Im Projekt DigiLab werden Digitale Zwillinge von Laborprüfständen realisiert. Diese «Web-Apps» eröffnen neue Möglichkeiten für einen praxisnahen Lernprozess. Eine erste Evaluation konnte durchgeführt werden. Das Feedback der Student*innen bestärkt die Vision von DigiLab.
Neue Wege in der Lehre
Digitale Zwillinge verschiedenster Systeme werden immer öfter für die Entwicklung neuer, innovativer Produkte und Konzepte eingesetzt. Durch solche Modelle kann ein komplexes Systemverhalten einfach untersucht, verstanden und optimiert werden. Sie nehmen somit auch in der Lehre eine bedeutende Rolle ein: Sie ermöglichen praxisorientierte, anwendungsnahe und interaktive Lernsequenzen, sowohl für das Blended-Learning als auch für das reine Distance-Learning.
Drei DigiLabs aus drei Fachrichtungen
Im Rahmen des DigiLab Projekts wurden Digitale Zwillinge von drei Laborprüfständen aus verschiedenen Fachrichtungen erstellt: Fluidmechanik, Elektrotechnik und Gebäudetechnik.
Ebenfalls im Projekt wurden didaktische Konzepte zur Nutzung der Digitalen Zwillinge in eigens dafür gestalteten Lernsequenzen erarbeitet. Auch die Integration dieser Web-Apps direkt in der Lernplattform ILIAS wurde angegangen und für einen der drei DigiLabs umgesetzt.
DigiLab GEE Live – Eigenverbrauchsoptimierung in der Gebäudetechnik
Der Prüfstand «GEE Live – Gebäude-Elektro-Engineering Live erleben» ist ein kleines Haus, das auf dem Areal der Hochschule Luzern – Technik & Architektur steht und am Institut für Gebäudetechnik und Energie zu Forschungs- und Lernzwecken 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. Mehr zum Thema ist hier zu finden.
Als Teil von DigiLab ist ein digitaler Zwilling des «GEE Live»-Labors entstanden, der in Form einer Web-App den Student*innen zur Verfügung gestellt wird. Der Zwilling 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 EVO unmöglich. Diese können dank dem digitalen Zwilling jedoch nun auch in der Lehre und Weiterbildung interaktiv von den Teilnehmenden durchgeführt werden: Digitaler Zwilling
Evaluation – Was meinen die Student*innen dazu?
Im Frühlingssemester 2023 wurden die digitalen Zwillinge zu den «GEE Live»- und Pumpenprüfstanden in der Lehre das erste Mal eingesetzt und das Feedback der Student*innen eingeholt: der Einsatz von DigiLabs wird als sehr hilfreich und sinnvoll eingeschätzt. Ein kompletter Ersatz der realen Laborprüfstände durch digitale Zwillinge wird jedoch klar als keine gute Idee empfunden.
Basierend auf den Ergebnissen der ersten Evaluation wurden Weiterentwicklungen und Verbesserungen sowohl der digitalen Prüfstände als auch der didaktischen Einbindung angegangen. Im Herbstsemester 2023 wurden die DigiLabs erneut in der Lehre eingesetzt. Die zweite Evaluation wird demnächst durchgeführt.
Was kommt als Nächstes?
Für die Zukunft planen wir weitere Entwicklungen und Erweiterungen. Neben der kontinuierlichen Verbesserung der bestehenden Digitalen Zwillinge sehen wir Potenzial für neue Anwendungsbereiche und Kooperationen. Wir freuen uns darauf, das Projekt weiter voranzutreiben und die Digitalen Zwillinge noch breiter in der Lehre zu etablieren.
Links zu den DigiLabs:
Kontakt
Hochschule Luzern
Ulf Christian Müller
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+41 41 349 39 53
Hochschule Luzern
Thomas Sergi
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+41 41 349 39 32
Quelle Bild: Projektunterlagen P8-Teilprojekt «DigiLab», HSLU T&A
14. Dezember 2023, Ulf Christian Müller und Thomas Sergi