Der CASUS-Doktorand Karan Shah wurde kürzlich in das Programm „Data Science Education Community of Practice“ (DSECOP) der American Physical Society (APS) aufgenommen. Die weltweit größte wissenschaftliche Gemeinschaft von Physikern finanziert regelmäßig Projekte, die den Auftrag der APS unterstützen, das Wissen der Physik zum Wohle der Menschheit zu erweitern und zu verbreiten, die Physik zu fördern und der breiteren Physikgemeinschaft zu dienen. Das DSECOP-Programm ist ein Projekt mit solch einem Fokus. Das Ziel ist, angehenden Physikerinnen und Physikern nützliche Fähigkeiten in den Datenwissenschaften zu vermitteln, die über den Standardlehrplan hinausgehen.

Karan, herzlichen Glückwunsch zu diesem Erfolg! Ich habe gehört, dass es viele Bewerbungen gab, die nicht gut genug für das limitierte Programm waren. Was ist deine Motivation, dich an diesem Lehrprojekt zu beteiligen?

Shah: Vielen Dank! Ich bin sehr erfreut, an diesem Programm mitwirken zu können. Meine Motivation rührt von meinen eigenen Erfahrungen als Student her. Als ich mein Physikstudium begann, fiel mir auf, dass viele Professoren viel Zeit mit Programmieren und der Analyse von Daten verbrachten. Ich wollte darin besser werden, konnte diese Inhalte aber in den Physikkursen nicht finden. Ich begann, Informatik-Kurse zu belegen und machte schließlich auch einen Informatik-Abschluss. Da datenwissenschaftliche Verfahren häufig in der physikalischen Forschung eingesetzt werden und zudem sehr gut für Anwendungen in der Wirtschaft nutzbar sind, bin ich der Meinung, dass Physikstudenten von einem integrierten Lehrplan profitieren. Zu dessen Aufbau möchte ich einen Beitrag  leisten.

Was muss man denn, wenn man Physik studiert, jenseits von Quanten- oder Teilchenphysik wissen?

Shah: Die Datenwissenschaften gewinnen in der Physik zunehmend an Bedeutung. Die meisten Studenten beschäftigen sich mit diesem Thema auf eigene Faust, da es noch nicht Teil des Standardlehrplans ist. Das Ziel dieses Programms ist es, von Experten begutachtete Module zu erstellen, um künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen in den Lehrplan für das Bachelorstudium der Physik zu integrieren. Anstelle eines separaten Kurses für maschinelles Lernen werden sich die Module auf Anwendungen der Datenwissenschaften im Zusammenhang mit physikalischen Problemen konzentrieren und als Teil bestehender Standard-Physikkurse unterrichtet werden. Diese Module werden in sich abgeschlossen sein und aus interaktiven Tutorien, Hintergrundmaterial, Unterrichtsplänen, Tests, Notizen für Lehrkräfte usw. bestehen. Von jedem DSECOP-Stipendiaten wird erwartet, dass er Material im Umfang von 8 Unterrichtsstunden erstellt.

Wie läuft das Programm konkret ab?

Shah: Es hat im März 2022 begonnen und wird 10 Monate bis Dezember 2022 dauern. Die Stipendiaten haben bereits ihre Vorschläge für Modulthemen eingereicht. Danach werden sie mit der Arbeit an ihren gewählten Modulen beginnen. Im Sommer treffen sich alle Stipendiaten zu einem Workshop mit den Programmverantwortlichen und Physiklehrkräften, um gemeinsam an den Modulen zu arbeiten. Die Module werden im August 2022 fertig sein – gerade noch rechtzeitig für den Unterricht im US-amerikanischen Herbstsemester. Anhand der Rückmeldungen aus dem Unterricht erhalten die Module Ende 2022 einen Feinschliff. Im Dezember 2022 findet schließlich ein Workshop statt, auf dem alle entwickelten Module in kompakter Form vorgestellt werden.

Wird das Lehrmaterial, das derzeit entwickelt wird, auch für Menschen außerhalb der USA verfügbar sein?

Shah: Natürlich! Ich werde die Tutorien, an denen ich arbeite, hier am CASUS testen. Meine Tutorien und alle anderen Module, die entwickelt werden, werden später in diesem Jahr frei zugänglich sein. Wir planen, das Material künftig für die Schulung von CASUS-Studenten zu verwenden, insbesondere für Studenten im Bachelor- und Masterstudium der Physik.