Web-basiertes Lehrmodell am Beispiel der Abwasserbehandlung

Web-basiertes Lehrmodell am Beispiel der Abwasserbehandlung

Die Nutzung von teilweise komplexen Softwarelösungen zur Simulation technischer Fragestellungen ist in ingenieurtechnischen und naturwissenschaftlichen Studiengängen weit verbreitet, erfordert aber einen teilweise hohen Aufwand in der Einarbeitung und Verwendung. Daher entstand die Idee, die auftretenden Hürden durch eine webbasierte und damit plattformunabhängige Lösung zu umgehen. Basis ist die Entwicklung und Implementierung einer Web-App und eines Compute-Service auf Servern der Technische Universität Dresden zur Berechnung von in der Forschung und Lehre verwendeten Modellen. Eine Beispielimplementation für die Verwendung in der Abwasserbehandlung in Form einer virtuellen Kläranlage wird genutzt, um die ablaufenden Prozesse quasi spielerisch und mit Realitätsbezug durch die nutzenden Personen kennenzulernen und zu verstehen.

Details

Projektträger

Multimediafonds des Medienzentrums der TU Dresden

Lessons Learned

Was entwickelte sich positiv im Projektverlauf?

Die technische Umsetzung ist aufgrund der Vorerfahrungen und Vorarbeiten sehr reibungslos abgelaufen.

Welche Herausforderungen ergaben sich bei der Projektdurchführung?

Die Einbindung in den regulären Ablauf der Lehrveranstaltung erfolgte aufgrund des Zeitrahmens in einer eher ungeeigneten Phase. Daher konnten im aktuellen Semester noch nicht alle geplanten Lehr-Inhalte vermittelt werden. Mit Weiternutzung im nächsten Semester wird dies geändert.

Traten unerwartete Schwierigkeiten auf? Wenn ja, welche?

Die Detailarbeiten waren und sind aufwändiger als laut Projektantrag geplant.
Den höheren Eigenanteil betrachten wir als gut angelegte Investition.

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

Sicherstellung der Voraussetzungen für die notwendige technische Infrastruktur. Das Problem der Skalierung auf größere Nutzerzahlen war im Vorfeld bekannt, die Lösung erfordert jedoch noch weitere Arbeiten.
Konkrete Suche nach Anwendungspartnern im Vorfeld, um einen konkreten Bedarf zu adressieren.

Weitere „Lessons-Learned“:

Die eingesetzten Techniken bieten ein großes Potential.

Nachnutzungsmöglichkeiten

Die Architektur des aufgebauten Systems basiert vollständig auf Open-Source-Software. Grundsätzlich sind eine Vielzahl ähnlicher Modelle in vergleichbarer Form implementier- und damit nutzbar, weiterführende Nutzung in höheren Semster mit E-Learning-Modulen.

Weitere Informationen

Projektzeitraum: 01.10.2017 bis 30.09.2018

Produkt

Web-Server für die Applikation webLAB, Einführung im OPAL, E-Learning Modul mit Onyx

http://limno-live.hydro.tu-dresden.de

Produkt

Weitere Simulationsmodelle für die Lehre auf den genannten Server

Generelles

Alle im Rahmen des Projekts genutzten und entwickelten Komponenten sind Open Source.
Die Software R und die R-Pakete deSolve und rodeo sind über das CRAN-Servernetzwerk der Statistikumgebung R verfügbar. Der Sourcecode der Modelle wird nach Ende des Projekts komplett zur Verfügung gestellt.
Der Server muss im Rahmen des Projekts noch für größere Benutzerzahlen skaliert werden: regulär geplant, Gespräch mit ZIH hat stattgefunden. Projekt ist noch nicht abgeschlossen.

Für weitere Informationen zu dem Sourcecode der Modelle wenden Sie sich bitte an die Kontaktperson(en). Alle im Projekt entwickelten und genutzten Komponenten sind Open Source.

Das Projekt sollte ursprünglich im Sommersemester 2017 starten und im Wintersemester 2017/18 in der Lehre eingesetzt werden. Wir freuen uns, dass unser Projekt in der 2. Phase finanziert werden konnte, und wir konnten die Software im Sommersemester 2018 bereits mit Studierenden testen. Die im Projekt geplante Befragung der Studierenden wird aktuell durchgeführt.

Der eigentliche "volle" Einsatz des Kläranlagenmodells soll entsprechend Lehrplan im Wintersemester 2018/19 stattfinden.

Sehr gute Erfahrungen gibt es bisher bereits mit einem anderen Modell.

Die gesammelten Erfahrungen beider Modelle werden nach Abschluss des Projekts veröffentlicht.

Kontakt

Dr. Thomas Petzoldt

Technische Universität Dresden

thomas.petzoldt@tu-dresden.de

0351/463 34954

https://weblab.hydro.tu-dresden.de/weblab

Dipl.-Ing. Markus Ahnert

Technische Universität Dresden

markus.ahnert@tu-dresden.de

https://tu-dresden.de/bu/umwelt/hydro/isi