Die Covid-19-Pandemie und die damit verbundenen Schutzmassnahmen haben in der Ingenieurausbildung weitreichende Veränderungen verursacht. Der Unterricht vor Ort am Campus musste während der Pandemie über weite Strecken auf den Online-Unterricht umgestellt werden. Die Durchführung von Laborübungen, ein grundlegender Bestandteil der Ingenieurausbildung, stellte jedoch eine besondere Herausforderung dar. Das Institut für Maschinen und Energietechnik (IME) an der HSLU - Technik & Architektur verfolgte den anspruchsvollen Ansatz, die Experimente aus dem Laborunterricht vollständig durch digitale Modelle «online» zu kompensieren. Während der Pandemie wurden damit die Laborübungen erfolgreich im Online-Unterricht durchgeführt. Mittlerweile sind die digitalen Modelle fester Bestandteil des Labor-Unterrichts und dienen als Ergänzung zum realen Prüfstand um den Stoff selbstständig zu verinnerlichen.
Die gesammelten Erfahrungen im Online-Laborunterricht und die Entwicklung der digitalen Modelle wurden in einem wissenschaftlichen Paper zusammengefasst, dass an der Konferenz für Gas- und Turbomaschinen «ASME Turbo Expo 2021» veröffentlicht wurde. Das Paper mit dem Titel «Online (Remote) Teaching for Laboratory Based Courses Using Digital Twins of the Experiments» wurde mit dem «Best Paper Award» in der Kategorie Education ausgezeichnet. Bei Interesse können Sie sich an Ulf Christian Müller oder Sabri Deniz wenden.
Weiter wurden im Rahmen des Kooperationsprojektes P-8 «Stärkung von Digital Skills in der Lehre» der HSLU, PHLU und PHSZ, im Teilprojekt «DigiLab» von der HSLU – T&A drei Laboranwendungen aus verschiedenen Studiengängen (Maschinentechnik, Elektrotechnik & Gebäudetechnik) als digitale Modelle entwickelt. Diese virtuellen Labors wurden dann didaktisch ausgearbeitet, in der Lernplattform ILIAS integriert und im Unterricht verwendet.
Einer dieser digitalisierten Prüfstände ist das kleine Haus «GEE Live – Gebäude-Elektro-Engineering Live erleben», das auf dem Areal der Hochschule Luzern – Technik & Architektur steht und am Institut für Gebäudetechnik und Energie zu Forschungs- und Lehrzwecken eingesetzt wird. Die Themenschwerpunkte sind Photovoltaik, Elektromobilität, Energiespeicher, Energiemanagement und Eigenverbrauchsoptimierung (EVO). Letztere ist ein wichtiges Thema im Bereich der Energieeffizienz von Gebäuden. In diesem Forschungslabor kann die EVO live untersucht werden. Somit ermöglicht der «GEE Live»-Prüfstand ein praxisnahes Lernen und Forschen in der Lehre und Weiterbildung.
Als Teil von DigiLab ist ein digitales Modell des «GEE Live»-Labors entstanden, das in Form einer Web-App den Student:innen zur Verfügung gestellt wird. Das Modell enthält die Photovoltaik-Anlagen, Verbraucher wie Heizung, Waschmaschine, usw. Zudem können historische und aktuelle Wetterdaten eingebunden werden. Damit lassen sich realistische Jahressimulationen in kürzester Zeit ausführen und genauere Untersuchungen zur EVO realisieren. Am echten Prüfstand und im Rahmen einer Lernsequenz wären Betrachtungen von Jahresverläufen für die Eigenverbrauchsoptimierung (EVO) unmöglich. Diese können dank dem digitalen Modell jedoch nun auch in der Lehre und Weiterbildung interaktiv von den Teilnehmenden durchgeführt werden.
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