Smartes Energietechniklabor

Die Förderung digitaler Kompetenzen und die Schaffung von digitalen Lernumgebungen sind wichtige Aufgaben an Hochschulen, um Studierende optimal auf die Anforderungen der digitalen Gesellschaft vorzubereiten.
Im Rahmen des Projekts wird ein smartes Energietechnik Labor entwickelt, um die theoretische Ausbildung aus Vorlesungen mit der praktischen Ausbildung durch Übungen und Praktika zu verbinden. Hierbei wird die konstruktivistische Lernstrategie des "Multimedialen Lernens" angewendet und auf energietechnische Themen wie bspw. Agri-Photovoltaik (Agri-PV) erweitert. Durch spezielle Anwendersoftware sollen moderne Smartphones als Messinstrumente genutzt werden, um den Studierenden einen jederzeit verfügbaren Zugang zum Experimentieren zu ermöglichen. Dies fördert die selbstbestimmte Bearbeitung von digitalen Experimentieraufgaben und trägt zur aktiven Beteiligung der Studierenden bei. Zur besseren Veranschaulichung von Messungen an großen Versuchsanlagen (wie z.B. der Agri-PV Anlage) wird ein 3D-Modell dieser Anlage erstellt, für Vorführzwecke ausgedruckt und die Sensorik auch dort installiert.
Ein zentrales Anliegen des Projekts ist die Entwicklung von Aufgabenstellungen, die es den Studierenden ermöglichen, die technischen Realisierungen und Einschränkungen von Smartphones als digitale Messinstrumente für energietechnische Problemstellungen zu verstehen. Dadurch wird das selbstbestimmte Lernen an komplexen Experimenten gefördert und die Kompetenzentwicklung in den Ingenieurwissenschaften und der Energiebildung unterstützt. Das Projekt strebt die Erstellung eines didaktisch und medientechnisch sinnvollen Konzepts an, um digitale und interaktive Lehrangebote zu entwickeln. Die Integration von Experimentieraufgaben als Prüfungsleistungen sowie die kontinuierliche Analyse des Studierendenfeedbacks zur Optimierung der smarten Labor-Arbeit sind dabei wichtige Schritte.

Details

Projektträger

Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK)

Lessons Learned

Was lief gut im Projektverlauf?

Im Projektverlauf konnten mehrere positive Entwicklungen erzielt werden. Besonders die erfolgreiche Übertragung des Know-hows des Transferpartners, etwa im Umgang mit der Smartphone-App und der Sensorik, hat die Umsetzung erleichtert. Das Projektziel hat sich klar herausgebildet, was die Ausrichtung verbessert hat. Zudem wurde die konstruktivistische Lernstrategie des "Multimedialen Lernens" erfolgreich implementiert und auf energietechnische Themen wie Agri-PV erweitert. Auch die Anpassung des didaktischen Konzepts von physikalischen auf messtechnische Grundlagen stärkt die Anwendbarkeit in der Energietechnik.

Welche Herausforderungen ergaben sich bei der Projektdurchführung?

Besonders zeitaufwändig war die Recherche- und Installationsarbeit, um die Software auf verschiedenen Systemen zu installieren und zu konfigurieren. Zudem war eine enge Abstimmung zwischen den Möglichkeiten der Agri-PV-Anlage und den Lerninhalten der Lehrmodule notwendig. Die Kombination messtechnischer und energietechnischer Inhalte mit didaktischen Ansätzen stellte ebenfalls eine Herausforderung dar, insbesondere bei der Einigung auf die Nutzung von der App Phyphox und der Entwicklung leicht vermittelbarer Lehrinhalte.

Was würden Sie aus Ihren Erfahrungen heraus für ähnlich angelegte Projekte empfehlen?

Für ähnlich angelegte Projekte empfiehlt sich eine schrittweise Entwicklung des Konzepts, beginnend mit einer Modellierung und einem Test in kleinem Maßstab. Dies reduziert den Nacharbeitsaufwand erheblich. In unserem Fall führte das frühzeitige Testen der Sensoren und die Präsentation des Projekts im 3D-Druck auf der Digital Learning Expo dazu, dass im großen Maßstab keine größeren Probleme mehr auftraten. Außerdem ist ein regelmäßiger Austausch zwischen Transfergeber und -nehmer essenziell, ebenso wie die Nutzung bewährter didaktischer Konzepte, um Effizienz und Qualität zu sichern.

Nachnutzungsmöglichkeiten

Die Ergebnisse des Projekts bieten zahlreiche Nachnutzungsmöglichkeiten und wurden bereits in verschiedenen Bereichen integriert. Das Prinzip smarte Energietechniklabor mit der Agri-PV-Anlage auf dem Dach wird aktiv in die Lehre eingebunden und ermöglicht Studierenden eine praxisnahe Beteiligung sowie die Veranschaulichung energietechnischer und messtechnischer Inhalte. Das entwickelte 3D-Modell der Agri-PV-Anlage mit Sensorik findet ebenfalls vielseitige Verwendung. Es dient nicht nur für Vorführzwecke innerhalb der Hochschule, sondern kann auch außerhalb, beispielsweise bei Veranstaltungen wie der „Langen Nacht der Wissenschaften“, eingesetzt werden. Diese Nutzung fördert die öffentliche Wahrnehmung nachhaltiger Technologien und trägt zur Verbreitung der Projektergebnisse bei.

Studierendenzentrierung

Das Projekt fördert die Studierendenzentrierung, indem es selbstbestimmtes Lernen ermöglicht und praktische, ingenieurtechnische Fähigkeiten vermittelt. Die Lernenden können eigene Ziele setzen, Methoden zur Problemlösung wählen und durch Experimentieren ihre Kompetenzen erweitern. Orts- und zeitunabhängiges Lernen wird durch den Remote-Zugriff auf Messdaten unterstützt, was eine flexible Integration in den Alltag erlaubt.

Ein transportables 3D-Modell mit realer Messtechnik erleichtert den Zugang zu abstrakten Themen wie messtechnischen Verfahren. Laborversuche an der realen Agri-PV-Anlage auf dem Hochschuldach sind curricular integriert und werden durch digitale Versuchsanleitungen unterstützt. Studierende nutzen ihr eigenes Smartphone zur Messwertaufnahme und können die Daten medienbruchfrei digital auswerten, was kritisches Denken und lebenslanges Lernen fördert.

Weitere Informationen

Projektzeitraum: 01.05.2024 bis 31.12.2024

Produkt

Kontakt

Prof. Ulf Schemmert

ulf.schemmert@htwk-leipzig.de

Prof. Mathias Rudolph

mathias.rudolph@htwk-leipzig.de