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Rektorats Reden © Prof. Schwinges

Theorie u. Praxis im Unterricht an technischen Hochschulen

Rede zur Eröffnung des 56. Studienjahres um Eidgenössischen Polytechnikum in Zurich gehalten von

Direktor

Professor Dr. Ulrich Grubenmann.
ZÜRICH — 1910
Dissert.-Druckerei Gebr. Leemann & Co
Stockerstr. 64

Separatabdruck aus der "Academia", VII. Jahrg., 1910

Der Unterricht an technischen Hochschulen verfolgt bekanntermaßen das Ziel, die studierende Jugend zu Architekten, Ingenieuren, Chemikern, Pharmazeuten, Forst- und Landwirten heranzubilden; bei uns haben sich noch die Fachlehrer in Mathematik und in Naturwissenschaften hinzugesellt. Eine solche Anpassung des Unterrichts an berufliche Interessen birgt nun naturgemäß die Gefahr eines mehr oder weniger "handwerksmäßigen Betriebes" in sich, d. h. eines solchen, welcher sich begnügt mit der "bloßen Anhäufung" von Kenntnissen und dabei bald mehr, bald weniger absieht von ihrer Verknüpfung durch das geistige Band der allgemein wissenschaftlichen Grundlage, und führt leicht dazu, daß man zu rasch und zu stark spezialisiert.

Diese Gefahr bestand in vermehrtem Maße in den Kinderjahren der technischen Hochschulen und verursachte wohl oft eine gewisse Minderung der Würde des in Betracht kommenden Unterrichts. Glücklicherweise erwachte aber in einsichtigen akademisch gebildeten Technikern sehr bald die Überzeugung, daß für jeden, der sein technisches Fach innerhalb der Mannigfaltigkeiten der Praxis glücklich beherrschen soll, einzig in der wissenschaftlichen Grundlage desselben ein sicheres und nie versagendes Fundament gefunden werden kann. Mit besonderer Genugtuung darf anerkannt werden, daß speziell an unserer technischen Hochschule die Lehrerschaft und die leitenden Oberbehörden von Anfang an auf diesem Boden gestanden und es je und je als ihre vornehmste Sorge betrachtet und keine Opfer gescheut haben, die Heranbildung der studierenden Jugend zu akademisch gebildeten Technikern im vollen Strome der Wissenschaft zu vollziehen. Eine stolze Reihe von wissenschaftlichen Sternen ersten Ranges ziert und charakterisiert den Werdegang und die Tätigkeit unserer technischen Hochschule bis herab auf unsere Tage, und der Siegeslauf, den dieselbe in ihren Erfolgen über die ganze Erde angetreten hat, ist nicht zum Mindesten dem Umstande zu verdanken, daß sie in der Art des Unterrichts immerwährend bemüht war, auf voller wissenschaftlicher Höhe zu bleiben und ihn den Anforderungen der Zeit gemäß wissenschaftlich gediegen auszubauen. So ist sie schon seit Jahren in geradezu vorbildlicher Weise dazu übergegangen, den wissenschaftlichen Vorlesungen durch Schaffung mustergültiger Laboratorien entsprechende Übungen anzugliedern und nach einer kurzen Frist von Jahren, wenn die in großzügiger Weise von unsern Behörden beschlossenen Neubauten durchgeführt sein werden, dürfte jedes Fach unseres technischen Bildungsprogrammes vor der Möglichkeit stehen, den Stoff seiner Vorlesungen durch angegliederte Übungen noch weiter wissenschaftlich zu vertiefen, und den Studierenden auf die exakte Erforschung

der Erscheinungen hinzuleiten. Die passende Auswahl des Übungsstoffes gibt dem Leitenden die Mittel in die Hand, eine glückliche Verbindung von Theorie und Praxis herzustellen und so zwischen Wissenschaft und Technik eine goldene Brücke zu schlagen. — Kein Wunder, daß solche Übungen bei den Studierenden in hohen Gunsten stehen und oft ihr schier einziges Trachten ausmachen. So sehr dieser Eifer an und für sich zu loben ist, birgt er doch auch eine gewisse Gefahr in sich, die nämlich, daß darob die notwendige theoretische Vorbildung nicht selten zu hastig erledigt, zu leicht genommen, ja sogar als überflüssiger Ballast angesehen wird. Wie der Mediziner, wenn er einmal zu den anatomischen oder klinischen Übungen zugelassen ist, meist nur sehr schwer, oder gar nicht mehr, sich dazu entschließen kann, philosophisch-propädeutischen Studien mit dem wünschbaren Eifer obzuliegen, so begegnet man auch auf dem akademischen Bildungswege des Technikers häufig einer verwandten Abschwenkungstendenz gegenüber rein wissenschaftlichen Darbietungen des Studienprogrammes, so sehr, daß Lehrerschaft und Behörden sich genötigt sahen, die Zulassung zu den Übungen höherer Semester von einer gewissen Summe erfolgreicher theoretischer Vorstudien abhängig zu machen. Doch wurde hiebei nur das unerläßliche Minimum ins Auge gefaßt und der Studierende wird gut tun, wo immer möglich, darüber hinauszugehen. Zu beachten ist dabei wohl, daß die meisten bahnbrechenden Fortschritte in der Technik hervorgegangen sind aus einer glücklichen praktischen Anwendung theoretischer Wissenschaft.

Gerade hinsichtlich der Übungen besteht nun aber an der technischen Hochschule die große Gefahr eines mehr oder weniger handwerksmäßigen Betriebes in besonderem Maße. Hier vor allem aus ist es notwendig, sich beständig vor Augen zu halten, daß das Studium an einer Hochschule in erster Linie das Ziel verfolgt, zur Selbständigkeit im Denken heranzubilden und daß eine technische Hochschule ihre Studierenden anzuleiten hat, Tatsachen genau zu beobachten und aus ihnen die richtigen Schlüsse zu ziehen, denn hierin liegt die Pulsader des Fortschrittes. Manchem gelingt dies leicht und hervortretender Weise, andern schwerer oder nur bescheiden, je nach der individuellen Anlage und der Methode des Studiums. Darum muß gerade hier der Weg, wenn er zum Ziele führen soll, frei von Schablone dem einzelnen Schüler angepaßt werden. Der Möglichkeiten dafür gibt es ja unendlich viele, gerade so, wie auch Theorie und Praxis, oder Wissenschaft und Technik, in der mannigfaltigsten Weise ineinander greifen, sich durchdringen und gegenseitig befruchten. Auch die historische Entwicklung dieser Beziehungen bietet viele beherzigenswerte Winke dafür.

Der ursprünglichste Modus im Streben nach technischem Fortschritt, auch jetzt noch dort geübt, wo wissenschaftliche Methoden noch keinen Eingang gefunden haben, bestand einfach in einem Probieren oder "Erpröbeln" von allem Möglichen, was Erfolg zu versprechen schien. Völlig ungesuchte Erfahrung, mancherlei Nachahmung

und wohl etwa auch der Zufall mögen dabei eine große Rolle gespielt haben. Die Übermittlung von so gefundenen technischen Fertigkeiten und Methoden geschah dann durch mündliche Überlieferung vom Vater auf den Sohn, vom Kundigen auf den Unkundigen. — Die ersten Erfahrungen wurden zweifellos auf dem Gebiete der Mechanik gemacht, an Hebel, Keil und schiefer Ebene, an Rollen und Rädern, am fallenden und geschleuderten Stein, an der Kraft des fließenden Stromes und an der Wucht des Sturmes. Der Mensch kam dazu, dieselben sich für seine Zwecke in Gestalt einfachster Werkzeuge und Maschinen dienstbar zu machen ohne jegliche Kenntnis der Gesetze der Dynamik, welche spätere nach Tausenden von Generationen, den bewußt arbeitenden und wissenschaftlich forschenden Techniker in die Wege geleitet haben, die kinetische Energie des niederfallenden Wassers zu den erstaunlichen Kraftleistungen anzuspannen, die wir jetzt z. B. an den mannigfachen Systemen von Turbinenanlagen bewundern können. Der alten Droschke, dem Kahn und der Pferdebahn hat die moderne Technik das Fahrrad und das Automobil hinzugesellt; kunstvoll gebaute Straßen und Schienenwege durchziehen das Land. Flüsse und Ströme, Seen und Meere gelten nicht mehr als Hindernisse, sondern als Förderer des Weltverkehrs und in unsern Tagen spielt sich der großartige Vorgang ab, wie durch das Luftschiff und die Flugmaschine das Luftmeer erobert und dem allgemeinen Verkehr dienstbar gemacht werden soll. "Große Opfer haben todesmutige Pioniere dieser Aufgabe schon gebracht, aber noch viele weitere werden geleistet werden müssen, bis Wissenschaft und Technik das Problem soweit gelöst haben, daß der Mensch eben so gut wird fliegen lernen, wie unsere kleinen und großen Vögel, bis der Motor nur zum Anfahren und zu einzelnen Erhebungen und Wendungen nötig sein wird, sodaß der eigentliche Flug ohne besonderen Energieaufwand erfolgen kann und große Geschwindigkeiten ohne Flügelschlag sich erzielen lassen!"

Als sprechendstes Beispiel für die Tragweite, welche richtige Beobachtungen und Schlüsse aus gegebenen natürlichen oder technischen Tatsachen umgekehrt für den Fortschritt der theoretischen Erkenntnis annehmen können, mag die Einführung des zweiten Hauptsatzes der Energetik in die Wissenschaft angeführt werden. Der Anstoß dazu ging bekanntlich aus von dem jungen französischen Ingenieur Sadi Carnot, welcher am 24. August 1832, erst 36 Jahre alt, sein hoffnungsvolles Leben aushauchte. Auf ihn machte die weltbewegende Bedeutung der kurz vorher erfundenen Dampfmaschine den tiefsten Eindruck und er suchte sich darüber Rechenschaft zu geben, wie ihre außerordentlichen Wirkungen zu erklären seien, denn die Idee von der Umwandlung der Wärme in Arbeit war damals noch nicht vorhanden und darum war es unerklärlich, wie durch Wärme Arbeit geleistet werden könne. Sadi Carnot fand zunächst, daß das treibende Prinzip für die Leistungen der Dampfmaschine das Wärmegefälle, d. h. der Temperaturunterschied sei, ganz wie bei den Mühlerädern das Wassergefälle, d. h. der Druckunterschied, Dann übertrug er aus der Mechanik den Begriff der idealen Maschine auf die Dampfmaschine und stellte

fest, daß dem Arbeitsverlust durch Reibung bei den gewöhnlichen Maschinen ein solcher durch Wärmeleitung bei den Dampfmaschinen entspricht. Könnte dieser verhindert werden, so würde bei der Dampfmaschine der umkehrbare Kreisprozeß denkbar, bei welchem diese Maschine eben so gut in positivem als in negativem Sinne zu arbeiten vermöchte. Aus dieser Vorstellung des umkehrbaren Kreisprozesses leitete nun Sadi Carnot seine wichtigsten Resultate ab. Sie lassen sich kurz dahin zusammenfassen, daß immer, wenn aus Wärme Arbeit erzeugt wird, die Menge der letztem im günstigsten Falle der aufgewendeten Wärme proportional ist. Außerdem ist die erzeugte Arbeitsmenge in bestimmter Weise aber auch von der Temperatur abhängig und es ist ganz allgemein gerade diese, welche die Nutzung bestimmt. Letztere ist also nicht durch die besondere Beschaffenheit der Maschine gegeben und es müßte sich für jede Temperatur der Nutzeffekt aus den Einheiten der Wärmemenge berechnen lassen. Dies ist in der Tat auch schon von Sadi Carnot versucht, aber nicht durchgeführt worden und gelang erst 18 Jahre später W William Thomson. Doch ist klar, daß durch Carnots Gedankengang die Idee des mechanischen Wärmeäquivalentes eigentlich geschaffen wurde. Von ihr aus gelang es nach zwei Jahrzehnten Thomson und Clausius, klar zu machen, daß bei keiner Umwandlung von Wärme in Arbeit, überhaupt bei keiner Umwandlung einer Energieform A in eine andere B, A genau gleich B ist, sondern daß immer nur ein Bruchteil umgewandelt wird, der neuerdings von Ostwald der "ökonomische Koeffizient" oder das "Güteverhältnis" genannt worden ist. Dies ist aber nicht anderes, als der zweite Hauptsatz der Energetik, der Entropiesatz, dessen Anwendbarkeit nicht nur auf allen Gebieten des Wissens, sondern auch des Lebens unsere heutige Kultur zu bewegen beginnt. —

Ein weiterer Blick auf die Entwicklung von Wissenschaft und Technik belehrt uns, daß durch rein wissenschaftliche Forschung einstens die Erscheinungen der Induktion gefunden wurden und die Gesetze, welchen die elektrischen Ströme unterworfen sind; die enorme Potenzierung ihrer Stärke und die praktische Verwendung derselben in den Dynamomaschinen und in den Beleuchtungsanlagen sind aber Leistungen, welche von wissenschaftlichen Technikern der Neuzeit geschaffen worden sind. Die unablässig vorwärtsdrängende und erfinderische Technik hat es fertig gebracht, in besonderen elektrischen Kraftmaschinen den elektrischen Strom auch zur mechanischen Arbeit heranzuziehen, ein Problem, das in der elektrischen Zugförderung seine prägnanteste Lösung gefunden hat. — Aus dem unscheinbaren Versuche der elektrischen Zersetzung des Wassers ergab sich weiter die Möglichkeit, elektrische Energie in chemische Energie, elektrische Arbeit in chemische Arbeit umzusetzen und die Elektrotechnik durch den besonderen Zweig der chemischen Elektrotechnik zu erweitern.

Nirgendswo haben aber glücklich geleitete Übungen fruchtbringender gewirkt, als in der Entwicklung der chemischen Wissenschaft und Technik., Bewußte, und mehr und mehr auch planmäßig durchgeführte Laboratoriumstätigkeit hat als Ergebnis einer Unsumme von Übungsbeispielen und Einzelversuchen

aus der ehemaligen Scheidekunst den reichverzweigten Baum der analytischen Chemie geschaffen, während aus der alten Probierkunst und der mystischen Farbküche von ehedem unter der Agide der Atom- und Strukturhypothese durch wissenschaftlich inspirierte Versuche die chemische Synthese hervorgegangen ist und innerhalb ihres stolzen Lehrgebäudes der organischen Chemie die Kenntnis jener schier unendlichen Fülle von modernen Farbstoffen sich entwickelt hat, deren Mannigfaltigkeit und Glanz nicht selten die Produkte der belebten Natur in den Schatten stellt. Kein Problem ist zu schwierig, und kein Stoff zu kompliziert, als daß nicht der Chemiker von heute durch "Abbau und Aufbau" die Hand daran legte. Aus der "Retortensprache" ist der künstliche Zucker und Indigo erstanden, und die Natur des Chlorophylls erkannt worden, und das Künstliche unterscheidet sich vom Natürlichen oft nur dadurch, daß es besser und reiner ist, als das Natürliche. Den Laboratorien der Universitäten und technischen Hochschulen haben sich solche der Technik ebenbürtig an die Seite gestellt, und was irgendwie dem Wohle der Menschheit zugute kommt, wird, dank der unablässig vorwärtstreibenden Kraft, der großen Regsamkeit und der kommerziellen Findigkeit einer mit den reichsten Mitteln ausgestatteten Technik alsbald in größtem Umfange produziert und in den Strom des Welthandels eingestellt.

Wiederum in unsern Tagen beginnt eine neue, theoretisch-chemische Erkenntnis in ungeahnter Weise die Technik zu durchdringen; wir meinen die von Ostwald angeregte, von ihm und seinen Mitarbeitern durchgeführte Theorie der Katalysatoren. Seitdem man erkannt hat. daß durch dieselben nicht neue Prozesse erzeugt werden, sondern, daß sie vielmehr nur solche Prozesse beschleunigen, welche auch ohne sie verlaufen würden, deren Verlauf dann aber viel langsamer geschähe, ist ein Leitgedanke gegeben, mittelst dessen die Technik Wege suchen kann, und sie auch mehrfach schon gefunden hat, ihre Produktion um ein Vielfaches zu beschleunigen. Daß dies von unabsehbarer Wichtigkeit für sie ist, bedarf keiner weiteren Ausführung. Es möge hier nur an die Anwendung von katalytisch wirkendem Platinmoor in der Fabrikation von Schwefelsäure erinnert werden.

Unschätzbare Dienste hat die Tätigkeit des theoretischen Chemikers auch andern Zweigen der Wissenschaft geleistet und ihre Resultate in viele neue Kanäle geleitet. Ein klassisches Beispiel dieser Art ist an den Namen von Liebig geknüpft, der, als einer der Begründer der organischen Chemie, sich später mehr und mehr der Frage hingegeben hat, wie sich ihre Ergebnisse für die Ernährung von Tieren und Pflanzen nutzbar verwenden lassen. Allerdings sind zahlreiche der Ansichten Liebigs, bezüglich der Rolle der verschiedenen Stoffe in der Ernährungsfrage später stark verändert, und wohl auch widerlegt worden; trotzdem aber verdanken wir ihnen eine Vervielfachung der Erträge der Landwirtschaft und auch heute noch ist in der Agrikulturchemie "der fördernde Einfluß der Gedanken Liebigs und der von ihm inaugurierten Wege noch keineswegs abzusehen oder gar erschöpft".

Ein neueres Beispiel gibt uns die physikalische Chemie, besonders in ihren zunächst theoretisch interessanten Versuchsreihen über die Existenzbedingungen und die Stabilitätsfelder unorganischer Körper. Wir erinnern diesbezüglich an die hochbedeutsamen Arbeiten von Van t'Hoff und seiner Schüler über die Bildung der ozeanischen Salzlagerstätten, die ihren technischen Ausklang in einem ungeahnten Aufschwung der Kalisalzindustrie gefunden haben und weiter daran, wie die physikalische Chemie jetzt beginnt, ihre Streiflichter zu werfen über die Frage der Entstehung von Metallen und Erzen, von Mineralien und Gesteinen, und berufen sein dürfte, binnen kurzem nicht nur die Lehrgebäude der Mineralogie, Gesteinskunde und Geologie, sondern auch die praktische Tätigkeit des Berg- und Hütteningenieurs in noch heute ungeahnter Weise ändernd und klärend zu beeinflussen. Auch in diesen Zweigen wird, wie anderswo, infolge dessen an die Stelle einer althergebrachten und zum Teil noch naiven Praxis mehr und mehr streng wissenschaftliche Arbeit treten müssen.

Genug jetzt der Beispiele, die zeigen sollen, wie enge Wissenschaft und Technik sich gegenseitig durchdringen, und wie großartig die Erfolge sind, welche die befruchtende Anwendung des Experimentes und richtig geleiteter Übungen gezeitigt haben. Besonders eindrucksvoll tun sie dar, wie der wissenschaftlich geleitete Versuch eines der allgemeinsten Werkzeuge darstellt, welches sich der Mensch für den Fortschritt in der Kultur geschaffen hat, und nicht mit Unrecht hat Ostwald daraus den Beruf der Wissenschaft dahin abgeleitet, "zu lehren, wie aus dem Gegenwärtigen das Zukünftige zu eruieren ist".

Die Wissenschaft darf sich nicht mehr damit begnügen, gewonnene Kenntnisse zu sammeln, zu ordnen und zusammenzufassen, sie hat vor allem aus auch die Aufgabe, sie zu mehren und die Grundlage für Künftiges zu schaffen. Die alte Wissenschaft richtete ihr Augenmerk auf die Kenntnis des Seienden, modernes Wissen strebt nach dem Erfassen des Werdenden!

Dementsprechend liegt auch der Schwerpunkt des modernen Unterrichtes an technischen Hochschulen weniger mehr in den zusammenfassenden und orientierenden Vorlesungen, die für die Massen berechnet sind, sondern vielmehr in den von wissenschaftlichem Geiste durchdrungenen Übungen in Laboratorien, Instituten und Zeichensälen, in Kolloquien und Seminarien, wo der Studierende zugleich die persönliche Unterweisung seines Lehrers genießen kann. Dort ist einem anregenden Unterricht Gelegenheit geboten, ursprüngliche Begabung aufzuschließen, zu fördern und zu glücklicher Entwicklung zu bringen. Dem Studierenden fällt die Aufgabe zu, an Hand der gehörten Vorlesungen sich über ein gestelltes Problem zunächst die nötige theoretische Grundlage und Klarheit zu verschaffen, und dann erst an die experimentelle oder technische Lösung desselben zu gehen. Und wie man die Höhe technischer Wissenschaft zu bemessen pflegt nach der mathematischen Ausgestaltung ihrer Lehrgebiete,

so sollte auch der Studierende sich bestreben, wo immer möglich die gefundene Lösung in eine mathematische Formel zu fassen.

Wenn nun auch unbedingt zugegeben werden muß, daß ein großer Teil der Erfolge moderner Wissenschaft und Technik gezeitigt worden ist am segenspendenden Baume fruchtbarer Hypothesen, so darf doch nie vergessen werden, daß in den Hypothesen bloße Annahmen vorliegen und daß es den Anforderungen des neuzeitlichen Unterrichtes besser entspricht, mehr und mehr von ihnen abzusehen und sich auf den Boden des Absoluten, des Meßbaren und Kontrollierbaren zu steIlen, "die Erscheinungen als solche genau zu beobachten, aus ihnen die richtigen Schlüsse zu ziehen und sie durch Induktion zu verallgemeinern". Dabei wird auch der ausgeprägte Zug ins Praktische, welcher immer kräftiger den Hochschulunterricht zu durchdringen strebt, in günstiger Weise beeinflußt werden und wird der Lehrer von selbst dazu geführt, weniger auf die Häufung positiver Kenntnisse hinzuarbeiten, sondern vielmehr den Studierenden dahin zu leiten, daß er mit seinen Kenntnissen praktisch etwas anzufangen weiß.

Kein Zweifel, daß die angedeutete Wendung in der Arbeitsmethode technischer Hochschulen an Lehrer und Behörden nicht unerheblich höhere Anforderungen stellt, als die Vergangenheit. Während die Hörer, die in einer Vorlesung befriedigt werden können, ohne Nachteil für den einzelnen Studierenden und ohne Schwierigkeiten in der Ausführung sich auf mehrere Hunderte belaufen dürfen, wird ein erfolgreicher Unterricht in Laboratorien, Übungen und Zeichensälen nur an einer wesentlich kleineren Zahl von Teilnehmern sich durchführen lassen und dieser persönliche Unterricht wird zugleich die Kraft des Lehrers in ungleich intensiverer Weise beanspruchen, als die Vorlesung. Endlich mehren sich immerwährend auch die Zweige, in welche die technische Wissenschaft vermöge ihrer fortschreitenden Entwicklung sich differenzieren muß. Alles dieses sind Erscheinungen, die von weitausschauenden Behörden nicht aus den Augen gelassen werden dürfen und niemand darf sich darüber wundern, daß auch die Unterhaltungs- und Betriebskosten unserer technischen Hochschule in ununterbrochener Steigerung begriffen sind, ja, nach der Durchführung der geplanten Neubauten durch den Betrieb vermehrter Laboratorien, Institute und weiterer Übungsmöglichkeiten sich noch ganz erheblich werden steigern müssen! —

Allein derartige Aufwendungen sind für die Lösung der kulturellen Aufgaben eines Landes von großem und unersetzlichem Werte. Sie dürfen nicht als Opfer aufgefaßt werden, sondern sind vielmehr als Betriebskapitalien einzuschätzen! In dieser wichtigen Erkenntnis und in diesem richtigen Gefühle haben denn auch unsere Behörden und hat in letzter Linie unser Volk bisher noch niemals versagt, wenn für die Hebung unserer technischen Hochschule weitere und große Mittel bewilligt werden mußten und mit voller Zuversicht dürfen wir diesbezüglich auch in die Zukunft sehen.

An den Herren Dozenten liegt es, dieselben nach besten Kräften zu verwenden, zu Nutz und Frommen unseres Landes im Dienste der kulturellen Aufgaben moderner Wissenschaft, an die Studierenden ergeht die Einladung, durch tüchtige Arbeit und fleißiges Bemühen sie jetzt zu nützen, damit durch sie der Fortschritt in Wissenschaft und Technik künftig seine Kräfte und weitere Ziele finde!