F@Umultimedial z.B.Technische F@kultät · Multimedia kann etwa Blockschaltbilder komplexer elektronischer Schaltungen zum Leben erwecken, mathematische Verfahren oder die Bedeutung

Alle Multimedia-Projekteim INTERNET unter

http://www.uni-erlangen.de O N L I N E

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Aus den technischenMöglichkeiten, die

naturgemäß vonIngenieuren und Informati-kern sehr schnell aufgegrif-

fen wurden, und aus densteigenden Ansprüchen des

jeweiligen Faches auf Grundder Lehrinhalte selbst ergab

sich ein relativ früher Ein-satz von Multimedia-Techni-ken in der Lehre der Techni-

schen Fakultät, ohne daßzunächst der Name selbst be-

nutzt wurde. 1997 beganndann ein bayerisches For-

schungs- und Entwicklungs-programm "Multimedia-

Einsatz in der Lehre" (MEI-LE) Gestalt anzunehmen,

das schließlich zum Start vonzwei größeren Verbundpro-jekten in den Instituten der

Technischen Fakultät führte,deren Ergebnisse z.B. in ei-nem Workshop der Ingeni-

eurwissenschaften am24.03.99 vorgestellt werden

konnten.

In den meisten ingenieurwis-senschaftlichen Gebieten ist derEinsatz von Computern undumfangreichen, komplexenSoftwarepaketen in der Praxisselbstverständlich, und die Leh-re muß ebenfalls neben der klas-sischen Form der Vermittlungder Theorie in der Vorlesungund ihrer Umsetzung in die Pra-xis in Rechen- und Laborübun-gen zunehmend derartige Werk-zeuge einsetzen, damit praxis-nahe Aufgabenstellungen über-haupt bearbeitet werden kön-nen. Diese sind den Studie-renden zusammen mit umfang-reichen Übungsbeispielen zu-gänglich zu machen, was erfah-rungsgemäß einen erheblichenVorbereitungsaufwand bedingt.Eine gewisse Schwierigkeit fürdie Dozenten liegt darin, daß dieangewandten Verfahren bei pro-fessioneller Software im Codeverborgen, aber nicht leicht zu-gänglich, nicht wissenschaft-lich exakt oder überhaupt nicht

dokumentiert sind, und daß da-mit ein direkter Bezug zwischender Arbeitsweise eines solchenSoftwarepaketes und den theo-retischen Grundlagen immer

62 DEZEMBER 1999FAU UNIKURIER 100

schwerer herzustellen ist. Hierist ein größerer Bedarf an spezi-eller Lehrsoftware zu vermuten,die dieses Problem durch Auf-bau, Transparenz und pädago-

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■ VHDL-Online: Multime-dia bei der Lehre vonHardwarebeschreibungs-sprachen

■ Systemtheoretische Online mit SYSTOOL

■ Interaktive Konstrukti-onslehre im Chemie-Ingenieurwesen

■ Multimedia CD-ROM für die Ausbildung in derFertigungstechnik

■ Multimediale Gestaltung der LehrveranstaltungQualitätsmanagement

■ Virtuelle Analyse vonNetzwerken

■ Online-Übung für dasInformatik-Hauptstudium

■ Informatik: Nicht nurNutzer der Multimedia-technik, sondern selbstauch Technologieent-wickler

■ Prof. Dr.-Ing. Wolfram H. Glauert, Prof. Dr.-Ing Günther GörzMultimediabeauftragte der Technischen Fakultät

Multimedia kann etwa Blockschaltbilder komplexer elektronischerSchaltungen zum Leben erwecken, mathematische Verfahren oder dieBedeutung grundlegender Theorien verdeutlichen.

Fotos: Lehrstuhl für Rechnergestützten Schaltungsentwurf

z.B.Technische F@kultät

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Multimedia in der TechnischenFakultät: Garantie für

praxisnahe Ausbildung



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gisch sinnvolle Dokumentationumgeht. Ein derartiges Angebotkann das klassische Lehrbuchergänzen.

Die Darstellung komplexer Zu-sammenhänge in einer her-kömmlichen Vorlesung istdurch Bildmaterial, Videos undDemonstrationen anzureichern.

Schon lange benutzt man Diasund Videos, die immer häufigerdurch Visualisierungen ergänztwerden, die durch Simulationenund Computeranimationen ent-stehen. Dadurch kann man bei-spielsweise die Blockschaltbil-der komplexer elektronischerSchaltungen zum Leben er-wecken, ebenso mathematische

system zu verbinden, welchesunterrichtsbegleitend oder -er-setzend genutzt werden kann.Hervorzuheben ist die Möglich-keit, dem Nutzer hierbei kom-merzielle IC-Design Softwareonline zur Verfügung zu stellen.

Kurzbeschreibung desMultimedia-Kurses VHDL-OnlineWas ist VHDL-Online?Kurs zum Erlernen des Ge-brauchs der Hardware-Be-schreibungssprache VHDL fürEntwurf, Modellierung, Simu-lation und Synthese integrierterdigitaler SchaltungenZielgruppe:Studentenausbildung:• vorlesungsbegleitend oder als

Teil eines größeren Entwurfs-praktikums

• zum Selbststudium im Rah-men von Studien- und Di-plomarbeiten

Weiterbildung:für Ingenieure im industriellenEinsatzTechnik:VHDL-Online verbindet Mo-dule zum Wissenserwerb (Foli-en, Sprach-Referenz, Suchma-schinen, etc.) mit praktisch ori-entierten interaktiven Modulen(Übungsbeispiele, Einführun-gen in Entwurfswerkzeuge,etc.) und Modulen zur Wis-sensüberprüfung (Multiple-Choice-Fragen, Musterlösun-gen für die Übungen, Relay-Chat) zu einem komplettenMultimedia-Kurs-System.Hierbei wird auch Entwick-lungssoftware für ICs benutzt(nur für registrierte Nutzer wg.der Lizenzproblematik), die improfessionellen Bereich state-of-the-art ist.

Status:• in Entwicklung seit 1995, in

ständiger uni-interner und ex-terner Benutzung seit 1996

• bisher ca. 5 Mannjahre Ent-wicklungszeit eingeflossen

• wird ständig mit dem Feed-back der Nutzer weiterent-wickelt, VHDL-AMS-Versi-on in Planung

• Einsatz in diversen FHs,Univ., Weiterbildungskursenund Firmen

• z. Zt. ca. 30.000 Zugriffe proMonat, durch deutsche undenglische Version weltweiteNutzung

• Server-Datenmenge > 100 MB,abgespeckte Version (ohne IC-Design-Tools) auf CD erhält-lich

• Kursdauer > 1Woche (bei Nut-zung des kompletten Um-fangs)

Bestandteile des VHDL-Online SystemsDas System besteht im wesent-lichen aus folgenden Teilen:Tutorial:Das Tutorial kommt der klassi-schen Vorlesung am nächsten.In diesem werden die Syntax,grundlegenden Mechanismenund Anwendung der Hard-waresprache VHDL gelehrt.Das Tutorial besteht ausHTML-Seiten, die ähnlich wieFolien aufgebaut sind. In einemzusätzlichen Teilfenster wirddie aktuelle Folie kommentiert(siehe Abbildung). Am Ende ei-nes jeden Kapitels steht ein Fra-gen-Block (multiple choice),der über das Internet interaktivbeantwortet werden kann.VHDL-Chat:Um auch Studenten außerhalbder Universität betreuen zu kön-nen während diese den KursVorlesungsfolie mit Querverweisen und Erläuterungen.

ProjekteAusgewählte

Multimedia-

Da nicht jeder Student oder In-genieur einen VHDL-Kurs be-sucht hat, ist der Bedarf vor-handen, diesen über das Internetanzubieten. Das System soll esermöglichen, sich unabhängigvon Zeit und Ort weiterbilden zukönnen und dabei nach seineneigenen Lernbedürfnissen vor-zugehen. Es gelang, Online-Dienste und herkömmlichenUnterricht zu einem Komplett-

■ Lehrstuhl für Rechnergestützten SchaltungsentwurfVHDL-Online: Multimedia bei der Lehre von Hardwarebeschreibungssprachen

Verfahren, aber auch die Be-deutung grundlegender Theori-en, z.B. der Maxwellschen Glei-chungen, verdeutlichen. Im Ma-schinenbau ist die Darstellungvon Spannungen und Verfor-mungen von ähnlicher Bedeu-tung.

In den folgenden Artikeln wer-den exemplarisch einige derProjekte vorgestellt, aber be-dingt durch Anzahl und Vielfaltist eine komplette Darstellungder Aktivitäten nicht möglich.Weitere Informationen stehenauf den WWW-Seiten des Fo-rums "Neue Medien in der Leh-re" (http://www.mmforum.uni-erlangen.de/).

VHDL steht für Very HighSpeed Integrated CircuitHardware Description Lan-guage. Mit dieser standardi-sierten Hardwarebeschrei-bungssprache kann man digi-tale integrierte Schaltungen(ASICs und FPGAs) entwer-fen (modellieren, synthetisie-ren, simulieren). Die Sprachewird weltweit, vor allem inEuropa, eingesetzt.

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durcharbeiten, wurde einCHAT-Werkzeug eingebun-den. Dieses erlaubt den gegen-seitigen schriftlichen (Echtzeit-)Kontakt, solange Tutor undNutzer online bleiben.Workshop:Im VHDL-Workshop werdendie im Grundlagenteil gelehrtenVHDL-Kenntnisse anhand ei-nes realen, digitalen Designsvertieft. Über das WWW kannder Nutzer die zu diesem Prak-tikum nötigen IC-Design-Werk-zeuge online nutzen. Das zu im-plementierende Design bestehtaus den einzelnen Modulen ei-nes digitalen Fotoapparats, wel-cher in 11 Einzelübungen vomNutzer entwickelt wird.Referenz:Dies ist ein komplettes Nach-schlagewerk mit der Definitionaller Sprachkonstrukte, ergänztdurch Beispiele. Ein Suchfor-mular erleichtert das Auffindendes entsprechenden Abschnit-tes in der Referenz.VHDL-Online Suchmaschine:Das Nachschlagen entspre-chend einem Inhaltsverzeich-nis wird durch die Benutzungeiner Suchmaschine ergänzt,die alle zu dem eingetragenenSuchwort gefundenen HTML-Seiten liefert.Glossar:Um das Verstehen der Fachbe-griffe von VHDL zu erleich-tern, wurde ein deutschsprachi-ges Glossar hinzugefügt.

Modell-Bibliothek:Dies ist eine Sammlung von pa-rametrierbaren Standardlösun-gen, die ebenfalls als Entwurfs-beispiele verwendet werdenkönnen.

AusblickZukünftig ist geplant, das Sy-stem inhaltlich und didaktischzu erweitern. Zum jetzigen Zeit-punkt wird vorwiegend die Syn-tax der Sprache VHDL behan-delt, während das methodischeVorgehen im Entwurfsprozeßnoch weiter auszubauen ist.

Dazu sind weitere Entwurfs-Beispiele einzuarbeiten. Außer-dem ist die Erweiterung derSprache VHDL auf VHDL-AMS zu berücksichtigen.

Kontakt:Prof. Dr.-Ing. W. H. Glauert, Martin PadeffkeLehrstuhl für RechnergestütztenSchaltungsentwurfCauerstraße 691058 ErlangenTel.: 09131/85 -28690, Fax: 09131/85 -28699E-Mail: [email protected]: http://www.vhdl-online.de


Lernstoff der Vorlesung Sy-stemtheorie durch eigenes Ex-perimentieren in einer Simulati-onsumgebung am Rechner zuerarbeiten und zu vertiefen. Die-ses Praktikum wird nach vielenUmstellungen auf jeweils neueHardware- und Software-Platt-formen heute in aktueller Formangeboten. Weit mehr als 500Studenten haben es inzwischenmit Erfolg absolviert.

Allerdings ist der Rechner-Poolin den Räumen der Universitätseit langem nicht mehr der ein-zige Zugang zu Computer ge-stütztem Arbeiten. Der eigene


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Abb. 1: SYSTOOL-Applet zur Abtastung zeitkontinuierlicher Signale.

Brigitte EberleStudentin der Elektrotechnik

„Gerade zur Vorbereitungmeiner Diplomarbeit botdas Online-VHDL-Tutorialsowie der Online-VHDL-Workshop eine ingenieur-nahe Einarbeitung, da sichein neuer Sachverhalt da-mit leicht selbständig erar-beiten läßt, ohne dabei per-manent auf einen Tutor an-gewiesen zu sein.“ Foto: Lehrstuhl für Rechnerge-stützten Schaltungsentwurf

M e i n u n g

■ Lehrstuhl für Nachrichtentechnik ISystemtheorie Online mit SYSTOOL

Rechner mit Modem-Anschlusszu Hause und im Studenten-wohnheim ist eine Selbstver-ständlichkeit. Damit erwächstder verständliche Wunsch derStudenten nach allgemein ver-fügbarer Lernsoftware mit dengleichen Möglichkeiten, wie siedie Rechnerarbeitsplätze der In-stitute bieten. Mit großzügigenDownloads von den Web-Seitender Lehrstühle ist es allerdingsnicht getan. Die Unterschiede inder Hardware-Ausstattung, denBetriebssystemen und grafi-schen Oberflächen der studenti-schen Rechner verurteilen eineeinheitliches Programmangebotvon vorneherein zu Scheitern.Selbst die allgegenwärtigen Mi-crosoft-Programme taugen nichtals Defacto-Standard, da die Um-stellung auf PC-basierte UNIX-Systeme bereits im Gang ist.

Abhilfe verspricht hier die Pro-grammiersprache Java, die heu-te Bestandteil aller modernenInternet-Browser ist. Damit istes möglich, Programme überdas Internet anzubieten, ohnedie Ausstattung des Zielrech-ners berücksichtigen zu müs-sen. Die Ausführung der Be-rechnungen, die Anzeige vonstatischen und bewegten Grafi-ken und die Wiedergabe von Tö-nen geschieht in einheitlicherWeise im Browser des Anwen-ders, unabhängig von dessenRechnertyp.

Für Ingenieure sind geeigne-te mathematische Werkzeugezum Entwurf und zur Analy-se von technischen Systemenaußerordentlich wichtig.Entsprechend ist die System-theorie ein Kerngebiet dermodernen Elektro- und In-formationstechnik, auf demeine große Zahl von Teildiszi-plinen aufbaut und deren si-chere Beherrschung für denerfolgreichen Zugang vonSpezialgebieten Vorausset-zung ist. Bei Studierenden,die sich zum ersten Mal mitder Systemtheorie auseinan-dersetzen, gilt das Fach leideroft als schwierig, und ist,wenn sich der erwünschteund verdiente Lernerfolgnicht einstellen will, vielleichtsogar richtiggehend unbe-liebt. Ein Misserfolg in denGrundlagen der Systemtheo-rie würde sich aber für vieleVertiefungsfächer verhee-rend auswirken und darf da-her keinesfalls hingenommenwerden.

Am Laboratorium für Nach-richtentechnik wurden daherschon immer neue Wege ge-sucht, die über die klassischeLehrform aus Vorlesung undRechenübung hinausgehen.Das mit der Einführung des Fa-ches Systemtheorie gleichzei-tig angebotene Analogrechen-praktikum hat heute bereits hi-storischen Charakter. Mit derVerfügbarkeit von PCs als Ar-beitsplatzrechner in den 80erJahren wurde dann ein eigenesSystemtheorie-Praktikum ge-schaffen. Es hatte zum Ziel, den


Web-based computingDiese Möglichkeit des "web-based computing" ist Grundla-ge einer neuen Entwicklung vonLernprogrammen zum Fach Sy-stemtheorie. Im Rahmen desstaatlichen Förderprogramms"Multimedia in der Lehre" ent-stand unter dem Namen SY-STOOLeine Sammlung von so-genannten Java-Applets, die indazu konzipierten Web-Seiteneingebunden sind. SYSTOOLbaut auf dem Lehrbuch "Ein-führung in die Systemtheorie"von Girod/Rabenstein/Stengerauf. Es bietet grafische Simula-tionsmodelle zu den dort ver-mittelten Lerninhalten. Sie ge-statten das interaktive Experi-mentieren mit Systemen, die ge-zielte Beeinflussung ihrer Ei-genschaften, die Veränderungihrer Eingangssignale und dieInterpretation ihrer Reaktionen.Am Besten lassen sich die Mög-lichkeiten von SYSTOOLselbst erforschen (http://www.lnt.de/~systool/).

Ein Beispiel für ein SYSTOOL-Applet zeigt Abb. 1. Es be-schreibt die Abtastung (sam-pling) kontinuierlicher Zeitsig-nale, ihre Darstellung durchzeitdiskrete Abtastwerte und dieRekonstruktion des kontinuier-lichen Signals aus seinen Ab-tastwerten. Die Abtastung vonkontinuierlichen Signalen istGrundlage aller heutigen Ver-fahren zur Übertragung, Spei-cherung und Verarbeitung vonSprache, Musik, Bildern, Mess-signalen, usw. ISDN- und Mo-bil-Telefon, die Compact Disk,die Audio- und Video-Übertra-gung über das Internet, aberauch die Computer-Tomografieund die Datenübertragung vonWeltraumsonden verwendenabgetastete Signale.

Weitere Lerninhalte, die durchSYSTOOL-Applets vermitteltwerden, sind• verschiedene Darstellungs-

formen für kontinuierlicheund diskrete Signale, wieBlockdiagramme, Pol-Null-stellen-Diagramme und Zu-standsraumdarstellungen,

• eine grafische Darstellung derFaltungsoperationen für kon-tinuierliche und diskrete Sig-nale,

• die Trennung von Nutzsignalund Störungen durch ein sog.Wiener-Filter.

Alle Applets sind interaktiv, dasApplet zum Wiener-Filter stelltdie Trennung von Nutz- undStöranteilen auch akustisch dar.

Welche Erfahrungen hat die etwaeinjährige Entwicklungszeit vonSYSTOOL gebracht? Enttäu-schend ist sicher, dass die mo-mentan erhältlichen Java-Imple-mentierungen das Versprechender Plattformunabhängigkeitnicht vollständig einlösen. Dasliegt an der laufenden Fortent-wicklung dieser Programmier-sprache, an immer neuen Versio-nen der WWW-Browser und si-cher auch daran, dass nicht alleSoftware-Hersteller an einemplattformübergreifenden Stan-dard interessiert sind.

Der zweite Wermutstropfen istder erhebliche Entwicklungs-aufwand bei der Erstellung vonJava-Applets. Dazu tragen nichtnur die eben erwähnten Unvoll-kommenheiten der Program-miersprache bei. Die didakti-sche Umsetzung des Lernstof-fes auf dieses neue Medium, dasErarbeiten einer logischen undflexiblen Programmstruktur,die grafische Gestaltung der Be-nutzeroberfläche und die Imple-mentierung der im Verborgenenarbeitenden Algorithmen zurSignalverarbeitung und Sy-stemsimulation erfordern einenerheblichen Zeitaufwand. DieGestaltung einer herkömmli-chen Lehrveranstaltungbenötigt nur einen Bruchteildieser Arbeitsstunden!

Dem stehen jedoch eine Reihevon Pluspunkten gegenüber.Dies sind zum einen Vorteiletechnischer Natur: Die Stan-dardausstattung eines handel-süblichen Rechners mit Modemund Web-browser genügt; essind keine weiteren Soft-warepackete oder festgelegteHardware-Komponenten not-wendig. Die Java-Applets ste-hen jederzeit zur Verfügung.Änderungen werden sofort füralle Benutzer wirksam; Update-CDs etc. entfallen.

Didaktische VorteileWichtiger sind die didaktischenVorteile. SYSTOOL kann zufrei wählbaren Zeiten genutztund der individuellen Lernge-schwindigkeit angepasst wer-den. Die flexible Einbindungder Applets in Text-Seiten un-terschiedlichen Inhalts erlaubt

sowohl die Vorgabe von zu lö-senden Problemen in eingeteil-ten Lernportionen als auch dasfreie "Spielen" an selbstgewähl-ten Themen.

Wie kommt SYSTOOL bei denStudierenden an? Im Winterse-mester 1998/99 wurde eineTest-Version von SYSTOOLerstmals als Ergänzung zur Vor-lesung Systemtheorie empfoh-len. Eine Befragung zur Qualitätder Vorlesung schloss auch die-se ersten Erfahrungen mit SY-STOOL ein. Sie ergab, dass SY-STOOLvon der überwiegendenMehrzahl der Vorlesungsteil-nehmer benutzt wurde. In derBewertung war "gut" die amhäufigsten vergebene Note (von1-5). Allerdings gab es auch kri-tische Stimmen, die auf die obenerwähnten Inkompatibilitätenhinwiesen. Dies zeigt, dass dieStudierenden neue Lehrformenauf Multimedia-Basis gerne an-

nehmen, dabei aber die gleicheSoftware-Qualität erwarten,wie sie von kommerziellen Pro-grammen geboten wird.

Zum Schluss bleibt noch denenzu danken, die durch Erstellungder Web-Seiten und Applets,durch konzeptionelle Arbeitund Tests und als Berater inWWW-Angelegenheiten zumheutigen Entwicklungsstandbeigetragen haben: Anis Belk-houja, Alexander McLachlan,Alex Stenger und WolfgangSörgel.

Kontakt:PD Dr.-Ing. Rudolf RabensteinLehrstuhl für Nachrichtentechnik ICauerstraße 7 91058 ErlangenTel.: 09131/85 -28717 Fax: 0913/85 -28849E-Mail: [email protected]: http://www.lnt.de/~systool/


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Hochschulrektoren-Konferenz:Moderne Informations- und Kommunikations-technologien ("Neue Medien") in der Hochschullehre

Gegenwärtige Nutzung Neuer Medien an den Hochschulen„Nach der Umfrage der HRK, an der sich nahezu alle Hoch-schulen beteiligt haben, werden Neue Medien in der Lehrebereits in überraschend vielen Fächern verwendet, wobeigleichzeitig ein hohes Maß an Diversifizierung zwischenHochschulen und Fachbereichen, aber auch innerhalb ein-zelner Fachbereiche und Fächer festzustellen ist. Allem An-schein nach hängt die Entwicklung gegenwärtig davon ab,daß im Lehrkörper einzelne Personen Interesse und Initiati-ve aufbringen, sich neuen Formen der medialen Vermittlungzuzuwenden und die damit gegebenen Möglichkeiten undEntwicklungen aufzugreifen. Ferner ist zu berücksichtigen,daß einerseits eine Reihe interessanter Medienprojekte imBereich der Lehre existiert, die zum Ausgangspunkt wichti-ger künftiger Entwicklungen werden können. Andererseitswird in zahlreichen Fällen lediglich Standard-Software für De-monstration und Recherche verwendet und zumeist nur ge-ringfügig dem Zweck entsprechend angepaßt.

Die Auswertung der fast 3.400 zurückgelaufenen Fragebo-gen ergibt, daß an Universitäten in 51 Prozent aller Fächer(-gruppen), an Fachhochschulen zu 64 Prozent Informations-und Kommunikationstechnologien (Neue Medien) in irgend-einer Weise eingesetzt werden.“

Quelle:http://www.hrk.de/Aus: Empfehlung des 179. Plenums vom 9. Juli 1996Moderne Informations- und Kommunikationstechnologien ("Neue Medien") in der Hochschullehre (Gegenwärtige Nutzung Neuer Medien)

H i n t e r g r u n d

Die Vorlesung Konstruktions-lehre I im Curriculum derChe-mieingenieurausbildung an derUniversität Erlangen-Nürn-berg soll den Studenten grund-legende Kenntnisse der Festig-keitsberechnung und der kon-struktiven Dimensionierungverschiedener Maschinenele-mente wie Schrauben, Lager,Wellen, etc. vermitteln. DieVorlesung wurde zum Som-mersemester 1999 komplettüberarbeitet und durch multi-mediale Elemente ergänzt.

Ziele des ProjektsIn diesem Zusammenhang soll-ten Möglichkeiten erarbeitetwerden, die Lehrinhalte weg vondem reinen Vortrag durch einenDozenten hin auf interaktives Er-arbeiten des Lernstoffes mit Un-terstützung von Multimedia-Ele-menten zu transformieren, um soden Studenten eine flexiblereMethode der Akquisition zur Ver-fügung zu stellen. Die Möglich-keiten reichen dabei von Multi-media-Demonstrationen und Vi-sualisierung komplexer Sachver-halten im Rahmen von Vorlesun-gen oder Kursprojekten zurgezielten Vermittlung spezifi-scher Inhalte bis hin zum Ange-bot interaktiver Übungen amRechner und Demonstrationenpraxisnaher Berechnungsverfah-ren, die im Rahmen einer reinenTafelübung nicht durchzuführensind. Diese Lerninhalte lassensich zum gewissen Teil als Lehr-module auf CDs ablegen und soden Studenten asynchron zurVorlesung zur Verfügung stellen(Lecture on Demand, Selbststu-dium).

Die Realisierung erfolgte unterder Vorgabe, daß eine weitestge-hende Parallelität von Textbuchund HTML-Skiptum angestrebtwerden sollte. Dabei ist das in-teraktive Skript durch Berech-nungsmodule, interaktive Wis-senskontrolle und Links auf rele-vante Informationen im WWWergänzt.

Der neue Aufbau ist durch fol-gende Merkmale gekennzeich-net:

• Das Skriptum ist in ‚lesbarer‘Buchform herausgegeben, er-

gänzt durch eine Tabellen- /Diagramm- / Formelsamm-lung.

• Interaktive Kontrollfragen er-lauben eine einfache Ermitt-lung des erreichten Wissens-standes.

• Datenbankfunktion des Skrip-tums: Index, Verzeichnisse,breite Auswahl an Ausle-gungsdiagrammen und -ta-bellen, Sammlung von Werk-stoffkennwerten.

• Weiterführende Links liefern Kontaktmöglichkeiten zu re-levanten Firmen, Forschungs-einrichtungen, Gremien undBehörden.

• Der ‚Spieltrieb‘ der Studentenwird durch interaktive Java-Applets angesprochen, dieverschiedene in der Vorlesung vorgestellte Sachverhalte illu-strieren und als Auswahl-,Auslegungs- und Berech-nungshilfen beim Einsatz des vermittelten Lehrstoffes die-nen.

Der gewählte Weg ist dabei dieUmsetzung des Textbuches inHTML, Ergänzung durch inter-aktive Java-Applets und Veröf-fentlichung auf CD.

Das gezeigte Beispiel illustriertdie Visualisierung von Berech-nungsalgorithmen zur Ausle-gung längsbelasteter Schrau-benverbindungen, eine Thema-tik, die allein aus den zugrunde-liegenden formelmäßigen Zu-sammenhängen didaktisch nursehr abstrakt zu vermitteln ist.

Die Umsetzung in ein interakti-ves Applet erlaubt die freie Va-riation der relevanten Parameterund sofortiges Erkennen derAuswirkungen durch die ‚le-bende‘ graphische Darstellungdes sog. Verspannungsdiagram-mes der Schraube.

Ähnliche Applets erlauben z.B.die Vorauswahl von Gleitlager-werkstoffen, Wälzlagern, Wel-le-Nabe-Verbindungen oder dieBerechnung wichtiger Ausle-gungsgrößen einer Antriebs-welle oder Achse.

Bisherige Erfahrungen im EinsatzAus den bisherigen Arbeitenläßt sich folgendes Fazit ziehen:

• Der Aufwand der Portierungist sehr groß, manches läßt sichgegenüber dem Papier-Skriptkaum umsetzen.

• Manches scheitert schon anTrivialitäten wie etwa dermangelnden Unterstützungvon technisch erforderlicherTypographie oder Sonderzei-chen wie griechischen Buch-staben oder Hoch/Tiefstel-lung.

• Inkompatibilitäten der unter-schiedlichen Web-Browser(Netscape Navigator, MS In-ternet Explorer, Sun Hot Java ...)erschweren die Erarbeitungvon Lehrinhalten auf HTML-Basis.

• Die Verweisstruktur vonHTML-Dokumenten erlaubtsehr gute Navigation und Su-che im Skriptum.

• Technische Sachverhalte las-sen sich mit Java-Applets gutvisualisieren (die Erstel-lungist aber aufwendig; die Portie-rung auf verschiedene Zielsy-steme nicht trivial).


Die Akzeptanz durch die Stu-denten ist relativ gering, eineUmfrage im Anschluß an dieVorlesung im Sommersemester1999 ergab, daß im Moment nurein geringer Teil der Studentenvorlesungsbegleitend mit denMultimediaelementen arbeitet.Dies kann jedoch noch keineAuskunft über den Einsatz desLehrwerks für die Vorbereitungder Vordiplomklausur geben. Indiesem Bereich ist wohl eher einVorteil gegenüber dem reinenPapierskriptum zu erwarten.

Fazit:Ein völliger Ersatz des Papier-skriptums oder der durch Dozen-ten vorgetragenen Vorlesungscheint nicht sinnvoll zu sein, dieHTML-Version bietet aber alsErgänzung dazu viele Vorteile.

Kontakt:Prof. G. Vetter, Dr.-Ing. Wolfgang WirthLehrstuhl für Apparatetechnik undChemiemaschinenbau (LAC)Cauerstraße 491058 ErlangenTel.: 09131/85 -29453, Fax: 09131/85 -29449E-Mail: [email protected]: http://www.lac.uni-erlan-gen.de/


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■ Lehrstuhl für Apparatetechnik und Chemiemaschinenbau (LAC)Interaktive Konstruktionslehre im Chemieingenieurwesen

Visualisierung von Berechnungsalgorithmen zur Auslegung längsbela-steter Schraubenverbindungen - eine Thematik, die allein aus den zu-grundeliegenden formelmäßigen Zusammenhängen didaktisch nur sehrabstrakt zu vermitteln ist.


Herkömmliche Skripten, dievorlesungsbegleitend an dieStudierenden ausgegeben wer-den, können viele wichtigeLehrziele nicht oder nur teil-weise vermitteln, denn sie be-schränken sich auf Text undAbbildungen. Die heutigen di-daktischen Möglichkeiten mitMultimedia gehen jedoch we-sentlich weiter. Beginnend beider einfachen Einbindung vonFotografien können auch Film-und Audiosequenzen aufge-zeichnet werden. DynamischeVorgänge, wie zum Beispiel un-terschiedliche Bearbeitungs-technologien, können so an-schaulich vermittelt werden.

ProjektbeschreibungZiel des Projektes war es, eineMultimedia CD-ROM für die In-genieurausbildung zu ent-wickeln, die zur Vermittlung vonVorlesungsinhalten neben her-kömmlichen Text- und Bildin-halten auch Film- und Audiose-quenzen sowie interaktive Bei-spielabläufe enthält. Das Haupt-augenmerk wurde auf die didak-tische Aufbereitung des Inhaltsund auf die Entwicklung aussa-gekräftiger Beispiele gelegt.

Für die Realisierung der vorle-sungsbegleitenden CD-ROMwurde die Vorlesung "Produkti-onssysteme in der Elektronik"gewählt. Die wichtigsten Lehrin-halte der gesamten Vorlesungwurden zu multimedialen Leh-reinheiten aufbereitet und in ei-nem einheitlichen Gesamtrah-men zusammengefaßt (sieheBild). Anhand ausgewählter Mul-timedia-Lehreinheiten werdendie Grundlagen der Elektronik-produktion von der Leiterplatten-herstellung bis zum Recyclingelektronischer Geräte vermittelt.Die CD-ROM kann zur Unter-stützung während der Vorlesungund als Ergänzung des Vorle-sungsskripts eingesetzt werden.

ProjektorganisationDas Projekt wurde von einemKoordinator am Lehrstuhl zen-tral geleitet, die Inhalte der mul-

timedialen Lehreinheiten wur-den von zehn Mitarbeitern desLehrstuhls zusammengestelltund aufbereitet. Sie standen da-bei in direktem Kontakt zu dermit der Umsetzung und Pro-grammierung der CD beauf-tragten Firma. Hieraus ergabsich folgender Arbeitsablauf amLehrstuhl für Fertigungsauto-matisierung und Produktionssy-stematik:

• didaktische Aufbereitung al-ler Vorlesungseinheiten derVorlesung "Produktionssyste-me in der Elektronik" für diemultimediale Präsentation

• Konzipierung der interaktivenNavigation in den Kapiteln(Navigation über Inhaltsver-zeichnis, Vorwärts- undRückwärts-Funktion, History-Funktion)

• Herstellung relevanter Video-sequenzen und Animationen

• Graphische und textuelle Auf-bereitung der Inhalte (Grafi-ken, Fotos, erläuternde Texte)

• Koordinierung und Überwa-chung von Umsetzung undProgrammierung

Bisherige Erfahrungen im EinsatzDie CD-ROM wird durch ihrenInteresse weckenden Aufbauund die professionelle Realisie-rung von den Studenten im Fach"Produktionssysteme in derElektronik" sehr gut angenom-men. Sie erhalten durch das Ar-beiten mit der CD einen intensi-ven und umfassenden Einblickin die Abläufe der Elektronik-produktion und können danachihr Wissen mit dem Vorlesungs-skript gezielt vertiefen. Auchder Einsatz der CD über einenLCD-Beamer während der Vor-lesung verläuft sehr positiv, dadurch die Einbindung von Vi-deosequenzen und Animationender Vorlesungsstoff plakativervermittelt werden kann.

Resümee und AusblickBei der Bearbeitung eines um-fassenden Themas, wie der mul-timedialen Aufbereitung einer

gesamten Vorlesung, sind kom-petente Bearbeiter für den Stoffder einzelnen Vorlesungseinhei-ten notwendig. Dabei bündelt einKoordinator die Kompetenzender fachlichen Bearbeiter. Für dieAufbereitung der Inhalte ist esvorteilhaft, wenn Bilder und Tex-te bereits in elektronischer Formvorliegen. Auch Filmmaterial,das auf Video vorhanden ist, kannrelativ leicht in eine MultimediaUmgebung integriert werden. Zuerwähnen ist, daß Firmen, die aufentsprechendes Multimedia Ma-terial angesprochen wurden, sehrkooperativ waren. So sind aussa-gekräftige Bilder und Filmse-quenzen zur Verfügung gestelltworden.

Abschließend läßt sich sagen,daß der Aufwand, eine grafischansprechende, multimediale Prä-sentation zu erstellen, sehr hochist und daß daher bei der Umset-zung professionelle Unterstüt-zung sehr zu empfehlen ist.

Kontakt:Prof. Dr.-Ing. Klaus Feldmann,Dipl.-Ing. Wolfgang SchlöglLehrstuhl für Fertigungsautomati-sierung und ProduktionssystematikEgerlandstr. 7-991058 ErlangenTel.: 09131/85 -27712, Fax: 09131/302528E-Mail: [email protected]: http://www.faps.uni-erlan-gen.de


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■ Lehrstuhl Fertigungsautomatisierung und ProduktionssystematikVorlesungsbegleitende Multimedia CD-ROM zur Qualifizierung und Effektivierung der Ingenieurausbildungin der Fertigungstechnik

Hauptmenü der CD-ROM "Produktionssysteme in der Elektronik".

Die Multimedia CD-ROM enthält zur Vermittlung von Vorlesungsinhal-ten neben herkömmlichen Text- und Bildinhalten auch Film- und Au-diosequenzen sowie interaktive Abläufe - didaktisch aufbereitet und mitaussagekräftigen Beispielen.

Foto: Lehrstuhl für Rechnergestützten Schaltungsentwurf

Die Lehrveranstaltung Qua-litätsmanagement ist inhalt-lich in Form von Folien undSkript aufbereitet und alsPflichtvorlesung des Haupt-studiums im Studiengang Ma-schinenbau integriert. Zudemist die Veranstaltung wählba-res Nebenfach für andere Stu-diengänge der Ingenieurwis-senschaften. Rechnergestütz-te Praktika und Übungen zuMethoden des Qualitätsma-nagements sind Gegenstanddes Lehrangebotes. Aus die-sen Gründen ist diese Lehr-veranstaltung, der in den In-genieurwissenschaften einewichtige Querschnittsfunkti-on zukommt, besonders gutgeeignet bei einer multime-dialen Gestaltung eine Steige-rung derLerneffizienz bei denStudierenden zu erzielen.

Elemente der hypermedia-len LernumgebungZur Erstellung einer hyperme-dialen Lern-/Lehrumgebung"Qualitätsmanagement I - Pha-senspezifische Verfahren" wur-den im Rahmen des Forschungs-vorhabens "Multimedia in derLehre (Teilprojekt 3)" zuerst dieElemente des Lern-/Lehrsystemsermittelt. Die verschiedenen Ele-mente der hypermedialen Ler-numgebung wurden dergestaltgewählt, daß sie dem Ziel desForschungsantrags, der Steige-

rung der Lerneffizienz und desSchaffens weitergehenden Ver-ständnisses für die Studierendenförderlich sind. Ausgehend vonden Erkenntnissen der neuerenlernpsychologischen For-schung, insbesondere aus derkonstruktivistischen Lerntheo-rie, wird der Lernvorgang als ak-tiver, konstruktiver, selbstgesteu-erter, situativer und sozialer Pro-zeß aufgefaßt. Dadurch wird demin der Lerntheorie erfolgtem Pa-radigmenwechsel Rechnung ge-tragen. Alle Elemente der hyper-medialen Lernumgebung wur-den im lernpsychologischenKontext aufgefaßt und, daraufbasierend, auf ihren Nutzen fürdas Forschungsziel geprüft.

SoftwareauswahlBei den Kriterien, die an dieEntwicklungssoftware gestelltwerden müssen, wurden dreiGruppen erfaßt:

1.Multimediafähigkeit, Einbin-dung von Hyperlinks und ei-gener Software, WWW- undE-Mail-Anbindung, Naviga-tionsfunktionen, Indexver-waltung, Volltextsuche undInhaltsverzeichnis.

2.Kriterien aus der Grundüberle-gung der Arbeitseffektivie-rung: Verwendbarkeit der mul-timedialen Daten sowohl fürdie Vorlesung selbst (Präsenta-

tion), als auch für die Studie-renden zu Hause via CD-ROModer WWW, hochwertige Aus-druckmöglichkeit, Plattform-unabhängigkeit und Nutzungs-möglichkeit alter Dokumenteohne Neugestalten.

3.Automatische Implementie-rung von Volltextsuche, In-haltsverzeichnis, Index undÜberblick über die Lernein-heiten und Kostenfreiheit derbenutzerseitigen Software-komponenten.

Das Auswahlergebnis für einegeeignete Software ist ein Zu-sammenspiel von drei Soft-warepaketen, die - gemeinsam -alle gewünschten Kriterien er-füllen und so in der Lage sind,den Studierenden eine WWW-basierte Lernumgebung zurVerfügung zu stellen.

UmsetzungDiese vorangegangenen Arbei-ten ermöglichten eine exempla-rische Umsetzung der Lehrein-heit "Einführung in die Produk-tionstechnik - Vorlesungsein-heit Qualitätsmanagement(EPT VE2) in ein effektives hy-permediales Lehr-/Lernsystem.Zur Absicherung der Studieren-denwünsche und -rechneraus-stattung wurden die notwendi-gen Daten evaluiert. Es stellensich sieben Schwerpunkte her-aus, die als "Kernsätze" der hy-permedialen Umsetzung dienenkönnen (siehe Bild links unten).

AusblickDurch diese Vorarbeiten ist esmöglich, auch weitere Vorle-sungs- und Übungseinheiten deram Lehrstuhl Qualitätsmanage-ment und Fertigungsmeßtechnikgehaltenen Lehrveranstaltungenin relativ kurzer Zeit zielorien-tiert (d.h. zur Steigerung der Ler-neffizienz) und mit optimiertenSoftwaretools hypermedial auf-zubereiten (siehe Zehnpunkte-plan). Zur Absicherung des Zielsder Lerneffizienzsteigerung wer-den regelmäßig sowohl der Ler-neffekt als auch die Studieren-denwünsche evaluiert und Anre-gungen der Vorlesungshörer inden Prozeß der ständigen Ver-besserung der Lernumgebungmit aufgenommen.


Kontakt:Lehrstuhl für Qualitätsmanagement und Fertigungsmeßtechnik Prof. Dr.-Ing. A. Weckenmann,Dipl. math. techn. Robert RoithmeierNägelsbachstr. 2591052 ErlangenTel.: 09131/85 -26521, Fax: 09131/85 -26524E-Mail: [email protected]: http://www.qfm.uni-erlangen.de/Lehre/eptII.htm


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■ Lehrstuhl für Qualitätsmanagement und FertigungsmeßtechnikMultimediale Gestaltung der Lehrveranstaltung Qualitätsmanagement

Elemente der hypermedialen Lernumgebung Qualitätsmanagement.

Zehnpunkteplan zur Umgestaltung von Vorlesungseinheiten

EPT VE2

1 Inhaltliche Aufbereitungdes Lernstoffes und Aus-wahl des Einführungs-beispieles

2 Überarbeiten der Vorle-sungskonzeptionierungnach lernpsychologischeund didaktischen Maß-gaben

3 Umarbeitung der Folienin das elektronischeAcrobat Reader Format

4 Didaktische Ergänzungder wichtigen Punkte derVorlesungseinheit durchMultimedia-Elemente

5 Erstellen elektronischerInhaltsverzeichnisse undQuerverweise

6 Einbinden in die Ler-numgebung des Lehr-stuhls QFM im WWW

7 Implementieren von Tu-torkontakten und Quel-len für Zusatzwissen

8 Anbinden an Chat-Rooms

9 Ergänzen durch Test-klausuren und Drill &Practice-Tests auf Tool-Book-Basis

10 Weitergabe der Lernum-gebung als WWW-Ab-zug an die Studierenden


Um unter Schülern und Stu-denten auch in Zukunft als at-traktiver und gerne besuchterStudienstandort zu gelten,muß ein Lehrstuhl die Qualitätund das Erscheinungsbild derangebotenen Lehrinhalte stän-dig auf Aktualität und Moder-nität prüfen. Es ist heute nichtmehr ausreichend, den Lehr-stoff ausschließlich überVorle-sungen und Skripte "an denStudenten" zu bringen, viel-mehr will der Student sich sei-ne Lerninhalte selbst zusam-menstellen. Unabhängigkeit,Eigenverantwortlichkeit undBestimmung des eigenen Lern-tempos sind neben dem fachli-chen Inhalt für einen Studie-renden wichtige Punkte, wel-che die Attraktivität und Qua-lität einer Lehrveranstaltungbestimmen. Multimediale undinteraktive Praktika, die auchüber das Internet zugänglichsind, bieten gute Chancen, denLehrstoff auf die gewünschteArt und Weise zu vermitteln.

Multimedia-Praktikumfür das Grundstudium derElektrotechnikAm Lehrstuhl für Rechnerge-stützten Schaltungsentwurf wur-de in Zusammenarbeit mit demLehrstuhl für Allgemeine undTheoretische Elektrotechnik eininteraktives Lernprogramm ent-wickelt, das Grundlagen der

Elektrotechnik erläutert. DerSchwerpunkt wurde dabei auf dieBerechnung von elektrischenNetzwerken mittels bestimmterVerfahren und Algorithmen ge-legt. Das entstandene JAVA-Pro-grammsystem kann somit alsPraktikum im Grundstudium ein-gesetzt und auch von einem be-liebigen Standort mit Internetan-schluß benutzt werden. Es istebenfalls möglich, das Pro-gramm als "offline"-Version(ohne Internet-Zugang) einzu-setzen.

Elemente des Multimedia-PraktikumsIn einem ersten Schritt werdendem Studierenden die Regelnund Gesetze der Netzwerkanaly-se erklärt, und wie diese auf ge-gebene Übungsbeispiele anzu-wenden sind. Ausgehend von derKnotenanalyse, die auf denKirchhoff'schen Gesetzen auf-baut, wird dann die erweiterteKnotenanalyse erklärt, die durch-gehend im gesamten Praktikumangewandt wird.

Ein zweites Modul besteht ausder interaktiven Berechnung vonÜbungsbeispielen. Im wesentli-chen werden hier vorgegebeneAufgaben bearbeitet. Dabei wer-den zunächst in der Aufgaben-stellung vorgegebene elektrischeNetzwerke mit Hilfe eines kom-fortablen graphischen Eingabe-werkzeugs erstellt.

Danach erfolgt interaktiv dieVergabe der Bauelementewerteund Schaltungsparameter, so-wie die Angabe der zu berech-nenden Übertragungsfunktio-nen des Netzwerks. Da es sichnicht um starre, vorgefertigteAufgaben handelt, können vomAnwender auch beliebige Än-derungen an Bauelementewer-ten und auch an der Netzwerk-topologie vorgenommen wer-den. Die so gewonnene Flexibi-lität ermöglicht es, mit den Wer-ten zu "spielen", und Reaktionendes Schaltungsverhaltens zu be-obachten. Es kann bei jeder Än-derung am Netzwerk automa-tisch eine neue Lösung erstelltwerden, die dann mit einer vomAnwender zu Übungszweckenerrechneten Lösung graphischverglichen werden kann.

Es werden sowohl die symboli-schen Übertragungsfunktionenals auch die numerischen Lösun-gen angezeigt. Dies geschieht ent-weder in Gleichungsform oder alsBODE-Darstellung nach Betragund Phase über der Frequenz.

Auch die Darstellung von Zwi-schenschritten bei der Lösungsbe-rechnung ist jederzeit möglich. Sokann bereits das aus der Netzlisteaufgestellte lineare Gleichungssy-stem menschenlesbar dargestelltwerden, sowie die dazu benötig-ten Spannungs- und Stromvekto-ren und die Systemmatrix.

Das Projekt VANSyN (VirtuelleAnalyse von Netzwerken mitsymbolischen und numerischenMethoden) wurde im Rahmen desProjekts "Multimedia in der Leh-re" finanziert und stellt eine inter-aktive Ergänzung zu einer klassi-schen Lehrveranstaltung dar.

Nutzen für den LernendenAnhand der vom Computer be-rechneten Lösungen und Zwi-schenergebnisse ist es dem Stu-dierenden nun möglich, durchVergleich mit den eigenen Er-gebnissen, seine Schwächenund Wissenslücken gezielt zufinden und zu beseitigen. Dazubraucht nicht nur das im Prakti-kum zu findende Übungsmate-rial verwendet werden, es istvielmehr möglich, jede in ir-gendeinem anderen Buch oderSkript gefundene Aufgabe die-ses Typs unkompliziert in dasProgramm zu übernehmen undauszuwerten.

Kontakt:Prof. Dr.-Ing. W. H. Glauert, Dipl.-Ing. Thomas GentnerLehrstuhl für RechnergestütztenSchaltungsentwurfCauerstraße 691058 ErlangenTel.: 09131/85 -28675, Fax: 09131/85 -28699E-Mail: [email protected]: http://www.e-technik.uni-er-langen.de/Lehre/VANSyN


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■ Lehrstuhl für Rechnergestützten SchaltungsentwurfVirtuelle Analyse von Netzwerken mit symbolischen undnumerischen Methoden

Grundlagen-Praktikum Elektrotechnik mit VANSyN (graphisches Ein-gabewerkzeug für Netzwerke, interaktive Darstellung des Gleichungs-systems und der Analyse-Ergebnisse).

Multimediale und interaktive Praktika, die auch über das Internet zu-gänglich sind, bieten hervorragende Möglichkeiten, den Lehrstoff aufattraktive und didaktisch erfolgreiche Art und Weise an Studenten undSchüler zu vermitteln.

Foto: Lehrstuhl für Rechnergestützten Schaltungsentwurf

(siehe dazu auch den nachfolgendenInfo-Kasten „Multimedia in der Leh-re der Informatik“)

In den Übungen zur Graphik-Programmierung und An-wendungen (GraPA) werdendie praktischen Grundkennt-nisse der Graphik-Program-mierung vermittelt. Sie sinddamit eine optimale Ergän-zung zu der theoretischenAusbildung in den Vorlesun-gen. Durch das Bearbeitenvon fünf Übungsaufgabenwerden die Studierenden mitden aktuellen Standard-APIs(Programmierschnittstellen)QT, OpenGL und OpenIn-ventor vertraut gemacht. DieImplementierung erfolgt inder ProgrammierspracheC++. Um die Studierendendabei optimal zu unterstüt-zen, sind die Betreuer überverschiedene Online-Kom-munikationsmedien immererreichbar.

Lerninhalte und Lernzielkon-trolle: GraPA deckt ein sehrbreites Spektrum der Compu-tergraphik ab. Aufbauend aufdie Handhabung elementarerDatenstrukturen und Graphik-APIs werden Kenntnisse in ob-jektorientierter Darstellung derGeometrie in Szenengraphen,Implementation von Beleuch-tungsberechnung und Abtast-techniken, Programmierung mit

dem Hardware-beschleunigtenOpenGL API und Realisierungvon Benutzerinteraktion undAnimation vermittelt (Abb. 1).Die abschließende fünfte Auf-gabe ist von den Studierendenselbst zu konzipieren. Dies ver-langt die Integration der eigenenKreativität mit dem erworbenenWissen, um ein adäquates Re-sultat hervorzubringen. Die inden vergangenen Jahren dabeientstandenen Arbeiten sprechenfür sich (Abb. 2).

Für die ersten vier Aufgabenwird ein Programmgerüst zurVerfügung gestellt, um sichnicht mit Nebensächlichkeitenaufzuhalten. Diese Vorgabe, diegenaue Aufgabenstellung unddie Abgabe der bearbeitetenAufgaben erfolgt über ein auto-matisches Scriptsystem bzw.über Internet-Seiten. Hier sindauch Musterlösungen ohneQuelltext verfügbar. Sie könnendirekt in der Online-Dokumen-tation durch Anklicken auf demlokalen Rechner gestartet wer-den. Der dafür modifizierteHTTP-Server wird zum Winter-semester 1999/ 2000 auch aus-führbare Programme für andereRechner-Plattformen zur Verfü-gung stellen. Die Studierendenhaben damit ständig eine Ver-gleichsmöglichkeit für diefunktionale Korrektheit ihrerLösung.

Bringt man eine Vorlesungauf den PC, eröffnen sichmehrere Möglichkeiten:

• Die Vorlesung kann in Formeiner CD (compact disc) an dieStudenten verteilt werden.

• Sie kann leicht durch neue Tei-le ergänzt werden.

• Sie kann ins Internet gestelltund damit plattform-unabhän-gig gemacht werden .

• Sie kann interaktiv gestaltetwerden in dem Sinne, dass- von einem Inhaltsverzeich-

nis aus Abschnitte direkt an-wählbar sind;

- auf Knopfdruck Teile derPräsentation bequem wie-derholt oder übersprungenwerden können;

- bereitgestellte Zusatzinfor-mationen abrufbar sind.

• Es können kurze Videofilmeeingeblendet werden (z.B. einExperiment).

• Die Vorlesung kann z.B. ohneviel Aufwand mit Untertitelnin einer anderen Sprache ver-sehen werden etc.

Letztere Möglichkeit ist im Stu-diengang des Chemie-Ingeni-eurwesens von Interesse, woneuerdings Vorlesungen indeutscher und in englischerSprache abgehalten werden. Voraussetzung für den problem-losen Einsatz dieses Mediumsist, dass der notwendige Spei-

cherbedarf gering bleibt. Dieswurde erreicht, indem man aufdas bewegte Bild des Vortra-genden verzichtet. Die Compu-terpräsentation besteht aus denfolgenden vier Komponenten:

• Die in der Vorlesung gezeigtenProjektions- und Tafelbilder.

• Die Sprache des Vortragendenim Originalton (Versprecherund Schreibpausen werdenentfernt).

• 1 bis 5 Standbilder vom Vor-tragenden pro Minute.

• Genau synchronisierte ani-mierte Pfeile, die den Verweisdes Vortragenden auf be-stimmte Stellen in den Tafel-bildern oder Projektionen si-mulieren.

Die Erstellung der Computer-präsentation erfolgte in den fol-genden Stufen:

• Aufnahme der Vorlesung miteiner S-VHS-Videokamera;der Ton wird mit einem Funk-mikrofon übertragen.

• Der Film wird mit Hilfe einerVideokarte (AV-Master) digi-talisiert, d.h. in einen Compu-terfilm (Windows 98, AVI-Da-tei) umgesetzt.

• Dieser Film dient als Grundla-ge für die Erstellung der Com-putersimulation mit Hilfe desAnimationsprogramms "Direc-tor" der Firma Macromedia.

Da der Video-Film lediglich einZwischenprodukt darstellt,kann die Aufnahme mit gerin-gem Aufwand erfolgen; z.B.kommen keine Scheinwerferzum Einsatz, die die Vorlesungstören würden; die Kamera stehtunsichtbar für die Zuhörer imProjektionsraum des Vorle-sungssaals (soweit vorhanden).

Die Computerpräsentation wirdals Shockwave-Datei soweitkomprimiert, dass eine doppel-stündige Semestervorlesung(ca. 40 Stunden) auf 1-2 CD‘sPlatz findet und internetfähigist.

Der Zeitaufwand für die Erstel-lung einer 45min-Vorlesung


wird, nach entsprechender Ein-arbeitung, auf 20 Stunden ge-schätzt. Es kamen technischeHilfsmittel im Wert von ca. 12 000 DM (PC, Videogeräte,Software) zum Einsatz.

Eine Demonstration im Umfangvon ca. 90 Minuten steht zurVerfügung.

Kontakt: Prof. Dr. H. Wenzel Institut für Techische Chemie IIEgerlandstr. 391058 ErlangenTel.: 09131/85 -27442 E-Mail:[email protected]


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■ Lehrstuhl für Technische Chemie IIUmsetzung von Vorlesungen in Computerpräsentationenmit Macromedia Director

■ InformatikGraphik-Programmierung und Anwendungen - Eine Online-Übung für das Informatik-Hauptstudium

Prof. Dr. Th. Neeße in seiner Vorlesung: Umweltverfahrenstechnik.


Wegen der Komplexität desStoffes und zur korrekten Be-wertung der bearbeiteten Auf-gaben ist eine qualifizierte Be-treuung durch wissenschaftli-che Hilfskräfte nötig. Es gibtfestgelegte Bearbeitungsfristenfür jede Aufgabe, der Studie-rende ist jedoch in der Eintei-lung seines Lernaufwandes ankeinerlei Vorgaben gebunden.Vorgreifendes Arbeiten ist so-mit ebenso möglich wie die vor-lesungsbegleitende Bearbei-tung.

Unterstützende Systeme: Dasich die Studierenden den prak-tischen Einsatz der in den Vor-lesungen vorgestellten theoreti-schen Konzepte selbst erarbei-ten sollen, stehen eine Reihevon Online-Systemen zur Ver-fügung. Das wichtigste unter ih-nen ist Insight, das neben denProgrammierhandbüchern auchTutorials mit Hypertext-Linksund Volltext-Indizierung so-wohl zum Nachschlagen alsauch zum Exportieren zur Ver-fügung stellt. In einem Usenet-Diskussionsforum können dieStudierenden Erfahrungen aus-tauschen und Probleme disku-tieren. Das Forum wird von denBetreuern mitgelesen, die hier

zu allgemeinen Verständnisfra-gen, administrativen oder tech-nischen Problemen Antwortengeben.

Bei individuellen Problemenoder Fragen zur Korrektur undBewertung der Aufgaben stelltneben den klassischen MedienTelefon und E-Mail das Video-konferenztool Inperson den per-sönlichen Kontakt mit den Be-treuern sicher. Im Moment istdessen Benutzung auf die im In-formatik CIP-Pool zur Verfü-gung stehenden Silicon-Gra-phics-Maschinen beschränkt.Eine portable Lösung soll in ab-sehbarer Zeit Abhilfe schaffen.

Ansprechpartner: Prof. Dr. G. Greiner, P. Kipfer IMMD 9 (Graphische DV),Am Weichselgarten 991058 Erlangen


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Abb. 1: Eine Lösung der Aufgabe "Implementierung eines Raytracers".

Gesellschaft für Informatik e.V. - Arbeitskreis „Neue Medien“Empfehlungen zur Nutzung Neuer Medien fürdie Ausbildung an Hochschulen(1) Die Rolle der Neuen Medien.........

Die Verbesserung der Kommunikationstechnik eröffnet neueSzenarien des Lehrens und Lernens an der Hochschule:

• Übertragung von Hörsaal zu Hörsaal einer durch neue Me-dien aufgelockerten traditionellen Vorlesung (verteilte Ver-anstaltung),

• horizontaler und vertikaler Austausch von Studierenden un-tereinander und mit Lehrenden durch Computer-Conferen-cing und Telekooperation (virtuelles Seminar),

• Aufzeichnung von Vorlesungen und Abspeichern einer re-digierten Version in einer Datenbank. Von beliebiger Stelle(auch von zuhause) kann diese Aufzeichnung - wie auchsonstige Lehrsoftware - abgerufen und zum Lernen genutztwerden.........

(4) Empfehlungen:

Empfehlung 1: Das Potential der neuen Medien muß über die Hochschulender Gesellschaft für alle volkswirtschaftlich sinnvollen An-wendungen bewußt und nutzbar gemacht werden.

Empfehlung 2: Die deutschen Hochschulen müssen sich in Forschung undLehre mit den Möglichkeiten von multimedialen und telema-tischen Aspekten in der Hochschuldidaktik vertraut machen.Vorhandenes multimediales Lehrmaterial ist über Daten-banken /Lizenzabkommen allen Hochschulen zugänglich zumachen.

Empfehlung 3: Die für die Entwicklung anspruchsvoller Multimedia- und Te-lematik-Anwendungen erforderlichen Software-Systemeund -Werkzeuge müssen installiert und allen Hochschulmit-gliedern zugänglich gemacht werden. Ebenso müssen anden Hochschulen schnellstmöglich die geräte- und netz-mäßigen Voraussetzungen für den breiten Einsatz von Mul-timedia- und Telematik-Anwendungen geschaffen werden.

Empfehlung 4: Die Hochschulen müssen von ihrer Ausstattung her in dieLage versetzt werden, durch wissenschaftliche Mitarbeiter ineiner Übergangszeit Multimedia- und Telematik-Kompetenzaufbauen und diese an andere Kollegen weiterzugeben. Wei-terbildungsmaßnahmen für multimediale bzw. telematischeAnwendungen müssen dauerhaft installiert werden können.

Empfehlung 5: Es müssen gezielt umfassende Pilotprojekte durchgeführtwerden, bei denen multimediale bzw telematische Anwen-dungen im Benutzerkontext erprobt und evaluiert werden.Parallel sind begleitende didaktische Untersuchungen durch-zuführen, um den Nutzen und den Effekt auf den Lernerfolgwissenschaftlich zu belegen.

Quelle:Gesellschaft für Informatik e.V. - Arbeitskreis „Neue Medien“Sprecher: Prof. Dr. G. Siegel, TFH BerlinEmpfehlungen zur Nutzung Neuer Medien für die Ausbildung anHochschulenVerfasser:Prof.Dr.Endres, TU München, Prof. Dr. R. Gunzenhäuser, Univ. Stutt-gart, Prof.Dr.G.Siegel, TFH Berlin, Prof.Dr.H.-W.Six, FernUni HagenStand 13. Mai 1996(Abdruck mit freundlicher Genehmigung von Prof. Dr. G. Siegel)

H i n t e r g r u n d

Beim Thema "Multimedia"nimmt die Informatik einebesondere Stellung ein: Sieist im Unterschied zu allenanderen Wissenschaften -die Elektrotechnik ausge-nommen - nicht nur Nutzerder Multimediatechnik,sondern selbst auch Techno-logieentwickler.

Was die Forschung betrifft,war es denn auch konsequent,daß Multimedia ein Quer-schnittsthema des Informatik-Sonderforschungsbereichs182 wurde, der im letzten Jahrerfolgreich abgeschlossenwurde. Querschnittsthemabedeutet, daß die meistenTeilgebiete der Informatik et-was beizutragen haben: vonGeräten und Netzwerken, derHardware also, bis zur Me-thodik der Modellbildung, derSimulation und der Visuali-sierung auf der Softwareseite(vgl. untenstehenden Litera-turhinweis). Gerade die Si-mulation und die mit ihr ver-bundene Visualisierung, diegraphische Veranschauli-chung komplexer Zusam-menhänge in Datenbeständenund komplizierter Prozeßa-bläufe, insbesondere in derTechnik, können der akade-mischen Lehre eine neue Qua-lität verleihen.

Schon Mitte der neunzigerJahre wurde am IMMD (In-stitut für Mathematische Ma-schinen und Datenverarbei-tung) ein Multimedialaboreingerichtet, das ein lokalerKristallisationskern für denEinsatz der Multimediatech-nik in der Lehre ist. Dort stehteine hochmoderne Ausrü-stung von Arbeitsplatzrech-nern und spezialiserten Gerä-ten zur Verfügung, u.a. einprofessioneller digitaler Vi-deoschnittplatz, die schonmehrfach für universitätsin-terne Produktionen mit Erfolgeingesetzt wurden. Es wird re-gelmäßig zu Übertragungenvon Lehrveranstaltungen undüber das breitbandige Giga-bit-Testbed für Videokonfe-renzen und Kolloquiumsver-anstaltungen mit der TU Mün-chen sowie über die hauseige-ne Satellitenempfangsanlagevermittelte wissenschaftlicheVorträge genutzt. Allerdingserfordert der kontinuierlicheBetrieb einer solchen Einrich-

tung besonders qualifizierteMitarbeiter, und die mit demRRZE gemeinsam erfolgteGründung von "FAU Media"war ein Versuch, professionelleDienstleistungen innerhalb derFAU zu Selbstkosten anzubie-ten, z.B. die Aufzeichnung, Auf-bereitung und Übertragung vonLehrveranstaltungen. Dochnicht nur das "multimediale Te-leteaching", sondern auch ande-re Projekte in der und für dieLehre waren fast ausschließlichnur durch den Einsatz besonde-rer Mittel, fast immer im Rah-men der Projektförderung durchDritte, möglich - und dies gilt fürdie gesamte FAU. Schnell wur-de das Dilemma offenbar, daßzwar eingroßer Bedarf an qualifizierterUnterstützung besteht, es aberan der finanziellen Basis für denlaufenden Betrieb fehlt, so daßhier zur Zeit nur auf Sparflam-me gekocht werden kann. Dervon verschiedenen Seiten gefor-derte und erwünschte Ausbaudes Multimedia-Angebots in derLehre kann in professionellerQualität nur mit einer hinrei-chenden personellen Grundaus-stattung erreicht werden.

Von Anfang an war die Infor-matik beim Einsatz der Multi-mediatechnik in der Lehre invielfältige Kooperationen ein-

gebunden, vor allem mit derWirtschaftsinformatik II unddem RRZE, wobei auf die ent-sprechenden Artikel in diesemHeft und die dort genannten In-ternet-Seiten verwiesen sei.

Zu der eingangs aufgezeigtenbesonderen Beziehung zwi-schen Informatik und Multime-dia gehört auch, daß die Infor-matik nicht nur Mittler und Ko-operationspartner beim Multi-mediaeinsatz in der Lehre ist,sondern, daß die Multimedia-technik selbst Gegenstand vonLehrveranstaltungen der Infor-matik ist. Hierbei geht es primärum die eingangs genanntentechnischen Aspekte, aber füreine Informatik-Ausbildungmit einer Orientierung auf denMultimediasektor werden mit-telfristig auch interdisziplinäreKomponenten aus Medien undDesign hinzutreten müssen.

Abschließend seien drei Vorha-ben aus dem multimedialen An-gebot der Lehre der Informatikgenannt, die allesamt für das An-gebot der Virtuellen HochschuleBayern (VHB) (siehe Beitraga.a.O. d.R.) angemeldet wurden:

• Projekt "Graphik-Program-mierung und Anwendungen -Eine Online-Übung für dasInformatik-Hauptstudium"


(Prof. Dr. G. Greiner, R.Kipfer) ein noch laufendesPilotprojekt der Erlanger In-formatik, das über den Ar-beitskreis des Wissen-schaftsministeriums "Multi-media in der Lehre der In-formatik und Mathematik"finanziert wird. Dieses Pro-jekt war durch seine Thema-tik von Anfang an für denüberörtlichen Einsatz konzi-piert worden und wird des-halb im Rahmen der neben-stehenden Projekte derTechnischen Fakultät aus-führlicher dargestellt.

• „SchemeTeach: die zur indi-viduellen Nacharbeit im In-ternet bereitgestellten Mate-rialien der Vorlesung "Algo-rithmik I" (Prof. Dr. G. Görz,R. Pintz) mit interaktivenProgrammieraufgaben undanderen Übungen zurSelbstkontrolle, die im In-ternet online sofort ausge-wertet werden.

• Die aufgezeichnete Vorle-sung "ObjektorientierteKonzepte in der Betriebs-programmierung" (Dr. F.Hauck, Dr. J. Kleinöder,IMMD 4), die im Internet als"Lecture on demand" zu-sammen mit allen eingesetz-ten Overhead-Folien abge-rufen werden kann.

Literatur:Wedekind, H., Görz, G., Inhetveen,R., Kötter, R.: Modellierung, Simu-lation, Visualisierung: Zu aktuellenAufgaben der Informatik. Informa-tik-Spektrum, Nr. 5, 1998, 265ff.

Kontakt:Allgemeines und SchemeTeach:Prof. Dr. G. Görz, IMMD 8 (KI),Am Weichselgarten 991058 ErlangenMultimedia-Labor:Dr. C.U. Linster, IMMD 4 (Betriebssysteme), Martensstr. 3 91058 ErlangenComputergraphik: Prof. Dr. G. Greiner, P. Kipfer,IMMD 9 (Graphische DV),Am Weichselgarten 991058 ErlangenVorlesung "ObjektorientierteKonzepte":Dr. F. Hauck, Dr. J. Kleinöder,IMMD 4 (Betriebssysteme), Martensstr. 391058 Erlangen


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Prof. Dr. G. GörzMultimedia in der Lehre der Informatik:

Informatik: Nicht nur Nutzer der Multimediatechnik, sondern selbst auch Technologieentwickler.

Abb. 2: Ein Molekül-Visualisierungspaket als Lösungsbeispiel einerselbst konzipierten Aufgabe.

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F@Umultimedial z.B.Technische F@kultät · Multimedia kann etwa Blockschaltbilder komplexer elektronischer Schaltungen zum Leben erwecken, mathematische Verfahren oder die Bedeutung