Ziel des Arbeitspaketes an der Fakultät Elektrotechnik und Informatik ist die Konzeption, der Aufbau und die Evaluation eines Ansatzes zur Durchführung von Laborveranstaltungen in hybrider Form. Damit soll es Studierenden ermöglicht werden, Laboreinrichtungen und Systeme (Roboter) über ein digitales Interface auf einer lokalen Aktionsfläche zu nutzen, um bspw. Fahraufgaben oder Logistikprobleme zu bearbeiten.

Konkret soll hierbei das Robotik-Labor der Fakultät für Elektrotechnik & Informatik als Basis dienen. Hier lernen Studierende die Software-Entwicklung im Themenumfeld des autonomen Fahrens (bspw. zur Teilnahme am internationalen Turtlebot AutoRace Wettbewerb) und der künstlichen Intelligenz.

Das Hybrid-Labor soll Studierende in die Lage versetzen, Versuche und Projekte mit (räumlich entfernten) Laborgeräten, via Internet, zu Hause durchführen zu können. Die im Rahmen des Projekts entwickelte Infrastruktur bietet dabei eine vollständige Umgebung zur Programmierung, Inbetriebnahme und Beobachtung der Experimente über das Internet. Die Realisierung eines Hybrid-Labors ermöglicht Zeit- und ortsungebundenes Lernen und erlaubt Studierenden praktische Erfahrung zu sammeln. Die Architektur des Hybrid-Labors ist dabei als räumlich verteiltes, komponentenbasiertes System konzipiert, das auf Open Source Software basiert und in einem heterogenen Systemumfeld einsetzbar ist.

Im Rahmen des Arbeitspaketes an der Fakultät für Maschinenbau sollen virtuelle Labore aufgebaut werden, die die laborpraktische Ausbildung in den Gebieten Regelungstechnik und Robotik auf eine neue Stufe heben. Die Studierenden arbeiten statt am realen Objekt zunächst mit einem virtuellen Zwilling. Dieser virtuelle Zwilling verhält sich genauso wie sein physisches Gegenstück in der realen Welt.

Im ersten Schritt erhöht sich die Verfügbarkeit der Versuche. Die virtuellen Zwillinge stehen studierenden online auf Abruf zur Verfügung, sie können selbstständig oder in kleinen Lerngruppen genutzt werden. Hierdurch können Labor-Präsenzzeiten sogar in die häusliche private Umgebung verlagert werden, das selbstbestimmte Lernen der Studierenden wird so ermöglicht.

Die Virtualisierung ist dabei im Sinne von Blended Learning zu verstehen. Das bedeutet, dass die Digitalisierung das Präsenzformat erweitert, nicht aber vollständig ablöst. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass Studierende am Montag die Vorlesung besuchen, am Dienstag oder Mittwoch die Lerninhalte selbstorganisiert von zu Hause (mit Hilfe des virtuellen Zwillings) vertiefen und den am Donnerstag im Labor geplanten Versuch am echten Objekt eigenständig vorbereiten können. Die Vorteile des (zusätzlichen) virtuellen Labors gegenüber dem klassischen reinen Präsenzformat sind groß und ermöglichen den Dozenten das Einbeziehen neuer didaktischer Möglichkeiten.

Im Fokus dieses Arbeitspaketes stehen die curriculare und hochschulweite Verankerung sowie die Evaluation der innovativen Lehrkonzepte.

Die Verankerung adressiert nicht nur die rechtsichere Einbettung in den Hochschulbetrieb sowie die Übertragung auf weitere Lehrveranstaltungen, sondern ebenfalls die explizite Berücksichtigung pädagogischer Konzepte und moderner Lehr- oder Lernansätze. Soziale Aspekte der Chancengleichheit aber auch der Interaktion und Gruppenbildung werden speziell berücksichtigt. Explizit soll eine Infrastruktur für Leistungskontrollen und Prüfungen entwickelt und genutzt werden.

Die neuen Lehrkonzepte, d.h. das digitale Labor sowie das Labor mit den virtuellen Zwillingen, werden nicht nur am Ende, sondern fortlaufend während der Projektlaufzeit detailliert evaluiert. Dazu werden bestehende und neu konzipierte Instrumente benutzt sowie verschiedene Untersuchungsformen. Die Kontrollgruppen sollen dabei nicht nur historischer Natur sein, vielmehr sollen auch innovative Lehrevaluationskonzepte wie das randomisierte, kontrollierte Cross-Over-Design mit nicht in die Endnote eingehenden Zwischenprüfungen verwendet werden und somit zeitliche Aspekte (Chronological Bias) sowie kohortenspezifische Verzerrungsfaktoren minimiert werden.