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Konrad E. R. Boettcher, Dana J. Boettcher, Alexander S. Behr

Virtuelle Realität des Unsichtbaren

Verständnisfördernde Visualisierung und Interaktivierung strömungsmechanischer Phänomene

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DOI: 10.3278/6004804w159

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Beschreibung

Obwohl Strömungsmechanik durch die Allgegenwärtigkeit von Strömungen ein anschaulich zu lernendes Gebiet der Physik sein sollte, fällt vielen Studierenden bereits das Verständnis der Grundlagen schwer. Die Anschauung ist nur auf den ersten Blick gegeben, da lediglich Auswirkungen von Strömungen sichtbar sind - nicht sichtbar sind Strömungen selbst und warum diese die Beobachtungen verursachen. Solche Erklärungen sollten in Laborexperimenten visualisiert werden. Dabei kann zwar bspw. der prinzipielle Strömungsverlauf durch verschiedene Visualisierungsmethoden sichtbar gemacht werden, Geschwindigkeitsfelder, Druckfelder oder Schubspannungen als Ursache der beobachteten Auswirkungen einer Strömung aber sind - wenn überhaupt - ungleich schwieriger und aufwändiger zu visualisieren. Der Fokus eines Versuches würde sich von der Strömungsphysik auf die Messtechnik verschieben. Da zudem häufig deutlich über 100 Studierende die Grundlagenveranstaltung besuchen, sind begleitende, thematisch passende Laborpraktika logistisch kaum durchführbar. In diesem Beitrag wird eine vor diesem Hintergrund entwickelte virtuelle Laborumgebung vorgestellt. Dabei wird auf die Generierung der Strömungsdaten und die Konstruktion des virtuellen Labors eingegangen. An Beispielen werden die Vorteile der Sichtbarmachung bislang kaum oder nicht sichtbarer Sachverhalte, die Integration vorlesungsbegleitenden, forschenden Lernens in eine Großveranstaltung und bisherige Evaluationsergebnisse erläutert.


Autor:in/Herausgeber:in

Konrad E. R. Boettcher studierte an der TU Karlsruhe Maschinenbau, promovierte in der Arbeitsgruppe Strömungsmechanik an der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen der TU Dortmund zum Dr. Ing. und ist dort als Akademischer Rat tätig. Für diverse Lehrverbesserungsprojekte wurde er 2019 mit dem Lehrpreis der TU Dortmund ausgezeichnet.

 

Dana J. Boettcher studierte Bioingenieurwesen an der TU Dortmund und arbeitete in der Arbeitsgruppe Bioverfahrenstechnik. Momentan arbeitet sie als Berufsschullehrerin für Umwelttechnische Berufe und ist Bildungsgangleiterin für den Bereich Wasserversorgungstechnik am Hans-Schwier-Berufskolleg in Gelsenkirchen.

 

Alexander S. Behr studierte Chemieingenieurwesen an der TU Dortmund und arbeitete als wissenschaftliche Hilfskraft in der Arbeitsgruppe Strömungsmechanik. Er ist zurzeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Apparatedesign an der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen der TU Dortmund tätig.

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Merli, Andrea; Kanngiesser, Birgit; Möller, Thomas
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Orduna, Pablo; Rodriguez-Gil, Luis; Angulo, Ignacio; Hernandez, Unai; Villar, Aitor; Garcia-Zubia, Javier
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Lensing, Karsten
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Ausblick: Welche Rolle spielen Online-Labore für die Zukunft der Laborlehre?
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