{"id":971,"date":"2020-02-24T12:16:20","date_gmt":"2020-02-24T11:16:20","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.zhaw.ch\/lehren-und-lernen\/?p=971"},"modified":"2021-05-18T15:41:28","modified_gmt":"2021-05-18T13:41:28","slug":"verfahrenstechnik-digital-erlebt-schauplatz-lebensmittelindustrie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.zhaw.ch\/lehren-und-lernen\/verfahrenstechnik-digital-erlebt-schauplatz-lebensmittelindustrie\/","title":{"rendered":"Verfahrenstechnik digital erlebt – Schauplatz Lebensmittelindustrie"},"content":{"rendered":"\n

Blogbeitrag von Nadina M\u00fcller<\/a>, Lukas Hollenstein<\/a>, Robert Vorburger<\/a><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Donnerstag, 15:30 Uhr, die Charge Vanilleschaum muss morgen raus und ausgerechnet jetzt geht die letzte 10 \u00b5m Membran kaputt. Im Lager ist nur noch eine Membran mit 20 \u00b5m Porengr\u00f6sse vorhanden. Als verantwortliche Person f\u00fcr die Produktion wird von Ihnen eine L\u00f6sung erwartet. L\u00e4sst sich die vorgegebene Schaumspezifikation auch mit dieser Membran und entsprechend angepassten Produktionsparametern realisieren? Kann die Charge doch noch rechtzeitig produziert und ausgeliefert werden? Sie tauschen die Membran aus, erh\u00f6hen die Drehzahl von 4000 auf 6000 rpm und lassen die Membransch\u00e4umungsanlage wieder laufen. Ob die Spezifikationen erf\u00fcllt sind, l\u00e4sst sich nur mit einer statistischen Analyse der Blasengr\u00f6ssenverteilung ermitteln. Sie nehmen eine Probe des Schaums, erstellen geeignete Mikroskopie-Bilder und f\u00fchren die Auswertung durch \u2013 geschafft! Die Vorgaben sind erf\u00fcllt und die Charge kann somit noch rechtzeitig produziert und ausgeliefert werden. Sie greifen zufrieden zu einer Tasse Kaffee und\u2026 klicken sich weiter zur n\u00e4chsten virtuellen Praktikumsaufgabe.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Wissenstransfer zwischen Theorie und Praxis<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Im Fachgebiet Lebensmittelverfahrenstechnik bilden Praktika einen wichtigen Teil des Studiums. Anhand praktischer Versuche im Labor kann so das theoretische Wissen in die Praxis \u00fcbertragen werden. Dieser Wissenstransfer kann durch den Einsatz digitaler E-Praktika im individuellen Selbststudium stark gef\u00f6rdert werden. Im Rahmen des E-Learning Projekts \u00abVerfahrenstechnik digital erlebt<\/a>\u00bb entwickelt die Forschungsgruppe f\u00fcr Lebensmitteltechnologie<\/a> des Instituts f\u00fcr Lebensmittel- und Getr\u00e4nkeinnovation<\/a> (ILGI) zusammen mit den Fachstellen Knowledge Engineering<\/a> und Simulation & Optimization<\/a> des Instituts f\u00fcr Angewandte Simulation<\/a> (IAS) eine Web-Plattform f\u00fcr E-Praktika, die das Angebot an praktischen \u00dcbungen im Studium interaktiv und spielerisch erg\u00e4nzt. Die E-Praktika werden parallel zu Vorlesung und \u2018realen\u2019 Praktika gef\u00fchrt und bilden einen integralen Bestandteil zum Erhalt des Testates.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1: Simulierte Membransch\u00e4umungsanlage (links) und statistische Analyse der Blasengr\u00f6ssenverteilung (rechts) (Darstellung Autor*innen)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Virtualisierte Anlage<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Das erste in dieser Weise realisierte E-Praktikum erm\u00f6glicht den Studierenden einen pers\u00f6nlichen Umgang mit einer Membransch\u00e4umungsanlage zur Produktion von Lebensmittelsch\u00e4umen, ohne gleich einen erheblichen Aufwand im Labor zu betreiben. \u00dcber eine einfache Benutzeroberfl\u00e4che stellen die Studierenden die Parameter der virtuellen Anlage ein und erhalten sofort ein visuelles Feedback. Dies wird durch eine auf Messdaten aus dem Labor basierenden Simulation eines virtuellen Schaumes realisiert. Auf diese Weise kann der Einfluss der verschiedenen Parameter, wie zum Beispiel der Rotationsgeschwindigkeit, empirisch \u00fcberpr\u00fcft werden und die theoretischen Erkenntnisse werden best\u00e4tigt und praktisch erfahrbar. Das E-Praktikum Membransch\u00e4umen bietet dabei eine Visualisierung der Anlage und ein Tool zur statistischen Bildanalyse des virtuellen Schaums (Abbildung 1). Den Studierenden werden Herausforderung gestellt, die sie mithilfe dieser virtualisierten Anlage l\u00f6sen k\u00f6nnen. \u00abDurch Ver\u00e4nderung der Parameter sieht man direkt, was geschieht. Theorie wird auf diese Weise verst\u00e4ndlicher, da man direkt ein visuelles Ergebnis erh\u00e4lt\u00bb , so das anonyme Feedback eines Studierenden. <\/p>\n\n\n\n

The Magic Circle – Gamification<\/strong><\/p>\n\n\n\n

In seinem Buch Homo Ludens: A Study of the Play-Element in Culture<\/a> definierte Johan Huizinga<\/a> den Magic Circle<\/em> als eine tempor\u00e4re Welt innerhalb der gew\u00f6hnlichen Welt, die sich der Auff\u00fchrung eines abgesonderten Aktes widmet. In diesem Sinne schaffen auch E-Praktika einen Magic Circle \u2013 versetzen die Studierenden in eine tempor\u00e4re Welt, in der die Wirklichkeit spielerisch erfahren wird und sich neue M\u00f6glichkeiten bieten. So lassen sich nicht nur virtuelle Szenarien schaffen, in denen die Studierenden in eine Rolle schl\u00fcpfen, es k\u00f6nnen auch weitere Aspekte der sogenannten Gamification umgesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n

Unter\nGamification wird die \u00dcbertragung von spieltypischen Elementen und Prozessen in\nnicht-spieltechnische Zusammenh\u00e4nge verstanden. Dies mit dem Ziel, das\nVerhalten der Anwender zu ver\u00e4ndern und die Motivation zu erh\u00f6hen. Die Gamification kann auf verschiedenen Ebenen des E-Praktikums\nstattfinden: Innerhalb eines einzelnen E-Praktikums, \u00fcber alle E-Praktika eines\nKurses oder gar \u00fcber alle Praktika eines Semesters hinweg (alle Kurse). <\/p>\n\n\n\n

Als Magic Circle<\/em> f\u00fcr die Ebenen 1-3 wird ein Industriebetrieb nachgestellt. Die Studierenden bewegen sich in einem virtuellen Lebensmittelbetrieb, wo sie durch die Produktionsleitung verschiedene Aufgaben erhalten. Der virtuelle Betrieb ist als Grundriss auf der Benutzeroberfl\u00e4che abgebildet, worauf sich die Studierenden und Praktikumsleiter\/-innen als Avatare bewegen k\u00f6nnen (Abbildung 2). Die einzelnen Praktika sind schematisch dargestellt und k\u00f6nnen per Klick aufgesucht werden. Bei Fragen k\u00f6nnen die Studierenden das virtuelle Linienb\u00fcro der Abteilungsleitung aufsuchen. Dadurch \u00f6ffnet sich das praktikumsspezifische Forum, wo Fragen durch die Praktikumsleiter\/-innen oder Mitstudierende beantwortet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 2: Draft zu einer m\u00f6glichen Benutzer\u00f6berfl\u00e4che in Form eines Grundrisses eines Betriebs in der Lebensmittelprodukt. Darstellung: Autor*innen<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr allgemeine Fragen bez\u00fcglich des Verfahrenstechnik-Praktikums kann das Forum \u00fcber das \u00abBetriebsleitungsb\u00fcro\u00bb aufgesucht werden. Offene Fragen im Forum werden durch ein Symbol beim entsprechenden Icon angezeigt (\u00e4hnlich wie Benachrichtigungen bei einer Smartphone App). So sehen alle Studierenden auf der Plattform auf den ersten Blick, wo Support ben\u00f6tigt wird. F\u00fcr direkte Fragen oder Kommentare an die Praktikumsleiter\/-innen kann durch einen Klick auf deren Avatar ein Fenster ge\u00f6ffnet werden, um eine E-Mail zu senden.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber die Icons der realen Praktika gelangen die Studierende\nzur Ablage aller relevanten Informationen und Anleitungen (ersetzt Moodle als\nDatenablage). Zus\u00e4tzlich k\u00f6nnten die Vorbereitungsaufgaben an dieser Stelle\nplatziert und vor dem Praktikum gel\u00f6st werden. In einer \u00ab\u00dcbungswerkstatt\u00bb\nk\u00f6nnen Zusatzaufgaben zu den einzelnen Praktika durchgef\u00fchrt werden. Dort kann\ndie Theorie repetiert und sich auf die einzelnen Praktika vorbereitet werden.<\/p>\n\n\n\n

Die eigenen Daten (vergangene Resultate, Punktzahlen, Coins etc.) k\u00f6nnen im eigenen \u00abB\u00fcro\u00bb in einem Bildschirm angesehen werden. Die Studierenden sammeln \u00fcber alle Ebenen Punkte. Diese Punkte helfen, um neue Levels zu erreichen. Alle Studierende beginnen mit dem Status (Level) \u00abPraktikant\/-in\u00bb. Durch das Sammeln von Punkten werden die n\u00e4chsten Levels erreicht:  Praktikant\/-in \u00e0 Mitarbeiter\/-in \u00e0 Fachmitarbeiter\/-in \u00e0 Abteilungsleiter\/-in \u00e0 Produktionsleiter\/-in \u00e0 Betriebsleiter\/-in. Wenn Sie einen Blick in das e-Praktikum werfen m\u00f6chten, k\u00f6nnten Sie folgenden Testzugang nutzen: Username und Passwort: \u00abstudent\u00bb<\/em> <\/p>\n\n\n\n

Wohin geht die Reise?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Das erste E-Praktikum\nwurde im Herbstsemester 2019 erfolgreich durchgef\u00fchrt. Die R\u00fcckmeldung der Studierenden\nwar sehr positiv und best\u00e4tigt den Nutzen solcher E-Praktika im Unterricht.\nAuch wenn E-Praktika kein vollwertiger Ersatz f\u00fcr echte Praktika im Labor oder\nim Betrieb selbst sind, so erweitern sie doch die Palette an didaktischen\nM\u00f6glichkeiten und f\u00fchren insbesondere im Selbststudium zu mehr Motivation. Und\nin einer Welt, in der das Internet nur einen Fingertipp entfernt ist,\nerm\u00f6glichen E-Praktika ein individualisiertes und ortsunabh\u00e4ngiges Lernen.<\/p>\n\n\n\n

Das Angebot an E-Praktika\nund E-\u00dcbungen auf der erstellten Plattform soll systematisch weiter ausgebaut\nwerden. In einem n\u00e4chsten Schritt erfolgt eine Verkn\u00fcpfung weiterer F\u00e4cher, zum\nBeispiel durch die Einbindung einer erg\u00e4nzenden Mess-\/Regeltechnik-\u00dcbung in das\nexistierende E-Praktikum Sch\u00e4ume aus dem Bereich Lebensmittelverfahrenstechnik.\nAuch sollen weitere g\u00e4nzlich neue E-\u00dcbungen und E-Praktika folgen. <\/p>\n\n\n\n

Parallel soll das\nGamification Konzept weiter umgesetzt werden. Die Punkte werden \u00fcber das L\u00f6sen\nder Aufgaben im Praktikum gesammelt. Ein Praktikum gibt maximal 150 Punkte. Wo\nwie viele Punkte verteilt werden, wird vom jeweiligen Praktikumsleiter\/-in\ndefiniert. Zus\u00e4tzlich k\u00f6nnen die Studierenden durch die zufriedenstellende\nBeantwortung von Fragen im Forum jeweils 10 Zusatzpunkte einholen. Die Aufgaben\nin den E-Praktika sind im Schwierigkeitsgrad aufsteigend (stellt so die\nVerbindung zum Status (Level) her). In der \u00dcbungswerkstatt k\u00f6nnen zudem\nzus\u00e4tzliche Punkte gesammelt werden.<\/p>\n\n\n\n

Die Studierenden sehen auf der Benutzeroberfl\u00e4che in ihrem \u00abB\u00fcro\u00bb, wo sie im Vergleich zu ihren Kommilitonen stehen. Die Punkte der Mitstudierenden sind anonymisiert. Nur die \u00abLeaderin\u00bb oder der \u00abLeader\u00bb wird namentlich genannt. Zus\u00e4tzlich zur Einzelleistung kann im virtuellen Warenausgang eingesehen werden, wieviel die gesamte Klasse bereits erspielt hat. Dies wird in Form von Lebensmittelpaletten im Warenausgang dargestellt (z.B. eine Palette pro 500 Punkte).<\/p>\n\n\n\n

Am Ende des Semesters werden die Studierenden mit Preisen belohnt<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Zusammenfassend kann festgehalten\nwerden, dass das in diesem E-Learning Projekt erarbeitete Konzept, die\nimplementierte Web-Plattform und das umgesetzte erste E-Praktikum ein\nerfolgreicher Schritt hin zu einer virtualisierten Lernumgebung ist. Diese beg\u00fcnstigt\nden individualisierten und mit Spass angereicherten Transfer von theoretischem\nWissen zu praktischen Kompetenzen als Erg\u00e4nzung zum realen \u00dcben im Labor, ganz\nim Sinne einer Fachhochschule. Das Projektteam freut sich bereits, die\nanstehenden Erweiterungen in Angriff zu nehmen.<\/p>\n

Schlagw\u00f6rter: Digitalisierung<\/a>, E-Praktikum<\/a>, gamification<\/a>, Simulation<\/a>, Virtualisierte Lernumgebung<\/a>
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Blogbeitrag von Nadina M\u00fcller, Lukas Hollenstein, Robert Vorburger Donnerstag, 15:30 Uhr, die Charge Vanilleschaum muss morgen raus und ausgerechnet jetzt geht die letzte 10 \u00b5m Membran kaputt. Im Lager ist nur noch eine Membran mit 20 \u00b5m Porengr\u00f6sse vorhanden. Als verantwortliche Person f\u00fcr die Produktion wird von Ihnen eine L\u00f6sung erwartet. 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