Veranstaltungsprogramm

Eine Übersicht aller Sessions/Sitzungen dieser Tagung.
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Sitzungsübersicht
Sitzung
1.3.b: Lösungen rechnergestützt gestalten
Zeit:
Donnerstag, 23.05.2019:
16:30 - 17:30

Chair der Sitzung: Justinus Pieper
Ort: BITZ - Raum K1/K2
BITZ Bremer Innovations- und Technologiezentrum, Fahrenheitstraße 1, 28359 Bremen

Präsentationen
16:30 - 16:45

Konzipieren und realisieren von ferngesteuerten Betonbooten im interdisziplinären Bachelor-Projekt

Lennart Osterhus1, Uta Riedel2, Siska Simon2, Anne Bunde2, Torben Bellmann1, Heike Kölzer1, Frank Schmidt-Döhl1

1Technische Universität Hamburg, Institut für Baustoffe, Bauphysik und Bauchemie; 2Technische Universität Hamburg, Zentrum für Lehre und Lernen

Abstract 1 Im Rahmen des Interdisziplinären Bachelor-Projekts der TUHH wurde für das laufende Wintersemester eine neue Aufgabenstellung konzipiert. Neben den Teilprojekten „Algenreaktor“ und „Open Topic“ [1,2] können Studierende erstmals ferngesteuerte Betonboote planen und bauen. Der Tagungsbeitrag thematisiert die praktische Umsetzung des Projekts „Betonboot“. Die Projektarbeit wird für Student/innen des ersten Semesters angeboten und fordert interdisziplinäres Denken und Handeln. Etwa 25 Teilnehmer/innen aus den Fächern Allgemeine Ingenieurwissenschaften, General Engineering Science, Schiffbau, Bau- und Umweltingenieurwesen, Maschinenbau, Elektrotechnik, Mechatronik, Logistik und Mobilität sowie Informatik Ingenieurwissenschaften haben in zwei Teams die Aufgabe, jeweils ein schwimmfähiges Betonboot zu konstruieren. Das Boot soll die Ausmaße von 80x50 cm Grundfläche nicht überschreiten sowie durch einen Motor angetrieben und ferngesteuert werden können. Eine weitere Herausforderung besteht darin möglichst viel Last mit den Booten transportieren zu können. Die Studierenden haben sich selbständig ihren Vorlieben und Fähigkeiten entsprechend in Untergruppen eingeteilt, die sich mit unterschiedlichen Teilaspekten beschäftigen. Nach einer Kurzeinführung zur Konstruktionsmethodik haben die Teilnehmer/innen die Bootsform konstruiert sowie Antriebs- und Steuerungssysteme geplant. Eine Gruppe hat die Schalung für das Auftragen des Betons aus Styropor angefertigt, die andere Gruppe hat sich für eine Holzschalung entschieden. Parallel dazu haben die Studierenden ihre eigenen Betonrezepturen entworfen und getestet. Der Schiffsrumpf wurde in beiden Teams durch Spachteln und anschließendes Aushärten unter Wasser hergestellt. Für das Austarieren der schwimmenden Schiffe musste insbesondere auf die Positionierung der Komponenten des Innenausbaus geachtet werden. Zu definierten Meilensteinterminen haben beide Gruppen (zunächst voneinander getrennt, später gemeinsam) die Zwischenstände präsentiert. Die finale Fertigstellung der Betonboote wird für das Semesterende erwartet. Die Studierenden haben in kurzer Zeit erste Erfahrungen in den Bereichen praktisches Arbeiten, Präsentieren ihrer Ergebnisse und Projektkoordination gesammelt. Sie haben Verantwortung für ihre Ergebnisse und einen großen Zusammenhalt innerhalb der Teams entwickelt.

Abstract 2 A new assignment was developed for the Interdisciplinary Bachelor Project (IDP) at University of Technology Hamburg (TUHH) in winter semester 2019/20. In addition to the existing project assignments “Photobioreactor” and “Open Topic” [1,2], students now have the opportunity to construct and build remote-controlled concrete vessels. The paper describes the practical application of the project “concrete vessel”. The project is offered to students of the first semester. It challenges students to think and act in an interdisciplinary way. About 25 students from study courses General Engineering Science, Ship Building, Civil and Environmental Engineering, Mechanical Engineering, Electrical Engineering, Mechatronics, Logistics and Mobility as well as Informatics participates in two teams. They have the task to construct and build a buoyant ship. The dimensions of the ship must not exceed measurements of 80 by 50 cm and the ships are supposed to be powered by a remote-controlled electrical propulsion system. A maximum load has to be transported.

The students of each team divided themselves into groups depending on their previous knowledge and work on different subareas. Following a short input to construction methodology, participants constructed the shape of the boat and planned the propulsion systems. One of the teams built the molding for the vessel from styrofoam, the other one from wood. The concrete formulations were designed and tested by the students, and the hull was produced by smoothing followed by hardening underwater. The positioning of the inner compounds is important for balancing the boat in the water. At defined milestones, students presented the state of the work (first each team on its own, later together). The final completion of the boats is expected for the end of the semester. Students gained first experiences in the fields of practical work, presentation of results and project coordination in short time. They took responsibility for their results and developed a good team approach.



16:45 - 17:00

Thermo-Active – Ein Lehr-Lern-Konzept zur aktiven Verständnissicherung und differenzierten Leistungsförderung

Tobias Fieback1, Rhena Wulf1, Ronny Freudenreich2, Timon Umlauft1, Hans-Joachim Kretzschmar2

1TU Bergakademie Freiberg, Deutschland; 2Hochschule Zittau/Görlitz

Abstract 1

Die heterogene Zusammensetzung der Studierenden in den Grundlagenveranstaltungen vieler Ingenieursdisziplinen ist eine der zentralen Herausforderungen für die Lehrenden in MINT-Studiengängen. Insbesondere die Unterschiede im Wissensstand der Lernenden prägen das didaktische Konzept der einzelnen Lehrveranstaltungen. Die Lehre orientiert sich oft an der Leistungsmitte. Probleme, wie die Überforderung der leistungsschwachen Studierenden sowie die Unterforderung der Leistungsspitze und schließlich ein Rückgang in der Lernermotivation mit negativen Auswirkungen auf den Studienerfolg sind oftmals die Folgen.

Spezielle E-Learning-Ansätze bieten vielfältige Möglichkeiten zur Unterstützung des Studienerfolgs. Die Technische Universität Bergakademie Freiberg (Prof. Dr.-Ing. T. Fieback) und die Hochschule Zittau/Görlitz (Prof. Dr.-Ing. habil. H.-J. Kretzschmar) beschäftigen sich im Rahmen des Projekts „thermoACTIVE“ mit der Entwicklung, Implementierung und Erprobung eines didaktischen Konzepts, dass auf die aktive Verständnissicherung und eine differenzierte Leistungsförderung im Modul Technische Thermodynamik ausgerichtet ist. Ergänzend zur Vorlesung und zum Seminar sieht das Format diagnostische und formative E-Assessment-Ansätze vor, um die Lernenden bei ihren Lernhandlungen zu unterstützen. Es erfolgt eine spezifische Förderung in Abhängigkeit des Leistungsniveaus unter Verwendung verschiedener E-Learning-Elemente [1]. thermoACTIVE hilft den Lernenden dabei, ihren Lernprozess zielgerichtet voranzutreiben und ihre methodischen Fähigkeiten im Bereich des selbstgesteuerten Lernens zu trainieren. Ziel ist es, dass die Leistungsmitte besser auf die anstehenden Prüfungen vorbereitet, und die Leistungsspitze weiterführend gefördert werden. Dies unterstützt die Aufgabe akademischer Bildungseinrichtungen „Spitzenpotentiale zu identifizieren und aktiv zu fördern“.

Das Lit-Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Qualitätspakt Lehre. Der Beitrag stellt das Konzept „thermoACTIVE” vor und präsentiert Ergebnisse, die im Rahmen des Projekts an der TUBA Freiberg und der Hochschule Zittau/Görlitz gesammelt wurden.

Abstract 2

The heterogeneous composition of students in the basic courses of many engineering disciplines is one of the central challenges for the teachers in STEM programs. In particular, the different level of knowledge of the learners characterize the didactic concept of the individual courses. The teaching is often geared to students of average performance. Problems, such as the overburdening of low-achieving students and the underchallenge of students at the peak of performance and finally a decline in learning motivation with a negative impact on student success are often the consequences.

Special e-learning approaches offer many opportunities to support student success. The Technical University Bergakademie Freiberg (Prof. Dr.-Ing. T. Tieback) and the University of Applied Sciences Zittau / Görlitz (Prof. Dr.-Ing .- habil H.-J. Kretzschmar) are involved in the development, implementation and testing of a didactic concept within the framework of the project "thermoACTIVE" where active understanding assurance and a differentiated performance support in the module Technical Thermodynamics is aimed. In addition to the lecture and seminar, the format provides diagnostic and formative e-assessment approaches to assist learners in their learning activities. There is a specific promotion depending on the level of performance using different e-learning elements [1]. ThermoACTIVE helps learners to purposefully advance their learning process and to train their methodological skills in the area of self-directed learning.

The aim is to better prepare the students of average performance for the upcoming exams and to further promote the students at the peak of performance. This supports the task of academic institutions to identify and actively promote peak potentials.

The Lit project is funded by the Federal Ministry of Education and Research within the framework of the “Qualitätspakt Lehre”. The article introduces the concept "thermoACTIVE" and presents results that were collected within the framework of the project at the TUBA Freiberg and the University of Applied Sciences Zittau / Görlitz.



17:00 - 17:15

Programmierprojekt im Bereich komplexer, mikroprozessorbasierter Systeme mit einem Hexapod

Johannes Paehr1, Thomas N. Jambor2

1Leibniz Universität Hannover, Deutschland; 2Technische Universität Berlin, Deutschland

Mikroprozessorbasierte Systeme erfahren aufgrund ihrer zahlreichen Einsatzmöglichkeiten, der stetig steigenden Leistungsfähigkeit sowie der fallenden Preise eine unaufhaltsame Verbreitung. Deshalb wird die Fähigkeit, solche Systeme entwerfen und realisieren zu können, für Ingenieurinnen bzw. Ingenieure immer wichtiger. Da die Systeme auch durch Facharbeiterinnen und Facharbeiter installiert und gewartet werden, ist die Vermittlung dieser Kompetenzen an zukünftige Lehrkräfte an berufsbildenden Schulen ebenso wichtig.

Ausgehend von dem skizzierten Bedarf wurde am Zentrum für Didaktik der Technik ein Projekt konzipiert, das an der Schnittstelle zwischen Bachelor- und Masterstudium verortet ist und sowohl für zukünftige Ingenieurinnen und Ingenieure als auch für zukünftige Lehrkräfte angeboten wird. Im Rahmen dieses Projektes wird ein sechsbeiniger Roboter (Hexapod) verwendet, um die Kompetenzen der Studierenden im Bereich der mikroprozessorbasierten Systeme zu fördern. Diese Plattform bietet die Basis für die Programmierung unterschiedlicher Teilsysteme. An den Kern, abgebildet durch einen Raspberry Pi 3, werden unterschiedliche Mikrocontroller über ein Bussystem angebunden. Das Ziel, das mit dem Roboter verfolgt wird, besteht darin, eine einerseits sehr vielseitige und andererseits motivierende Plattform anbieten zu können. Die Vielseitigkeit wird durch den Einsatz von unterschiedlichen Mikrocontrollern erreicht, die sich entsprechend mit unterschiedlichen Programmiersprachen programmieren lassen. Das Spektrum reicht dabei von sehr hardwarenaher (Assembler) bis hin zu abstrakter Programmierung (Java). Ein motivierender Aspekt ist die Art des eingesetzten Roboters. Dieser unterscheidet sich in seiner Fortbewegung von den meisten anderen, die häufig mit Rädern oder Ketten angetrieben werden, indem er ähnlich wie ein Insekt geht. Dieses Merkmal stellt eine Besonderheit dar, die zwangsläufig zu Kommunikationsprozessen bei der Modellierung des Bewegungsapparates durch die Studierenden führt und gleichzeitig interdisziplinäre Aspekte fokussiert. Im Rahmen dieses Artikels wird neben den technologischen Aspekten das fachdidaktische Konzept des Projektes dargestellt.

Microprocessor-based systems spread unstoppably due to their numerous application possibilities, the constantly improving performance as well as the falling prices. Thus, the competence to design and implement such systems is increasingly important for engineers. Since the systems are installed and maintained by skilled workers, it is equally important to impart these skills to future teachers at vocational schools.

Based on the needs outlined above, a project was designed at the Zentrum für Didaktik der Technik, which is located at the interface between bachelor's and master's studies and is offered both to future engineers and future teachers. Within the framework of this project, a six-legged robot (hexapod) will be used to promote students' competences in the field of microprocessor-based systems. This platform provides the base for programming different subsystems. Different microcontrollers are connected to the core, represented by a Raspberry Pi 3, via a bus system. The aim of the robot is to offer a versatile and motivating platform. The versatility is achieved by the use of different microcontrollers, which can be programmed accordingly in different programming languages. The spectrum ranges from very hardware-oriented (Assembler) to abstract programming (Java). A motivating aspect is the type of robot used. This robot differs in its locomotion from most others, which are often driven by wheels or chains, in that it walks like an insect. This feature is a peculiarity that inevitably leads to communication processes during the modelling of the locomotion system by the students and focuses on interdisciplinary aspects at the same time. In addition to the technological aspects, this article presents the didactic concept of the project.