Virtuelles Labor – Praxiswissen im Labor simulieren und anwenden

Ausgangssituation

Das Konzept der Gamification und des Blended Learning mit vLabs gab es an der FAU noch nicht. Im Kurs „Biomechatronik für Muskelbiomechanik“ sollen Vorlesungsinhalte im Rahmen eines praktischen Kurses erweitert werden. Das System ist das Ergebnis einer mehrjährigen Entwicklungsarbeit, bei der Mechatronik, Elektronik, Biosensorik und optische Technik miteinander kombiniert wurden. Der Kurs soll die Studierenden in eminente aktuelle Probleme der Lebenswissenschaften, der biomedizinischen Wissenschaften und der Neurowissenschaften (in Bezug auf Muskelkrankheiten) einführen. Es sollen Wissen und Grundlagen über mögliche Werkzeuge vermittelt werden. Zudem erhalten Studierende die Möglichkeit erworbenes Wissen an lebenden Muskelproben tierischen Ursprungs anzuwenden.
Als Kurssprache wird Englisch gewählt, um dem Internationalisierungscharakter Rechnung zu tragen, die Studierenden verstärkt mit internationaler Literatur in Berührung zu bringen und sie auf ihren zukünftigen Karrierewege vorzubereiten. Die Studierenden werden in Gruppen von maximal vier Personen eingeteilt und 2-3 Kurse werden über das Semester verteilt durchgeführt.

Ziele

Das Ziel dieses Projekts ist es, ein Online-Szenario für ein „webbasiertes Virtual-Reality-Labor“ (vLab) für Blended Learning zu entwerfen, zu erstellen und zu implementieren. Dieses wird den Studierenden vor dem praktischen Unterricht über StudOn zur Verfügung gestellt. Dabei wird ein Moderatorbasiertes, geschlossenes Szenario verwendet, das die tatsächliche Laborumgebung simuliert. Das Konzept wurde durch die australische Mitarbeiterin Prof. Patsie Polly entwickelt. Studierenden soll auf diesem Wege ein qualitativ hochwertiger, praktischer Unterricht angeboten werden.

Konzepte, Umsetzung, Methoden

Die sichere Umgebung des MyoRobot vLab erlaubt aktiv Fehler und die Überprüfung der Konsequenzen und virtuellen Maßnahmen, um sie in einem anderen Versuch erneut zu implementieren. Dies ist in der realen Laborumgebung oft nicht möglich, da Zeit, Ressourcen und die Lebensfähigkeit lebender Zellproben begrenzt sind. Da auch Experimente scheitern können, werden auch Fehlerszenarien implementiert, sowohl zufällig als auch als Folge von fehlerhaften Vorbereitungsschritten. Angestrebt wurde auch eine virtuelle biochemische Bank. Dies soll einen gamifizierten Zugang zu grundlegenden Laborarbeiten bieten und den Arbeitsablauf während des späteren realen Praktikums im Labor vorsimulieren.

Zentrale Serviceangebote und genutzte Unterstützung

• Didaktische Beratung
• Finanzmittel für Hilfskräfte
• Konzeptionelle Beratung

Erfahrungen

In den studentischen Rückmeldungen wurde festgestellt, dass das vLab geeignet ist, Kenntnisse über die erforderlichen praktischen Fähigkeiten zu erlangen und einen praxisorientierten visuellen Lernansatz bereitzustellen. Die Studierenden erlebten das vLab als interaktive Online-Lernplattform. Der Kurs fand mehr Akzeptanz als herkömmliche Handbücher und wurde als motivierend und anregend angesehen. Aufgrund der bereits gesammelten Erfahrungen und Fachkenntnisse arbeiteten die Studierenden in der Praxis effizienter und unabhängiger. Zudem waren sie bereits für den verantwortungsvollen Umgang mit sensiblen Geräten sensibilisiert. Studierende berichteten von einem verbesserten Verständnis komplexer Themen und einem reduzierten Risiko von Fehlern und Unfällen. Der explorative Lernansatz im vLab stellt eine Bereicherung für die akademische Ausbildung der Studierenden dar und verbessert deren Erwerb von Fähigkeiten.

Weitere Informationen

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

Förderzeitraum

April 2019 - März 2021