Entwicklung eines Online-Lehrangebots: Einführung in den 3D Druck

Motivation und Zielsetzung

In den meisten technologischen Bereichen (z. B. Maschinenbau, Architektur, Medizintechnik, Elektotechnik oder Lebensmittelherstellung) hat die Bedeutung des 3D Drucks in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen. Daher liegen die Ziele des geplanten Lehrangebots

  • in einer breiten allgemeinen Einführung in die Anwendungsmöglichkeiten des 3D Drucks,
  • in der Vermittlung der grundlegenden Technologien sowie
  • in den Prozessen, die von der Konstruktion einer 3D Form bis zum fertigen Produkt benötigt werden.

Die Vorstellung der verschiedenen Themenbereiche soll mit der Ausarbeitung von Lehrinhalten für die folgenden Kapitel des Lehrangebots erfolgen:

  • Kapitel 1: Geschichte des 3D Drucks
  • Kapitel 2: Hintergründe des 3D Drucks
  • Kapitel 3: 3D Druckprinzipien
  • Kapitel 4: 3D Drucker
  • Kapitel 5: Erstellung von 3D Druckvorlagen
  • Kapitel 6: Einsatzgebiete des 3D Drucks
  • Kapitel 7: 3D Kunststoffdruck
  • Kapitel 8: 3D Metalldruck
  • Kapitel 9: 3D Lebensmitteldruck
  • Kapitel 10: Weitere 3D druckbare Materialien
  • Kapitel 11: Aktuelle Entwicklungen im 3D Druck

Durch die zahlreichen Gemeinsamkeiten der verschiedenen 3D Techniken und Anwendungen (z. B. bei der Konstruktion, oder den eingesetzten Grundtechnologien) sind die vermittelten Lehrinhalte für Studierende verschiedenster Fachrichtungen (z. B. Maschinenbau, Architektur und Landschaftsarchitektur, Mechatronik oder Elektrotechnik, Lebensmitteltechnologie) von großem Interesse, um erste Kenntnisse in diesem zukunftsträchtigen Technologiefeld zu erlangen. Daher soll das Modul in Form eines Wahlpflichtmoduls angeboten werden. 

Medientechnik

Der Kurs soll auf dem Learning-Management-System (LMS) der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf aufgesetzt werden (Moodle 3.9) mit über 450 Plugins und über 9.000 Nutzern in über 2.000 Kursräumen (moodle.hswt.de). Erst kürzlich wurde für dieses System auch das vielfältig einsetzbare Plugin H5P für die Nutzer freigeschaltet. Auf dem mit diesem System verbundenen Streamingsystem MEDIALibrary (Repository Instanz für Videocontent in Moodle) befinden sich aktuell ca. 2.000 Videoclips (video.hswt.de). Der Serverbetrieb wird von ssystem GmbH gepflegt (ssystem.de). Das Hosting liegt beim Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (lrz.de).

Lern-/Qualifikationsziele

Die Absolventinnen und Absolventen der geplanten Lerneinheit haben nach erfolgreichem Abschluss Kenntnis von den wichtigsten Technologien im Bereich des 3D Drucks. Sie haben Verständnis, für welche Fragestellungen der 3D Druck eingesetzt werden kann und verfügen über Kenntnisse der wichtigsten Einsatzgebiete.

Die erfolgreichen Absolventinnen und Absolventen des Moduls können die Besonderheiten des 3D Drucks benennen, um diese praxis-und entscheidungsrelevant anwenden zu können. Sie können bewerten, ob bei verschiedenen technologischen Fragestellungen ein Einsatz des 3D Drucks von Vorteil sein könnte. Sie haben die Fähigkeit, einfache Konstruktionen für 3D Objekte selbst vorzunehmen und zu beurteilen, ob diese Objekte mittels 3D Druck realisiert werden könnten.

Erfolgreiche Absolventinnen und Absolventen des Studiengangs Landschaftsarchitektur sollen über die Kompetenz verfügen, einfache Gebäude- oder Landschaftsmodelle selbst zu erstellen, so dass diese dann einfach mittels 3D Druck hergestellt werden können. Erfolgreiche Absolventinnen und Absolventen im Studiengang Systems Engineering und Management sollen über Kenntnisse der verschiedenen 3D Druck Technologie verfügen und damit über die Fähigkeit verfügen, welches 3D Druckverfahren für eine bestimmte technische Herausforderung geeignet sein könnte, diejenigen aus den lebensmittelverbundenen Studiengängen sollen über die Fähigkeit verfügen zu entscheiden, welche Lebensmittel mit Hilfe des 3D Drucks verarbeitet werden könnten und wie diese Herstellungstechnik im Lebensmittelbereich eingesetzt werden könnte.

Mediendidaktisches Konzept

Die Basis für das Konzept und die eingesetzten Werkzeuge der beiden Kurse bilden Erfahrungen, die mit der erfolgreichen Erstellung und Durchführung eines englischsprachigen Online Kurses "Molecular Gastronomy" gewonnen werden konnten. Bewährt haben sich dort kurze Videosequenzen (Dauer jeweils 2-5 min) mit Animationen und eine Führung durch die verschiedenen Themenbereiche eines Kapitels mit dem Tool Prezi. Am Ende jedes Kapitels stand eine Online Selbstüberprüfung, deren erfolgreicher Abschluss für die Fortsetzung mit dem nächsten Kapitels notwendig war. Die hier gesammelten Erfahrungen sollen auch in den geplanten CLASSIC und OPEN vhb Kurs einfließen. Mit der Weiterentwicklung der für die Kursentwicklung einsetzbaren Werkzeuge im Verlauf der letzten Jahre soll der Grad der Interaktivität in den geplanten Kursen noch weiter erhöht werden. Dies soll insbesondere mit dem Plugin H5P gelingen, das inzwischen auf allen Moodle Plattformen der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf verfügbar ist. Beispielhaft sei hier der prinzipielle Aufbau eines Kapitels der geplanten Kurse beschrieben:

Am Beginn eines jeden Kapitels steht ein Überblick über die jeweiligen Inhalte mit kurzen Videoausschnitten, die mittels Videoscribe basierter Animationen visualisiert und miteinander verknüpft werden sollen. Jedes Kapitel ist unterteilt in mehrere Unterkapitel, die wiederum 2-4 kurze Videolerneinheiten (Dauer jeweils 2-5 min) enthalten. Am Ende jedes Unterkapitels stehen Wiederholungsfragen, die an den Lernzielen orientiert die erarbeiteten Inhalte abfragen. Durch kontinuierliche Abwechslung der zahlreichen über H5P verfügbaren Werkzeuge soll die Aufmerksamkeit des Lernenden aufrecht erhalten werden.

Am Ende jedes Kapitels steht ein Online Test, der mit einem klar definierten Minimalergebnis absolviert werden muss, damit die Lernenden den Zugang zu den Inhalten des nächsten Kapitels bekommen.

Zusätzlich zu diesen Wiederholungsfragen und Online Tests erhalten die Lernenden ausschließlich im CLASSIC vhb Kurs Aufgabenstellungen, die sie durch Recherche im Internet lösen können und technologische Aufgaben (z.B. Erstellung von CAD Modellen mit Hilfe von freien Browser basierten Online Programmen), die ihnen zusätzlich einen praktischen Einblick in das Themengebiet ermöglichen.

Chat Foren im Kurs sollen einen Informationsaustausch zwischen den Teilnehmenden ermöglichen und kontinuierlich aufgebaute FAQ's sollen die Bearbeitung des Kurses möglichst ohne kontinuierlichen Einsatz eines Betreuenden ermöglichen.


Verbundprojektleitung


Teilprojektleitung


Prof. Dr.-Ing. Fabian Riß
Technische Hochschule Rosenheim

Projektdauer

01.10.2020 - 31.08.2021

Projektpartner

Projektförderung