikrobiologin kam. Julia Vorholt beschäftigt sich in ihrer Forschung mit Bakterien und Archaeen, den einzigen beiden Organismengruppen, die bereits in der ersten Hälfte der Erdgeschichte existierten. Obwohl diese die Grundlagen für alles Leben auf der Erde gelegt haben, wurden sie bislang erst zu einem späteren Zeitpunkt im Studium behandelt. «Das ist nicht intuitiv», sagt sie, «zumal, wenn man sich überlegt, dass wir nach heutigem Kenntnisstand alle Organismen auf einen gemeinsamen Ursprung zurückverfolgen können».

Ihre Bedenken gegenüber dem bisherigen Bachelor-Studiengang äusserte Vorholt an einer Klausur des Biologiedepartements und skizzierte dort ihre Idee einer kompletten Neuausrichtung. Sie stiess auf Interesse. Es folgten viele Gespräche, die sie darin bestärkten, zusammen mit einer Gruppe von Kollegen das Konzept weiter zu erarbeiten. Als Vorholt dieses ein halbes Jahr später dem Departement vorstellte, kam als grösster Einwand, dass kein fertiges Lehrbuch zur Verfügung stünde. «Wir müssen das Material selbst zusammenstellen und kreativ werden», lautete ihre Antwort.

Eine Erzählung entwerfen

Allen Dozierenden war klar, dass mit einer solchen Umstellung viel Arbeit auf sie zukommt. Doch die Bereitschaft war da, und es wurde eine Curriculumsgruppe gegründet mit dem Mandat, den Bachelor-Studiengang von Grund auf neu zu konzipieren. Dieser breit aufgestellten Gruppe gehörten neben Professoren und Lehrspezialistin auch Studierende an.

Die Projektgruppe erarbeitete die Rahmengeschichte und einen Vorschlag für den Aufbau des Studiengangs. «Wir können in den Lehrveranstaltungen nun nicht mehr einzelne Themen isoliert behandeln, sondern müssen sie in einen Zusammenhang stellen» sagt Vorholt. Um die allgemein gültigen Konzepte zu betonen, ist es notwendig, die Inhalte konsequent aufeinander abzustimmen.  «Es ist wie ein Staffellauf, wir müssen von A nach B kommen, von B nach C usw.», erklärt Vorholt. Das Narrativ wurde vom Departement gutgeheissen, und dann wurde entschieden, wer in welcher Lehrveranstaltung welche Lehrinhalte vermittelt, so dass die Expertisen der Dozierenden möglichst optimal genutzt werden.

Inhalte neu erarbeiten

Das war der Startschuss für die Ausarbeitung der Inhalte. «Dabei ist es wichtig, dass sich die Dozierenden abstimmen und Berührungspunkte identifizieren, damit die Lehrinhalte aufeinander aufbauen» betont Vorholt. Die Lernmaterialien würden zentral abgelegt, so dass alle Dozierende vorhergehendes Material in den Kontext ihrer Vorlesung einbeziehen können. Indem sie zum Beispiel bereits gezeigte Abbildungen ein weiteres Mal verwenden, erzielen sie bei den Studierenden einen Wiedererkennungseffekt.

Einen grossen Einsatz für die Reform leisteten aber nicht nur die Dozierenden des eigenen Departements, sondern auch jene in Departementen, die sogenannte Servicevorlesungen halten, insbesondere in der Chemie. «Wir haben die Chemie mit der Biologie so verzahnt, dass der Zusammenhang zwischen den Fachgebieten von Anfang an klar wird», sagt die Projektleiterin.

Kritisches Denken fördern

Entstanden ist ein weltweit einzigartiges Konzept für den Bachelorstudiengang, der gleich noch ein weiteres wichtiges Ziel verfolgt: «Indem wir die Studierenden gleich zu Beginn mit grossen offenen Fragen konfrontieren, zum Beispiel wie das Leben entstanden sein könnte und wie sich die Theorien dazu über die Zeit entwickelt haben, möchten wir von Beginn weg ihre Neugierde, aber auch ihren kritischen Geist wecken», sagt Vorholt.