Virtuelle PC Pools für Computerpraktika am Beispiel der Materialwissenschaften

Computerpraktika stellen einen wichtigen Bestandteil vieler Lehrveranstaltungen dar, welche die Grundlagen und Details von computergestützten Methoden vermitteln sollen. In den Materialwissenschaften spielen solche Methoden eine zunehmend wichtige Rolle. Typischerweise setzen die Praktika eine physische Präsenz in den PC Pools voraus, u.a. da eine Vielzahl von verschiedenen Programmen lokal installiert und bereitgestellt werden muss. Um Computerpraktika auch in der Online-Lehre vollumfänglich und weitestgehend unabhängig von den Gegebenheiten der Studierenden einsetzen zu können, wurde im Wintersemester 2020/21 ein virtueller PC Pool auf Basis von virtuellen Maschinen mit Web-basiertem Zugang eingerichtet. Dieser virtuelle PC Pool wurde in verschiedenen Lehrveranstaltungen erfolgreich eingesetzt und kann auch bei hybriden Lehrformaten in verschiedenen Disziplinen verwendet werden.

Praktikum ohne Präsenz - geht das?

Praktika stellen eine zentrale Komponente der ingenieurwissenschaftlichen Ausbildung dar. Im Rahmen von Präsenz-Veranstaltungen werden derartige Praktika in Vorlesungen mit großen Hörerzahlen in der Regel in dicht besetzten Praktikumsräumen mit Gruppen von deutlich über 10 Studierenden durchgeführt, um überhaupt die Verteilung der Praktikumsversuche über das Semester gewährleisten zu können. Unter Pandemie-Bedingungen waren diese Präsenzpraktika nicht mehr durchführbar, wodurch entweder die Möglichkeit bestand, (i) die Praktika ausfallen zu lassen, (ii) sie als Computer- oder Vorführversuche im Videostream zu gestalten oder (iii) neue Konzepte zu suchen, mit denen reales Experimentieren zu Hause möglich werden kann. Da der Ausfall zu signifikanten Störungen des Studienablaufs geführt hätte und reine Computerversuche einer experimentellen Ausbildung geschadet hätten, wurde am Lehrstuhl f. Magnetofluiddynamik, Mess- und Automatisierungstechnik der TU Dresden eine Praktikum@home–Struktur entwickelt, die sowohl die erforderlichen Lehrinhalte transportiert als auch experimentelles Arbeiten ermöglicht. Die entwickelten Konzepte und die damit gemachten Erfahrungen sind Gegenstand dieses Beitrags.

Konzepte für eine vorteilhafte Lehre unter Pandemiebedingungen

In diesem Report wollen wir aufzeigen, wie Lehre unter Pandemiebedingungen nicht nur bewältigt wurde, sondern tatsächlich zu einem Mehrwert für die Studierenden geführt hat. Dazu analysieren und vergleichen wir unsere Erfahrungen aus drei Lehrveranstaltungen. Alle Veranstaltungen wurden vollständig virtuell und live gehalten und abschließend von den Studierenden evaluiert. Das positive Feedback wird Einfluss in die zukünftige Gestaltung dieser Veranstaltungen auch nach Bewältigung der Pandemie haben.

Digitales Vortragsseminar

Vortragsseminare finden klassischerweise in Präsenz statt. Der coronabedingte Lockdown im Sommersemester 2020 zwang alle Lehrveranstaltungen in den virtuellen Raum. Dieser Beitrag stellt die in drei verschiedenen Vortragsseminaren an der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden implementierten Anpassungen zur Durchführung unter Kontaktbeschränkungen vor und evaluiert, welche Lernziele mit den jeweils gewählten Formaten erreicht werden konnten. Besonderes Augenmerk liegt außerdem auf den Inhalten und der Durchführung des Einführungsvortrags, bei welchem den Studierenden Hinweise für eine erfolgreiche Vortragsvorbereitung und Vortragsdurchführung gegeben werden. Diese mussten an virtuelle Vorträge übertragen und angepasst werden. Die Erkenntnis, welche Lernziele erreicht wurden und welche nicht, aber auch welche Vorzüge eine virtuelle Durchführung bietet, soll Anreize und Hinweise für die Gestaltung zukünftiger Formate geben. Die Erkenntnis, welche Lernziele erreicht wurden und welche nicht, aber auch welche Vorzüge eine virtuelle Durchführung bietet, soll Anreize und Hinweise für die Gestaltung zukünftiger Formate geben.

Remote Concurrent Engineering aus der Kundenperspektive

Concurrent Engineering ist ein Ansatz zur Entwicklung komplexer Systeme, der durch eine direkte Kommunikation zwischen den beteiligten Disziplinen gekennzeichnet ist. Diese Interaktion zu erlernen und zu verstehen, welche Informationen zwischen den Disziplinen kommuniziert werden müssen, gehören zu den zentralen Lernzielen der Lehrveranstaltung „Entwurf von Raumfahrzeugen“. Die Studierenden vertreten darin unterschiedliche Disziplinen und arbeiten eine Missionsstudie aus, die von den Lehrenden in Auftrag gegeben wird. Die Lehrenden nehmen somit in der Rolle der Kunden am Entwicklungsprozess teil. Aufgrund der mit der COVID-19-Pandemie einhergehenden Einschränkungen musste die Lehrveranstaltung in ein virtuelles Format übertragen werden. Daraus ergab sich die zentrale didaktische Herausforderung, die Struktur und gewählten Methoden so anzupassen, dass die Missionsstudie, die auf ein Zusammenarbeiten aller Beteiligten angewiesen ist, dennoch durchgeführt werden konnte. Dieser Beitrag erörtert, wie dies durch eine Mischung aus synchroner und asynchroner Lehre erreicht wurde, wie das Lernerlebnis der Studierenden dabei ausfiel und welche Schlussfolgerungen sich für die Weiterentwicklung der Lehrveranstaltung für postpandemische Zeiten ergeben haben.

Produktion von Vorlesungsvideos mit Greenscreen-Technik

Sollen Vorlesungsvideos zum Download oder als Livestream mit guter Qualität produziert werden, ist die Einrichtung eines Videostudios unumgänglich. Der Aufbau eines Studios mit einfachen Mitteln in einem umfunktionierten Seminarraum wird beschrieben. Dabei kommt Greenscreen-Technik zum Einsatz. Diese ermöglicht es, den Sprecher oder die Sprecherin vor seine digital generierten Inhalte zu stellen und ihn wie vor einer klassischen Tafel agieren zu lassen. Erfahrungen bei der Einrichtung und dem Betrieb des Studios werden dargestellt sowie eine Bilanz nach mittlerweile ca. 100 produzierten Lehrstunden gezogen.

Digitale Lehre und Prüfung im Grundlagenfach Maschinenelemente

In Vorlesungen, Übungen und auch Praktika steht neben der Vermittlung von Wissen mit Hilfe von Tafelbildern, Folien und Präsentationen das kontinuierliche Einholen einer Rückmeldung von den Studierenden im Mittelpunkt, über die man als Lehrender bewerten kann, inwieweit die Ausführungen durch die Zuhörer auch verstanden wurden. Im Seminarraum ist dies ohne Einschränkungen möglich. Bei großen Vorlesungen können in den meisten Fällen nur die ersten Reihen für ein solches Feedback einbezogen werden. In drei Semestern der Lehre über verschiedene digitale Wege musste schlagartig akzeptiert werden, dass eine Rückmeldung zu den Lehrveranstaltungen nicht direkt und zumeist erst mit Evaluationen am Ende des Semesters durch die Studierenden gegeben werden. Die Überführung bewährter Lernkonzepte in einen Lehrbetrieb ohne Präsenzunterricht unter den ungünstigen zeitlichen wie auch technischen Randbedingungen erforderte enorme Anstrengungen, erwies sich jedoch auch als eine wirksame Antriebskraft, die Art und Weise zu Lehren und die Bedürfnisse der Studierenden aus einem anderen Blickwinkel zu sehen.

Das Praktische im Virtuellen – digitale Lehre am ILK

Die Umstellung der Lehre am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik von Präsenz- zum Digitalangebot stellte Lehrende wie Studierende gleichermaßen vor enorme Herausforderungen. Um ein hohes Niveau der studentischen Ausbildung zu erreichen, wurde ein umfassendes Lehr-Lern-Konzept entwickelt. Dieses Konzept umfasst vier Aspekte der digitalen Lehre: neben Lernen und Lehren sind auch die Bereiche Beraten und Begleiten, Prüfen und Bewerten sowie Evaluieren und Feedback für eine erfolgreiche Durchführung der Lehre von wesentlicher Bedeutung. Mit diesem umfassenden Ansatz wurde die Entwicklung der jeweiligen digitalen Lehr-Lern-Formate für sehr unterschiedliche Lehrveranstaltungen ermöglicht. So wird die konkrete Umsetzung mit den angewandten Methoden sowohl für eine eher theoretisch-analytische als auch für eine eher technologieorientierte Lehrveranstaltung vorgestellt.

(Wissenschafts-)Kultur der Digitalität

Die Rede von der „Kultur der Digitalität“ ([7] Stalder 2019) sorgt in Universitäten regelmäßig für Unruhe. Der Titel löst dann Irritationen aus, wenn damit die Implikation verbunden ist, dass von einem Umbruch, von einer Ablösung auszugehen ist, dessen Folge es sei, dass die Universität, wie wir sie kennen, fortan nicht mehr existiere. Das Gegenteil ist der Fall – denn, wenn man das eine tun kann, bedeutet es nicht zugleich, dass man das andere lassen muss ([1] Lasch 2020). In meinem kurzen Beitrag möchte ich deshalb (1) das Konzept erläutern, es (2) auf unsere Communitas Universität übertragen und (3) ein Projekt vorstellen, das sich konsequenterweise genau dann etablieren kann, wenn man Universität als Universitas in einem umfassenden Sinn als Institution einer „(Wissenschafts-)Kultur der Digitalität“ versteht ([2] Lasch & Schoop 2021): „virTUos“ (Virtuelles Lehren und Lernen an der TU Dresden im Open Source-Kontext).

Heat and Flow in times of Corona

This paper describes the set-up of the course Heat and Flow in the second year of the bachelor program in Mechanical Engineering of Eindhoven University of Technology. Before the corona pandemic and its associated lockdown, several measures have been taken to increase the success rate of this course, which used to be very low. In particular next to the normal course elements of lectures, instruction and exercise sessions, a complete online version of the course has been developed. In this way students with different learning styles are served. In order to stimulate students to spend sufficient time on the course well before the exam, a system of compulsory progress tests has been developed. A good result for each test is a requirement to pass the exam of the course. The number of attempts for each test is unlimited within a certain time frame. The combination of both developments significantly improved the success rate of the course. During the corona pandemic, the same system was maintained by offering all elements of the course in a synchronous way, but online. The written exam was replaced by an online proctored exam. Students were satisfied by this way of teaching, but the participation in the exercise sessions was very low. This can be improved by organizing them in small groups, each with a personal tutor.