Digitale Praktika und virtuelle Experimente

Austaste an einer Steuerung wird gedrücktPraktische Tätigkeiten und Experimente sind in der Regel elementarer Bestandteil des Studiums. Darauf deuten nicht nur in Curricula festgeschriebene Grundpraktika oder die Vielzahl an Stunden hin, die Studierende normalerweise innerhalb der Labore der TU-Chemnitz verbringen, sondern auch die im technischen Bereich anzutreffenden klassischen Pflichtpraktika wie beispielsweise Zugversuche in der Werkstofftechnik, Bewegungsstudien in der Getriebetechnik/Mechanik oder solche zur Programmierarbeit in der Robotik.

Durch die Vermeidung bzw. den Wegfall von Präsenz der Studierenden und Lehrenden in den Lehr- und Forschungshallen und die damit einhergehende Verlagerung der Lehre ins remote Lehren und Lernen, entstand eine Situation, in der diese wichtigen Bausteine eines Studiums nur sporadisch unter Auflagen stattfinden konnten oder gänzlich ausfallen mussten. Im Gegensatz zu Vorlesung und Übung stellen Praktika nämlich hohe Anforderungen an den Ort der Durchführung und die benötigte Infrastruktur.

Kurzfristig wurden dafür oftmals videobasierte Lösungen gefunden, welche vor allem den veranschaulichenden Charakter eines Experiments widerspiegeln. Sehr empfehlen kann man an dieser Stelle den Erfahrungsbericht des Vorlesungsassistenten der Experimentalphysik Dr. rer. nat. Herbert Schletter (TU Chemnitz). Nur wie sieht es hier mit der interaktiven Komponente aus? Wie können Handlungsmöglichkeiten eröffnet und die Tätigkeiten, die Studierende in einem Praktikum ausführen sollen, abgebildet werden?

Derartige Fragestellungen wurden bereits vor der Coronakrise in Forschungsarbeiten aus dem Bereich Lehrdidaktik aufgeworfen und mögliche Lösungsvarianten diskutiert. Der aktuelle Fokus liegt dabei auf den sogenannten Remote Labs – also aus der Ferne bedienbaren Laborumgebungen – und der vollständigen Virtualisierung durch Simulationen. Derartige Lösungen bringen nicht nur in der aktuellen Situation Vorteile, sondern könnten auch zukünftig nach Öffnung der Labore und Werkstätten nachhaltig weitergenutzt werden.

An der Professur Montage- und Handhabungstechnik der TU Chemnitz hat Philipp Wabnitz, M.Sc.* sich intensiv mit studentischen Lernprozessen in virtuellen Laborumgebungen befasst. So erfahren Studierende eben auch virtuell, wie die praktische Anwendung theoretischer Kenntnisse aussieht und welche Konsequenzen Fehlentscheidungen zur Folge haben, die in der Realität große Schäden anrichten würden. Durch in die Lernumgebung integrierte Quizze und Selbsttests können Studierende ihre eigenen Learning Outcomes regelmäßig prüfen und finden Spaß beim virtuellen Experimentieren beispielweise indem sie einfach mal den Not-Aus-Schalter drücken oder Kisten einem Robotergreifer zuwerfen.

Wer mehr darüber erfahren möchte, findet auf YouTube den Beitrag „Ideen teilen – Impulse mitnehmen: Möglichkeiten digitaler Praktika“ zur Reihe HFD Let’s Talk. Der darin gezeigte OPAL-Kurs „Möglichkeiten digitaler Praktika und virtueller Experimente“ ist frei und offen zugänglich und kann jederzeit durchstöbert werden.

*Philipp Wabnitz, M.Sc., Professur Montage- und Handhabungstechnik, Fakultät für Maschinenbau, Lehrpreisesträger „Lernförderlicher Einsatz digitaler Technologien“ 2020 der TU Chemnitz

(Blogartikel verfasst von Philipp Wabnitz und ergänzt von Ulrike Rada)

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