Virtuelle Produktentwicklung: Neue Lehr- und Lernformate für Ausbildung

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Die virtuelle Produktentwicklung (VPE) ist ein wichtiger Baustein eines praxisorientierten ingenieurwissenschaftlichen Studiums. Die TU Ilmenau entwickelt gemeinsam mit der Hochschule Nordhausen eine hybride Lernumgebung für die Ausbildung von Studierenden in diesem industriellen Schlüsselgebiet.

• Die TU Ilmenau entwickelt gemeinsam mit der Hochschule Nordhausen eine hybride Lernumgebung für die Ausbildung von Studierenden in einem industriellen Schlüsselgebiet: der virtuellen Produktentwicklung.

• Von den Ergebnissen des als Pilotprojekt geförderten Vorhabens sollen künftig alle Thüringer Hochschulen profitieren.

Die moderne industrielle Produktentwicklung ist gekennzeichnet von einer interdisziplinären Verzahnung verschiedener Fachdisziplinen, von der Produktentwicklung über das Design bis hin zur Qualitätssicherung und Produktionsplanung, begleitet von einer zunehmenden Digitalisierung. Entscheidender Grundpfeiler für innovative, wettbewerbsfähige und ganzheitliche Produktspezifikation sind moderne 3D-CAD-Systeme für den Entwurf virtueller dreidimensionaler Produktmodelle und ihre Verknüpfung mit vielfältigen Softwaretools, aufgabenspezifischen Bedienerschnittstellen und Datensystemen zur Verwaltung etwa von Freigaben oder Versionen der erstellten Entwurfsmodelle. Damit wird eine vollständige und durchgehende virtuelle Produktentwicklung bis über die Unternehmensgrenzen hinweg realisiert.

Hybride Lehr- und Lernmethoden für die virtuelle Produktentwicklung

So wie die virtuelle Produktentwicklung (VPE) ein industrielles Schlüsselgebiet darstellt, ist auch das gleichnamige Fach ein bedeutender Baustein eines praxisorientierten ingenieurwissenschaftlichen Studiums und spiegelt sich in den Curricula verschiedener technischer Disziplinen wie Elektrotechnik, Maschinenbau und Informatik und deren Kombinationen wider. Dabei bedingt die moderne Entwicklung auch immer wieder neue Lehr- und Lernformate sowie zugehörige Umgebungen für die akademische Ausbildung. Gerade in den Technikdisziplinen sind die Hochschulen gefordert, moderne Lehr- und Lernmethoden zu entwickeln und einzusetzen, die ein objektorientiertes, also praxisnahes Arbeiten an konkreten Anwendungen, und dem Lernfortschritt der einzelnen Studierenden bestmöglich angepasstes Lehren und Lernen ermöglichen. Der Trend geht dabei immer mehr weg vom herkömmlichen Frontalunterricht, bei dem der Vorlesende vor den Studierenden im Plenum eine Vorlesung hält, hin zur Kombination von digitalen Lehrmaterialien für das Selbststudium, Online-Lernen und vertiefendem, dem Bedarf der Studierenden entsprechendem Präsenzunterricht, kurz: hybriden Lehr- und Lernformen. Mit dem Pilotprojekt „Aufbau einer Hybriden Lehr- und Lernumgebung für die Virtuelle Produktentwicklung“ wollen die Wissenschaftler der TU Ilmenau um den Leiter des Fachgebietes Produkt- und Systementwicklung, Prof. Stephan Husung, und ihre Partner an der Hochschule Nordhausen um Prof. Folker Flüggen vom Lehrgebiet Maschinenbau, Konstruktion und Fertigungstechnik den heutigen neuen Anforderungen an eine zielgerichtete Ausbildung auf dem Gebiet der VPE Rechnung tragen.

Klassisches Vorlesen findet nur noch sehr begrenzt statt

Die von den Partnern entwickelte neue Lernumgebung soll ein abgestimmtes, modular aufgebautes und didaktisch aufbereitetes multimediales Material für projektbasiertes Lernen umfassen bis hin zu Möglichkeiten der stetigen eigenen Überprüfung der erworbenen Fähigkeiten durch die Studierenden selbst. Ziel ist es, die eigentlichen Präsenzveranstaltungen mehr für Diskussionen, konkrete Anwendungen an Beispielen oder die Klärung offener Fragen zu nutzen. Das klassische Vorlesen findet dann nicht oder nur sehr begrenzt statt. Die Studierenden müssen dafür die auf der Basis von etablierten 3D-CAD-Systemen bereitgestellten Materialien wie Videos, Simulationen von Produktmodellen und interaktive Animationen bereits vor der Veranstaltung im Selbststudium aufgearbeitet und Selbstevaluierungen zu ihrem Lernfortschritt durchgeführt haben. Diese Lehrmethode, bei der hybride Lehr- und Lernformate mit einer Erweiterung der herkömmlichen Aktivitäten innerhalb und außerhalb des Hörsaals einhergehen, hat sich inzwischen als modernes Ausbildungskonzept unter der Bezeichnung „Inverted Classroom“ etabliert. „Wichtig für das Konzept ist der bedarfsgerechte Wechsel zwischen Selbststudium, Arbeit in studentischen Gruppen und den Konsultationen bei den Dozentinnen und Dozenten“, erläutert Prof. Husung. „Mehrwerte ergeben sich vor allem im Lernfortschritt, da während des Semesters die Kompetenzen der Studierenden auf ihren Bedarf abgestimmt zielgerichtet aufgebaut werden. Das geschieht durch die aktive Einbindung und Stimulation der Studierenden durch zielgerichtete Fragen und fachliche Diskussionen und im Kontext der Ingenieurwissenschaften vor allem in der Möglichkeit, mehr über praktische Anwendungen zu diskutieren.“

Neue Lernumgebung zunächst in Ilmenau und Nordhausen

Das Pilotprojekt wird für ein Jahr mit Personal- und Sachmitteln gefördert durch das eTeach-Netzwerk Thüringen. Das eTeach-Netzwerk fördert innovative Impulsprojekte, die Lehren und Lernen an Thüringer Hochschulen digital bereichern und weiterdenken. Dabei geht es auch um die Implementierung von innovativen digitalen Werkzeugen, die zur didaktischen Bereicherung des Lehrens und Lernens im Realen und im Virtuellen beitragen. Nach erfolgreichem Projektabschluss soll die neue Lernumgebung zunächst in Ilmenau und Nordhausen für die Bachelor- und Masterstudiengänge des Maschinenbaus implementiert werden. Zugleich stellt das Pilotprojekt die Ausgangsbasis für die Adaption in andere Studiengänge und Hochschulen dar, um auch hier das Lehr- und Lernangebot mit modernen Formen zu bereichern

Bild oben: Grundkonzept für eine durchgehende virtuelle Produktentwicklung mit Modellen, deren Reifegrad über die Entwicklung zunimmt und die für unterschiedliche Aufgaben, wie die Simulation, wiederverwendet werden. Bildquelle: Technische Universität Ilmenau

Weitere Informationen: http://www.tu-ilmenau.de, https://www.hs-nordhausen.de/

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