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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenAutor:in: Robert Göllinger, Jens Daniel Simon Ahlers, Sebastian StemmlerPublikationFormat: LINKOpen-Source Intelligent Tutoring System for Programming Exercises in Engineering Education
Implementing control and machine learning algorithms in MATLAB and Simulink is a critical competency in advanced control engineering. While immediate feedback is essential for fostering intuitive understanding, it is traditionally constrained to scheduled exercise sessions or consultation hours. To bridge this gap, this project introduces an open-source intelligent tutoring platform that provides continuous, on-demand feedback. To accommodate diverse solution strategies, the platform employs a hybrid evaluation strategy combining result-based and code-based metrics. This ensures that valid alternative solutions that differ from predefined sample solutions are not misclassified. In case of incorrect solutions, a Large Language Model, contextualized with sample solutions and task classification results, offers auxiliary support for students struggling to initiate or complete tasks. Instructional scaffolding is adaptively adjusted to guide students toward independent problem-solving. We position this platform as a supplementary tool designed to enhance, rather than replace, valuable interactions between students and human tutors. Built on open-source tools, the system is architected for reusability, enabling lecturers across engineering subjects to adapt the framework to their teaching needs easily.
Publikation anzeigen- Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenAutor:in: Sebastian Stemmler, Jens Daniel Simon Ahlers, Robert GöllingerPublikationFormat: LINK
KI-unterstützte Programmierung mittels ergebniszentrierter Fehlerklassifikation. Potenziale zur Schaffung neuer Lernräume
Programmierkenntnisse gewinnen in technischen Studiengängen zunehmend an Bedeutung. Jedoch stehen in Programmierübungen häufig zu wenige Tutor:innen zur Verfügung, die die Studierenden beim Lösen der Programmieraufgaben unterstützen. Deshalb wird ein KI-System entwickelt, das die Studierenden jederzeit und individuell beim Lösen der Programmierübungen unterstützt. Im Gegensatz zu klassischen Ansätzen analysiert das KI-System nicht den programmierten Code, sondern fokussiert sich auf die Zwischen- und Endergebnisse (z. B. erzeugte Daten, Plots). Anhand dieser gibt das KI-System Hinweise und Erklärungen, um das selbstständige Arbeiten und kritische Denken ohne Musterlösung zu fördern. Ein erster Prototyp wurde im Rahmen einer Programmierübung eingesetzt und mit positiver Resonanz evaluiert.
Publikation anzeigen - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenAutor:in: Stefan Lenz, David Schachtschneider, Simon Jonas, Liam Tirpitz, Sandra Geisler, Martin HenzePublikationFormat: PDF
CoFacS – Simulating a Complete Factory to Study the Security of Interconnected Production
While the digitization of industrial factories provides tremendous improvements for the production of goods, it also renders such systems vulnerable to serious cyber-attacks. To research, test, and validate security measures protecting industrial networks against such cyber-attacks, the security community relies on testbeds to simulate industrial systems, as utilizing live systems endangers costly components or even human life. However, existing testbeds focus on individual parts of typically complex production lines in industrial factories. Consequently, the impact of cyber-attacks on industrial networks as well as the effectiveness of countermeasures cannot be evaluated in an end-to-end manner. To address this issue and facilitate research on novel security mechanisms, we present CoFacS, the first COmplete FACtory Simulation that replicates an entire production line and affords the integration of real-life industrial applications. To showcase that CoFacS accurately captures real-world behavior, we validate it against a physical model factory widely used in security research. We show that CoFacS has a maximum deviation of 0.11% to the physical reference, which enables us to study the impact of physical attacks or network-based cyber-attacks. Moreover, we highlight how CoFacS enables security research through two cases studies surrounding attack detection and the resilience of 5G-based industrial communication against jamming.
Publikation anzeigen - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenAutor:in: Sebastian Stemmler, Jens Daniel Simon Ahlers, Robert GöllingerPublikationFormat: LINK
AI Tutor for Programming Exercises : Combining Results- and Code-Based Feedback
Poster
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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenLearning Inclusion by Video (LIV)
Das Forschungsprojekt „Learning Inclusion by Video (LIV)“ an der RWTH Aachen University untersucht, wie inklusiver Unterricht durch Unterrichtsvideografien erfahrbar gemacht und verbessert werden kann. Durch Videoaufzeichnungen in verschiedenen Schulen der Sekundarstufe I und II sollen wertvolle Erkenntnisse über guten inklusiven (Deutsch-)unterricht gewonnen werden.
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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule AachenEducational AI/VR Teaching Mindscapes
This project develops an innovative Virtual Reality (VR) Escape Room for higher education, especially in Global Change and Sustainable Management courses. Using VR's interactive capabilities, it creates efficient learning experiences around complex sustainability issues.A core feature is the integration of Generative AI (GenAI) as a natural language interface, allowing users to interact through spoken language, moving beyond typical point-and-click VR formats. The AI interprets user actions meaningfully, offering context-aware responses and dynamic adaptation to learner behavior for a personalized experience.The project explores the educational potential of combining VR and GenAI, focusing on how different interaction forms impact learning. The virtual environment features a series of rooms with puzzles tied to course topics. Students solve them via haptic interaction or verbal communication with the AI. The AI provides adaptive hints and adjusts difficulty levels to optimize learning. Metrics collected during interactions assess challenge levels, usability, and the overall learning experience, informing design improvements and potential integration into other virtual learning scenarios.Overall, the project advances didactic practices in higher education by experimenting with novel, exploratory, immersive, and student-centered learning approaches.
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CampusConnect - Sharing Innovative Education
In dem Verbundprojekt CampusConnect Sharing Innovative Education wird gezeigt, wie durch strukturierte und strategisch angelegte HochschulkooperationenLehrende und Lernende hochschulübergreifend von- und miteinander lernen, das Lehrportfolio der Einzelhochschulen inhaltlich erweitert und innovativ weiterentwickelt wird, der Verbund durch gemeinsame Veranstaltungen als hochschulübergreifender Campus wahrgenommen wird, die Durchlässigkeit durch hochschulübergreifende Anerkennungspraxis realisiert wird, der Austausch von Inhalten und Zertifikaten durch gemeinsame technisch-didaktische Infrastrukturen gewährleistet wird, innovative technische Lösungen kostengünstig umgesetzt werden, eine gemeinsame Hochschulstrukturentwicklung vorangetrieben werden kann. Von diesen Innovationen profitieren nicht nur die einzelnen Hochschulen, die Lehrenden und Lernenden. Die Ergebnisse des Projekts tragen auch dazu bei, das System der Hochschullehre insgesamt zu verbessern, indem das, was in der Forschung selbstverständlich ist, auch in der Lehre praktiziert wird: strukturierte und strategisch angelegte Kooperationen von Hochschulen!
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Thinking Aloud About Linguistics
The Thinking Aloud About Linguistics (TAAL) project aims to help university instructors who wish to better understand where and why their students struggle with course content. While we as instructors often know which questions or topics students frequently misunderstand, we do not always know what makes that particular content challenging for our learners. One aspect of the necessary knowledge for teaching (Ball et al., 2008) is knowing where students struggle and how to adjust our instruction accordingly. The TAAL project proposes to develop metacognitive classroom activities in English linguistics that use recent technological innovation to collect and summarize students thinking about targeted grammar concepts. These summaries then provide instructors data to reteach and reassess course content. Metacognitive activities have long been shown to benefit students (Perry et al., 2019), as they allow learners to process and articulate their thinking. While this project focuses on linguistics and grammar, TAAL is meant to serve as a pilot for both our degree program and beyond. The goal is that the teaching and analyzing processes developed in this project can easily be transferred to other teaching contexts, in the hope that university educators across fields who seek to better understand how to support students in their content area can use these tools in their instruction.
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Asynchrone Entscheidungskompetenzplattform
Entscheidungskompetenz gehört heutzutage zu den wichtigsten Schlüsselqualifikationen in einer erfolgreichen Bildungs- und Berufskarriere. Viele Studierende haben jedoch Schwierigkeiten, reflektierte Entscheidungen zu treffen, selbst wenn sie die theoretischen Inhalte der Entscheidungslehre kennen.Das (https://gitlab.com/reflektiert-entscheiden/entscheidungsnavi) Open-Source-Webtool (https://enavi.app/de/start) Entscheidungsnavi (https://de.wikipedia.org/wiki/Entscheidungsnavi) wurde vom (https://www.efi.rwth-aachen.de/go/id/qujm/) LuFG Entscheidungsforschung und Finanzdienstleistungen unter der Leitung von Prof. von Nitzsch an der RWTH Aachen entwickelt, um den jährlich ca. 2000 Studierenden das Trainieren von Entscheidungskompetenz zu ermöglichen und einen praktischen Bezug zu den Vorlesungsinhalten zu schaffen. Es unterstützt Studierende in der Strukturierung und Modellierung von Entscheidungssituationen und ermöglicht mit vielen (https://entscheidungsnavi.de)entscheidungstheoretischen Methodiken eine qualitativ hochwertige Analyse. Das Ziel des beantragten Projekts liegt darin, das (http://enavi.app/) Entscheidungsnavi in eine integrierte, moderierte Lernplattform für Studierende zu entwickeln, mit der sie ihre Entscheidungskompetenz feedbackorientiert selbstständig trainieren können. Hierzu erhalten Studierende zunächst individuelles Feedback durch Lehrende und sukzessive wird dieses Feedback durch algorithmisches Feedback ergänzt. Dabei erlauben Interaktionsmöglichkeiten der Studierenden differenziertes Peer-Feedback. Zukünftig soll die Lernplattform von weiteren (Fach-)Hochschulen und Bildungsinstitutionen zum Erwerb von Entscheidungskompetenz genutzt werden.
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Singularity A Journey into AI Literacy
Im Projekt Singularity A Journey into AI Literacy wird ein Serious Game zum Erwerb von Data Literacy mit speziellem Fokus auf AI Literacy erstellt, deren curriculare Vermittlung die RWTH im Jahr 2020 zur strategischen Aufgabe gemacht hat. Die Spielentwicklung basiert auf den am Center für Lehr- und Lernservices (CLS) langjährig aufgebauten didaktischen, technologischen und operativen Erfahrungen. Sie bezieht Lehrende und Studierende der RWTH in einem partizipativen Gestaltungsprozess ein. Das Serious Game wird fachlich qualitätsgesichert und verbindlich in das Data Literacy-Programm der RWTH eingebunden, das perspektivisch alle 47.000 Studierenden der RWTH durchlaufen. Die Spielenden erwerben ein Verständnis von Daten und KI, reflektieren deren ethische und gesellschaftliche Auswirkungen und entwickeln aktiv Lösungsansätze für KI-bezogene Herausforderungen. Dazu wird eine reale generative KI in das Spiel eingebunden, um ein authentisches Erlebnis zu bieten. Die mehrsprachige Lokalisation (DE, EN) trägt dazu bei, die Zielgruppe der Internationalen Studierenden zu erschließen. Wirkaspekte werden systematisch evaluiert und prüfungsdidaktische Fragestellungen erprobt. Eine über das Projekt hinausgehende Verwertung wird durch die offene Bereitstellung und Schnittstellen zu anderen Plattformen wie dem KI-Campus erreicht. Ferner sollen die mit Serious Games befassten Communities an Hochschulen stärker vernetzt werden und systematisch Gelegenheiten für Austausch erhalten.
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Fächerübergreifender Unterricht im VR-Klassenzimmer
Ziel von X-Teach VR ist der Einsatz von Virtual Reality für eine Integration der Förderung von Medien- und mediengestützter Vermittlungskompetenz in das Lehramtsstudium als Basis für die Kommunikation in einer globalisierten Welt und für die Persönlichkeitsentwicklung. Um angehende Lehrkräfte in der Kompetenzentwicklung ihrer künftigen Schülerinnen und Schüler zu unterstützen, wird ein relevanter Ausschnitt des Medien- und des Fremdsprachen-Kompetenzmodells der KMK in das bestehende VR-Klassenzimmer integriert. Potential liegt hier in der Konfrontation mit lernersprachlichen Äußerungen, im Üben von Arbeitsaufträgen in der Fremdsprache und im Wechsel zwischen Deutsch, Französisch und Englisch. Die Vermittlung von Medien- und Sprachkompetenzen sind fächerübergreifend relevant. Die VR-Umgebung zeichnet sich durch Flexibilität und Steuerbarkeit des Trainings, einen geschützten Raum zum Üben und die Wiederholbarkeit der Szenarien aus. Somit werden sowohl die fächerübergreifende Vermittlung von Medienkompetenz als auch der integrierte Informatik- und Fremdsprachenunterricht adressiert. Die virtuellen Räume werden mit neuen 3D-Elementen als realitätsnaher, virtueller, mediengestützter Fachraum angereichert und anschließend bei den Projektpartnern pilotiert. Auf dieser Basis werden künftig weitere Kooperationen im fächerübergreifenden Unterricht möglich.
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Algorithmic Battle
Das Softwareprojektpraktikum "Algorithmic Battle" wird seit dem Wintersemester 2019 an der RWTH Aachen University angeboten. Darin treten mehrere Teams von Bachelorstudierenden gegeneinander an um für wechselnde, vorgegebene Problemtypen der theoretischen Informatik schwierig zu lösende Instanzen sowie effiziente Löser für diese Probleme zu erstellen. Die Instanzen werden dann den jeweils anderen Gruppen zum lösen vorgegeben, mit dem Ziel, mit dem eigenen Löser größere Instanzen als die gegnerischen Gruppen zu lösen. Für das Praktikum wurde von uns ein Framework entwickelt, das die automatisierte Durchführung dieser "Battles" ermöglicht und den Studierenden erlaubt, modular Code dafür zu entwickeln. Dies ist bereits jetzt unter https://github.com/Benezivas/algobattle verfügbar. In diesem geförderten Projekt möchten wir das Praktikum zugänglicher für andere Lehrende machen, indem wir ein Webframework für das Projekt entwickeln, die Anwendung für Dritte vereinfachen, ein Lehrkonzept für das Praktikum sowie eine ausführliche Dokumentation erstellen. Unser Hauptfokus ist es, das Gesamtprojekt möglichst zugänglich für externe Lehrende und Studierende und Schüler zu machen.
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Adaptive Digital Assistance in Virtual Reality
Virtual Reality (VR) wird in der höheren Lehre allgemein ein enormes Potenzial zugeschrieben und Umfragen verdeutlichen immer wieder, dass VR gegenüber eine positive Grundeinstellung entgegengebracht und ihre Nutzung in der Lehre allgemeinhin als positiv wahrgenommen wird. Dennoch schreitet die Adaption von VR in der Lehre nur zögerlich voran.Grund dafür könnte sein, dass VR immer noch ein neues Medium ist und dessen Nutzung allein viele Nutzer*innen bereits überfordert. Gleichzeitig sind erfahrenere Nutzer*innen von zu ausgedehnten Tutorials schnell unterfordert. Beides kann zu Frustration führen und von der eigentlichen VR-Erfahrung ablenken.Wesentlicher Vorteil virtueller Welten ist, dass sie sich in Echtzeit verändern und an Nutzer*innen anpassen können. Das soll ausgenutzt werden, um gezielt hilfebedürftigeren Nutzer*innen Supportmechanismen wie visuelle/auditive Anweisungen zur Verfügung zu stellen und so ein flüssigeres Erlebnis zu ermöglichen. Da sich Schwierigkeiten in der Nutzung von VR auf sehr heterogene Weise äußern können, sollen diese Supportmechanismen nicht regelbasiert, sondern datengetrieben mit Machine Learning auf Basis von Nutzungsdaten umgesetzt werden, die im Rahmen des Projekts erhoben werden sollen. Die Wirksamkeit der Maßnahmen soll anschließend durch Anwendung in der Lehre geprüft werden. Ziel ist es, eine intelligente Umgebung zu schaffen, die Nutzer*innen kennenlernt und sie nur dort unterstützt, wo Hilfe gebraucht wird.
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Innovationscluster E-Assessment
Die Optimierung von Prüfungsbedingungen ist zentrales Thema für Hochschulen. Zugleich hat sich die Zahl durchgeführter E-Assessments unter Corona deutlich erhöht. Alleine die Verbundpartner führen aktuell >75.000 E-Abschlussprüfungen durch. NOVA:ea möchte akademische Bildung in allen biographischen Phasen mit studierendengerechten E-Asessments fördern. Es platziert Studie-rendendiversität im Zentrum der didaktischen/technischen/diagnostischen Gestaltung von E-Assessments. Leitprinzip ist die Verzahnung der studierendenzentrierten Innovierung mit technologi-scher Weiterentwicklung, die für an über 230 HS eingesetzte E-Prüfungssysteme als Open Source erfolgt. Zu den Entwicklungen zählen domänenspezifische Aufgabenformate sowie flexible On-Demand E-Assessments. Ein Prüfungscockpit gibt Lehrenden durch Assessment Analytics Hand-lungsempfehlungen zur iterativen Verbesserung. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Akzeptanzför-derung bei der Einführung von E-Assessments. Besonderen Stärke des Projektverbunds ist der fest in der Projektstruktur verankerte Transfer zwischen komplementären Verbundpartnern. Austausch in andere HS soll durch ein OER E-Assessment-Toolkit für Lehrende & Serviceeinrichtungen erleichtert werden.
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Additive Reality Virtuelle, praxisnahe Ausbildung im Digitalen Zwilling
Hochschulen und Curricula stellen sich zunehmend der Herausforderung mit der innovativen Arbeitswelt mitzuhalten. Zukunftstechnologien entwickeln sich rapide und erfordern für den Umgang ein passendes Maß an Wissenstransfer. Absolvierende technischer Disziplinen wie der Ingenieurswissenschaften weisen ein hohes Verständnis für theoretische Grundlagen auf, benötigen jedoch mehr industrienahe Praxiserfahrung. Im Rahmen ihres Studiums an HAW & Universität werden Potentiale digitaler Lehre nicht ausreichend zur Vermittlung des Praxiswissens genutzt. Im Projekt Additive Reality werden digitale Tools wie interaktive E-Learnings und Methoden der Virtual Reality (VR) für die Lehre erprobt, um so die genannten Herausforderung zu adressieren. Es wird ein Handbuch erarbeitet, welches Tools aufzeigt mittels derer auch Laien VR-Anwendungen und interaktive E-Learnings für die Lehre realisieren können. Um dies für die Lehrenden greifbar und mit Studierenden erproben und reflektieren zu können, soll die Umsetzung anhand 3D-Druckens als Beispiel aus der Produktionstechnik erarbeitet werden. Als kostengünstige, wenige Euro teure Alternative zu VR-Brillen werden sogenannte Cardboards beleuchtet, um VR für eine breite Studierendenschaft zugänglich zu machen. Das Konzept fokussiert sich daher auf die folgenden drei Säulen: - Virtual Reality (Lernen) - E-Learnings (Abfragen) - Handlungs- und situationsorientierten Didaktik (Anwenden)
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Visualisierende Mathematikaufgaben
Die mehrdimensionale Analysis ist als wichtiges Werkzeug Gegenstand der mathematischen Grundausbildung in allen Ingenieur-, Natur- und Wirtschaftswissenschaften und in der Informatik. Durch die abstrakte Gleichbehandlung aller variablen Einflüsse ermöglicht die Analysis in Räumen beliebiger Dimension elegante wie effektive mathematische Problemlösungen. Das Projekt erstellt visualisierende Hilfestellungen in den Dimensionen, die noch dargestellt werden können, also vornehmlich mit 3-dimensionalen Darstellungen sowie Spuren höherer Dimensionen. Problemstellungen werden für Studierende dadurch in erster Linie graphisch lösbar und dadurch auf einer anderen Sinnesebene erfassbar als durch rein rechnerische Lösungsstrategien. Dazu werden elektronische Übungsaufgaben erstellt: Sie sind parametrisiert, so dass jede:r Studierende eine persönliche Aufgabe erhält, werden automatisch korrigiert, bewertet und mit Feedback ausgestattet, das auf individuelle Fehler eingeht. Diese Aufgaben können in einen Online-Kurs eingebettet werden oder Teil der wöchentlichen Hausaufgaben sein. Dies motiviert auch effizienzorientierte Studierende aus Anwendungsfächern, sich aktiv mit der Visualisierung zu befassen. Die erstellten Aufgaben werden in einen qualitätsgesicherten OER-Aufgabenpool eingepflegt und in Beispiellektionen vorgestellt, so dass jede:r Lehrende die Aufgaben über ein Plugin im LMS nutzen kann.
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3D-Multi-User-Hologrammtische für innovative Lehre in den Rohstoffwissenschaften und der Medizin
Für Studierende der Rohstoff- und Geowissenschaften sowie der Medizin ist räumliches Verständnis von komplexen 3D-Strukturen (z. B. Lagerstätten und Neuroanatomie), eine wichtige Kernkompetenz, deren Erwerb bis heute eine große Herausforderung darstellt. Multi-User-Hologrammtische ermöglichen es durch die Kombination mehrerer Projektoren, hochaufgelöste 3D-Modelle auf die Tischfläche zu projizieren, die dann mithilfe von Holo-Brillen mehrdimensional visualisiert werden. Die Hologramm-Technologie zeichnet sich im Vergleich zu MR-Anwendungen insbesondere durch die Möglichkeit zur Kollaboration und sozialen Interaktion aus, wodurch das Lernen zu einem gemeinschaftlichen Prozess wird. Ziel des Holo-4-Edu-Projektes ist es, Hologrammtische für eine zukunftsorientierte Hochschullehre zu etablieren. Dabei wird die Entwicklung, Erprobung und curriculare Verankerung interaktiver Multi-User-Hologramm-Lernmodule durchgeführt. Dies wird für ausgewählte Lehrveranstaltungen verschiedener rohstoff- und geowissenschaftlicher sowie medizinischer Studiengänge umgesetzt. Das Konsortium besteht aus dem Institute of Mineral Resources Engineering (MRE), dem Audiovisuelle Medienzentrum der Medizinischen Fakultät RWTH Aachen (AVZM) und dem Department of Information Management in Mechanical Engineering (IMA), die ihre Expertise im Bereich der didaktischen Konzeptionierung, technologischen Entwicklung sowie erfolgreichen Lehrintegration innovativer Lehrformen in die Hochschullehre bündeln.
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Warp2Wear: Fundamentals to Advanced Textile Design
The goal of the Warp2Wear experience is to bridge this gap in knowledge between engineering and design by utilising hands on technique to encourage the students to use their creativity, skills and gained knowledge to develop increasingly complex textile structures, culminating in a final collaborative project of their choosing. I will use my background as a designer and in technical textiles to expand the knowledge base of people in the field of technical textile applications by giving them a hands-on learning experience utilising the machine park and rapid prototyping centre at Institut für Textiltechnik RWTH Aachen. To accomplish this, a curriculum will be developed with a focus on woven structures, which will include an overview of fabric structures, fabric deconstruction, designing woven structures for an end use, tailoring techniques, intro into multi-layered woven structures, and intro into 3d woven textile structure. Throughout the course, time will be set aside for each student to present their work in order to achieve an opener and more collaborative development experience. By including this classic design salon approach to this course, the hope is to not only bring the individuals together to further increase their understanding of the design process, fabric structure and curriculum but also to give a chance to practice accepting and giving feedback and experience a more interactive work experience.
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RWTH Together University - Lehren. Lernen. Machen.
Die RWTH Aachen University initiiert mit der "Together University" eine umfassende Neuausrichtung von Lehre, Lernen und Prüfen, um die Chancen der digitalen Transformation zu nutzen. Dabei wurden gemeinsam vier Innovationsbedarfe identifiziert: Förderung von Interdisziplinarität und Praxisbezug, Integration des technologischen Fortschritts in didaktische Innovationen, Stärkung der Identifikation der Studierenden mit ihrem Fach und ihrer Hochschule sowie bessere Koordination bestehender Initiativen. Zentral ist die Entwicklung eines gemeinsamen Mindsets, das digitale und physische Interaktion in den Mittelpunkt stellt. Das Projekt etabliert Formate wie Vernetzung und Ko-Kreation, kompetenzorientierte Fort-/Weiterbildung sowie Microlearning. Schwerpunkte sind interdisziplinäre Projekte in der Studieneingangsphase und höheren Semestern mit der Einrichtung dezentraler Projektwerkstätten sowie die Integration von KI-Lehr-/Lernwerkzeugen in die Lehre. Ein zentraler "Knowledge and Development"-Hub bündelt die Entwicklungen. Die Umsetzung erfolgt in drei Phasen: Erprobung und Weiterentwicklung, interner Transfer sowie hochschulweite Optimierung und externer Transfer. Eine wissenschaftliche Wirkungsanalyse begleitet das Projekt, um evidenzbasierte Anpassungen zu ermöglichen. Die RWTH kofinanziert die agile Umsetzung des Projektes mit 1,5 Mio. aus eigenen, neu beigestellten Mitteln und verpflichtet sich zur nachhaltigen Implementierung der Maßnahmen über die Projektlaufzeit hinaus.
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Realitätsnahe Erprobung von Sicherheit für ICS
Ziel von RealistICS ist es Studierenden begleitend zur theoretischen Ausbildung im Bereich industrielle Netzwerksicherheit die Möglichkeit zur praktischen und realitätsnahen Erprobung der erlernten Kenntnisse zu geben. Dadurch soll nicht nur die Motivation gesteigert werden, sondern auch wichtige Fähigkeiten für den Praxiseinsatz vermittelt werden.Dazu soll Studierenden ein Verständnis dafür vermittelt werden, dass industrielle Netzwerke ein komplexes Gesamtsystem sind, dessen Absicherung neben dem theoretischen Wissen aus einer Vorlesung auch signifikante praktische Fähigkeiten benötigt. Zur Erreichung dieses Ziels soll eine Lernumgebung entwickelt werden, in der die Studierenden semesterbegleitend die jeweils theoretisch erlernten Konzepte direkt praktisch anwenden können. Dabei werden die Studierenden zu Beginn des Semesters zunächst das industrielle Netzwerk konfigurieren und programmieren, bevor sie im Laufe des Semesters verschiedene Möglichkeiten zur Absicherung des Netzwerkes in dieser Umgebung praktisch umsetzen.Um einen hohen Realitätsgrad und somit hohe Studierendenmotivation zu erreichen, wird auf umfangreiche Vorarbeiten zur Schaffung von Simulationsumgebungen für industrielle Netzwerke zurückgegriffen. Diese sollen im Rahmen von RealistICS für den Einsatz in der Lehre angepasst sowie entsprechende praktische Aufgaben zum kontinuierlichen Aufbau und Absicherung des industriellen Netzwerkes entworfen werden.
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Physik.SMART
Experimente in der Physiklehre zielen auf die Förderung des Verständnisses physikalischer Zusammenhänge und das Erlernen naturwissenschaftlicher Methoden. An Hochschulen werden die theoretische Lehre in Vorlesungen und die praktische Anwendung jedoch aufgrund des logistischen Aufwands physikalischer Praktika zeitlich deutlich getrennt und auf starre Versuchsabläufe beschränkt. Dies soll im Projekt Physik.SMART durch den Einsatz von Smartphone-Sensoren mit der an der RWTH Aachen entwickelten App "phyphox" überwunden werden. Exemplarisch werden dazu an der RWTH Aachen sowie der FH Aachen für verschiedene Zielgruppen die typischen vorlesungsbegleitenden Übungen durch experimentelle Aufgaben ergänzt, bei denen ausgenutzt wird, dass nahezu alle Studierende über Messgeräte in Form der Sensoren ihrer Smartphones verfügen. Hierzu werden offene Arbeitsmaterialien erstellt, einfache und kostengünstige Materialsets mit beispielsweise Maßbändern oder Schnüren zusammengestellt und günstige ergänzende Sensoren für vom Smartphone nicht bereitgestellte Messgrößen entwickelt. Dies erlaubt experimentelle Aufgaben ohne den Aufwand eines traditionellen Praktikums und somit den direkten Bezug zu den Vorlesungsinhalten, wodurch die klassische Physiklehre grundlegend innoviert wird.
Projekt anzeigen - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
KI-unterstütze Programmierübung
In technischen Lehrveranstaltungen werden Übungen häufig in Form von Programmieraufgaben durchgeführt. Zum einen, weil die Softwareentwicklung das größte Innovationspotenzial von technischen Systemen aufweist und zum anderen die Lehre möglichst anwendungsorientiert sein soll. Die selbstständige Bearbeitung der Aufgaben wird durch Tutoren unterstützt, sodass die Unterstützung mit der Anzahl der Tutoren skaliert. In der universitären Lehre zeigt sich, dass die finanziellen Lehremittel begrenzt sind, sodass nur eine geringe Anzahl an Tutoren zur Verfügung steht. Deshalb verfolgt die vorliegende Projektidee die Entwicklung eines KI-Systems, dass die Programmierergebnisse der Studierenden analysiert und entsprechend der identifizierten Fehler Hinweise gibt. Grundlegende Probleme und häufige Fragen der Studierenden sollen so mithilfe von Maschinellen Lernen geklärt werden, ohne den Einsatz eines Tutors. Die Tutoren können sich dann vor allem auf individuelle Fragestellungen bzw. auf Studierende mit größerem Unterstützungsbedarf konzentrieren. Darüber hinaus bietet eine KI-unterstützte Programmierübung das Potenzial, dass Studierende auch außerhalb der Präsenzzeit Unterstützung erhalten.
Projekt anzeigen - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Nutzbarmachung räumlicher Daten aus Geographischen Informationssystemen unter Anwendung virtueller Realitätsszenarien
Gerade in den naturwissenschaftlichen Studiengängen, in denen eine praktische Labor- und/oder Geländeausbildung Teil des Curriculums ist, entwickeln sich steigende Studierendenzahlen bei gleichzeitig konstanten Kapazitäten für Labor- oder Exkursionsplätze zunehmend zu einem Problem, welches durch die Einbindung virtueller Angebote verringert werden kann. Die große Herausforderung besteht allerdings darin, Inhalte auch digital so zu gestalten, dass es dabei zu einem vergleichbaren Lehr- und Lernerlebnis und -erfolg kommt. Durch NurGIS-VR werden bestehende Lehrveranstaltungen in den Bereichen der Natur- und Ingenieurswissenschaften mit Schwerpunkt auf der Erfassung, Modellierung und Abbildung von Geodaten weiterentwickelt, so dass die teilnehmenden Studierenden Kompetenzen entwickeln, um Daten und Simulationen in einer dreidimensionalen Umgebung zu visualisieren und zu bearbeiten, bis hin zu einer Darstellung in Systemen der Virtuellen Realität (VR). Im Rahmen des Projektes werden gezielt Lehr- und Lernszenarien zu Risikoereignissen wie Starkregen, Flutereignisse, Erdbeben und Hangrutschungen weiterentwickelt, um zusätzlich ein Bewusstsein für die Bedeutung und den Einfluss derartiger Ereignisse zu schaffen. Durch eine räumlich immersiven Darstellung wird eine schnellere Einschätzung der gefahren- und/oder risikobildenden Faktoren gewährleistet.
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Problembasiertes Lernen in der Computergestützten Mathemathischen Modellierung
Mathematische Modellierung ist ein Werkzeug, das in Ingenieur-, Natur- und Wirtschaftswissenschaften gleichermaßen verwendet wird. Im CAMMP Praxisprojekt lösen Studierende in interdisziplinären Teams Modellierungsfragen basierende auf echten Forschungsthemen selbstständig mit ihnen bekannten Methoden unter minimaler Anleitung in einer befristeten Zeit. Damit erfahren die Studierenden wie Forschung passiert, lernen ihre Stärken kennen und ihr schon vorhandenes Wissen zu nutzen. Die behandelten Fragestellungen basieren auf aktuellen und authentischen Forschungsfragen des Forschungszentrum Jülich (FZJ), den Arbeitsgruppen der RWTH oder der Wirtschaft. Wichtig ist die methodische Anwendbarkeit der mathematischen Modellierung, jedoch nicht eine inhaltliche Nähe zu den Studiumsschwerpunkten. Außerdem werden Themen gestellt, die so noch nicht in der Fachliteratur behandelt wurden, so dass die Studierenden problembasiert die Höhen und Tiefen der Forschungsarbeit kennenlernen, den Transfer von Methode zu Problemstellung erleben und ihre Selbstwirksamkeit erfahren können. Studierende arbeiten in interdisziplinären Teams, um im Rahmen einer einwöchigen Blockveranstaltung ihr Problem zu verstehen, zu modellieren, Lösungen zu entwickeln und zu implementieren. Die Woche wird durch Auftakt- und Abschlussveranstaltungen gerahmt. Für Rückfragen und fachlichen Input werden Ansprechpersonen gestellt. Zum Abschluss präsentieren die Studierenden ihre Ergebnisse mündlich und schriftlich.
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Tutorien zur Vorlesung "Einführung in die Sprachdidaktik"
Die "Einführung in die Sprachdidaktik des Dt." muss an der RWTH Aachen aus kapazitären Gründen als Vorlesung gehalten werden (während die Literaturdidaktik in Seminarform unterrichtet wird.) Der Praxis- und Anwendungsbezug sowie die Herstellung von Theorie-Praxis-Bezügen kommen daher zwangsläufig zu kurz. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Konzept für schulformspezifische Tutorien zur Vorlesung entwickelt, im Rahmen derer Studierende lernen, durch praxisorientierte Lernangebote die Inhalte der Vorlesung reflektierend zu vertiefen und auf schulpraktische Kontexte hin anzuwenden. Die Lernangebote sollen den Studierenden je nach studierter Schulform (Gymnasium/Gesamtschule oder Berufskolleg) - konkrete Diagnoseinstrumente zur Erhebung sprachlicher Kompetenzen vorstellen, - Leistungsdiagnosen auf Grundlage von authentischen Schülertexten, Ton- und Filmaufnahmen ermöglichen, - die Erprobung und Reflexion von Möglichkeiten der Leistungsbewertung an konkreten Schülerleistungen ermöglichen sowie - Maßnahmen zur Förderung sprachlicher Kompetenzen (Sprechen, Zuhören, (Recht-)Schreiben, Lesen, Sprachreflexion, Wortschatz) vorstellen. Die Lernmaterialien werden auf der elektronischen Lernplattform moodle zur Verfügung gestellt. Im Anschluss an den ersten Durchgang werden die Tutorien evaluiert und überarbeitet. Da die Vorlesung Einführung in die Sprachdidaktik jedes Semester stattfindet, sollen die Tutorien langfristig, ggf. auch als E-Learning-Selbstkurs etabliert werden.
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Co³Learn - Innovative digitale Kooperation für das Lehren und Lernen
Das Projekt Co³Learn (Communication, Cooperation, Collaboration) der TU Braunschweig, Universität Hannover und Universität Göttingen entwickelt Lösungen zur Förderung der Kooperation der Studierenden in digitalen Lehr-Lernsettings. Im Mittelpunkt steht die Unterstützung von Lernerfahrungen, die die Potentiale heterogener Studierendengruppen nutzbar machen, indem sie die Bildung kooperativer Lerngruppen, die Qualität der Zusammenarbeit und das soziale Erleben im digitalen Raum fördern. Kooperation wird auf drei Ebenen mit steigendem Anspruch an soziale Interaktion und Technologie definiert: (1) Den gegenseitigen Austausch, (2) die arbeitsteilige Kooperation und (3) die kollaborative Konstruktion von Inhalt. Ziel des Projekts ist die digitale Förderung kooperativer Prozesse auf diesen Ebenen und entsprechender digitaler Kompetenzen von Studierenden und Lehrenden. Dafür sollen zusammen mit Stakeholder*innen Bedarfe für formelle und informelle Lehr-Lern-Settings gesucht und Lösungen in Form von digitalen Tools und Konzepten für die Zusammenarbeit erprobt, evaluiert und in Fächern verankert werden. Ergebnis des Projekts ist der breite Einsatz einer Toolbox für kooperatives, digitales Lehren und Lernen, die zum Transfer angeboten wird.
Projekt anzeigenHybridprüfung im MINT-Bereich
Die Maßnahme begegnet der Herausforderung, Berechnungsaufgaben einer Klausur im MINT-Bereich effizient auszuwerten, indem papierbasierte Lösungen mit einer digitalen Ergebniseingabe kombiniert wer-den. Die Auswertung erfolgt automatisiert und wird bei Bedarf manuell nachkorrigiert. Das hybride Format ermöglicht eine Reduktion des Korrekturaufwands und eine didaktische Weiterentwicklung der Prüfungen.
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