Aus- und Weiterbildung

Arbeiter auf einer Baustelle betrachten ein virtuelles Modell

FachWerk: Fachkräftequalifizierung und -sicherung in der zukünftig digitalisierten Arbeitswelt: Multimediales Lehr- und Lernarrangement für die Adoption von IuK-Technologien im Handwerk

Informations- und Kommunikationstechnologien (IuK-Technologien) verbreiten sich zunehmend in nahezu allen Bereichen des privaten und beruflichen Lebens und sind für die Lebensgestaltung der Menschen heutzutage unverzichtbar. Allerdings steht das Handwerk noch am Beginn der Digitalisierung, da handwerkliche Arbeit von einem hohen Anteil an manuellen, erfahrungsbasierten und nicht automatisierbaren Tätigkeiten geprägt ist. Ein zunehmender Qualifikationsbedarf bezüglich der Nutzung von IuK-Technologien ist aber auch hier zu beobachten. Exemplarisch für das Bauhandwerk und die Elektroinnung verfolgt FachWerk das Ziel, durch die bedarfsgerechte Entwicklung und Erprobung eines multimedialen Lehr- und Lernarrangements, Fachkräfte des Handwerks für die zukünftige Nutzung der Potenziale von IuK-Technologien zu qualifizieren.

Das Fachgebiet Mensch-Maschine-Systemtechnik der Universität Kassel übernimmt im Rahmen des Projekts den Aufbau, die Bereitstellung und die Evaluation einer gebrauchstauglichen digitalen Lernumgebung für die Selbstlernphase. Dazu werden in der Konzeptionsphase bestehende Lernmanagementsysteme identifiziert und anhand von zuvor erhobenen Anforderungen auf ihre Einsatzeignung bewertet. Weiter wird ein Konzept der digitalen Lernumgebung erarbeitet und iterativ umgesetzt. Um die Gebrauchstauglichkeit für die Lernumgebung zu gewährleisten, werden Umsetzungen unter Einbezug der Praxispartner entwicklungsbegleitend evaluiert.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Andrea Eis, M. Sc.
Johannes Funk, M. Sc.

Kooperationspartner

Fachgebiet Technologie- und Innovationsmanagement der Universität Kassel
Universität Hannover
Berufsförderungswerk des Handwerks GmbH, Korbach
Gringel Bau + Plan GmbH, Schwalmstadt
Hübschmann Aufzüge GmbH & Co. KG, Korbach
Agentur für Arbeit, Korbach
Handwerkskammer Kassel

Förderung und Laufzeit

Bundesministerium für Bildung und Forschung, 2 / 2017 - 1 / 2020


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TAAndem-Logo und Link zur TAAndem-Projektseite

TAAndem: AAL-Weiterbildung im Tandem

Der demografische Wandel in Deutschland stellt die Gesellschaft schon heute vor große Heraus­forderungen. Zu den Konsequenzen des demografischen Wandels gehören die steigende Zahl von unterstützungs­bedürftigen älteren Menschen und ein Mangel an qualifizierten Fachkräften im erwerbsfähigen Alter. Als Lösungsansatz bietet sich die Entwicklung sogenannter Altersgerechter Assistenz­systeme für ein selbst­bestimmtes Leben – kurz AAL – an. Diesem Themenfeld widmet sich das Forschungsprojekt „TAAndem - AAL-Weiterbildung im Tandem“. Es geht in diesem Projekt darum, die Potenziale innovativer technischer Entwicklungen für altersgerechte Assistenz­systeme zu erschließen und in die Praxis zu überführen.

Dafür sollen Beschäftigte in unterschiedlichen AAL-Berufsfeldern im Rahmen von Weiter­bildungs­maßnahmen lernen, die neuen technischen Möglichkeiten so zu gestalten, anzubieten und einzusetzen, dass die tatsächlichen Bedürfnisse und Wünsche der zu unterstützenden Menschen volle Berücksichtigung finden. Beschäftigte mit medizinischen, pflegerischen und sozialen Berufskenntnissen (z.B. Pflegekräfte) sollen mit technisch qualifizierten Personen (z.B. Hand­werkern) für die Bearbeitung praktischer Projekt­aufgaben zusammen­kommen. Zudem sollen Verbindungen zur Universitätslehre und Hoch­schul­bildung und damit zu den zukünftigen Entwicklern von Assistenzsystemen geknüpft werden. Dabei soll der didaktische Ansatz des Tandemlernens auf­gegriffen werden, bei dem Paare aus unterschiedlich qualifizierten Teil­nehmern sich gegenseitig im Lernprozess anhand von konkreten Fall­beispielen unterstützen.

Beispielsweise können:

  • eine Architektin und ein Physiotherapeut die Konfiguration und Einbau­planung eines Treppenlifts für eine gehbehinderte Seniorin vornehmen,
  • ein Altenpfleger und ein Elektromeister die Ausrüstung von Fahrstühlen in einem Heim für Sehbehinderte planen,
  • ein Pflegedienstleiter und ein Mechatronik-Student ein Hausnotruf- und Einsatzleitsystem konfigurieren,
  • ein Berater einer Krankenversicherung und die Geschäftsführerin eines Medizinprodukteunternehmens eine Computertastatur für Parkinson­patienten anpassen und
  • eine Krankenschwester und eine Informatikerin ein sensorgesteuertes Informationssystem für Diabetiker entwickeln.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Laura Ackermann, M. Sc.
Melanie Heußner, M. A.
Birte Löffler, M. A.
Dipl.-Psych. Julia Malinka

Kooperationspartner

Fachgebiet Wirtschaftsinformatik der Universität Kassel
INNIAS Institut für nachhaltige, innovative und angewandte Systemtechnik GmbH & Co. KG, Frankenberg/Eder
Kreishandwerkerschaft Waldeck-Frankenberg, Korbach
Arbeitskreis Altersgerechte Assistenzsysteme, Kassel

Förderung und Laufzeit

Bundesministerium für Bildung und Forschung, 1 / 2012 - 6 / 2015

Weitere Informationen zum Projekt

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eingeschränktes Sehvermögen

Aufbau eines Praktikums zur menschlichen Wahrnehmung in der Mensch-Maschine-Interaktion

Während der Neugestaltung der Vorlesungen Mensch-Maschine-Systeme und Arbeitswissenschaft hat sich ein unerwartet großes Interesse der Studierenden an den Inhalten und besonders an deren praktischer Vertiefung gezeigt. Dabei kommen Studierende aus verschiedenen Fachrichtungen mit sehr unterschiedlichen Voraussetzungen zusammen. 38% der Studierenden kommen nicht aus dem Fachbereich Maschinenbau.

Praktika und Labore für Studierende in technischen Fachrichtungen vermitteln üblicherweise den Umgang mit technischen Geräten und Methoden. Zwischen den Studierenden und der Welt, deren Eigenschaften sie kennen lernen sollen, stehen Messgeräte, deren abstrakte Werte abgelesen, aufgeschrieben und ausgewertet werden müssen. Das Erleben beschränkt sich auf die Aufnahme von Zahlenreihen und deren Darstellung in Kurven. Studierenden der Fachrichtungen Psychologie oder Produktdesign, die nicht einen ingenieurwissenschaftlichen Abschluss anstreben, liegt diese Form des Erlebens fern. Aber auch schon innerhalb der Studierendengruppe Maschinenbau sind beispielsweise die Mathematikkenntnisse sehr unterschiedlich. Mit dieser Heterogenität der Interessen und Vorkenntnisse soll hier geschickt umgegangen werden.

Dazu soll dieses Praktikum in einer Form erfolgen, dass nicht das Messen und Rechnen, sondern das Erfahren, Bewerten und Gestalten im Vordergrund stehen. Die hier angestrebte Form des Praktikums  ist in zweifacher Hinsicht ungewöhnlich. Zum Einen tritt das eigene Erleben an die Stelle des Messens und Auswertens. Zum Anderen wird die Heterogenität der Teilnehmendengruppe ausgenutzt, indem Gruppen nicht aus Freunden in der gleichen Studienrichtung, sondern gezielt aus Studierenden unterschiedlicher Fachrichtungen gebildet werden, die sich dann mit ihren Vorkenntnissen ergänzen.

Die Stationen des Praktikums beschäftigen sich mit der visuellen Wahrnehmung (Größe, Kontrast, Form von Anzeigen), auditiven Wahrnehmung (Lautstärke und Lautheitsempfindung, Tonhöhen- und Klangempfindung, Hörschwelle, Warnsignale) und der haptischen Wahrnehmung (Kraftempfindung an Bedienelementen, Steuerknüppel, Lenkrad, Kraftrückmeldung) sowie mit räumlichem Sehen und Richtungshören.

Am Projekt beteiligte Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Dr.-Ing. Bernd-Burkhard Borys

Förderung und Laufzeit

Programm Heterogenität der Universität Kassel, 3 / 2011 - 2 / 2012

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Farbnamen (blau, rot, lila, ...) in unterschiedlichen Farben geschrieben
Stimuli für den Stroop-Test

Experimentiermodule für die Lehre

Aufbau von interaktiven Experimentiermodulen zur erfahrungsbasierten Vermittlung von Zusammenhängen in Mensch-Maschine-Systemen

Studierende sollen in Experimenten erfahren, wie menschliches Verhalten modelliert wird und wie man diese Modelle zur angemessenen Gestaltung von Mensch-Maschine-Systemen benutzt. Die Kenntnisse über Übertragungsfunktionen und Stabilität von manuell geregelten Systemen und über die Gestaltung von Anzeigen sollen vertieft werden.

Im Rahmen Projekts werden drei Module implementiert, die grundlegende, in Mensch-Maschine-Systemen auftretende kognitive und manuell-motorische Aufgaben umfassen:

  • eine manuelle Regelung,
  • der AGARD-Test und
  • der Stroop-Test.

Die manuelle Regelungsaufgabe besteht aus Eingabegerät, Regelstrecke und Anzeige. Als Beispiel dient die Regelung der auf dem Bildschirm angezeigten Geschwindigkeit eines simulierten Flugzeuges durch Bedienen der Schubhebel mit der Tastatur. Unterschiedliche Regelstrecken entstehen dadurch, dass die Tastatureingaben direkt übernommen, einfach oder mehrfach integriert werden. Nach der Theorie ist ein stabiles Verhalten des aufgeschnittenen Regelkreises bei mehr als zweifacher Integration nicht mehr möglich oder wenn vom Menschen ein zu großer Vorhalt gebildet werden muss, es sei denn, er wird durch eine geeignete Voranzeige unterstützt. Als Leistungskriterium wird die quadratische Abweichung von der Sollgeschwindigkeit aufsummiert.

Im AGARD-Test wird die manuelle Regelung durch eine kognitive Aufgabe, den Sternberg-Test, ergänzt. In diesem Test erscheinen Zeichen auf dem Bildschirm, und es muss durch Tastendruck angegeben werden, ob die Zeichen aus einer vorher angegebenen Gruppe, dem Positiv-Set, stammen oder nicht. Als Leistungskriterium dienen Reaktionszeit und Fehlerrate. Nach der Theorie nimmt die Leistung mit dem Umfang des Positiv-Sets ab, und kognitive und manuelle Aufgabe beeinflussen sich gegenseitig.

Mit dem Stroop-Test kann gezeigt und vor allem auch selbst erfahren werden, dass hochautomatisierte kognitive Prozesse (wie das Lesen des in schwarz geschriebenen Wortes GELB) nicht unterdrückt werden können und andere Aufgaben (wie das Benennen der Farbe Schwarz, in welcher das Wort geschrieben ist) behindern.

Diese drei Aufgaben werden in getrennten Flash-Animationen in Interaktion, Berechnung und visueller und auditiver Anzeige implementiert.

Für jedes Experimentiermodul wird außerdem ein Rahmen ergänzt, der die aus der Vorlesung bekannte Theorie wiederholt. Dann kann die entsprechende Aufgabe ausgeführt werden und dabei die Randbedingungen variiert werden (Regelstrecke, Anzeige / Voranzeige, Größe des Positiv-Sets). Die Leistungskriterien werden dabei anonym in einer 'Liste der Besten' abgespeichert und können mit den Ergebnissen anderer Studierender verglichen werden. Dadurch wird erreicht, dass die Studierenden sich länger und intensiver mit der Aufgabe beschäftigen. Zum Schluss erfolgt eine Zusammenfassung der gewünschten Erkenntnisse und eine Abmoderation.

Wir erwarten, dass die intensive Beschäftigung mit diesen Fragestellungen und vor allem das ungezwungene Selbst-Erleben das Verständnis für die in Mensch-Maschine-Systemen ablaufenden Vorgänge verbessert. Nach Projektabschluss ist an eine Weiterentwicklung mit anderen Demonstrationen aus der Mensch-Maschine-Interaktion, aber auch aus der System- und Regelungstechnik angestrebt.

Am Projekt beteiligter Wissenschaftler

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt
Dr.-Ing. Bernd-Burkhard Borys 

Förderung und Laufzeit

e-Learning-Projektförderung der Universität Kassel, 11 / 2008 - 10 / 2009

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Planspiel-Autorensystem

Entwicklung eines Web-basierten Autorensystems zur Modellbildung für Planspiele

Am Projekt beteiligter Wissenschaftler

Dr.-Ing. Ingo Wagner

Kooperationspartner

Medienzentrum Kassel

Förderung und Laufzeit

Hessisches Kultusministerium, 4 / 2006 - 12 / 2006

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Qualitätssichernde kriterienbasierte Evaluation von multimedialen Lernsystemen in der universitären Maschinenbaulehre

Innovative Lerntechnologien im Bildungsbereich, bekannt unter den Schlagworten Neue Medien oder eLearning, sollen ein individuelles, interaktives, kooperatives, interdisziplinäres und globales Lernen ermöglichen. Ziel von multimedialen Lernsystemen ist die Schaffung attraktiver Lernbedingungen. Die herausragenden Vorteile des computergestützten Lernens sind die Orts- und Zeitunabhängigkeit.

Der Erfolg von Lernsystemen ist unmittelbar an die Qualität des Lernsystems zur Erfüllung einer Lernaufgabe gekoppelt. Qualitätsbetrachtungen dürfen sich nicht nur auf die Lerntechnologie beschränken, sondern müssen den Menschen und seine Lernumgebung berücksichtigen. Die systematische, formative Qualitätssicherung von Lernsystemen wird in der Praxis häufig vernachlässig oder mit fragwürdigen Methoden durchgeführt. Dies kann zu unausgereiften Lernsystemen und zu allgemeiner Ablehnung von multimedialen Lernsystemen führen.

Die ganzheitliche Qualitätssicherung von Lernsystemen in der universitären Maschinenbaulehre ist das Anliegen der LernSystemAnalyse LSA. Entwicklern, Evaluatoren und Lehrenden soll eine kriterienbasierte Evaluationsmethodik zu Verfügung stehen, welche sie durch eine integrierte Informationsbasis bei der Lernsystemauswahl, -entwicklung und Qualitätssicherung unterstützt.

Doktorand

Dr.-Ing. Ingo Wagner, 2006

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Planspiel Magnetschwebebahn

Entwicklung des Software-gestützten Planspiels Magnetschwebebahn

Ziel des Planspiels ist, dass die Studierenden die in der Vorlesung Systemtechnik erlernten Methoden im Team praktisch anwenden können. Mit dem Planspiel soll demonstriert werden, wie durch diese Methoden, exemplarisch bezogen auf ein Magnetschwebebahn-System, das Systemverständnis gefördert werden kann. Der Einbezug eines Planspiels entspricht somit der Theorie des Konstruktivismus und dessen Konkretisierung im Ansatz des situierten Lernens.

Die Planspielmethode fungiert als eine Art Zeitraffer, um die vier Phasen des Lernens in einem zeitlich überschaubaren Rahmen zu ermöglichen.

An dem im Planspiel behandelten Beispiel eines vernetzten Systems soll erfahren werden, wie die Zusammenhänge innerhalb des Gesamtsystems aufgespürt und für die Zielerreichung genutzt werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, soll in der Systemtechnik-Übung eine Modellbildung des betrachteten Systems erfolgen, die im Planspiel überprüft wird. Die Modellbildung beinhaltet eine vereinfachte Abbildung von Funktionen des realen Systems. Durch diese Funktionen, die zumeist einem algorithmischen Modell entsprechen, wird das System erlebbar und das Modell spielbar.

Im Planspiel bilden mehrere Studierende ein Team und beeinflussen mit ihren Entscheidungen gemeinsam den Ablauf. Da das Planspiel didaktisch in die Übung eingebunden und von einem Dozenten gelenkt wird, der sukzessiv bestimmte Themen fokussiert und diskutiert, wird erwartet, dass folgende Lerneffekte entstehen:

  • Erhöhung kognitiver Fähigkeiten 
  • Ausbau sozialer Fähigkeiten 
  • Entwicklung intrinsischer Fähigkeiten

Am Projekt beteiligter Wissenschaftler

Dr.-Ing. Ingo Wagner

Förderung und Laufzeit

e-Learning-Projektförderung der Universität Kassel, 7 / 2002 - 6 / 2003

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