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Digitale Zwillinge modellieren und verstehenEine Fallstudie zum problembasierten und forschenden Lernen
Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
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Lehrphilosophie
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
Inhalte Kompetenzen
Faktenlernen
ForschendesLernen
ProblembasiertesLernen
Lösungeneigenständig
finden
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Motivation für die Modellierung
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
Komplexe Problemstellungen mit Modellen handhabbar machen
Hohe Komplexität der Realität Verständnishilfe
Modelle sind Teil des Systems Test von Handlungsalternativen
Modelle bieten Interpretationsspielraum Modelle sind nicht zwangsweise eindeutig Qualität von Modell und Interpretation
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Motivation für die Lehrphilosophie
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
Faktenwissen durch Kompetenzen im Berufsleben anwendbar machen
Komplexe Aufgabenstellungen erkennen erfassen strukturieren
Verschiedene Lösungsmöglichkeiten abwägen umsetzen
Lösung, Umsetzung & Alternativen präsentieren
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Motivation für das Lehrkonzept
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
Umfangreiche Lernerfahrung
Große Aufgabenstellung Semesterbegleitende Fallstudie
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Modellaufbau
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | WienRobotics BT Beginner. Fischertechnik Produktfoto.
Realer Zwilling
Planung
Erprobung
Optimierung
Objekteigenschaften
Informationen
Verhalten
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Realer Zwilling Digitaler Zwilling
Robotics BT Beginner. Fischertechnik Produktfoto.
Modellaufbau
19.02.2020 7 / 28Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
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Eigene Fotografie.
Fischertechnik RoboticsBT Smart Beginner Set
~ 130 €
Raspberry Pi 3 B~ 45 €
3-Kanal-Relaisriegel~ 1 €
3D-gedruckte Halterungen
3 Stunden Aufbauzeit (ohne Lerneffekte)
Modellaufbau
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Process-Simulation.CenterSimulations- und Entwicklungsumgebung
Eigene Abbildung.
Modellierung · Simulation · OptimierungBeratung · StudiumSchülerkurse in MINT-Programmen(Förderung durch das Bundesland Rheinland-Pfalz)
Textuelle BeschreibungsspracheGraphische Darstellung
WebApp auf JavaScript-Basis
Hardwareschnittstelle
Modellaufbau
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61. Theoretische Grundlagen lernen
Modellierungssprachen eEPK BPMN Petri-NetzeEinführung in die Tools Process-Simulation.Center Raspberry Pi Schnittstelle
2. Aufgabenstellung annehmen3. Lösungsstrategie entwickeln4. Theorie praktisch anwenden5. Ergebnisse präsentieren6. Lernprozess reflektieren
Fallstudie im Bachelorstudium:Geschäftsprozessmanagement
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Problembasiertes Lernen
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61. Theoretische Grundlagen lernen2. Aufgabenstellung annehmen
Entwickle zwei miteinander gekoppeltePetri-Netz-Modelle zur Auftragsbearbeitungauf Geschäfts- und Produktionsebene unddemonstriere deren Funktionalität anhandder modellhaften Produktionsstraße!
3. Lösungsstrategie entwickeln4. Theorie praktisch anwenden5. Ergebnisse präsentieren6. Lernprozess reflektieren
Fallstudie im Bachelorstudium:Geschäftsprozessmanagement
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Problembasiertes Lernen
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61. Theoretische Grundlagen lernen2. Aufgabenstellung annehmen3. Lösungsstrategie entwickeln
Vorgehen planen
4. Theorie praktisch anwenden5. Ergebnisse präsentieren6. Lernprozess reflektieren
Fallstudie im Bachelorstudium:Geschäftsprozessmanagement
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Problembasiertes Lernen
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61. Theoretische Grundlagen lernen2. Aufgabenstellung annehmen3. Lösungsstrategie entwickeln4. Theorie praktisch anwenden
Auftragsbearbeitung modellierenDatenimport und SimulationProduktionsstraße modellierenProduktionsprozess modellierenModelle verknüpfen
5. Ergebnisse präsentieren6. Lernprozess reflektieren
Fallstudie im Bachelorstudium:Geschäftsprozessmanagement
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Problembasiertes Lernen
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61. Theoretische Grundlagen lernen2. Aufgabenstellung annehmen3. Lösungsstrategie entwickeln4. Theorie praktisch anwenden5. Ergebnisse präsentieren
Strategie und Umsetzung präsentierenKritik geben und annehmen
6. Lernprozess reflektieren
Fallstudie im Bachelorstudium:Geschäftsprozessmanagement
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Problembasiertes Lernen
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61. Theoretische Grundlagen lernen2. Aufgabenstellung annehmen3. Lösungsstrategie entwickeln4. Theorie praktisch anwenden5. Ergebnisse präsentieren6. Lernprozess reflektieren
Fallstudie im Bachelorstudium:Geschäftsprozessmanagement
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Problembasiertes Lernen
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8 1. Problem wahrnehmenEntwickle ein ganzheitliches,integriertes Modell eines Unternehmensgemäß der Automatisierungspyramide,verknüpfe es mit der Realitätund steuere die Realität über das Modell!
2. Fragestellung finden3. Theoretische Grundlagen erarbeiten4. Methoden auswählen und aneignen5. Forschungsdesign entwickeln6. Forschende Tätigkeit durchführen7. Ergebnisse präsentieren8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
Forschendes Lernen
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19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien 16 / 28
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8 1. Problem wahrnehmen2. Fragestellung finden
Eigenschaften von ModellierungssprachenVerwendbarkeit bekannter Sprachen
3. Theoretische Grundlagen erarbeiten4. Methoden auswählen und aneignen5. Forschungsdesign entwickeln6. Forschende Tätigkeit durchführen7. Ergebnisse präsentieren8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
Forschendes Lernen
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19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien 17 / 28
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8 1. Problem wahrnehmen2. Fragestellung finden3. Theoretische Grundlagen erarbeiten
Relevantes Fachwissen in Produktion Automatisierung Modellierungssprachen
4. Methoden auswählen und aneignen5. Forschungsdesign entwickeln6. Forschende Tätigkeit durchführen7. Ergebnisse präsentieren8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
Forschendes Lernen
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19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien 18 / 28
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8 1. Problem wahrnehmen2. Fragestellung finden3. Theoretische Grundlagen erarbeiten4. Methoden auswählen und aneignen
Diskussion über Eignung und Nutzungeiner Modellierungssprache
5. Forschungsdesign entwickeln6. Forschende Tätigkeit durchführen7. Ergebnisse präsentieren8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
Forschendes Lernen
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19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien 19 / 28
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8 1. Problem wahrnehmen2. Fragestellung finden3. Theoretische Grundlagen erarbeiten4. Methoden auswählen und aneignen5. Forschungsdesign entwickeln
Kriterien zum Vergleich von Methoden ModellierungssprachenPlanung des Vorgehens Design Science Research Guidelines
6. Forschende Tätigkeit durchführen7. Ergebnisse präsentieren8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
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8 1. Problem wahrnehmen2. Fragestellung finden3. Theoretische Grundlagen erarbeiten4. Methoden auswählen und aneignen5. Forschungsdesign entwickeln6. Forschende Tätigkeit durchführen
Umsetzung des geplanten Vorgehens
7. Ergebnisse präsentieren8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
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8 1. Problem wahrnehmen2. Fragestellung finden3. Theoretische Grundlagen erarbeiten4. Methoden auswählen und aneignen5. Forschungsdesign entwickeln6. Forschende Tätigkeit durchführen7. Ergebnisse präsentieren
Strategie und Umsetzung präsentierenBetrachtung alternativer StrategienKritik geben und annehmen
8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
Forschendes Lernen
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8 1. Problem wahrnehmen2. Fragestellung finden3. Theoretische Grundlagen erarbeiten4. Methoden auswählen und aneignen5. Forschungsdesign entwickeln6. Forschende Tätigkeit durchführen7. Ergebnisse präsentieren8. Prozess reflektieren
Fallstudie im Masterstudium:Prozessmanagement
Forschendes Lernen
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19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien 23 / 28
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Evaluation
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
Vergleich der Einsatzsituationen
6 bis 40 Studierende
Deutliche Unterschiede in Vorkenntnissen und Niveauin den Bachelor- und Masterveranstaltungen
Toolentwicklung
Erfolg nicht sicher messbar
Kompetenzentwicklung zielt aufberufliche / wissenschaftliche Laufbahn
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Beobachtungen
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
Hohes Niveau der Präsentationen zu Semesterende
Unterschied zu schulischem Lernen wird bewusst gemacht:Teamorientierung und Forschung
Entwicklung einer (selbst-)kritischen Haltung
(möglichst) freie Gestaltung führt zu hoher Aktivierung
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Virtueller Drilling Virtualisierung der
Fischertechnik-Anlage Schnittstellen entsprechen
der realen Anlage Graphische Ausgabe in
zweitem Browserfenster Platz- und Kostensituation
wird berücksichtigt Verlust der Haptik und
des Anschauungsfaktors
Ausblick
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien
Fachbereichsübergreifende Lehre Hochgradig praxisorientierte Lehre und
direkte Anwendung in Lernwerkstätten des Studiengangs Logistik
Modellierung und Simulation vonsowie Rückkopplung aufProzesse in den Lernwerkstätten
http://www.cleanpng.com
Duales Studium Einsatz von Konzept und Tool bei
Partnerunternehmen dual Studierender
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Einladung zur Kooperation
Wären Sie interessiert an
einem eigenen Einsatz der vorgestellten Anlage? der pädagogischen Begleitung der Arbeiten?
Haben Sie Ideen für
eine Adaption des vorgestellten Ansatzes? eine gemeinsame Weiterentwicklung oder Forschung?
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien 27 / 28
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Quellen
Folien 6 - 9: ModellaufbauRobotics BT Beginner. Fischertechnik Produktfoto. Zuletzt abgerufen am 15.02.2020.https://www.fischertechnik.de/de-de/produkte/lehren/mint-robotics/540587-robotics-bt-beginnerhttps://content.ugfischer.com/cbfiles/fischer/produktbilder/ft/540586_BT_SmartBeginner_Set_Foerderband_mit_Stanze.jpg
Eigene Abbildungen
Folien 10 - 23: Problembasierte Lehre & forschende LehreGrafiken adaptiert von M. Sonntag, J. Rueß, C. Ebert, K. Friederici, W. Deicke, CC BY-SA 4.0.Aus: Sonntag, M.; Rueß, J.; Ebert, C.; Friederici, K.; Deicke,W.: Forschendes Lernen im Seminar: Ein Leitfaden für Lehrende. Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin, 2016.
Folie 26: Logistik & Drillinghttps://www.cleanpng.com, lizenzgebührenfrei
19.02.2020Carlo Simon und Stefan Haag | MoHoL | Modellierung 2020 | Wien 28 / 28