Kooperatives handlungsorientiertes Lernen im Netz. Valenz webbasierter universitärer Entwurfs- und Planungsausbildung

Landschaftsarchitekturstudiengänge haben sich aus der praktischen Berufsausbildung entwickelt und setzen auch heute bewusst auf das handlungsorientierte Lernen. Sie unterscheiden sich von vielen textorientierten seminaristischen Studienformen durch das besondere Gewicht des räumlichen Gestaltens, Darstellens und des visuellen Kommunizierens zwischen Lerner und Lehrer sowie zwischen Studenten untereinander. Inwiefern diese Gestaltungs- und Kommunikationsprozesse online über größere Distanzen stattfinden können, wurde im Rahmen eines gemeinsamen Studienprojektes zweier entfernt operierender Master of Landscape Architecture (MLA) Studiengänge an der Harvard Graduate School of Design, Cambridge und an der Hochschule Anhalt, Bernburg untersucht. Wie Befragungen und Interviews der involvierten Studenten und Lehrenden zeigten, sind marktübliche Kommunikationstechniken durchaus geeignet, den kreativen Entwurfsprozess zu unterstützen, wenn auch weiterhin bei graphischen Darstellungen Bottleneck-Probleme die Effektivität verringern. Auch bleibt Skepsis im Bezug auf die Qualität der Lehre auf die Distanz, besonders hinsichtlich der sozialen Komponenten des Studiums. Darüber hinaus zeigte sich, dass Multimediatechniken, die im Zusammenhang der Fernlehre eingesetzt wurden, ebenso für die Präsenzlehre wichtige Impulse liefern können.(DIPF/Orig.)

Lernmanagement-Systeme mit Konzept einsetzen – Lehrende und Studierende beim Online-Lernen begleiten

Um die Nutzung digitaler Medien in der Lehre zu erleichtern, hat die Hochschule Ostwestfalen-Lippe ein Konzept entwickelt, mit dem Lehrende durch wissenschaftliche und studentische „eTutoren“ und Studierende durch studentische „eMentoren“ bei der Nutzung digitaler Medien im Lehr-/Lernprozess unterstützt werden. Ein zentraler Bestandteil des Modells ist die Nutzung des Learning-Management Systems ILIAS. Im folgenden Beitrag werden auf der Basis einiger grundsätzlicher Überlegungen zur Veränderung der Hochschullehre durch digitale Medien (1) zunächst die Konzepte des eTutoring und eMentoring kurz vorgestellt (2) und dann erläutert, wie das 5-Stufen-Modell für Online-Kurse von Gilly Salmon (3) für die konkreten Bedingungen an der Hochschule OWL angepasst wurde und von den eTutoren und eMentoren zur Unterstützung von Lehrenden und Studierenden genutzt wird (4). Der Beitrag schließt mit einem Fazit der bisherigen Erfahrungen (5).

Interaktives Präsentieren und kooperatives Modellieren. Szenarien akademischen Lehrens und Lernens in Informatik und Naturwissenschaften

Ausgehend von einem handlungsorientierten Medienbegriff werden in diesem Artikel neue Einsatzformen digitaler Medien in der Lehre thematisiert. Dabei spielen Hardware-Voraussetzungen wie berührungsempfindliche Bildschirme oder Funknetzwerke ebenso eine Rolle wie eine Reihe innovativer Softwarewerkzeuge, die insbesondere interaktiv-kooperative Szenarien unterstützen. Praktische Erfahrungen mit diesen Werkzeugen wurden in der akademischen Lehre an der Universität Duisburg-Essen sowie im schulischen Einsatz im Umfeld eines EU-Projektes gesammelt.(DIPF/Orig.)

M-Learning im Notebook-Seminar

Das Notebook-Seminar stellte ein M-Learning-Szenario dar, welches durch die Integration des Notebooks in die Lehre eine Verbesserung derselben erwirken soll. Methodischer Schwerpunkt ist das projektorientierte Lernen, welches neben der Vermittlung von Fachinhalten zum Ziel hat, auch fachübergreifende Kompetenzen zu vermitteln. Auf Basis einer ein Semester umfassenden Projektaufgabe werden bestimmte Lernhandlungen von den Studierenden absolviert. Diese Lernhandlungen fassen bestimmte Lernziele, die in Fach-, Methoden und Sozialkompetenz aufgeteilt sind. Das Paper beleuchtet Aspekte des M-Learnings und konzipiert vor diesem Hintergrund das Notebook-Seminar. Danach wird das in die Praxis umgesetzte Konzept vorgestellt und die gemachten Erfahrungen, sowie die Ergebnisse der Evaluation diskutiert.(DIPF/Orig.)

Das Labor im Rucksack – mobile computing in der psychologischen Grundlagenausbildung

Mobile Notebooks, die einen campusweiten Zugriff auf das Hochschulnetzwerk erlauben, eröffnen neue Möglichkeiten der Integration netzbasierter Ressourcen in die reguläre Lehre. Es wird über Entwicklung und gebündelten Einsatz netzbasierter Tools in der psychologischen Grundlagenausbildung berichtet. Spezifische Funktionalitäten mobiler Notebooks wurden in vielfältigen Anwendungen – von Online-Feedback-Instrumenten bis zum virtuellen Experimentallabor – zur Förderung von Lehr-Lern-Prozessen nutzbar gemacht. Sie fördern die individuelle Wissenskonstruktion, indem sie selbstreguliertes und kooperatives Lernen vernetzen, unmittelbares Feedback gewährleisten sowie darüber hinaus die Entwicklung sozialer Bezugsnormen unterstützen. So schaffen sie einen Rahmen, in dem die Studierenden – dem Cognitive Apprenticeship Ansatz folgend – auf ihrem Weg in die wissenschaftliche Community experimentell arbeitender Psychologen von Mitlernenden und Lehrenden unterstützt werden. Innerhalb nur eines Semesters konnten mobile Notebooks und netzbasierte Tools erfolgreich in die reguläre Lehre integriert werden. Die kognitiven und affektiven Grundlagen einer nachhaltigen Verbesserung der Lehr-Lern-Qualität durch den Einsatz derartiger Instrumente werden diskutiert.(DIPF/Orig.)

Das Mobile Hardware-Praktikum

Im Rahmen der wissenschaftlichen Ausbildung sind Praktika vielerorts ein wichtiger Bestandteil der Lehre. Sie zeichnen sich im Regelfall dadurch aus, dass die Studierenden die gestellten Versuche an speziell ausgestatteten Laborplätzen durchführen, was neben extrem hohen Kosten zu einer Begrenzung der maximalen Teilnehmerzahl führt. In diesem Zusammenhang scheint es auf den ersten Blick nicht möglich, Konzepte einer Virtuellen Universität umzusetzen, da die Studierenden „vor Ort“ sein müssen. In diesem Dokument stellen wir das so genannte Mobile Hardware-Praktikum vor, das den Studierenden die Teilnahme zu jeder Zeit und von jedem beliebigen Ort aus erlaubt und dennoch ein Gefühl der Präsenz im Labor vermittelt. Gleichzeitig kann weit mehr als 100 Studierenden die Teilnahme ermöglicht werden. Erreicht wird dies durch ein speziell für diesen Zweck entwickeltes webbasiertes Learning Management System in Kombination mit Hardware-Komponenten, die einem voll ausgestatteten Labor-Arbeitsplatz entsprechen und den Teilnehmern für die Zeit des Praktikums auf Leihbasis zur Verfügung gestellt werden. Die Experimente werden von den teilnehmenden Gruppen in Eigenregie gelöst und elektronisch abgegeben. Die Bewertung erfolgt ebenfalls elektronisch.(DIPF/Orig.)

Vom Seminar zur Lerneinheit – und zurück. Der abgestimmte Prozess zur Konzeption und Produktion von interaktiven Lernmaterialien als nachhaltige Erweiterung des Studienangebots an Hochschulen

Im Rahmen des BMBF-Leitprojektes „Virtuelle Fachhochschule“ werden in einem interdisziplinären Team an der TFH Berlin 12 Online-Studienmodule für die Bachelor-Studiengänge Medieninformatik und Wirtschaftsingenieurwesen produziert. Unter der Leitung langjährig in der Lehre erfahrener Professorinnen und Professoren wurden mediendidaktisch anspruchsvolle Online-Kurse entwickelt. Das didaktische Design war neben der Produktentwicklung konsequent auf die Entwicklung eines effizienten Produktionsprozesses für multimediales Lernmaterial ausgerichtet. Das Online-Lernmaterial ist so modular aufgebaut, dass Teile daraus in die Präsenzlehre integrierbar sind. Der mehrstufige, abgestimmte Produktionsprozess kann für die kostengünstige Erstellung von Online-Material in anderen Fächern genutzt werden. Das Verfahren ist darüber hinaus erweiterbar. Diese Entwicklung leistet einen Beitrag zur nachhaltigen Integration von Online- Lehr- und Lernangeboten im Hochschulbereich.(DIPF/Orig.)

Digitaler Campus: Vom Medienprojekt zum nachhaltigen Medieneinsatz in der Hochschule

Mit den zunehmend verfügbaren Erkenntnissen aus einer Vielzahl von Projekten und Aktivitäten an Hochschulen geht es heute vorrangig nicht mehr um die Erprobung „neuer“ Ansätze mediengestützten Lernens, sondern um die (Weiter-) Entwicklung von Strukturen und Prozessen, um bestehende Ansätze auf der Basis solcher Erkenntnisse konsequent zu erweitern und die aufgezeigten Potenziale digitaler Medien in der Lehre gezielt zu nutzen. Zentrale Aufgaben werden die Umsetzung von Konzepten des Medieneinsatzes in der alltäglichen Lehre und deren dauerhafte Integration in den Hochschulalltag, in Studienrichtungen und Studiengänge. Dieser Band gibt einen Einblick in aktuelle Bemühungen an Hochschulen, diese Prozesse der Hochschulentwicklung mit und durch Medien zu gestalten. Er beinhaltet die Vorträge der GMW03 – Conference on Media in Higher Education, der 8. Jahrestagung der Gesellschaft für Medien in der Wissenschaft e.V., die vom 16.-19. September 2003 an der Universität Duisburg-Essen stattgefunden hat. (DIPF/Orig.)

Strategisches Management von virtuellen Hochschulen. Positionierung auf dem Bildungsmarkt

Die Euphorie über die Zukunft virtueller Hochschulen trägt den realen Gegebenheiten nicht Rechnung. Der erhoffte Wandel virtueller Hochschulprojekte von technologieorientierten Informatikprojekten zu marktorientierten Bildungdienstleistern ist bislang ausgeblieben. Dieser Zusammenhang erfordert eine systematische Analyse der strategischen Positionierungen von Präsenz- und Fernhochschulen und von virtuellen Hochschulprojekten. Ausgehend von den Überlegungen des Wettbewerbskonzepts von M. E. Porter und der Systemtriade von B. R. Clark werden die strategischen Differenzen zwischen den Akteuren der Hochschullehre (Ministerien, Rektoraten und Professoren) und den virtuellen Hochschulprojekten aufgearbeitet. Diese Überlegungen basieren auf einer umfangreichen empirischen Erhebung der strategischen Positionierung deutscher Hochschulen und ihrer Bewertung des Nutzenpotenzials virtueller Hochschullehre. Aufgrund der Ergebnisse dieser empirischen Erhebungen werden Gestaltungsempfehlungen zur strategischen Positionierung virtueller Hochschulen entwickelt. Die Integration virtueller Lehre in die Hochschulen ist an folgende Prämissen geknüpft: Für eine nachhaltige Integration virtueller Hochschulprojekte in die Hochschulen muss die strategische Relevanz virtueller Hochschullehre in den Zielen und Strategien der Hochschulen verankert sein. Die Finanzierung virtueller Hochschulprojekte sollte durch die Steuerungslogik der „State Authority“ oder des „Market“ organisiert sein. Eine ausschließliche Finanzierung innerhalb der Steuerungslogik der „Academic Oligarchy“ ist kontraproduktiv für eine nachhaltige Integration. Zwischen den Ministerien und den Hochschulen besteht eine strategische Differenz in der Einschätzung der zukünftigen Relevanz von Fernstudiengängen und der Bedeutung von Effizienz und Wirtschaftlichkeit in der Hochschullehre. Unter den gegebenen Rahmendingungen sollten virtuelle Hochschulprojekte eine Differenzierungs- und/oder Nischenstrategie wählen. (DIPF/Orig.)

Audiovisuelle Bildungsmedienformate und ihre Lernerfolge – eine Paneldatenstudie zum Nachmachen

Visuelle Bildungsmedien erfahren wachsende Verbreitung in der universitären Lehre, und die Anzahl der verwendeten Medienformate steigt. Wir untersuchen empirisch den Lernerfolg dreier Formate - Lehrvideo plus Folien/Folien plus Audio/Audio - und stellen fest, dass der Lernerfolg die aufwändige Medienproduktion nicht in jedem Fall rechtfertigt. Das Untersuchungsdesign lädt zum Nachmachen und somit zum Ermitteln des geeignetsten Medienformats in einem spezifischen Lehrkontext ein. (DIPF/Orig.)

Experimental and modeling studies of forced convection storage and drying systems for sweet potatoes

Sweet potato is an important strategic agricultural crop grown in many countries around the world. The roots and aerial vine components of the crop are used for both human consumption and, to some extent as a cheap source of animal feed. In spite of its economic value and growing contribution to health and nutrition, harvested sweet potato roots and aerial vine components has limited shelf-life and is easily susceptible to post-harvest losses. Although post-harvest losses of both sweet potato roots and aerial vine components is significant, there is no information available that will support the design and development of appropriate storage and preservation systems. In this context, the present study was initiated to improve scientific knowledge about sweet potato post-harvest handling. Additionally, the study also seeks to develop a PV ventilated mud storehouse for storage of sweet potato roots under tropical conditions. In study one, airflow resistance of sweet potato aerial vine components was investigated. The influence of different operating parameters such as airflow rate, moisture content and bulk depth at different levels on airflow resistance was analyzed. All the operating parameters were observed to have significant (P < 0.01) effect on airflow resistance. Prediction models were developed and were found to adequately describe the experimental pressure drop data. In study two, the resistance of airflow through unwashed and clean sweet potato roots was investigated. The effect of sweet potato roots shape factor, surface roughness, orientation to airflow, and presence of soil fraction on airflow resistance was also assessed. The pressure drop through unwashed and clean sweet potato roots was observed to increase with higher airflow, bed depth, root grade composition, and presence of soil fraction. The physical properties of the roots were incorporated into a modified Ergun model and compared with a modified Shedd’s model. The modified Ergun model provided the best fit to the experimental data when compared with the modified Shedd’s model. In study three, the effect of sweet potato root size (medium and large), different air velocity and temperature on the cooling/or heating rate and time of individual sweet potato roots were investigated. Also, a simulation model which is based on the fundamental solution of the transient equations was proposed for estimating the cooling and heating time at the centre of sweet potato roots. The results showed that increasing air velocity during cooling and heating significantly (P < 0.05) affects the cooling and heating times. Furthermore, the cooling and heating times were significantly different (P < 0.05) among medium and large size sweet potato roots. Comparison of the simulation results with experimental data confirmed that the transient simulation model can be used to accurately estimate the cooling and heating times of whole sweet potato roots under forced convection conditions. In study four, the performance of charcoal evaporative cooling pad configurations for integration into sweet potato roots storage systems was investigated. The experiments were carried out at different levels of air velocity, water flow rates, and three pad configurations: single layer pad (SLP), double layers pad (DLP) and triple layers pad (TLP) made out of small and large size charcoal particles. The results showed that higher air velocity has tremendous effect on pressure drop. Increasing the water flow rate above the range tested had no practical benefits in terms of cooling. It was observed that DLP and TLD configurations with larger wet surface area for both types of pads provided high cooling efficiencies. In study five, CFD technique in the ANSYS Fluent software was used to simulate airflow distribution in a low-cost mud storehouse. By theoretically investigating different geometries of air inlet, plenum chamber, and outlet as well as its placement using ANSYS Fluent software, an acceptable geometry with uniform air distribution was selected and constructed. Experimental measurements validated the selected design. In study six, the performance of the developed PV ventilated system was investigated. Field measurements showed satisfactory results of the directly coupled PV ventilated system. Furthermore, the option of integrating a low-cost evaporative cooling system into the mud storage structure was also investigated. The results showed a reduction of ambient temperature inside the mud storehouse while relative humidity was enhanced. The ability of the developed storage system to provide and maintain airflow, temperature and relative humidity which are the key parameters for shelf-life extension of sweet potato roots highlight its ability to reduce post-harvest losses at the farmer level, particularly under tropical climate conditions.

Sensor psychrometric approaches to mitigating aflatoxins in maize dried on farms in Kenya

Kenia liegt in den Äquatorialtropen von Ostafrika und ist als ein weltweiter Hot-Spot für Aflatoxinbelastung insbesondere bei Mais bekannt. Diese toxischen und karzinogenen Verbindungen sind Stoffwechselprodukte von Pilzen und so insbesondere von der Wasseraktivität abhängig. Diese beeinflusst sowohl die Trocknung als auch die Lagerfähigkeit von Nahrungsmitteln und ist somit ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung von energieeffizienten und qualitätsorientierten Verarbeitungsprozessen. Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, die Veränderung der Wasseraktivität während der konvektiven Trocknung von Mais zu untersuchen. Mittels einer Optimierungssoftware (MS Excel Solver) wurde basierend auf sensorerfassten thermo-hygrometrischen Daten der gravimetrische Feuchteverlust von Maiskolben bei 37°C, 43°C und 53°C vorausberechnet. Dieser Bereich stellt den Übergang zwischen Niedrig- und Hochtemperaturtrocknung dar. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede im Verhalten der Körner und der Spindel. Die Trocknung im Bereich von 35°C bis 45°C kombiniert mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten (> 1,5 m / s) begünstigte die Trocknung der Körner gegenüber der Spindel und kann daher für eine energieeffiziente Trocknung von Kolben mit hohem Anfangsfeuchtegehalt empfohlen werden. Weitere Untersuchungen wurden zum Verhalten unterschiedlicher Schüttungen bei der bei Mais üblichen Satztrocknung durchgeführt. Entlieschter und gedroschener Mais führte zu einem vergrößerten Luftwiderstand in der Schüttung und sowohl zu einem höheren Energiebedarf als auch zu ungleichmäßigerer Trocknung, was nur durch einen erhöhten technischen Aufwand etwa durch Mischeinrichtungen oder Luftumkehr behoben werden könnte. Aufgrund des geringeren Aufwandes für die Belüftung und die Kontrolle kann für kleine landwirtschaftliche Praxisbetriebe in Kenia daher insbesondere die Trocknung ganzer Kolben in ungestörten Schüttungen empfohlen werden. Weiterhin wurde in der Arbeit die Entfeuchtung mittels eines Trockenmittels (Silikagel) kombiniert mit einer Heizquelle und abgegrenztem Luftvolumen untersucht und der konventionellen Trocknung gegenüber gestellt. Die Ergebnisse zeigten vergleichbare Entfeuchtungsraten während der ersten 5 Stunden der Trocknung. Der jeweilige Luftzustand bei Verwendung von Silikagel wurde insbesondere durch das eingeschlossene Luftvolumen und die Temperatur beeinflusst. Granulierte Trockenmittel sind bei der Maistrocknung unter hygienischen Gesichtspunkten vorteilhaft und können beispielsweise mit einfachen Öfen regeneriert werden, so dass Qualitätsbeeinträchtigungen wie bei Hochtemperatur- oder auch Freilufttrocknung vermieden werden können. Eine hochwertige Maistrocknungstechnik ist sehr kapitalintensiv. Aus der vorliegenden Arbeit kann aber abgeleitet werden, dass einfache Verbesserungen wie eine sensorgestützte Belüftung von Satztrocknern, der Einsatz von Trockenmitteln und eine angepasste Schüttungshöhe praktikable Lösungen für Kleinbauern in Kenia sein können. Hierzu besteht, ggf. auch zum Aspekt der Verwendung regenerativer Energien, weiterer Forschungsbedarf.

Konstruktive und funktionale Entwicklung eines selbststeuernden Unterflurbewässerungsverfahrens

Unter Einfluss des gegenwärtigen Klimawandels sowie dem Anstieg der Erdbevölkerung ist der effiziente Umgang mit den vorhandenen Wasserressourcen ein zentrales Thema in der Bewässerungslandwirtschaft. Die Unterflurbewässerung ist ein seit Jahrtausenden bekanntes Verfahren, bei dem das Bewässerungswasser unterhalb der Erdoberfläche aufgebracht wird und der Pflanze direkt im Wurzelraum zur Verfügung steht. Die Gefäßbewässerung ist ein selbststeuerndes Verfahren wobei die Wassergabe aus dem unglasierten Tongefäß aufgrund der im umgebenden Boden anliegenden Saugspannung erfolgt. Diese wassersparende und dem Wasserbedarf der Pflanze angepasste Bewässerungsweise ist Grundlage der Überlegungen und Untersuchungen der vorliegenden Arbeit. Ausgehend von dem Gedanken der Kombination der Vorteile der Gefäßbewässerung mit denen moderner Materialien, die eine maschinelle Installation ermöglichen und eine lange Lebensdauer aufweisen, wurde die Entwicklung einer selbststeuernden Bewässerung verfolgt. Materialrecherchen und eine Auswahl als geeignet identifizierter Materialien führten zu Laboruntersuchungen an Hand derer die Darcy-Eigenschaften (linearer Zusammenhang zwischen Volumenstrom und anliegendem Druck) überprüft wurden. Membranen erwiesen sich danach als geeignet, so dass an einer ausgewählten Schlauchmembran weitergehende Untersuchungen zum Einsatz für die Bewässerung vorgenommen wurden. Diese umfassten Langzeitlaborversuche im Boden zur Untersuchung der Entwicklung der Durchlässigkeit der Schlauchmembran über die Zeit, sowie zum Nachweis der Selbststeuerung des Systems. Mit den gewonnenen Ergebnissen war es möglich großmaßstäbliche Versuche im Gewächshaus zu realisieren, bei der die Schlauchmembran im Vergleich zur Tropfbewässerung hinsichtlich Wasserverbrauch und Ernteertrag an Standorten in Deutschland und Algerien getestet wurde. Diese Gewächshausversuche zeigten vielversprechende Ergebnisse für die Membranschlauchbewässerung mit im Vergleich zur Tropfbewässerung erhöhten Erträgen bei gleichzeitig geringerem Wasserverbrauch. Dies wurde besonders bei Verwendung von Bewässerungswasser mit erhöhtem Salzgehalt deutlich. Sorgfältiger Beachtung bedarf die Wasserqualität, da die Membranschlauchbewässerung auf Wasserverunreinigungen mit Durchflussverminderung reagiert, die sich nachteilig auf die Pflanzenentwicklung auswirkt. Aufgabe weiterer Forschungen muss es demnach sein, technische Verfahren zu entwickeln, die die langfristige Leistungsfähigkeit der Membran im Bewässerungsbetrieb aufrechterhalten.