Post on 18-Sep-2019
transcript
ViaMaterialia:Virtual Application: Materials Engineering
ein Weg zur modernen Massenveranstaltung ? - !
Jonas Bansemer
Dominique Weimann
Claudia Fleck
Fachgebiet Werkstofftechnik
TU Berlin
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Das Modul Werkstoffkunde (6 LP – 4 SWS)
• 2 Semester: WK I (SoSe) + WK II (WiSe): ca. 650 Studierende
• Maschinenbau, Verkehrswesen, Wirtschaftsingenieurwesen, Lehramt Metalltechnik, Physikalische Ingenieurwissenschaft, Chemie, …..
• jeweils Integrierte Veranstaltung (2 SWS): 2 Gruppen + Praktikum (1 SWS; vierzehntägig): ca. 45 Gruppen à ca. 15 Studierende+ ergänzender ISIS-Kurs
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Prüfung
15 Pkt. 15 Pkt. 30 Pkt.30 Pkt. 10 Pkt.
Portfolioprüfung (100 Pkt.) Modul Werkstoffkunde
Werkstoffkunde I
Online-Test
WK IHA 01-05
Teilnahme alle PR WK I
Werkstoffkunde II
Teilnahme alle PR WK II
HA 06-10Online-Test
WK II
ein Gruppenvortrag
Vorlesung
~650 Studierende
inhomogen hinsichtlich- Vorkenntnissen- Motivation - Erwartungen- Interessen
PrüfungPraktikum
Hausaufgaben Ergänzendes Material (ISIS)
Ausgangssituation InnovationIV
Integrierte Veranstaltung
4
Vorlesung
~600 Studierende
Inhomogen hinsichtlich- Vorkenntnissen- Motivation - Erwartungen- Interessen
PrüfungPraktikum
Hausaufgaben Ergänzendes Material (online)ISIS + 3D Spiel
Gruppensitzung
Innovation
2 x 300 Studierende
IVIntegrierte Veranstaltung
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Grundidee
Selbstbestimmung: autonome
Wissensaneignung
Verschiebung von Input- und Konsolidierungsphase im
Lernprozess
Persönliches Feedback
Individualisierung:Lerngeschwindigkeit,
Lernweg
Wiederholung und Erweiterung von Kenntnissen in Mischung aus
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Veränderungen
Verschiedene Bausteine:
• Organisatorisches• Reihenfolge der Themen
• Schwerpunktsetzung• Aufnahme moderner Themen• Abstimmung mit anderen Grundlagenfächern
• Sicherheitseinweisung online
• IV („Gruppensitzungen“): Verstärkung blended learning Aspekt
• Begleitendes 3D-Spiel (neu)
• Lern-Apps (neu)
Die Bausteine: Inhaltliche Anpassungen der IV
• Neue Reihenfolge• Grundlagen + zugehörige Anwendung dichter zusammenstatt• Grundlagen in WK1 und Anwendungen in WK2
• Abstimmung mit anderen Grundlagenfächern, zunächst Mechanik, später auch Konstruktion• Reihenfolge• Nomenklatur• Gegenseitiger Hinweis auf gleiche Grundlagen
• Anpassung der Schwerpunktsetzung:• Stahl Leichtmetalle, Verbundwerkstoffe, Keramiken, Polymere• Phasendiagramme: mehr thermodynamische Grundlagen, weniger Typen • Werkstoffe für Additive Manufacturing• Zwei Themenblöcke gestrichen
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AushärtenBindung
Physikalische
Eigenschaften
Thermische
aktivierte
Vorgänge
Legierungs-
lehre
Thermisch
aktivierte
Vorgänge
Urformen [Gießen
und Sintern]
Realkristall
Idealkristall
Gefüge
Legierungs-
lehre
Urformen
[Gießen und
Sintern]
Fe-C-
Diagramm
Metallografie
Fertigungsver-
fahrenZugversuch
Elastizität-
Plastizität
Zugversuch/Härte
FeC/Fe3C
Mechanische
Prüfmethoden
SinternZfP
ZfP
Umformen
Härten
Aushärten
UmformenFügen
Leichtmetalle
(Ti-Al-Mg) Korrosion
Korrosion
Polymere
Kerbschlagbiege-
versuch
Keramik
Bruchmechanik
Polymere
Verbundwerk-
stoffeWerkstoffauswahl
Fertigungsver-
fahren
Legende: Gruppensitzung (vormals IV)Inhalte für die SpielumgebungPraktika-Inhalte
Ungleichgewicht/
Gleichgewicht
Stahl
Die Bausteine: Reihenfolge und Inhalte
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alt neu
Bindungen, Kristallsystem; Realkristall, Gitterfehler Bindungen, Kristallsystem; Realkristall, Gitterfehler
Thermisch aktivierte Vorgänge Thermisch aktivierte Vorgänge
Legierungslehre Legierungslehre: Thermodynamik , ZD-Typen
Elastizität & Plastizität; mechanische Eigenschaften Urformen: Gießen, Sintern
Polymere Stahl & Gusseisen: Gleichgewicht
Elektrische, optische, thermische Eigenschaften Elastizität & Plastizität; mechanische Eigenschaften
Metallographie, andere Analysemethoden
Stahl & Gusseisen: Gleichgewicht, Ungleichgewicht Korrosion und Korrosionsschutz
Stahl & Gusseisen: Wärmebehandlung Stahl & Gusseisen: Ungleichgewicht
Leichtmetalle: Aluminium, Magnesium, Titan Stahl & Gusseisen: Wärmebehandlung
Urformen (Gießen, Sintern) Umformen & Rekristallisation; Fügen (Schweißen)
Umformen & Rekristallisation; Fügen (Schweißen) Polymere
Korrosion und Korrosionsschutz Leichtmetalle: Aluminium, Magnesium, Titan
Keramiken und Glas; Verbundwerkstoffe Keramiken und Glas; Verbundwerkstoffe
Moderne Werkstoffentwicklungen; Werkstoffauswahl Moderne Werkstoffentwicklungen; Werkstoffauswahl
WK
1
WK
2
WK
2
WK
1
Die Bausteine: Online-Sicherheitseinweisung
https://isis.tu-berlin.de/course/view.php?id=14937
Passwort: FGWTstudent2018
Vorbereitung Gruppensitzung Nachbereitung Praktikum
Wiederholung der Grundlagen
Kernpunkte
ISIS + 3D SpielTest mit Feedback
Verständnis
Test mit Feedback
ISIS
ISIS
Ergänzende Materialien
ISIS
Gesamtkonzept ViaMaterialia
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Wöchentliche Routine
Gruppensitzung
Praktikum
Nachbereitung
Führung durchMoodle-Kurs
Erste Sitzung
Erste Woche
Einführungskurs
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Wöchentliche Routine
Gruppensitzung
Praktikum
NachbereitungVorbereitung
Wissen diskutieren und vertiefen
ErarbeitenÜberprüfen
Konsolidierung
Zweite Woche
Anwendung
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Wöchentliche Routine
Gruppensitzung
Praktikum
NachbereitungVorbereitung
Wissen diskutieren und vertiefen
ErarbeitenÜberprüfen
Konsolidierung
Anwendung
Volle Routine
neu
Verarbeitung
Anwendung
Aktivität
angeleitet
selbst-bestimmt
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Die Bausteine: Blended Learning bisher
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• Einzelne Vorbereitungslektionen auf ISIS:
https://isis.tu-berlin.de/course/view.php?id=12697
Dauer(min)
Inhalt Ziel Lehr-/soziale Form Medienbekannt
vs. neu
passivvs.
aktiv
10Wieder-holung
Konsolidierung Vortrag moodle
10Fragen &
Antwortenconsolidation
MotivationDiskussion/Quiz/peer instruction
Tafel, e-Kreide
20 Übung Consolidation Aktives Plenum Tafel, e-Kreide
25Neue
InhalteExtension
Gespäch/ Diskussion
Folien, Videos, ergänzendes Material
15 AnwendungMotivation, Verdichtung, Verknüpfung
Experiment/Externer Vortrag
Versuchsaufbau, Folien, Videos, Tafel, e-Kreide
10 Ausblick Organisation Vortrag moodle
Die Bausteine: Beispielhafte Gruppensitzung
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Die Bausteine: Spielbasiertes Selbstlernkonzept
1
4
3
2
~30
Motivation zur Recherche
Regelmäßige Vorbereitung
---
Regelmäßige NachbereitungK
lare stofflich
e
Ab
grenzu
ng
Material
Zugan
g
zu ergänzendem
Nur wenige Hinweise
Sicherheit, Klarheit,Motivation
Kontinuierlicher Lernprozess
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Die Bausteine: Spielbasiertes Selbstlernkonzept
1
4
3
2
~30
Motivation zur Recherche
Regelmäßige Vorbereitung
---
Regelmäßige NachbereitungK
lare stofflich
e
Ab
grenzu
ng
Material
Zugan
g
zu ergänzendem
Nur wenige Hinweise
Sicherheit, Klarheit,Motivation
Kontinuierlicher Lernprozess
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Die Bausteine: Spielbasiertes Selbstlernen
Erstes Konzept …..
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Die Bausteine: Spielbasiertes Selbstlernen
… und jetzt spielen wir ein bisschen:
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Grundsätzlicher Ablauf:
• Aufgabe: Maschine im Keller ist defekt – geh und sieh‘ nach, was los ist.
• Ein Teil ist kaputt – erstes Level: es muss neu gegossen werden.
• Zusammensetzung ist im Datenblatt der Maschine angegeben• Aber: vier Tiegel – Beschriftung vorhanden, aber nicht angebracht• Transferleistung: Ermittlung über Abkühlkurven• Kenntnisse: Abkühlkurve – Zustandsdiagramm - Legierungszusammensetzung
• Immer:• Befolgung von Sicherheitsaspekten (Kleidung, Gaszufuhr, etc.)• Es gibt Bibliothek mit Links zu Online-Material (ISIS)
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Die Bausteine: Lern-Apps zu besonders wichtigen Themen
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• Individualisierung: • Notwendige Unterstützung geben• Individuelle Bedürfnisse adressieren
Fazit: Herausforderungen
• Gruppensitzungen• Gruppengröße Gruppenanzahl• Personalaufwand
• Akzeptanz des neuen Konzepts:• Wie viele Sitzungen pro Woche sind
angemessen?
• Aktivierung der Studierenden• Teilnahme in Gruppensitzung fördern
Wenn wir jemanden unterwegs verlieren,
ist er/sie dann fürs ganze Semester verloren?
Aktualität - Nachhaltigkeit• 3D Spielumgebung• Entwicklung zu voller Funktionalität• Nützlich für die Studierenden
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Vielen Dank
• dem WiMi+ Team von für die tolle Organisation und exzellente Unterstützung
• meinem Team für ihr Engagement und ihre Ideen
• den Mittelgebern
und Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit!
Jonas BansemerDominique WeimannClaudia FleckFachgebiet WerkstofftechnikTU Berlin
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