GHD — Hochschule Karlsruhe — Hochschule Mannheim — Hochschule Offenburg — Hochschule Pforzheim

Für die Vermittlung von digitalen Fachkompetenzen, digitalen fachübergreifenden Kompetenzen und überfachlichen Kompetenzen für die Arbeitswelt 4.0 eignet sich keine Veranstaltungsart an den HAW so sehr wie Laborveranstaltungen. Aus diesem Grund bauen die vier Verbundpartner (Hochschule Karlsruhe, Hochschule Mannheim, Hochschule Offenburg, Hochschule Pforzheim) unter Einbindung der Geschäftsstelle der Studienkommission für Hochschuldidaktik (GHD) im Projekt SHELLS einen hochschulübergreifenden Pool hybrider kompetenzorientierter Laborveranstaltungen zur digitalen Transformation auf.

Im Verbund entwickelte Laborveranstaltungen sollen als Modelle für erfolgreiche hybride HAW-Laborlehre dienen. Zugleich ist die Öffnung von Veranstaltungen für Studierende mehrerer HAW ein innovativer Ansatz, um das Lehrangebot für Studierende zielgerichtet zu erweitern sowie seine Attraktivität und Interdisziplinarität zu erhöhen – gerade auch dort, wo Erfordernisse zur Profilschärfung und effizienten Ressourcennutzung die Breite des hochschuleigenen Lehrangebots limitieren.

Aufgabe der GHD ist die einzelnen Labore labordidaktisch zu begleiten und zu vernetzen und übertragbare Erkenntnisse landes- und bundesweit zu verbreiten.

Laborschwerpunkt ► Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Technologien
Diese Technologien erweitern die Möglichkeiten zur digitalen Kommunikation, Kollaboration und Informationsvermittlung. Der souveräne Umgang mit diesen Technologien ist eine digitale Kompetenz von hoher Relevanz, die immer weiter an Bedeutung gewinnt. Dazu gehören sowohl das Konzipieren, Modellieren und Programmieren von als auch das Lehren, Lernen und Kollaborieren in diesen immersiven Umgebungen. In den Veranstaltungen dieses Themenschwerpunkts erlernen die Studierenden unterschiedlicher Fachdisziplinen die Grundlagen von AR- und VR-Technologien sowie die Umsetzung solcher Szenarien unter Berücksichtigung von didaktischen und User-Experience-basierten Perspektiven. Zur hochschulübergreifenden Umsetzung wird der Einsatz virtueller Realität sowohl als Inhalt als auch als Medium genutzt, als immersiver Virtual Classroom, in den Studierende über ein head-mounted Display eintauchen. Zum Lehren und Lernen in diesen Umgebungen ist bisher wenig bekannt, daher soll auf Basis der Erfahrungen dieses Teilprojekts ein Leitfaden für das Lehren und Lernen in Virtual Reality entwickelt werden.

Laborschwerpunkt ► Blended Prototyping
Digitale Technologien revolutionieren Prozesse entlang des gesamten Produktlebenszyklus – von der Produktidee bis zum operativen Einsatz, zur Wartung und zur Verwertung. Diese Themenfelder werden an der HS MA am fakultätsübergreifenden „inno.space“ (als Kombination aus Innovationsraum und Makerspace) sowie am Kompetenzzentrum Virtual Engineering (KVE) bearbeitet. Im Rahmen des hier beantragten Projekts werden entsprechende interdisziplinäre Kurse an der HS MA für externe Studierende geöffnet. Für eine Umsetzung als hybrides Lehrangebot, in dem Studierende auch im virtuellen Raum kooperieren, werden Techniken des kollaborativen blended Protoyping entwickelt und diese virtuellen Werkzeuge ergänzend zur bestehenden Infrastruktur für die Produktentwicklung am „inno.space“ und am KVE in den Lehrveranstaltungen eingesetzt.

Laborschwerpunkt ► Digitaler Zwilling zum Quadrat – Fach- und Digitalisierungskompetenz
Im Maschinenlabor werden Funktionsprinzipien von Maschinen durch ein interdisziplinäres Lehrenden-Team aus unterschiedlichen Fachdisziplinen beleuchtet (z. B. Mechanik, Maschinendynamik und Thermofluiddynamik bei Fluidenergiemaschinen). Für die dazu genutzten Lehrlabor- und Experimentalprüfstände wurden bereits Funktionsmuster von Digitalen Zwillingen umgesetzt, um den Studierenden neben Präsenzversuchen virtuelle Versuche zu ermög­lichen. Daran wird für die Weiterentwicklung angeknüpft: Für die hybriden Laborveranstaltungen werden Digitale Zwillinge entwickelt, die standortübergreifend mit geeigneten Webschnittstellen zur Verfügung gestellt werden und für deren Umsetzung Best-Practice-Anleitungen erarbeitet werden. Digitale Zwillinge sollen dabei nicht nur Werkzeuge zum Erwerb von Fachkompetenz sein, sondern als Anschauungsbeispiele Digitalisierung insbesondere im industriellen Kontext begreifbar machen. Dazu werden auch für die Curricula notwendige Bausteine abgeleitet, die dann in diese einfließen.

Laborschwerpunkt ► Künstliche Intelligenz
Die Entwicklung mobiler Roboter im Innen- und Außenbereich gewinnt zunehmend an Bedeutung. Rasenmäher, Staubsauger, Gabelstapler und Traktoren werden immer häufiger als autonome Systeme realisiert. Bei all diesen Anwendungen steht die Erfassung der komplexen Umwelt im Vordergrund, um die jeweilige Aufgabe sinnvoll erfüllen zu können. Die Modellierung der Umwelt basiert dabei auf zunehmend komplexen Sensoren wie Laserscannern, Kameras und Radarsensoren. Aus den Sensordaten werden Modelle der Umwelt erstellt, die eine beachtliche Detailgenauigkeit erreichen können. Neben der Modellierung der Umwelt steht insbesondere im Bereich der Servicerobotik auch die Interaktion mit dem Menschen im Fokus der Aktivitäten. Am praktischen Beispiel der Roboterplattform Spot von Boston Dynamics lernen die Studierenden die Anwendung moderner Sensorsysteme und die KI-gestützte Auswertung der Sensordaten zur Steuerung des Roboters durch ein unbekanntes Gelände.

Bei weiteren Fragen zum Projekt SHELLS wenden Sie sich bitte an:
Dr. Tatyana Podgayetskaya, Telefon +49 (0)721 925-1754, tatyana.podgayetskaya@h-ka.de

März-Mai 2021

• Einreichung des Verbundsantrags
• Mitteilung der Förderentscheidung

Juni-August 2021

• Übermittlung des Kooperationsvertrags an Stiftung
• Start der Förderlaufzeit (01.08.2021 bis 31.07.2024)

Oktober-Dezember 2021

• Kick-Off SHELLS-Teil-Projekt-Partner
• Kennenlern-Präsenz- und Online-Treffen mit Projektpartnern
• Vortrag „SHELLS“ (https://www.youtube.com/watch?v=_VhkDCuk7UA) im SLOT „Digitale Labore – Neue Projekte“ bei der Future Festival-Konferenz https://festival.hfd.digital/de/
• Vortrag „SHELLS – Teilprojekt Digitale Zwillinge²“ von HS Offenburg beim Netzwerktreffen „Digitale Labore“

Januar-März 2022

• SHELLS-Netzwerktagung
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