Digitale Transformation der Angewandten Konstruktion und Produktentwicklung (AKPro)
Im Modul AKPro (Angewandte Konstruktion und Produktentwicklung) bearbeiten Studierende Aufgabenstellungen aus der Industrie von der Anforderungsermittlung über die Produktgestaltung bis zum physischen Prototypen eigenständig und in hybrider Arbeitsweise.
Eckdaten
Kann Lösungsansätze für folgende Problemstellungen der Lehre bieten:
- Geringe Lernmotivation
- Geringe Selbstregulationsfähigkeit der Studierenden
- Geringer Transfer in die Praxis
- Geringe Kompetenzorientierung in Prüfungs- und Bewertungsformen
Eignet sich für folgende Virtualisierungsgrade:
- Integration
Nutzt folgende Medieneigenschaften zur Unterstützung des Lernprozesses:
Die Module AKPro I & II sind Pflichtveranstaltungen im Master „Produktentwicklung“ und ein Gemeinschaftsprojekt von sieben Professoren der RWTH Aachen. In AKPro I & II vertiefen Studierende ihre im Studium aufgebauten Kenntnisse durch die Bearbeitung von realen Aufgabenstellungen aus der Industrie. Die Studierenden entwickeln in Kleingruppen von max. 20 Personen ein Produkt von der Anforderungsermittlung bis zum physischen oder virtuellen Prototypen. Im Rahmen der Projektbearbeitung werden die Studierenden jeweils von einem Lehrstuhl und einem Industrieunternehmen angeleitet. Ein Projekt findet jeweils über zwei Semester statt. In AKPro I wird die Aufgabenstellung von der Anforderungsermittlung bis zur Konzeptbewertung bearbeitet. Im Rahmen von AKPro II folgt dann die Weiterentwicklung des Konzepts über Teilentwürfe bis zum Prototyp.
Zur Bearbeitung eines kompletten Produktentwicklungsprozesses bis zur Prototypenfertigung benötigen die Studierenden Zugriff auf eine entsprechende Infrastruktur in Form von Hardware und Software. Unter anderem erfordert die Projektbearbeitung Zugriff auf Softwarewerkzeuge zur Kommunikation und zum Projektmanagement, zur Anforderungsmodellierung, zum Aufbau von Funktionsstrukturen und Prinziplösungen, zur Simulation des Produktverhaltens sowie zum Aufbau von Bauteilen, Baugruppen und Produktstrukturen in CAD.
Aus diesem Grund wurde das Konzept von AKPro ursprünglich als ausgeprägte Präsenzveranstaltung im Sinne eines Produktentwicklungslabors aufgebaut. Aufgrund der Corona-Pandemie wurde das Konzept der Lehrveranstaltung auf eine digitale Durchführung umgestellt. Durch den Aufbau einer geeigneten IT-Infrastruktur und die Vermittlung der notwendigen Methodenkompetenz durch die Institute wurde die Grundlage für eine Verstetigung der digitalen bzw. hybriden Durchführung von AKPro geschaffen. Die Studierenden können so den Produktentwicklungsprozess über verteilte Standorte anhand einer anspruchsvollen Aufgabe aus der Praxis erlernen.
Medieneigenschaften zur Unterstützung des Lernprozesses
Die Studierenden müssen zur erfolgreichen Bearbeitung auf die angebotenen technischen Systeme zugreifen. Die konkrete Auswahl der technischen Systeme und das Maß der Interaktion können die Studierenden selbst bestimmen. Die Studierenden bekommen hierbei initial und bei Bedarf Hilfestellung von den betreuenden Instituten.
Die eingesetzten digitalen Medien ermöglichen synchrone Lern- und Kommunikationsprozesse. Über Teams wird beispielsweise per Audio- und Video-Chat kommuniziert, aktuelle Arbeitsinhalte können über Teams remote geteilt werden, gleichzeitig ist eine Arbeit an Inhalten prinzipiell möglich.
Die Studierenden bekommen von den Instituten nur initial und bei Bedarf eine Anleitung bezüglich empfohlener digitaler Werkzeuge. Die Studierenden können die eingesetzten Werkzeuge und das Maß des Einsatzes gemäß ihrer Aufgaben im Projekt selbst bestimmen.
Lösungsansätze für Problemstellungen der Lehre
Für die folgenden Problemstellungen kann das Praxisbeispiel Lösungsansätze bieten:
- Geringe Lernmotivation:
Die Studierenden bearbeiten in AKPro ein Projekt eigenständig und eigenverantwortlich in Kleingruppen. Die Aufgabenstellung kommt von einem konkreten externen Industriepartner. Die Studierenden müssen in wöchentlichen Projekttreffen und in ca. 4 wöchentlichen Prüfungsleistungen Teilergebnisse vor ihrer Gruppe, vor anderen Gruppen, vor den Projektkoordinatorinnen und -koordinatoren sowie vor den Dozierenden der Institute und den Industriepartnern persönlich vorstellen und bekommen direktes Feedback. Dieses praxisnahe Maß an Interaktion mit konstruktivem Feedback führt in der Regel zu einer deutlich überdurchschnittlichen Motivation der Studierenden.
- Geringe Selbstregulationsfähigkeit der Studierenden:
Die Studierenden bearbeiten in AKPro ein Projekt eigenständig und eigenverantwortlich in Kleingruppen. Dabei müssen die Studierenden lernen sich selbst zu regulieren und in einem Team zu arbeiten. Bei Problemen können die Studierenden Unterstützung bei den anderen Studierenden in der Gruppe und den betreuenden Projektkoordinatorinnen und -koordinatoren erhalten.
- Geringer Transfer in die Praxis:
Die veranstaltungsspezifische Aufgabenstellung und die Industriebeteiligung gewährleistet einen hohen Transfer in die Praxis.
- Geringe Kompetenzorientierung in Prüfungs- und Bewertungsformen:
Die Aufteilung der Prüfung auf 3 Design Reviews und einen Projektabschlussbericht ermöglicht ein hohes Maß an Kompetenzorientierung. Zwischenfeedbacks nach den Einzelprüfungen ermöglicht den Studierenden zudem die Reflektion der eigenen Leistungen und eine kontinuierliche Verbesserung.
Virtualisierungsgrad
Der Virtualisierungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen Präsenz- und virtuellen Phasen. Das Praxisbeispiel unterstützt die folgenden Virtualisierungsgrade:
- Integration
Ressourcen
Soft- und Hardware
- Kommunikations- und Projektplanungssoftware (Microsoft Teams, Zoom), System Modellierer (Cameo Systems Modeler,) CAD Programme (NX, Fusion 360, Inventor), 3D-Drucker
Kontakt
Sie möchten mehr über das Praxisbeispiel erfahren? Hier können Sie Kontakt zu den Autorinnen und Autoren aufnehmen:
Dr.-Ing. Christian Konrad
RWTH Aachen University
iMSE – Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Maschinenbau
Eilfschornsteinstraße 18
52062 Aachen
Mail: christian.konrad@imse.rwth-aachen.de