Praktikum im Wandel Neukonzeption und Digitalisierung der Praktika im Strömungstechnischen Labor/Lehrvideos aus der Praxis

Die Praktika in den Fächern Strömungslehre und Strömungsmaschinen werden bisher nach konventionellem Muster in unserem Labor durchgeführt.

Bei der Durchführung der Praktika ergeben sich gleich eine ganze Reihe von Einschränkungen, die eine umfassende Wissensvermittlung neuer messtechnischer Möglichkeiten sehr deutlich erschweren oder sogar verhindern:

- Die in jüngster Zeit im Labor eingeführten neuen und innovativen optischen Messmethoden

    a) Lasergestützte PIV-Messung (Particle Image Velocimetry) zur mehrdimensionalen
        Messung lokaler Strömungsgeschwindigkeiten
    b) Laserlichtschnittverfahren zur Lokalisierung relevanter Phänomene wie zum
        Beispiel Ablösegebiete
    c) Lasergestützte Geschwindigkeitsmessverfahren "Laser Doppler Anemometrie" (LDA)
        zur zeitaufgelösten Messung lokaler Strömungsgeschwindigkeiten

stehen zwar als leistungsfähige Instrumente bereit und werden Im Rahmen studentischer Abschlussarbeiten auch genutzt, können jedoch im Praktikum nicht demonstriert oder angewandt werden. Einer breiteren Nutzung im Praktikum stehen die Laserschutzbestimmungen im Wege.

- Durch die hohe Zahl der Studenten ist es nicht möglich, dass jeder einzelne Student den Gesamtumfang der konkreten Versuche in der zur Verfügung stehenden Zeit selbst erarbeiten und somit alle Aspekte durchleuchten kann. Ursache sind die begrenzten Platz- und Versuchsverhältnisse, die teilweise sehr großen experimentellen Aufbauten und auch die Sicherheitsrichtlinien.

Die vorgelegten Auswertungen und auch die Klausurergebnisse der Studenten lassen regelmäßig Schwachstellen erkennen, die in der jetzigen Form der Praktika kaum behebbar sind.

a) Im Rahmen einer Neukonzeption der Praktika sollen die Laborversuche mit digitalen Medien in Form von Lehrvideos kombiniert werden. Die Versuche werden im Labor exemplarisch gezeigt, jedoch nicht alle Messdaten für die Versuchsauswertungen aufgenommen. Es sollen Lehrvideos zu allen Versuchen erstellt werden, in denen die Messeinstellungen, alle wesentlichen Details der Versuchseinrichtung, die Messaufbauten und Besonderheiten dargestellt werden. Ebenso können damit sicherheitstechnisch kritische Versuche mit Lasereinsatz vorgeführt werden.  Die Besonderheiten der teilweise sehr komplexen Auswertungen werden herausgearbeitet und transparent dargestellt.

b) Durch die Digitalisierung der Praktika erhalten die Studierenden der Bachelorstudiengänge im Maschinenbau direkten Zugriff auf vertieftes Wissen, insbesondere im Bereich innovativer, lasergestützter strömungstechnischer Messverfahren:

   - die Particle Image Velocimetry (PIV) ermöglicht die berührungslose qualitative und 
     quantitative Beurteilung strömungstechnischer Vorgänge in Versuchsaufbauten und
     technischen Anlagen (sowohl zeitlich als auch räumlich) in zweidimensionaler Form.
   - die Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) macht die Geschwindigkeitsmessung auch
     hochinstationärer Vorgänge berührungslos möglich.
   - das Laser-Lichtschnittverfahren ermöglicht die optimale Visualisierung zahlreicher
     relevanter Strömungsdetails wie z.B. Strömungsablösungen und Rezirkulationsgebiete.

Die Grundlagenversuche können mit Hilfe der Lehrvideos effektiver gestaltet werden.
Die Studenten erhalten in den Videos Einblick in Bereiche der Versuchsaufbauten, die ansonsten bei laufendem Betrieb nicht zugänglich sind. Damit kann das Gesamtverständnis der Abläufe wesentlich verbessert werden. Auch können Besonderheiten der Messung und der Auswertung wesentlich einsichtiger dargestellt werden.
Über Ilias könnte den Studenten die Möglichkeit gegeben werden, die Videos auch nach dem Praktikum noch einmal anzusehen, um Zusammenhänge wiederholt zu veranschaulichen. Auf diese Weise kann ein vertieftes Verständnis der Versuche erreicht werden, was sich in den Auswertungen der Praktika sowie den Klausuren widerspiegelt.

c) Da alle Studenten die Praktika durchlaufen, gelangen auch alle im Fachbereich eingeschriebenen Studenten in den Nutzen dieses Projektes.

Einige Videos können auch zur Präsentation im Rahmen der FIT oder in Schulveranstaltungen genutzt werden.

a) Das Projekt umfasst zwei verschiedene Praktika (Strömungslehre, Strömungsmaschinen), mit insgesamt etwa 10 Versuchen.
Dazu sollen Lehrvideos erstellt werden. Hierfür ist ein Gesamtzeitraum von 20 Monaten geplant. Die Lehrvideos für die verschiedenen Veranstaltungen sollen der Reihe nach umgesetzt werden.

1. Projektschritt:   Einarbeitung  
- Erfahrung in Film und Tonaufnahme
- Filmschnitt und Nachvertonung

Meilenstein 1

2. Projektschritt:  Analyse und Neukonzeption (erfolgt mehrfach für alle Fächer nacheinander)
- Analyse der bestehenden und der wünschenswerten Versuche
- Analyse der Umsetzbarkeit in Videoform
- Entscheidung welche Versuche in der Neukonzeption umgesetzt werden sollen
- Konzeption des jeweiligen Versuchskonzeptes mit Labor und Videoanteilen
- Feinkonzept der Videosequenzen

Meilenstein 2   =  2. Projektschritt in jedem der  Praktika

3. Aufnahme und Vertonung
- Vorbereitung der Versuchsaufbauten und Detaildarstellungen zur Aufnahme
- Durchführung der Aufnahmen
- Zusammenstellung der Videos und der Vertonung

4. Probeveranstaltung und Korrektur
- Vorführung und Beurteilung des Videos
- Nachbearbeitung
Meilenstein 3 = Fertigstellung der Videos für die jeweilige Veranstaltung


b) Insbesondere im 2. Projektschritt wird die Projektleitung maßgeblich mitentscheiden,
wie die Neukonzeption der Praktika für alle zwei Fächer aussehen soll und welche Inhalte umgesetzt werden sollen.

Das Projekt wird auf längere Zeit allen Studierenden des Fachbereichs Nutzen bringen.
Mit der Neukonzeption der Praktika werden die Lehrinhalte auf den neuesten Stand gebracht.

Wenn später Änderungen oder Ergänzungen erforderlich sind, ist dies durch Austauschen einzelner Videos leicht möglich. Durch die Möglichkeit, die Videos über Ilias zur Verfügung zu stellen, könnten sich auch Vorteile für die Studienverlaufsplanung und die Planung von Lehrveranstaltungen ergeben.

Erfahrungen mit der Erstellung der Lehrvideos und den Einsatzmöglichkeiten können anderen Lehrenden dienlich sein.

Es könnten in diesem Projektzusammenhang auch Lehrvideos zur Präsentation an Schulen oder für Präsentationen erstellt werden.