DigiChemLab

Der Erwerb experimenteller F?higkeiten ist ein wesentlicher Bestandteil des Chemiestudiums, der haupts?chlich im Rahmen der Laborpraktika vorgesehen ist. Die Arbeit im Labor erfordert jedoch nicht nur eine Vielzahl an Materialien und Chemikalien, sondern bringt aufgrund des Umgangs mit Gefahrstoffen auch einige Gefahren mit sich. Der fachgerechte Umgang mit gef?hrlichen Substanzen sowie wesentliche Grundtechniken des Experimentierens (Abmessen von Massen und Volumina, Ansetzen von L?sungen, etc.) müssen eingeübt und trainiert werden.

Das Ziel des vom Deutschen Akademischen Austauschdienstes (DAAD) gef?rderten Projekts DigiChemLab besteht in der Vitualisierung eines Chemielabors, um Experimente im digitalen Raum durchführen zu k?nnen. Hierbei stehen folgende Ziele im Fokus:

1. Orientierung in einem Chemielabor zur Vorbereitung auf reale Laborsituationen (z.B. Kennenlernen von Ger?tschaften)
2. Trainieren von Standardsituationen ohne Einsatz von Chemikalien (z.B. W?geprozess, L?seprozess)
3. Verbessertes Sicherheitsbewusstsein
4. Internationale Vernetzung und Zug?nglichkeit

Im Rahmen des Projekts wird ein virtuelles Labor dreidimensional so modelliert, dass die ?Besucher*innen“ die Gegenst?nde, Materialien und Einrichtung nutzen bzw. mit ihnen interagieren k?nnen. Der Zugang kann hierbei über einen handelsüblichen Computer als auch eine Virtual Reality (VR)-Brille erfolgen, die ein m?glichst immersives Erlebnis des Labors erm?glicht. Die Entwicklung des Labors wird durch die Chemiedidaktik der Universit?t Paderborn wissenschaftlich begleitet und evaluiert.

Das Projekt ?DigiChemLab“ zielt auf die Entwicklung einer virtuellen Lernplattform für die chemisch-technische Ausbildung mittels Virtual Reality Technologie. Es stellt ein erg?nzendes Angebot für Studierende dar, um sich z. B. auf Praktika in chemischen Laboratorien vorzubereiten. ?bergeordnetes Ziel ist die Integration digitaler Kollaborationsformate in Lehre und Studium.

Ein beispielhafter Anwendungsfall ?Labor“ im technischen Umfeld sieht folgenderma?en aus: Studierende sollen nach den Anweisungen ihrer Lehrmaterialien einen Versuch in einem virtuellen Labor durchführen. Dazu begeben sie sich mit dem VR-Headset in das virtuelle Labor. Die Interaktion mit der 3-D-Welt erfolgt mithilfe von zwei Controllern, die sie an ihren H?nden haben. Damit k?nnen sie Gegenst?nde der 3-D-Welt greifen und bedienen. Für einen Versuch nehmen sie notwendige Ger?te aus Schr?nken, stellen sie auf dem virtuellen Arbeitstisch ab und bereiten deren Einsatz vor. Materialien werden mit den Ger?ten virtuell bearbeitet, experimentelle Versuche k?nnen in der virtuellen Welt durchgeführt werden. Der Studierende erh?lt zudem Hilfestellung oder Anweisungen zur richtigen Versuchsdurchführung vom VR-System. Das VR-System kann dementsprechend interaktiv auf die Handlungen des Studierenden reagieren. Ein virtueller Versuch kann von mehreren Studierenden oder Dozent*innen in dem Raum durchgeführt werden. Die Personen treffen sich in dem 3-D-Raum, sehen sich gegenseitig als Avatare und kommunizieren miteinander.

Ein interessanter Aspekt ist dabei, dass die in dem virtuellen Labor agierenden Personen sich an unterschiedlichen Standorten in der realen Welt befinden k?nnen. Es geht damit auch um die Gestaltung neuer Mobilit?tsmuster (virtuelle und gemischte Mobilit?t) sowie die Verbesserung digitaler und interkultureller Kompetenzen.

Wir entwickeln zusammen mit Partner*innen aus der Chemie die notwendige VR-Umgebung und versuchen diese so als Infrastruktur zur Verfügung zu stellen, damit es Anwender*innen ohne dom?nenspezifisches Wissen aus dem VR-Bereich m?glich ist, entsprechende Laborumgebungen aufzubauen.

Mit welchen Partnerhochschulen arbeiten 360直播吧 zusammen?

Interdisziplin?r wirken innerhalb der Universit?t Paderborn die Fachbereiche Computer Science

(Prof. Friedhelm Meyer auf der Heide), Materials Science (Prof. Wolfgang Bremser), Chemie

Didaktik (Prof. Sabine Fechner) an dem Projekt ?DigiChemLab“. Die internationalen

Kooperationspartner sind zwei Universit?ten aus der Shandong Provinz in China; n?mlich die

Shandong University, Computer Science (Prof. B. Chen) und die Qingdao University of Science

and Technology, Materials Science (Prof. Z. Li).

Was sind die wesentlichen Ziele Ihres Projekts?

Deutsche Lehrende und ihre internationalen Partner*innen haben hierdurch digitale

Kollaborationsformate in ihre Lehrangebote integriert und planen diese curricular zu verankern.

Studierende und Lehrende sollen die durch virtuelle Kooperation erworbenen, digitalen

Kompetenzen anwenden. Die Prozesse im Bereich Studium, Lehre und Blended Mobility sind

hochschulübergreifend digitalisiert und tragen zum Aufbau interoperabler

Studierendendaten?kosysteme (i.S. der Groningen Declaration) bei. Die internationalen digitalen

Kooperationsformate sind für weitere Zielgruppen zug?nglich, wodurch interkulturelle Erfahrungen

bspw. auch für Studierende, deren finanzielle oder famili?re Situation keine physische Mobilit?t

zul?sst, m?glich werden.

Welche sind die zentralen Ma?nahmen Ihres Projekts?

• Ma?nahme 1: Projekt-Meetings in der F?rderphase
• Ma?nahme 2: Entwicklung des Virtuellen Labors Laborinventar
• Ma?nahme 3: Erste Erprobung des Virtuellen Labors: ?Labor-Tour“
• Ma?nahme 4: Entwicklung von Funktionsobjekten für eine Funktionalumgebung
• Ma?nahme 5: Implementation eines beispielhaften, interaktiven chemischen Experimentes und Optimierung der Lernumgebung
• Ma?nahme 6: Zweite Erprobung mit Blick auf fachlich-konzeptuelles und laborpraktisches Wissen der Probanden/-innen und Anpassung der Lernumgebung
• Ma?nahme 7: Dissemination des Angebots und der Evaluationsergebnisse
• Ma?nahme 8: Anbindung an PANDA (moodle) und PAUL