Generierung interaktiver Lerneinheiten aus visuellen Spezifikationen

In dieser Arbeit wurde der neue Ansatz VIDEA für die Lehre von Algorithmen und Datenstrukturen vorgestellt. VIDEA verbindet diejenigen Eigenschaften multimedialer Lehrwerkzeuge, die nach heutigem Kenntnisstand einen maximalen Lerneffekt ermöglichen, in den Bereichen Visualisierung, Interaktivität und aktivem Lernen auf konsequente und neuartige Weise. Um die Probleme ähnlich zielführender, bestehender Ansätze zu vermeiden, die oft auf einen kleinen Bereich von Datenstrukturen festgelegt sind oder dem nutzenden Dozenten unnötigen Mehraufwand bei der Erstellung oder Anpassung neuer Lerneinheiten verursachen, wurde in unserem Ansatz eine zweistufige Parametrisierbarkeit des Systems entworfen: Auf der ersten Stufe werden zu lerndene Datenstrukturen und Algorithmen inklusive Operationen visuell spezifiziert. Aus dieser Spezifikation wird in einem automatisierten Verfahren eine Lerneinheit generiert, die bereits ablauffähig ist und deren Verhalten auf der zweiten Stufe durch Konfiguration weiter konkretisiert wird. Auf diese Weise können durch Anpassung existierender Spezifikationen schnell neue Lerneinheiten mit den in VIDEA garantierten Eigenschaften zur Erreichung eines hohen Lerneffekts erstellt werden. Ebenso können durch Konfiguration einer bestehenden Lerneinheit weitere Varianten dieser Lerneinheit in anderen Lernszenarien genutzt werden

Conception und development of web-based multimedia e-learning elements in geography

Die vorliegende Arbeit stellt einen Ansatz zur Systematisierung der Konzeption und Entwicklung webbasierter multimedialer Lehr-/Lernobjekte (mmL-Objekte) in der Physischen Geographie, im Wesentlichen in der Teildisziplin Geomorphologie, vor. Auf allgemeine Ausführungen zu mediendidaktischen Grundlagen und Begrifflichkeiten im Zusammenhang internetgestützter Lehr-/Lernszenarien folgt die Darstellung von Strategien der Wissensstrukturierung, Wissensaneignung und fachwissenschaftlicher Methodik im Lehr-/Lernkontext geomorphologischer Prozesse und ihrer Modellierung im Internet. Die Aufbereitung des Prozesskomplexes Bodenerosion seht im Mittelpunkt. Ein Überblick über Potentiale computergestützter Modellierung und Visualisierung zur Entwicklung webbasierter multimedialer Lehr-/Lernmaterialien in der Geographie leitet über zur Erarbeitung eines präskriptiven Ansatzes zur Konzeption interaktiver Lernaufgaben. Sie setzen sich zusammen aus einer Visualisierungskomponente, den Möglichkeiten zur Interaktion mit der Visualisierung und mindestens einer Aufgabenstellung. Vor allem in computerunterstützten Lehr-/Lernprozessen, die selbständiges Lernen erfordern, erweisen sie sich als wesentliches didaktisches Element, um sicherzustellen, dass sich Lernende aktiv und nicht nur rezeptiv mit Inhalten und Medien in der für erfolgreiche Lernprozesse erforderlichen Intensität auseinander setzen. Ausgehend von der Funktion des zu entwickelnden Lehr-/Lernangebotes und dem jeweiligen angestrebten Zielhorizont eines Lehr-/Lernelements werden Empfehlungen zur Konstruktion aufgabenorientierter mmL-Objekte vorgeschlagen. Exemplarisch wird die praktische Anwendung theoretisch begründeter Empfehlungen anhand von aufgabenorientierten mmL-Objekten (interaktiven Lernaufgaben) aufgezeigt und diskutiert, die im Rahmen des BMBF-Projektes „WEBGEO – Webbing von Geoprozessen für die Grundausbildung Physische Geographie“ und im Rahmen der Lehrveranstaltung „Erstellung von E-Learning-Modulen durch Studierende“ entwickelt wurden.This thesis introduces an approach to systemize the conception und development of web-based multimedia e-learning elements in physical geography, in particular in geomorphology. Following a general overview of basic principles in media didactics and definitions in web-based and computer-based learning, strategies of knowledge structuring and acquisition as well as geographical methods are described. This is linked to geomorphologic processes and soil erosion modeling in web-based education. An overview of the potential of computer-based modeling and visualization to develop web-based learning course material in Geography is followed by the description of rules concerning the didactical design of interactive learning exercises. They consist of a visualization element, the embedded possibilities for users to interact with this element and at least one task to work on. This task oriented e-learning course material is a substantial didactical element in computer aided learning environments which demand self-dependent learning. Such self-dependent and motivated learning assures that the learner deals with course topics and media in an active and not a merely receptive way. The required learning intensity is a prerequisite for successful learning. According to different functions of the e-learning course material in the context of teaching or learning, recommendations for the construction of task oriented e-learning course material are given. On the basis of several examples, the practical use of theoretical concepts is shown and discussed. The examples have been developed in the BMBF-project “WEBGEO – Webbing of geo-processes for undergraduate students of physical geography” and in the context of the seminar “Developing e-learning-modules by students”

XR in Surgery. Spatial and embodied computing in digital surgery: Technology, Application, Design

Die Arbeit untersucht die Anwendungsfelder, Darstellungsprinzipien und Funktionsweise von extended reality in der chirurgischen Praxis. Anhand zweier Fallstudien zu mixed und virtual reality werden die Einsatzorte und Praktiken von head-mounted Displays sowie das erforderliche Anwendungswissen herausgearbeitet. An den Beispielen der Einblendung anatomischer Darstellungen ins Sichtfeld des chirurgischen Personals sowie der volumetrischen Darstellung chirurgischer Arbeitsabläufe in einer virtuellen Trainingsumgebung werden zwei konkrete Anwendungsszenarien für den Einsatz von extended reality in der chirurgischen Praxis entwickelt. Darauf aufbauend werden die Chancen und Risiken evaluiert, die sich insgesamt für chirurgische Handlungen und Entscheidungen im Bezug auf die Wahrnehmung, Interpretation und Gestaltung von Bildern der extended reality ergeben.The work investigates the technology, application and design of extended reality in surgical practice. Based on two case studies on mixed and virtual reality, it analyses use of head-mounted displays as well as the required applied knowledge. Using the examples of superimposing anatomical images onto the field of vision of surgical staff and the volumetric representation of surgical workflows in a virtual training environment, two concrete application scenarios for the use of extended reality in surgical practice are developed. Based on these scenarios, the chances and risks are evaluated, which result overall for surgical acting and decision making in terms of perception, interpretation and design of images of extended reality

Die Informationsarchitektur der kommunalen Energiewende

Die kommunale Energiewende stellt die beteiligten Akteure vor große Herausforderungen: Auf Grundlage strukturierter Daten sollen Maßnahmen für eine nachhaltige Infrastruktur geplant und umgesetzt werden. Oft fehlt den Beteiligten jedoch das nötige Wissen über die lokalen Potentiale und Rahmenbedingungen—und an geeigneten Methoden der Informationsvermittlung. Gegenstand dieser Arbeit ist die Analyse der Planungsstrukturen und der Entwurf eines visuellen Informationssystems. Mit der vorliegenden Untersuchung wird gezeigt, wie mit Hilfe von Befragungen, partizipativen Visualisierungen, fiktionalen Szenarien und der systematischen Anwendung visueller Variablen eine fundierte Grundlage geschaffen werden kann für eine nutzerorientierte Gestaltung.The municipal energy transition confronts the actors involved with major challenges: Measures for a sustainable infrastructure should be planned and implemented on the basis of structured data. Often, however, the parties lack the necessary knowledge of the local potentials and conditions—and on suitable methods of presenting information. Subject of this work is the analysis of planning structures and the design of a visual information system. This study shows how surveys, participatory visualizations, fictional scenarios and the systematic use of visual variables can create a sound basis for user-centered design

Die Vielfalt der Wege zu technischer Bildung

Im Mittelpunkt der Tagung stand der Umgang mit den besonderen aktuellen Herausforderungen in den Ingenieurwissenschaften. Der Tagungsband umfasst, neben dem Thema Durchlässigkeit zwischen beruflicher und akademischer Bildung, auch Beiträge z. B. zu Wissensstrukturen, zu Innovationen in der Ingenieurdidaktik, zu ethischen Aspekten in der Ingenieurwissenschaften und zu digitalen Medien in der Lehre. Gemeinsam beleuchten diese Beiträge die Vielfalt der Wege zu technischer Bildung.The conference focused the current challenges in the engineering sciences ans education. In addition to the issue of vocational and academic education, the conference paper also includes contributions, e.g. to knowledge structures, to innovations in engineering didactics, to ethical aspects in engineering sciences and to digital media in teaching. Together these contributions highlights the diversity of the ways to technical education

Potenziale der schwachen künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz

POTENZIALE DER SCHWACHEN KÜNSTLICHEN INTELLIGENZ FÜR DIE BETRIEBLICHE RESSOURCENEFFIZIENZ Potenziale der schwachen künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz / Friedrich, Robert (Rights reserved) ( -