Rechnergestütztes Lernen im Bereich der regenerativen Energien

(Ausgewählte Aspekte)

Abstract

Mit der stetig steigenden allgemeinen Vernetzung ist der Erwerb von Wissen zeit- und ortsunabhängig geworden, wodurch computergestützte Technologien zur Wissensvermittlung an Bedeutung gewonnen haben. Die starke Verbreitung des Internets als Informationsquelle ermöglichte erst diese Entwicklung.
Die Anwendung, lehrgestützter Techniken, wie der Virtual-Reality-Technik, erleichtern den Lernprozess im Bereich der Elektrotechnik. Einige neue Elemente wie z.B. VR-Labore (Virtual Reality) vergrößern bei geeigneten mathematisch genauen Modellen den Wissenserwerb und erhöhen die Attraktivität des Technikstudiums.
In dieser Dissertation sind die Probleme des rechnergestützten Lernens am Beispiel der Regenerativen Energien behandelt worden. Es sind ausgewählte Bereiche des rechnergestützten Lernens an drei Beispielen untersucht und durchgeführt worden. Die Beispiele sind:
• Regenerative Energien – Multimedial (RegEn – M) – Ein modular aufgebautes Lernsystem,
• Virtuelles Labor,
• Virtuelles Training.
Diese drei Themenbeispiele sind systematisch erarbeitet worden. Zunächst sind die Szenarien erstellt und geeignete Techniken ausgewählt worden. Auf diesen Ansatzpunkt basierend sind Lernapplikationen entwickelt, implementiert und getestet worden. Die Akzeptanz ist durch reale Anwendung in der Lehre überprüft und verifiziert worden.
Das System RegEn - M beinhaltet folgende Lernmodule, die im Multimedialabor am Lehrstuhl Elektrische Netze und Alternative Elektroenergiequellen (LENA) implementiert worden sind:
• Allgemeine Grundlagen der Energieerzeugung aus regenerativen Energiequellen und ihre Potentiale,
• Wind als Energiequelle,
• Photovoltaische Energieerzeugung,
• Brennstoffzelle.
Das virtuelle Labor ist auf der Basis des realen Brennstoffzellenlabors des Lehrstuhls aufgebaut. Die virtuellen Modelle zur Visualisierung werden ergänzt durch implementierte, quasi dynamische, mathematische Modelle zur Simulation unterschiedlicher Betriebszustände.
Das virtuelle Training basiert auf CAD-Daten eines Leistungsschalters und ist in der Kooperation mit dem Produzenten entwickelt und in der Praxis erfolgreich eingesetzt worden.
In mehrjährigen Anwendungen sind die Akzeptanz und die Vorteile der in dieser Arbeit erstellten Lehr- und Lerntechniken untersucht worden.
Es konnte gezeigt werden, dass die Anwendung von Virtual-Reality-Techniken die herkömmlichen Formen des Lehrens und Lernens bereichern und ergänzen können.
Zukünftig ist eine verstärkte Entwicklung der Präsentationsmöglichkeiten des Wissens durch den Einsatz von dreidimensionalen Lernräumen gegeben, wodurch nicht nur das System virtuell repräsentiert werden könnte, sondern auch die gesamte Lernumgebung des Systems. Der Lernende könnte sich in der virtuellen Umgebung real bewegen und somit virtuell das System bedienen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die in dieser Arbeit realisierten Lernmodule zu erweitern und den neuesten Wissensstand weiterhin zu erhalten. Die Nutzung von virtuellen Laboren erweist sich als sehr hilfreich, folgende virtuelle Labore können in die bereits bestehende Lernbasisplattform eingebunden werden: Photovoltaik, Windkraft, Elektrische Netze und Leitwartezentrale.