Forschung für die Ingenieurausbildung – ELLI 2

ELLI 2 – Exzellentes Lehren und Lernen in den Ingenieurwissenschaften

Projektträger BMBF/DLR
Projektnummer 01 PL 16082 C
Projektleiter Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
Ansprechpartner

Joshua Grodotzki M. Sc.

  Dipl.-Inf. Alessandro Selvaggio
 

Siddharth Upadhya M. Sc.

 

Oleksandr Mogylenko M. Sc.

Projektstatus abgeschlossen

 

Das Lehren und Lernen, Forschungsschwerpunkt des Projektes ELLI 2 im Bereich der Ingenieurwissenschaften, wurde so stark wie kaum ein anderer Aspekt des universitären Lebens von der Pandemie getroffen. Medienpräsent waren die Berichte über geschlossene Schulen und Universitäten sowie deren Versuch, den Lehrbetrieb auch zu Zeiten eines kompletten Lockdowns fortzuführen. Insbesondere Betretungsverbote für Schulgebäude und Campus sorgten für eine rapide „Zwangsdigitalisierung“ der Lehre. Dabei waren in den meisten Fällen weder die Lehrkräfte dafür explizit ausgebildet noch mit der notwendigen Technik ausgestattet. Ein entsprechender Einbruch der Qualität der Lehre war daher an vielen Stellen, ebenfalls medienwirksam, zu vernehmen.

Die Vorbereitung auf die digitale Hochschullehre war das Kernthema des Verbundprojektes ELLI 2. Die Forschungsarbeiten der letzten Jahre auf den Gebieten der Methodik und Technologie erwiesen sich mehr denn je als äußerst sinnvoll und haben diesem Themenfeld durch dieses zwangsdigitalisierte Semester einen gewaltigen Schub nach vorne gegeben.

Seit 2011 (ELLI: 2011-2016, ELLI 2: 2016-2020) befassen sich die RWTH Aachen, die Ruhr-Universität Bochum sowie die Technische Universität Dortmund in diesem durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung innerhalb des Qualitätspakts Lehre geförderten Verbundprojektes mit der Verknüpfung digitaler Lehrtechnologien sowie deren didaktisch ausgereifte Implementierung in den Lehralltag. Das Projekt ist dabei in vier übergeordnete Kernbereiche gegliedert:

• Remote-Labore und virtuelle Lernwelten,
• Globalisierung,
• Student Life Cycle und
• Entrepreneurship.

Ein strategisch wichtiges Instrument des ELLI 2-Projektes in diesem Jahr war die Workshop-Reihe „Gute, digitale Lehre“. Diese Reihe wurde vor rund zwei Jahren auf Eigeninitiative des Dortmunder ELLI-Teams ins Leben gerufen – also lange vor der dringlichen Notwendigkeit durch die Pandemie. Ziel dieser Reihe ist es, die Lehrverantwortlichen der Fakultät Maschinenbau an der TU-Dortmund auf den Umstieg auf bzw. die Verbesserung ihrer Lehre durch digitale Lehr- und Lerntechnologien sowie didaktische Methoden vorzubereiten. Pro Workshop werden daher sowohl ein Aspekt der Ingenieurdidaktik sowie eine Technologie, bspw. interaktive Votingsysteme, vorgestellt. Als sich herausstellte, dass das Sommersemester an der TU Dortmund komplett digital ablaufen würde, wurde die Frequenz der Meetings in Form einer Online-Veranstaltung erhöht, um die letzten Vorbereitungsmaßnahmen zu unterstützen. Dank des Einsatzes in diesen Workshops sowie der engagierten und leidenschaftlichen Umsetzung seitens der Teilnehmenden kann die Fakultät Maschinenbau auf ein sehr erfolgreiches Sommersemester 2020 zurückblicken. Für das ebenfalls rein digitale Wintersemester wurden die Weichen entsprechend gestellt.

Insbesondere für die traditionell im Wintersemester durchgeführten Labore sind die Forschungsarbeiten der letzten Jahre im Bereich der Remotisierung von Laboren von höchster Bedeutung. Der effektivste Schutz von Studierenden und Mitarbeitenden ist weiterhin, den direkten Kontakt zu vermeiden. Damit die Studierenden jedoch die laborbezogenen Lernziele erreichen und sich ihr Studium pandemiebedingt nicht verzögert, sind Remote-Labore das Mittel der Wahl in Zeiten digitaler Laborveranstaltungen. Hierzu stehen den Studierenden zukünftig Remote-Labore zu den Themen Materialcharakterisierung, Rohrbiegen sowie additiver Fertigung zur Verfügung. Letzteres wurde zudem um ein Modul zur Nachbearbeitung der SLM-Proben ergänzt. Somit können Studierende nun die komplette Prozesskette unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften eigenständig nachvollziehen.

Die aktuelle Ausbaustufe des Remote-Biegelabors ermöglicht den Studierenden zukünftig, die wichtige Messgröße der Rückfederung mittels Augmented Reality selbstständig zu überprüfen. Auf das entwickelte Tool kann über die Online-Präsenz des Labors zugegriffen werden. Dabei spielt es keine Rolle, welche Geometrie die Studierenden ursprünglich gewählt haben. Somit bleibt die explorative Freiheit während des Lernprozesses gewahrt, sodass die Vermessung der Rückfederung für die verschiedensten Parameterkombinationen angewendet werden kann. Ein Demo-Video des Remote-Biegelabors zum Rotationszugbiegen erreichen Sie über nebenstehenden QR-Code.

Die aktuellen Entwicklungen und Forschungsergebnisse werden zudem regelmäßig veröffentlich. So konnten auf der diesjährigen International Conference on Remote Engineering und Virtual Instrumentation (REV) in Athens, GA, USA, Konferenzteilnehmende die Entwicklungen des ELLI-Teams live testen. Hierzu zählte unter anderen die Nutzung der Remote-Zelle zur Materialcharakterisierung direkt aus dem Konferenzsaal heraus. Zudem wurde Herr Upadhyas Beitrag zum aktuellen Stand des SLM-Remote-Labors mit dem Best Short Paper Award ausgezeichnet. Auch wurde erstmals die eigenentwickelte Verwaltungsplattform HALO (HAus der LAbore) vorgestellt. Diese Open-Source User- und Content-Management-Plattform wird zukünftig alle ELLI-Remote-Labore beherbergen und zusätzlich anderen Instituten zur Verfügung stellen, ihre Remote-Labore über diese Plattform zu betreiben. Nebenstehend finden Sie den QR-Code, welcher direkt auf die HALOLanding-Page verlinkt.

Zum Projektende von ELLI 2 wurde zudem eine Homepage konzipiert und aufgesetzt, in welcher alle in ELLI und ELLI 2 entstandenen Produkte archiviert sind. Der Begriff „Produkt“ umfasst in diesem Kontext alle in ELLI erforschten Technologien und Methoden zur Verbesserung der Ingenieurslehre. Damit sind Remote-Labore, Apps und Software, aber auch Workshop-Konzepte sowie allgemeine Methoden in der digitalen und nicht-digitalen Lehre gemeint. Diese Seite trägt den Namen BEETBox – Best Practices in Engineering Education Toolbox. Alle Standorte in ELLI, Dortmund, Bochum und Aachen, haben auf dieser Seite ihre Inhalte eingepflegt, sodass die in ELLI gewonnen Erkenntnisse weit über das Projektende hinaus Bestand haben und der Öffentlichkeit zur Verfügung stehen. Wie die HALO-Plattform versteht sich die BEETBox, welche nebenstehend verlinkt ist, als eine offene Plattform für Anregungen und Austausch zum Thema Ingenieurdidaktik. Daher stehen auch eine Vielzahl an Downloadmaterialien zur Verfügung. Das ELLI-Team wünscht daher viel Spaß beim Durchstöbern und verweist gerne auch auf das bald erscheinende Abschlussbuch mit dem Titel „Lehren und Lernen in den Ingenieurwissenschaften: innovativ, digital, international“, welches durch den wbv als open-access Buch publiziert wird.