Labor@Home? Das geht!
Gastbeitrag von Martin Hieronymus (Nordakademie)
Laborveranstaltungen helfen Studierenden theoretisches Wissen praktisch anzuwenden. Dies geschieht bestenfalls in kleinen Gruppen direkt am Gerät. Bei hohen Studierendenzahlen oder Situationen, die eine Präsenz unmöglich machen, gibt es mittlerweile digitale Möglichkeiten, um Laborveranstaltungen komplett oder teilweise (z. B. die Geräteeinweisung) orts- und zeitunabhängig durchzuführen.
Die online Labore lassen sich grob in die Kategorien virtuelle Umgebung, Simulation und Remote Labore einteilen, wie die Abbildung rechts zeigt.
Die virtuelle Laborumgebung wird in der Regel genutzt, um Studierende das Labor als Raum erkunden zu lassen. Über anklickbare Punkte können weitere Informationen abgerufen oder beispielsweise Aufgaben und Quizfragen eingebaut werden.
Einen höheren Grad an Interaktion lässt sich über Simulationen erreichen, in denen Studierende ein direktes Feedback zu den gemachten Eingaben erhalten. Eine Möglichkeit Simulationen zu testen, bietet z.B. die Firma Labster (https://www.labster.com/) an.
Eine höhere Realitätsnähe erhalten Studierende durch die Nutzung von Remote Laboren. Diese sollen sie in die Lage versetzen, einen Laborversuch aus der Ferne durchführen zu können. Die Einrichtung eines Remote Labors mit Kamerasystemen und der digitalen Infrastruktur ist mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden. Aus dem Grund hat sich die Firma LabsLand, die aus einem Start-Up der Universität Deusto entstanden ist, zum Ziel gesetzt, eine Infrastruktur zur Verfügung zu stellen, die diesen Aufwand reduziert und ein „Lab-Sharing“-Modell ermöglicht.
LabsLand verbindet über Ihre Webseite (https://labsland.com/en) Standorte mit ähnlichen Versuchsaufbauten. So können Studierende für ihre Versuche auf weltweite Standorte zugreifen. Dadurch, dass der gleichzeitige Einsatz von Laborressourcen an unterschiedlichen Hochschulen selten ist, lässt sich die Nutzung von Laborversuchen besser skalieren sowie das Laborequipment pro Standort reduzieren.
Praktisch zeigt sich dies an der Programmierung von Arduino-Robotern. Der Quellcode wird offline erstellt und dann online auf einen Arduino irgendwo in der Ferne übertragen. Mit der Kamera sieht die oder der Programmierende, ob die Aufgabe, der schwarzen Linie zu folgen, funktioniert. Dabei hat jeder Standort einen etwas andern Parcours. Obwohl es pro Standort nur wenige dieser Aufbauten gibt, ist die Auslastung sehr gering. Studierende warten nur wenige Sekunden zu deren Hauptnutzungs-zeiten.
Weitere LabsLand-Labore behandeln FPGA-Mikrocontroller, Elektrotechnik sowie physikalische Versuche. Zur Zeit bietet LabsLand für geschlossene Hochschulen eine kostenfreie Nutzung der Labore an.
Zum Autor: Martin Hieronymus ist Ingenieur-Informatiker und beschäftigt sich im Projekt „Inverted Laboratories“, welches von der NORDAKADEMIE- Stiftung finanziert wird, mit der Entwicklung von innovativen Laborkonzepten. (Weitere Informationen unter https://www.nordakademie.de/sites/default/files/2020-02/NORDBLICK_2020-11-ELD.pdf)