Lernnetz Bauphysik

Im Rahmen des Verbundprojekts "Neue Medien in der Hochschullehre" wird ein "Multimediales Lernnetz Bauphysik" entwickelt.

Die Schwerpunkte des Lehrstuhls Bauphysik der Bauhaus-Universität liegen in den Fachbereichen Schall, Wärme, Klima und Physiologie. Besondere Bedeutung wird dabei dem Bereich Schall beigemessen. Neue Medien eröffnen die Möglichkeit, Schall zu auralisieren. Hierbei können Unterschiede hinsichtlich des Schalldämm-Maßes, welches verschiedene trennende Bauteile besitzen, hörbar gemacht werden. Dadurch kann die Lehre in diesem Bereich eine neue Qualität erhalten.

Projektpartner

Das "Multimediale Lernnetz Bauphysik" wird in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern


gemeinsam entwickelt. Dieses Forschungsprojekt läuft unter dem Förderprogramm "Neue Medien in der Bildung" des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und soll unter Nutzung multimedialer Systeme und des Internets neue Möglichkeiten zur Ergänzung der universitären Lehre und der Weiterbildung von Ingenieuren und Architekten eröffnen.

Leistungsanteile der einzelnen Projektpartner

Innerhalb des Lernnetzes Bauphysik werden die Themen

  • Licht
  • Schall
  • Klima
  • Wärme
  • Feuchte
  • Physiologie
  • Brandschutz

behandelt. Die Bearbeitung der einzelnen Themen ist auf die verschiedenen Partner entsprechend der nachfolgenden Darstellung aufgeteilt.

Probleme der bisherigen Lehre

  • Die Bauphysik ist gekennzeichnet durch ein Spektrum verschiedener Teilbereiche.
  • Fundierte Kenntnisse in sämtlichen bauphysikalischen Teilbereichen und deren Vernetzung untereinander sind bei der Entwurfs- und Ausführungsplanung unabdingbar, um oft beklagte Baumängel und Bauschäden vermeiden zu können.
  • Gegenwärtig können in der Bauphysik lediglich die erforderlichen Grundlagen und Kenntnisse in einzelnen Teilbereichen vermittelt werden.
  • Aufgrund des hohen Vernetzungsgrades innerhalb der Bauphysik können die Abhängigkeiten der einzelnen Teilbereiche untereinander nur unzulänglich dargestellt werden.
  • Eingesetze Lernmittel wie Bücher, Berechnungsprogrammen etc vermitteln lediglich sequentielle Kausalzusammenhänge.
  • Die Lehre steht im Gegensatz zur Praxis, wo das Erkennen vernetzter Probleme an erster Stelle steht.

Ziele des Verbundprojektes

Grundsätze:

  • Nutzung multimedialer Systeme und des Internets für die universitäre Lehre und die Weiterbildung von Ingenieuren und Architekt
  • Bessere Integration bauphysikalischer Belange in Bauentwurf und Baukonstruktion
  • Bessere Berücksichtigung der individuellen Lerngeschwindigkeit und eigene Lernzielkontrolle
  • Förderung hochschulübergreifender Entwicklungs- und Anwenderpartnerschaften
  • Vermeidung von Doppelentwicklung an einzelnen Hochschulen 

Verbesserung der Präsenzlehre:

  • Virtuelle Experimente (Animationen, Visualisierung, Auralisierung) zum besseren Verständnis der Bauphysik
  • Lehre wird unabhängig von speziellen Hörsälen und Labors
  • Bessere Verknüpfung von theoretischem Lehrstoff mit der Praxis durch den Austausch von Grafiken, Dias, Messdaten etc. 

Verbesserung des Selbst- und Fernstudiums:

  • Entkopplung des Lernvorgangs von zeitlichen und personellen Ressourcen der Hochschulen
  • Flexible Gestaltung des Lernangebotes bezüglich Wissenstiefe, - breite und Lerngeschwindigkeit
  • Einsatz von Simulationsprogrammen und webbasierten Kommunikationsplattformen zum Training des Berufsalltags

Gliederung der didaktischen Methoden im Lernnetz

Für das Lernnetz wurden fünf verschiedene Gruppen von didaktischen Methoden festgelegt.

Das Grundlagenmodul - Für alle Fachbereiche der Bauphysik werden Grundlagenmodelle eingerichtet. Diese Grundlagenmodule erklären und veranschaulichen das Wesen einzelner bauphysikalischer Phänomene und Gesetzmäßigkeiten.

Das Lexikonmodul - Im Lexikonmodul werden Begriffe, Stoffgrößen und Wetterdaten aus der Bauphysik, der Physiologie und Klimakunde dargestellt und verwaltet. Über eine direkte Adresszuweisung kann aus den anderen Modulen auf das jeweilige Stichwort zugegriffen werden.

Das Illustrationsmodul - Die Illustrationsmodule zeigen Auswirkungen und Verhalten einzelner bauphysikalischer Gesetzmäßigkeiten in einem komplexen Zusammenhang. In Illustrationsmodulen werden sowohl Projektfotos bzw. andere projektbezogene Informationen zu konkreten Bauvorhaben verwaltet, als auch Visualisierungen von bauphysikalischen Vorgängen bzw. Phänomenen (virtuelle Experimente, Videos), wichtige Diagramme, Folien etc..

Das Berechnungsmodul - Die im Rahmen des Projekts entwickelten Berechnungsmodule weisen folgende Vorteile auf:

  1. Sämtliche Programm-Module werden in einer einheitlichen, plattformunabhängigen Sprache geschrieben.
  2. Alle Programm-Module verfügen über ein einheitliches Interface. Dadurch wird der Einarbeitungsaufwand für Nutzer minimiert.
  3. Der Nutzer kann drei verschiedene Betrachtungseinheiten wählen. Diese sind entsprechend der Problemstellung in der Praxis:
                  - Bauelement
                  - Einzelraum
                  - Gebäude
  4. Die Berechnungsergebnisse werden den entsprechenden Berechnungseinheiten zugeordnet und automatisch gespeichert.
  5. Auf der Ergebnisseite des Lernnetzes wird für jede Betrachtungseinheit angezeigt, welche Berechnungen bereits durchgeführt wurden.
  6. Aus der Ergebnisseite können die Ergebnisse unterschiedlich parametrisierter Berechnungseinheiten grafisch und numerisch angezeigt und direkt verglichen werden.

Das Übungsmodul - Die Übungsmodule dienen der Kontrolle und der Festigung der erlernten Fähigkeiten und Kenntnisse. Der Lernnetz-Nutzer kann die für ihn freigegebenen Übungseinheiten im Lernnetz öffnen und zu jedem Zeitpunkt mit dem gespeicherten aktuellen Bearbeitungsstand wieder verlassen.

Dem Studierenden werden dadurch innerhalb eines Fachgebietes überschaubare Bereiche angeboten, auf die er bei seinem individuell beschreitbaren Lernweg zugreifen kann. Zum Beispiel kann bei der Bearbeitung von Übungsaufgaben auf andere Module zur Lösungsfindung zurückgegriffen werden. Dazu verfügt das Lernnetz über eine entsprechende Schnittstellensystematik.

Didaktische Leitmotive des multimedialen Lernnetzes

Die Möglichkeiten des multimedialen und webbasierten Lernnetz Bauphysik werden für die grundlegende Änderung des didaktischen Konzepts in der universitären Lehre genutzt. Das Medium Internet ist zur Darstellung vernetzter Zusammenhänge geradezu prädestiniert und eignet sich deshalb auch in hohem Maße, die geschilderten Defizite der Bauphysiklehre zu überwinden.

Die wichtigsten didaktischen Grundsätze bei der Entwicklung des Lernnetzes sind:

  • Situatives Lernen
  • Vernetztes Lernen
  • Zielorientiertes Lernen
  • Lernen mit Hilfe neuer Darstellungstechnik
  • Interaktives Lernen
  • Lernen am Experiment
  • Zeitungebundenes Lernen

Vernetztes Lernen am praktischen Beispiel

Das Lernen im Lernnetz soll sich an praktischen Problemstellungen orientieren. Dabei kann kein bauphysikalisches Teilgebiet nur für sich isoliert betrachtet werden. Die Änderung einzelner entwurflicher und konstruktiver Größen hat meist Auswirkungen auf eine Vielzahl bauphysikalischer Aspekte. Durch die vernetzte Struktur innerhalb eines Fachbereiches und zwischen den Fachbereichen lässt sich die Änderung einer Größe in allen Bereichen veranschaulichen.

Ein allgemeines Geometrieeingabetool dient der Stadtplan-, Bauteil- bzw. Raumeingabe. Die dort getätigten Eingaben sind Grundlagen für die Berechnungsmodule der verschiedenen Fachbereiche. Des weiteren führen Eingaben in den Berechnungsmodulen zu Veränderungen im Geometrieeingabetool und damit zu Veränderungen in den anderen Berechnungsmodulen.

Änderungen der Geometrie ziehen entsprechend angepasste Berechnungsergebnisse nach sich und veranschaulichen zugleich, dass z. B. mögliche Verbesserungen des Wärmeschutzes evtl. zu Verschlechterungen des Schallschutzes führen können.

Begriffliche Unklarheiten können an jeder Stelle des Lernnetzes durch die Vernetzung mit dem Lexikonmodul geklärt werden.

Das erworbene Wissen kann der Lernende jederzeit anhand von Übungen, virtuellen Versuchen oder Fragekomplexen im Rahmen der Übungsmodule testen und anwenden.

Die wichtigsten didaktischen Grundsätze

Situativer Lernen:
Anlehnung der bauphysikalischen Fragestellung an eine in der Praxis auftretende Situation oder Problematik. Der Nutzer entscheidet selbst, welches Wissen, welche Methoden er in welcher Reihenfolge zur Lösung der Fragestellung benötigt.  

Vernetztes Lernen:
Die Änderung einzelner entwurflicher und konstruktiver Größen hat meist Auswirkung auf eine Vielzahl bauphysikalischer Aspekte. Durch die netzförmige Struktur innerhalb eines Fachbereiches und zwischen den Fachbereichen lässt sich die Änderung einer Größe in allen Bereichen veranschaulichen.

Zielorientiertes Lernen:
Der bisherige Schwerpunkt der Lehre in der Wissensmehrung wird durch das Ziel ergänzt, Wissen und Fähigkeiten möglichst effizient und zielführend zur Lösung von Aufgabenstellungen einzubringen.

Lernen mit Hilfe neuer Darstellungstechnik:
Verdeutlichung bisher numerisch dargestellter bauphysikalischer Größen und Phänomene durch Visualisierung (Bildserie/Film) und Auralisierung.

Interaktives Lernen:
Der Nutzer kann sich entsprechend seines Kenntnisstandes individuell durch das Lernnetz bewegen und Informationen bzw. Hilfsmittel für die Lösung seiner Aufgaben heranziehen. Der Lernfortschritt und der Wunsch nach Vertiefung ist individuell steuerbar.

Lernen am Experiment:
Experimente dienen der Verdeutlichung bauphysikalischer Phänomene und Gesetzmäßigkeiten. Die Visualisierung dieser Gesetzmäßigkeiten (virtuelles Experiment) hat gegenüber dem realen Experiment den Vorteil, dass es jederzeit abrufbar und wiederholbar ist.

Zeitungebundenes Lernen:
Gegenüber einer Hörsaalvorlesung bzw. -Übung mit festen Terminen ermöglicht das Lernnetz eine zeit- und ortsunabhängige Lehre. Voraussetzung ist lediglich ein Rechner mit Netzzugang. Das Lernnetz kann somit auch für das Selbststudium genutzt werden und ermöglicht dem Nutzer eine individuelle Lerngeschwindigkeit.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Karin Gorges
Tel.: +49(0)36 43/58 48 23