Fachhochschule Erfurt – Fachrichtung Bauingenieurwesen

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Fachhochschule Erfurt - Studienrichtung Bauingenieurwesen

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Aktuelle Forschungsprojekte

Labor im Koffer: Curricula Weiterentwicklung durch erfahrungsbasierte Lehre in wasserbezogenen Ingenieurwissenschaften

Experimente zur Rohrhydraulik (Foto: Dr. C. Rapp)

DAAD - fachbezogene Partnerschaften mit Hochschulen in Entwicklungsländern;
Laufzeit 2021 - 2025

Im Rahmen des Projekts sollen in Zusammenarbeit mit der Partnerhochschule Arusha Technical College (Arusha, Tansania) mobile Wasserlehrlabore (lab-in-a-bag) für die Ausbildung in Entwicklungsländern entwickelt werden. Mithilfe der darin enthaltenen Experimente sollen komplexe Zusammenhänge einfach dargestellt und den Studierenden näher gebracht werden. Die entsprechenden Lehrkonzepte rund um die Koffer sollen ebenfalls gemeinsam entwickelt werden und Einfluss in die Curricula der beteiligten Hochschulen finden, die Curricula der berührten Ingenieurstudiengänge also weiterentwickeln.Die Experimente umfassen die Hydraulik (Strömungsmechanik des Wassers) im ersten Teil und in der zweiten Projekthälfte die Wasserqualität bzw. die Abwasserbehandlung.

Begleitend dazu werden Anleitungen erstellt, Videos der Experimente gedreht und über Massive Open Online Courses zur freien Verfügung entwickelt. Das didaktische Konzept wurde an der TU München entwickelt und in einem Fachbuch, das die Theorie und Experimente beschreibt, veröffentlicht (Christoph Rapp: Hydraulik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Springer Verlag, 2017); das Buch wurde ins Englische übersetzt und steht zum Projektbeginn zur Verfügung. Darüber hinaus runden Open Source Codes für Berech-nungen hydrodynamischer Sachverhalte den offenen Ansatz des Projektes ab, wodurch ein positiver Effekt auch über die beteiligten Partner hinaus erwartet wird.

Während des Projektes sollen die genannten Themen in einer Reihe von Workshops und insbesondere im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten während eines studentischen Langzeitaustauschs (2 Monate) in Erfurt und Arusha bearbeitet werden.

An einem Forschungsaufenthalt interessierte Studierende der FH Erfurt können sich jederzeit per E-Mail bei Prof. Springer auf einen im Rahmen des DAAD-Projektes geförderten Austauschplatz bewerben. 

 

 

Entwicklung katalytischer Schwimmkörper für den kombinierten Einsatz mit Ölsperren zum Abbau von Mineralölbelastungen auf Wasseroberflächen

Finnboom im Kieler Scheerhafen (Foto: K. Breker)

BMBF - KMU innovativ;
Laufzeit 2021 - 2023

 Mineralische Kohlenwasserstoffe (MKW) stellen nach wie vor einen der wichtigsten Energieträger unserer Zeit dar. Große Ölkatastrophen wie beispielsweise die Havarie der Deep Water Horizon im Golf von Mexiko oder Tankerunfälle zeigen die potentiellen Gefahren, die beim Transport, der Förderung und der Nutzung von Mineralöl für die Umwelt entstehen können. Umweltschäden gibt es in vielfältigen Formen z.B. durch Austritt von Heizöl nach Hochwasserereignissen (Deininger et al., 2009), MKW-Verschmutzungen von Verkehrsflächen (Huber et al., 2015) oder Ölaustritte aus havarierten und gesunkenen Schiffen. Zum Schutz der Umwelt haben Verfahren zur Eindämmung und Beseitigung der Mineralölkohlenwasserstoffe eine besondere Bedeutung.

Den Stand der Technik stellen je nach Anwendungsfall mechanische, physikalische und chemische Methoden, wie in Abschnitt 2 beschrieben, dar. Gemeinsam haben diese Verfahren eine Reihe von Schwächen, wie z.B. die Erzeugung von Sonderabfällen (Absorber, Skimmer) oder der Verlagerung des Problems in tiefere Wasserschichten (Dispergator). Hinzu kommt eine zeitlich begrenzte Wirksamkeit dieser Verfahren gerade bei länger anhaltenden oder wiederkehrenden Belastungssituationen.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zum Rückhalt und gleichzeitigem in-situ Abbau von mineralölbasierten Kohlenwasserstoffen auf leicht bis mittel belasteten Wasseroberflächen (Hafenbecken, Regenrückhalteräume und -becken, Wasserstraßen, lokale Verschmutzungen usw.) durch solare Photokatalyse. Dazu sollen herkömmliche Ölsperren zu einer Kombinationsölsperre weiterentwickelt werden.

 

360°-Excape Rooms

eTeach-Netzwerk Thüringen;
Laufzeit 2021 - 2022

Exkursionen sind ein wichtiger Pfeiler bei der Vermittlung praxisorientierten Wissens in allen Disziplinen, die sich mit Gestaltung und Betrieb von dinglichen Objekten befassen, wie dieses beispielsweise für Umweltingenieurwesen, Bauingenieurwesen oder Architektur der Fall ist. Exkursionen sind jedoch auch teuer und zeitaufwändig, in Pandemiesituationen sogar gänzlich unmöglich, und werden daher oft nicht in dem Maße durchgeführt, wie es zur Erreichung der Lernziele angemessen ist. Als Abhilfe für den Mangel an Exkursionen können virtuelle Exkursion in Form von 360°-Modellen genutzt werden. In den letzten Semestern konnte mit 360°-Modellen basierten virtuellen Exkursionen gute Erfahrungen gemacht werden (Springer, Wehking, Wolf, & Söbke, 2020). Die Studierenden bescheinigten den Exkursionen eine hohes Lernpotenzial, das zwar nicht das Lernpotenzial realer Exkursionen erreicht, aber durch die Vielzahl der virtuellen Exkursionen, an denen man teilnehmen kann, in Summe ein dann doch ein höheres Lernpotenzial beinhaltet.

Um die Studierenden zu motivieren, das höhere Lernpotential tatsächlich auszunutzen, sollen als zentrale Innovation des Projekts die motivatorischen Effekt des Game-based Learning in Form von virtuellen Escape Rooms mit den 360° Exkursionen kombiniert werden. Escape Rooms (oder auch Escape Games) sind eine Spielform des Genres Adventure Game, bei denen mehrere Spieler zusammen als Gruppe den Ausweg aus einem Raum finden müssen, indem sie mehrere Rätsel lösen. Escape Rooms werden aktuell sehr erfolgreich als Maßnahme des Team Buildings und des Trainings überfachlicher Fähigkeiten eingesetzt (Cohen et al., 2020; Fotaris & Mastoras, 2019; Veldkamp, van de Grint, Knippels, & van Joolingen, 2020). Escape Rooms gibt es sowohl in realen als auch in virtuellen Räumen. Sie erfreuen sich im Unterhaltungsbereich wachsender Beliebtheit, wie die zahlreichen kommerziellen Anbieter, insbesondere auch für virtuelle Räume, z.B. DresdenSecrets (2020), zeigen. Für den Entwurf von realen und virtuellen Escape Rooms existieren Anleitungen und Muster (Karageorgiou, Mavrommati, & Fotaris, 2019; Nicholson, 2015). Ziel und Innovation des Projektes ist es, das Prinzip des Escape Rooms mit virtuellen 360°-Exkursionen, die bekanntermaßen auch auf der Metapher eines Raums aufbauen, zu kombinieren und damit die Variabilität der Lehrformen sowie das Engagement der Studierenden zu erhöhen.


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