Lehr-Apps – Lehrinhalte mit Simulationen aktiv vertiefen

Ausgangssituation

Im Bereich der elektrischen Energieversorgung lässt sich erlebbares Anschauungsmaterial, aufgrund der Größe und Komplexität der zu untersuchenden Systeme und Betriebsmittel (z.B. Windpark), nur schwer in die Vorlesung integrieren. Des Weiteren ist aus Gründen der Versorgungssicherheit ein direkter Eingriff in das in Betrieb befindliche Energieversorgungssystem nicht möglich. Simulationen bzw. Simulationsergebnisse bilden deswegen ein wesentliches Werkzeug, um den Studierenden im Rahmen von Vorlesungen, Wissen und Anschauungsmaterial zu vermitteln. Bislang werden in den Vorlesungen nur Simulationsergebnisse präsentiert. Die Studierenden lernen also nur passiv.

Ziele

Zukünftig soll den Studierenden die Möglichkeit gegeben werden selber Simulationen durchzuführen, um so Lerninhalte aktiv zu vertiefen. Die hierzu geplante Entwicklung von Smartphone Apps und gegebenenfalls ergänzenden Stand-Alone Programmen bieten die Möglichkeit, Betriebsmittel, Inselnetze, Regelungssysteme, usw. spielerisch und zugleich wissenschaftlich fundiert zu erleben. Damit eröffnet der Einsatz von Apps und Stand-Alone Programmen ein gänzlich neues Kapitel im Bereich der Lehre am Lehrstuhl für Elektrische Energiesysteme. Der Einsatz von Apps und Stand-Alone Programmen dient insofern als innovatives Werkzeug, um auf dem Gebiet der elektrischen Energieversorgung eine hochqualifizierte, praxisnahe und nachhaltige Lehre betreiben zu können. Aktuell beschränken sich die Maßnahmen zur Digitalisierung der Lehre speziell auf die Vorlesung Grundlagen der Elektrotechnik (GET), Grundlagen der Elektrischen Energieversorgung (GEEV) und Hochleistungsstromrichter (HSTR). Perspektivisch soll der gesamte Lehrinhalt über die Maßnahme verbessert werden. Zielgruppe sind somit alle Studierende am Lehrstuhl für Elektrische Energiesysteme.

Konzepte, Umsetzung, Methoden

Viele Modelle, die in der Lehre zukünftig als App eingesetzt werden sollen, existieren bereits am Lehrstuhl (z.B. in Matlab) und werden von dem dortigen Personal eingesetzt. Aktuell erfolgt die Umsetzung einiger ausgewählter Programme als anwenderfreundliche Web-Apps und Stand-Alone Programme zum Einsatz in der Lehre. Es kann also für das Projekt auf bereits bestehenden Software Code aufgebaut werden.
Vorteile bei der Entwicklung von Web-Apps gegenüber nativen Apps sind: Die jeweilige App muss nur einmal entwickelt werden und ist auf verschiedenen Endgeräten lauffähig (Smartphone, Tablet, PC). Perspektivisch ist die Einbindung in StudOn möglich. Der Ansatz ist Open Source. Die App belegt auf den Smartphones der Studentinnen und Studenten keinen Speicherplatz. Neben dem Resonanzschwingkreis sind am Lehrstuhl weitere Stand-Alone Programme entstanden die Schrittweise zu Web Apps überführt werden sollen. Aktuell wird als zweites ein Programm zur Raumzeigerberechnung als Web-App umgesetzt. Dieses wurde den Studierenden für die Vorlesung Hochleistungsstromrichter über StudOn als Java-Tool zur Verfügung gestellt und auch in der Vorlesung eingesetzt.

Zentrale Serviceangebote und genutzte Unterstützung

• Didaktische Beratung
• Evaluationsunterstützung
• Finanzmittel für Hilfskräfte
• Konzeptionelle Beratung
• Netzwerktreffen

Erfahrungen

Ursprünglich war angedacht die Apps direkt für Android und iOS zu entwickeln, der Ansatz über Web‐Apps hat sich aber als zielführender herausgestellt.

Erfolgskriterien

In der ersten Förderphase wurde erkannt, dass das Projekt sich nicht ohne Expertise im Bereich Informatik stemmen lässt. Seitdem das Projekt nun mit einer Hilfskraft aus diesem Bereich besetzt ist, läuft es entsprechend der angesetzten Projektziele.
Die didaktische Integration der Apps in Vorlesungen und Übungen erfolgt durch die verantwortlichen Dozenten und Übungsleiter.

Weitere Informationen

Das Projekt wurde im Rahmen des Tag der Lehre 2019: „Teaching in Motion – Digitale Lehre bewegt“ vorgestellt. (PDF)

Förderzeitraum

Oktober 2017 - Dezember 2020