Funktionales Konstruieren – Rapid Technologien für Architektur und Baukonstruktion

Nicht nur in der Medizintechnik, in der Luftfahrt und in der Automobilindustrie werden die generativen Verfahren zunehmend mehr als wichtige Produktionsverfahren angesehen. Auch die (Bau-) Industrie nimmt mehr und mehr die Möglichkeiten und Chancen wahr, welche diese Verfahren für andersartige Konstruktionen und Details eröffnen. Die Ergründung von Veränderungen und Auswirkungen dieser neuen Technologien auf den Entwurf und auf die Umsetzung von Architektur und Baukonstruktion ist Schwerpunkt der Forschungstätigkeiten von Dipl.-Ing. Holger Strauß an den Hochschulstandorten TU Delft, Niederlande und an der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Detmold. Das erste, umfangreiche Forschungsprojekt zu diesem Thema - „Influence of Additive Processes on the development of facade constructions“ - wurde 2008 in Kooperation mit der international agierenden Firma Kawneer-Alcoa im Forschungsschwerpunkt „ConstructionLab“ an der Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur etabliert. Der Fokus der Bestrebungen liegt zunächst auf der Ergründung von Möglichkeiten für die generative Herstellung von Bauteilen als Ergänzung der Standardprodukte in Systemfassaden. Die Verwendung der Additiven Verfahren und Hightech CAD-CAM Anwendungen bedingt eine neue Art des Konstruierens. Nämlich nicht mehr das fertigungsgerechte, sondern das funktionsgerechte – das „Funktionale Konstruieren“. Neben der Bereicherung der Forschung und Lehre an den Hochschulen durch eine praxisnahe und zielorientierte Aufgabenstellung, fließen alle Ergebnisse in die Promotion von Holger Strauß an der Technischen Universität in Delft am Lehrstuhl Design of Construction bei Prof. Dr.-Ing. Ulrich Knaack ein.

Virtual characters designed for forensic assessment and rehabilitation of sex offenders: standardized and made-to-measure

This paper presents two studies pertaining to the use of virtual characters applied in clinical forensic rehabilitation of sex offenders. The first study is about the validation of the perceived age of virtual characters designed to simulate primary and secondary sexual character of typical adult and child individuals. The second study puts to use these virtual characters in comparing a group of sex offenders and a group of non deviant individuals on their sexual arousal responses as recorded in virtual immersion. Finally, two clinical vignettes illustrating the use of made-to-measure virtual characters to more closely fit sexual preferences are presented in Discussion.

Simulation der Logistik auf Erdbaustellen

Die Planung von Erdbaumaßnahmen stellt eine komplexe Aufgabe dar. Der Einsatz unterschiedlicher Maschinenkonfigurationen sowie alternativer Szenarien im Baustellenlayout (z.B. bezüglich der Transportrouten oder Zwischenlager) ist durchgängig zu prüfen und auszulegen. Falsche Entscheidungen können zu Verzögerungen oder einer unwirtschaftlichen Lösung führen und somit Projektdauer und -kosten beeinträchtigen. In der Praxis beruht dieser Planungsprozess auf dem Erfahrungswissen der Verantwortlichen, Tools zur Entscheidungsunterstützung in der Einsatzplanung von Aushub- und Transportgeräten werden entgegen der zentralen Bedeutung aber bislang nicht genutzt. Deshalb wurde im Rahmen des Forschungsverbundes „ForBAU – Virtuelle Baustelle“1 ein Lösungsweg erarbeitet, mit dem die Planung der Baustellenabläufe im Erdbau durch die Anwendung der ereignisorientierten Ablaufsimulation unterstützt werden kann. Hierzu wurden die Verfahren der Leistungsberechnung von Erdbaugeräten um statistische Komponenten ergänzt, für eine Anwendung in der Simulation adaptiert und in eine Bausteinbibliothek implementiert. Die Ermittlung der Transportzeiten basiert in der vorgestellten Lösung auf einem eigens entwickelten Algorithmus zur kinematischen Simulation der Fahrzeiten, welcher die Beschleunigungs- und Bremsvorgänge eines Fahrzeugs auf der Wegstrecke unter Berücksichtigung der Beladung nachbildet. Dipl.-Ing. Johannes Wimmer, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. Willibald A. Günthner

Intelligent Virtual Patients for Training Clinical Skills

The article presents the design process of intelligent virtual human patients that are used for the enhancement of clinical skills. The description covers the development from conceptualization and character creation to technical components and the application in clinical research and training. The aim is to create believable social interactions with virtual agents that help the clinician to develop skills in symptom and ability assessment, diagnosis, interview techniques and interpersonal communication. The virtual patient fulfills the requirements of a standardized patient producing consistent, reliable and valid interactions in portraying symptoms and behaviour related to a specific clinical condition.

MultiStaR

Multivariate Methoden stellen ein wesentliches Instrumentarium zur Datenanalyse in der Ökologie dar. Sie werden in der Ökologie häufig eingesetzt und sind seit langem Gegenstand der Lehre in der Abteilung Geobotanik der Universität Freiburg. In den letzten Jahren wurde als Werkzeug das Programm R eingeführt. R ist ein frei verfügbares, kommandozeilenorientiertes Statistikprogramm, das für eine Reihe von Betriebssystemen angeboten wird (R-Development Core-Team 2007). Das Programm befindet sich in rascher Entwicklung (derzeit Version 2.10) und wird zunehmend auch von Ökologen eingesetzt. Bislang existiert kein deutschsprachiges Lehrbuch zur Anwendung multivariater Methoden mit R. Mit MultiStaR wird versucht, diese Lücke zu schließen und den Studierenden Lernmaterialien an die Hand zu geben, die Übungen mit dem eigentlichen Analysewerkzeug mit einschließen.

Wearable Computing und RFID in Produktion und Logistik – Ansätze zur bereichsübergreifenden Nutzung digitaler Informationen

Die voranschreitende Entwicklung von Konzepten und Systemen zur Nutzung digitaler Informationen im industriellen Umfeld eröffnet verschiedenste Möglichkeiten zur Optimierung der Informationsverarbeitung und damit der Prozesseffektivität und -effizienz. Werden die relevanten Daten zu Produkten oder Prozessen jedoch lediglich in digitaler Form zur Verfügung gestellt, fällt ein Eingriff des Menschen in die virtuelle Welt immer schwerer. Auf Grundlage dessen wird am Beispiel der RFIDTechnologie dargestellt, inwiefern digitale Informationen durch die Verwendung von in den Arbeitsablauf integrierten Systemen für den Menschen nutzbar werden. Durch die Entwicklung eines Systems zur papierlosen Produktion und Logistik werden exemplarisch Einsatzszenarien zur Unterstützung des Mitarbeiters in Montageprozessen sowie zur Vermeidung von Fehlern in der Kommissionierung aufgezeigt. Dazu findet neben einer am Kopf getragenen Datenbrille zur Visualisierung der Informationen ein mobiles RFID-Lesegerät Anwendung, mit Hilfe dessen die digitalen Transponderdaten ohne zusätzlichen Aufwand für den Anwender genutzt werden können.

Fortbildung online: Entwicklung, Erprobung und Evaluation eines tutoriell betreuten Online-Selbstlernangebots für Lehrkräfte

Qualität von Schule hängt u. a. von der Kompetenz der Lehrenden ab. Der Lehrerfortbildung als dritter und längster Phase der Lehrerbildung kommt dabei eine wesentliche Rolle zu, indem sie dem Erhalt der beruflichen Qualifikation von Lehrern dient. Lehrkräfte in nahezu allen deutschen Bundesländern sind verpflichtet, sich fortzubilden. Dazu steht ihnen das Veranstaltungsangebot staatlicher, konfessioneller sowie freier Anbieter zur Verfügung.

Fortbildung online: Entwicklung, Erprobung und Evaluation eines tutoriell betreuten Online-Selbstlernangebots für Lehrkräfte

The quality of schools mainly depends on the competence of teachers. Further professional development courses as third and longest period of teacher training play an essential role in maintaining professional skills. In almost every federal state teaching personnel are required to take part in further training courses. A range of courses offered by the State, the churches, and by independent institutions are available.

OCTAVIS: Optimization Techniques for Multi-GPU Multi-View Rendering

We present a high performance-yet low cost-system for multi-view rendering in virtual reality (VR) applications. In contrast to complex CAVE installations, which are typically driven by one render client per view, we arrange eight displays in an octagon around the viewer to provide a full 360° projection, and we drive these eight displays by a single PC equipped with multiple graphics units (GPUs). In this paper we describe the hardware and software setup, as well as the necessary low-level and high-level optimizations to optimally exploit the parallelism of this multi-GPU multi-view VR system.

Head Tracking Based Avatar Control for Virtual Environment Teamwork Training

Virtual environments (VE) are gaining in popularity and are increasingly used for teamwork training purposes, e.g., for medical teams. One shortcoming of modern VEs is that nonverbal communication channels, essential for teamwork, are not supported well. We address this issue by using an inexpensive webcam to track the user's head. This tracking information is used to control the head movement of the user's avatar, thereby conveying head gestures and adding a nonverbal communication channel. We conducted a user study investigating the influence of head tracking based avatar control on the perceived realism of the VE and on the performance of a surgical teamwork training scenario. Our results show that head tracking positively influences the perceived realism of the VE and the communication, but has no major influence on the training outcome.

E-Learning, E-Teaching und E-Assessment in der Hochschullehre

Wie lässt sich die Qualität des Lernens, Lehrens und Prüfens durch den Einsatz neuer Medien steigern? Übertragen auf die Komponenten und Bausteine des E-Education-Prozesses heißt das: - Mit welchen digitalen Materialien und Komponenten ist eine effiziente computergestützte Inhaltserschließung möglich? - Mit welcher Organisationsform der Lehre kann ein maximaler Qualitätsgewinn für die traditionelle Präsenzlehre erzielt werden? - Wie lassen sich traditionelle Prüfungsformen durch digitale Medien bereichern und mit technischer Hilfe auswerten? - Wie müssen digitale Inhalte beschaffen sein, um einen Mehrwert für den Lehr- und Lernprozess, möglicherweise in Selbstlernszenarien, zu erzielen? - Wie muss eine Lernplattformaufgebaut sein, um E-Education in ihrer gesamten Breite zu unterstützen und eine hohe Akzeptanz zu erreichen? Die Autoren sind Hauptakteure des Marburger „Linguistik Engineering Teams“, das in sich das gesamte Know-How für die Entwicklung und Nutzung verschiedener Lehr- und Lernszenarien vereinigt: von der Konzeption über die Programmierung bis hin zur Nutzung in allen denkbaren Varianten. Ihr Buch ist ein Leitfaden, der aufzeigt, wie mit einem komplexen E-Education-System nicht nur Qualitäts-, sondern auch Kapazitätsgewinne sowie erhebliche Aufwandsreduktionen erreicht werden können.

Action Research and Learning Analytics in Higher Education

Teaching is a dynamic activity. It can be very effective, if its impact is constantly monitored and adjusted to the demands of changing social contexts and needs of learners. This implies that teachers need to be aware about teaching and learning processes. Moreover, they should constantly question their didactical methods and the learning resources, which they provide to their students. They should reflect if their actions are suitable, and they should regulate their teaching, e.g., by updating learning materials based on new knowledge about learners, or by motivating learners to engage in further learning activities. In the last years, a rising interest in ‘learning analytics’ is observable. This interest is motivated by the availability of massive amounts of educational data. Also, the continuously increasing processing power, and a strong motivation for discovering new information from these pools of educational data, is pushing further developments within the learning analytics research field. Learning analytics could be a method for reflective teaching practice that enables and guides teachers to investigate and evaluate their work in future learning scenarios. However, this potentially positive impact has not yet been sufficiently verified by learning analytics research. Another method that pursues these goals is ‘action research’. Learning analytics promises to initiate action research processes because it facilitates awareness, reflection and regulation of teaching activities analogous to action research. Therefore, this thesis joins both concepts, in order to improve the design of learning analytics tools. Central research question of this thesis are: What are the dimensions of learning analytics in relation to action research, which need to be considered when designing a learning analytics tool? How does a learning analytics dashboard impact the teachers of technology-enhanced university lectures regarding ‘awareness’, ‘reflection’ and ‘action’? Does it initiate action research? Which are central requirements for a learning analytics tool, which pursues such effects? This project followed design-based research principles, in order to answer these research questions. The main contributions are: a theoretical reference model that connects action research and learning analytics, the conceptualization and implementation of a learning analytics tool, a requirements catalogue for useful and usable learning analytics design based on evaluations, a tested procedure for impact analysis, and guidelines for the introduction of learning analytics into higher education.

Durch das Leben lernen

Web 2.0 und soziale Netzwerke gaben erste Impulse für neue Formen der Online-Lehre, welche die umfassende Vernetzung von Objekten und Nutzern im Internet nachhaltig einsetzen. Die Vielfältigkeit der unterschiedlichen Systeme erschwert aber deren ganzheitliche Nutzung in einem umfassenden Lernszenario, das den Anforderungen der modernen Informationsgesellschaft genügt. In diesem Beitrag wird eine auf dem Konnektivismus basierende Plattform für die Online-Lehre namens “Wiki-Learnia” präsentiert, welche alle wesentlichen Abschnitte des lebenslangen Lernens abbildet. Unter Einsatz zeitgemäßer Technologien werden nicht nur Nutzer untereinander verbunden, sondern auch Nutzer mit dedizierten Inhalten sowie ggf. zugehörigen Autoren und/oder Tutoren verknüpft. Für ersteres werden verschiedene Kommunikations-Werkzeuge des Web 2.0 (soziale Netzwerke, Chats, Foren etc.) eingesetzt. Letzteres fußt auf dem sogenannten “Learning-Hub”-Ansatz, welcher mit Hilfe von Web-3.0-Mechanismen insbesondere durch eine semantische Metasuchmaschine instrumentiert wird. Zum Aufzeigen der praktischen Relevanz des Ansatzes wird das mediengestützte Juniorstudium der Universität Rostock vorgestellt, ein Projekt, das Schüler der Abiturstufe aufs Studium vorbereitet. Anhand der speziellen Anforderungen dieses Vorhabens werden der enorme Funktionsumfang und die große Flexibilität von Wiki-Learnia demonstriert.

Generisches Framework Studi-App

Mit der Idee eines generischen, an vielfältige Hochschulanforderungen anpassbaren Studierenden-App-Frameworks haben sich innerhalb des Arbeitskreises Web der ZKI ca. 30 Hochschulen zu einem Entwicklungsverbund zusammengefunden. Ziel ist es, an den beteiligten Einrichtungen eine umfassende Zusammenstellung aller elektronischen Studienservices zu evaluieren, übergreifende Daten- und Metadatenmodelle für die Beschreibung dieser Dienste zu erstellen und Schnittstellen zu den gängigen Campusmanagementsystemen sowie zu Infrastrukturen der elektronischen Lehre (LMS, Druckdienste, elektronischen Katalogen usw.) zu entwickeln. In einem abschließenden Schritt werden auf dieser Middleware aufsetzende Studienmanagement-Apps für Studierende erstellt, die die verschiedenen Daten- und Kommunikationsströme der standardisierten Dienste und Kommunikationskanäle bündeln und in eine für den Studierenden leicht zu durchschauende, navigationsfreundliche Aufbereitung kanalisiert. Mit der Konzeption eines dezentralen, über eine Vielzahl von Hochschulen verteilten Entwicklungsprojektes unter einer zentralen Projektleitung wird sichergestellt, dass redundante Entwicklungen vermieden, bundesweit standardisierte Serviceangebote angeboten und Wissenstransferprozesse zwischen einer Vielzahl von Hochschulen zur Nutzung mobiler Devices (Smartphones, Tablets und entsprechende Apps) angeregt werden können. Die Unterstützung der Realisierung klarer Schnittstellenspezifikationen zu Campusmanagementsystemen durch deren Anbieter kann durch diese breite Interessensgemeinschaft ebenfalls gestärkt werden. Weiterhin zentraler Planungsinhalt ist ein Angebot für den App-Nutzer zum Aufbau eines datenschutzrechtlich integeren, persönlichen E-Portfolios. Details finden sich im Kapitel Projektziele weiter unten.