Hybri­de Lern­um­ge­bung für Vir­tu­el­le Produktentwicklung

Gemein­sam mit der Hoch­schu­le Nord­hau­sen ent­wi­ckelt die TU Ilmen­au 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.
Wie der Begriff schon sagt, bedeu­tet Pro­dukt­ent­wick­lung die Ent­wick­lung von Pro­duk­ten von den Anfor­de­run­gen bis zur Her­stel­lungs- und Nut­zungs­rei­fe. Für die Güter sämt­li­cher Bran­chen, ob Auto­mo­bil­in­dus­trie, Beklei­dungs­in­dus­trie, Bau­sek­tor oder elek­tri­sche und elek­tro­ni­sche Gerä­te und Anla­gen, müs­sen zunächst die benö­tig­ten Pro­duk­te ent­wi­ckelt wer­den. Sie müs­sen dabei den heu­ti­gen hoch­kom­ple­xen Anfor­de­run­gen genü­gen und ver­lan­gen einen ent­spre­chend anspruchs­vol­len Ent­wick­lungs­pro­zess. 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.
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.
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. 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.“
—  Prof. Ste­phan Husung

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.