Visualisierende Mathematikaufgaben
Die mehrdimensionale Analysis ist als wichtiges Werkzeug Gegenstand der mathematischen Grundausbildung in allen Ingenieur-, Natur- und Wirtschaftswissenschaften und in der Informatik. Durch die abstrakte Gleichbehandlung aller variablen Einflüsse ermöglicht die Analysis in Räumen beliebiger Dimension elegante wie effektive mathematische Problemlösungen. Das Projekt erstellt visualisierende Hilfestellungen in den Dimensionen, die noch dargestellt werden können, also vornehmlich mit 3-dimensionalen Darstellungen sowie Spuren höherer Dimensionen. Problemstellungen werden für Studierende dadurch in erster Linie graphisch lösbar und dadurch auf einer anderen Sinnesebene erfassbar als durch rein rechnerische Lösungsstrategien. Dazu werden elektronische Übungsaufgaben erstellt: Sie sind parametrisiert, so dass jede:r Studierende eine persönliche Aufgabe erhält, werden automatisch korrigiert, bewertet und mit Feedback ausgestattet, das auf individuelle Fehler eingeht. Diese Aufgaben können in einen Online-Kurs eingebettet werden oder Teil der wöchentlichen Hausaufgaben sein. Dies motiviert auch effizienzorientierte Studierende aus Anwendungsfächern, sich aktiv mit der Visualisierung zu befassen. Die erstellten Aufgaben werden in einen qualitätsgesicherten OER-Aufgabenpool eingepflegt und in Beispiellektionen vorgestellt, so dass jede:r Lehrende die Aufgaben über ein Plugin im LMS nutzen kann.
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Digitales Mikroskop
Die makroskopischen Eigenschaften von Maschinen und Anlagen werden durch das Gefüge und die Phaseneigenschaften bestimmt. In der täglichen Lehrpraxis zeigt sich, dass Studierende Schwierigkeiten haben, die auf der Mikroskala vorliegenden Gefüge und die damit verbundenen Eigenschaften auf der Makroskala zu übertragen, da dies ein hohes Maß an Abstraktionsvermögen erfordert. Diese Problematik wird dadurch befördert, dass dem Großteil der Studierenden aufgrund unterschiedlicher Einschränkungen in der Lehrpraxis kaum Zugang zu relevantem Equipment (Licht- und Rasterelektronenmikroskopen) gewährleistet werden kann, mit denen diese Zusammenhänge verstanden werden können. Diesen Zugang schafft dieses Projekt.Das Projekt schafft mit einem digitalen Mikroskop eine innovative, virtuelle Lernumgebung, um Studierenden die selbstgesteuerte Entwicklung von Abstraktionsvermögen zwischen Mikro- und Makroebene von Materie zu erleichtern. Dabei lernen sie, wie Materie auf den unterschiedlichen Ebenen aufgebaut ist und welche Gefügebestandteile auf welchen Größenskalen zu welchen Eigenschaften führen. Das Vorhaben greift somit ein Problem auf, das nicht nur im Maschinenbau, sondern auch in den Studiengängen der Physik oder Materialwissenschaften vorliegt. Das Mikroskop wird in die offene und digitale Infrastruktur der Universität eingebunden und kann von Studierenden anderer Fachrichtungen und Hochschulen genutzt werden.
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