Vocational Schools VAPVoS

Transkript

1 Virtual Academy Platform for Vocational Schools VAPVoS LEONARDO DA VINCI Ergebnisse und Transfer

2 Die technische Berufsausbildung durch moderne Internettechnologien attraktiver gestalten Ständige Innovationen und kontinuierliche Weiterentwicklungen prägen die heutige technisch orientierte Industrie. Um diesem Fortschritt schon bei der Ausbildung neuer Arbeitskräfte gerecht zu werden, stehen Ausbildungsstätten insbesondere die berufsbildenden vor einer besonderen Herausforderung. Außerdem gilt es, mehr junge Menschen für technische und qualitativ hochwertige Berufe zu gewinnen. Damit dies gelingt, muss die Ausbildung in diesem Bereich attraktiver gestaltet werden. Jedoch stehen bislang die (oft teuren) IKT basierten Lernmaterialien für den Unterricht nur selten zur Verfügung und es fehlen qualifizierte Lehrkräfte für den Einsatz dieser Materialien. Auch für schwere oder umfangreiche Laborausstattungen gibt es oft keinen Platz in den Klassen oder Werkräumen. Um dieser wenig attraktiven Ausbildungssituation entgegenzuwirken, war es das Hauptanliegen des LEONARDO DA VINCI Innovationstransferprojekts VAPVoS, moderne Internettechnologien für die praktische Ausbildung zu adaptieren. Verwendung fanden die in der Praxis bewährten Produkte der Vorgängerprojekte Interstudy, Autostudy sowie MoRobE. Diese wurden im Rahmen des Projekts in der virtuellen Akademie Plattform VAPVoS gebündelt und für die Bedürfnisse an Berufsschulen weiterentwickelt. Technische Berufe attraktiver gestalten Im Projekt VAPVoS (Virtual Academy Platform for Vocational Schools) lag der Fokus auf einer Verbesserung der Ausbildung in den technischen Disziplinen Elektrotechnik, Informatik und Mechatronik. Die eingesetzten Technologien entwickeln sich in einem so rapiden Tempo weiter, dass es kaum einer Einrichtung möglich ist, mit Ausrüstung, Curriculum und Laborversuchen dem Stand der Technik hinreichend bei der Ausbildung gerecht zu werden. Gleichzeitig weisen die angesprochenen Disziplinen einen enormen Fachkräftemangel auf. Besonders unter jungen Menschen sind die Hemmungen für den Einstieg in ein technisches Fach oft sehr hoch. Aus diesen Gründen war es für die Projektpartner wichtig, die Popularität und die Qualität dieser Disziplinen zu steigern. computergestütztes Lernen zu fördern. Ferner wurde im Rahmen des Projekts ein Konzept für die Bereitstellung von Experimenten (sogenannter Labs ) entwickelt. Diese sind über das Internet steuerbar und wurden als Prototyp umgesetzt. Lab Sharing ermöglicht die Bereitstellung von kostenintensiven Versuchsständen an einem Standort sowie den Zugriff auf diese durch andere Institutionen, was die Vielfalt der angebotenen Experimente erhöht und gleichzeitig Kosten einspart. Remote Labs und Virtual Labs in der Berufsausbildung Das Projekt VAPVoS transferierte ein ganzheitliches Konzept basierend auf dem estnischen LEONARDO DA VINCI- Pilotprojekt Interstudy, welches auf der Integration sogenannter Remote Labs in die klassische Schulbildung beruht. Hierbei wurden reale Versuchsstände, wie sie bisher in der technisch geprägten Ausbildung üblich sind, über eine einheitliche Plattform für eine breite Masse an Schulen Das Projekt VAPVoS setzte daher auf moderne Web 2.0-Technologien, um ein kreativ orientiertes, selbstständiges und

3 HomeLab Kit real hardware und Universitäten bereitgestellt. Bei einem Remote Lab handelt es sich um technisch erweiterte Laboreinrichtungen, die aus der Distanz über das Internet bedient werden können. Im Gegensatz dazu wird ein Virtual Lab vollständig simuliert und imitiert dabei möglichst realistisch reale Hardware. Die in VAPVoS umgesetzten Produkte erhöhen die Attraktivität sowie die Qualität praktisch ausgerichteter Ausbildungsgänge unter Einsatz moderner Web-Technologie. Der entscheidende Punkt in technischen Studienrichtungen und Ausbildungsgängen ist es, praktische Übungen und Versuche durchzuführen, die möglichst nah an die reale Berufswelt angelehnt sind. Als Antwort sah das Projektkonsortium großes Potenzial darin, die im Vorgängerprojekt entwickelte Distance Lab -Plattform von der universitären Ebene auf die berufliche zu transferieren. Zusätzlich wurde die Plattform um weitere Funktionen ergänzt. Beispielsweise sind die Lerneinheiten, die in der Plattform absolviert werden können, nun nach Virtual Micro Controller (VMCU) virtual hardware ECVET-Kriterien beschrieben. Das transferierte und weiterentwickelte Lehrmaterial wurde bereits erfolgreich in Estland und Finnland getestet. Grundlage war das Robotic HomeLab Kit, das in beiden Ländern in den Lehrplan der Schulen integriert wurde. Befragungen im Rahmen der Vorgängerprojekte unter Lehrer(inne)n und Schüler(inne)n ergaben ein überaus positives Feedback. Der Erfolg war so groß, dass die estnische Regierung Ausbildungsstätten bei der Beschaffung der Kits nun finanziell unterstützt. Im Projekt fand ein Transfer nach Deutschland statt. Als Ergebnis ist eine onlinebasierte Lernumgebung für technische Ausbildungsgänge umgesetzt worden, die kooperatives Lernen durch Integration von Social-Media-Aspekten fördert. Dabei ermöglicht der konsequente Einsatz von Remote Labs und Virtual Labs eine signifikante Steigerung der Diversität praktischer Laborversuche im Vergleich zu konventionellen Lehrmethoden, da Laboreinrichtungen anderer Schulen mit verwendet werden können. Robotik HomeLab Kit Die im Projekt VAPVoS umgesetzten Versuchsstände und virtuellen Labore befassen sich insbesondere mit der Entwicklung von eingebetteten Systemen für die Robotik. Diese Thematik bildet einen Schwerpunkt innerhalb der adressierten Ausbildungs gänge. Die umgesetzten Versuchsstände beginnen mit Laborversuchen zu grundlegenden Problemen der Microcontroller-Programmierung wie u. a. C++Programmierung, I/O-Programmierung sowie Sensorik/Aktorik. Weiterführende Versuchsstände ermöglichen eine Einführung in komplexe Aufgabenstellungen der autonomen Robotik sowie der Robotersteuerung im industriellen Umfeld am Beispiel eines Roboterarmes. Eine Vielzahl der in der VAPVoS-Plattform bereitgestellten virtuellen Laborversuche können mit dem HomeLab Kit ebenfalls reell durchgeführt werden. Das auf dem ATmega128 Mikrocontroller basierende Mechatronik- und Robotik-HomeLab ist eine Zusammenstellung von Modulen in einem tragbaren Koffer. Es ermöglicht die Durchführung diverser Mechatronik- und Robotik-Experimente und -Übungen. Das HomeLab Kit wurde von der Tallinn University of Technology in Kooperation mit europäischen entwickelt. Die HomeLab-Module sind zu verschiedenen Bausätzen zusammengestellt. Die Grundausstattung, welche zum Erlernen einfacher digitaler In- und Output- Operationen dient, wird als HomeLab Basic Kit bezeichnet. Der Sensoren- und Aktor- Ergänzungsbausatz besteht aus einer Zusammenstellung von Sensoren, Motoren sowie deren Treibern. Das HomeLab Kit eignet sich zur Durchführung von

4 Experimenten, als Basisplattform für Roboter sowie andere mechatronische Regeltechniken. Nach ECVET-Kriterien beschriebene Lernergebnisse Des Weiteren bietet die Plattform integrierte ECVET-Beschreibungen zu den angebotenen Lerneinheiten. Bei ECVET geht es um die Bewertung und Ansammlung von individuell erworbenen Lern ergebnissen. Lernergebnisse sind Aussagen darüber, was Lernende nach Abschluss eines Lernprozesses wissen, verstehen und in der Lage sind zu tun. Individuelle Zusammenstellungen von Materialien und Aufgabenstellungen sind in der VAPVoS-Plattform nach ECVET-Kriterien beschrieben. Dabei wird zwischen erworbenen Kenntnissen, Fertigkeiten und Kompetenzen unterschieden. Die Beschreibung der Lernergebnisse innerhalb der Plattform erleichtert die Mobilität der teilnehmenden Auszubildenden. Die Lehrenden haben den Vorteil, auf ein breites Angebot von Lehrmaterialien und Versuchen mit zugehöriger ECVET-Beschreibung zugreifen zu können. Dadurch stellt die Plattform ein Hilfsmittel dar, welches die Integration von ECVET in Mechatronik- Ausbildungsprogramme erleichtern kann. Verbesserte Zusammenarbeit zwischen Berufsbildung und Arbeitswelt Im Rahmen einer Befragung von Firmen innerhalb des Zielsektors wurden die Arbeitgeberanforderungen evaluiert. Ziel der Umfrage war es, Lehrinhalte der Plattform möglichst nah an den Anforderungen der Industrie auszurichten und somit eine möglichst praxisnahe Ausbildung innerhalb der VAPVoS- Plattform zu gewährleisten. Der Fragebogen sowie die Auswertung bieten ein methodisches Beispiel für die Evaluation der Arbeitgeberanforderungen in den Bereichen der Elektrotechnik, Informatik und Mechatronik. Dieses Instrument der Qualitätssicherung dient der Ermittlung der Berufsbildungsbedürfnisse auf dem Arbeitsmarkt und ist in den oben genannten Disziplinen von besonderer Bedeutung, da sich die Technologie und somit die Arbeitgeberanforderungen hier besonders schnell weiterentwickeln. Nutzung der VAPVoS Plattform Die VAPVoS-Online-Plattform ist für interessierte Nutzer kostenfrei zugänglich. Für den Zugriff wird lediglich ein moderner Webbrowser mit aktivierter Java-Unterstützung benötigt. Auf den VAPVoS-Online-Desktop kann unter zugegriffen werden, der virtuelle Microcontroller steht unter zur Verfügung. Die Lernmaterialien sind direkt in die Plattform integriert und können zusätzlich über die Webadresse eingesehen werden.

5 Projekttitel / Project Title: Virtual Academy Platform for Vocational Schools Projektnummer / Project Number: DE/11/LLP-LdV/TOI/ Projektdauer / Project Duration: Vertragnehmer / Contractor: Hochschule Bochum Partner / Partners: Coventry University, UK Ruhr Universität Bochum, DE Aalto University school of Science and Technology, FI Tallinn University of Technology, EE Berufskolleg am Haspel, DE Innovationszentrum Schule-Technik IST.Bochum.NRW, DE it:matters UG (haftungsbeschränkt), DE ITT Group, EE Svenska Framtidsskolan i Helsingforsregionen Ab, FI Tallinn Lasnamäe School of Mechanics, EE Kontakt / Contact: Prof. Dr. Ing. Carsten Köhn Hochschule Bochum Lennershofstr Bochum carsten.koehn@hs-bochum.de Internetseite / Website: project/view.htm?prj=8203 Produktbeschreibung/Ergebnisse Die Virtual Academy Platform for Vocational Schools VAPVoS ( vapvos.ihoch2.de) bündelt die transferierten Ergebnisse sowie die im Rahmen des Projekts realisierten Erweiterungen. Die Umsetzung erfolgt als cloudbasierte Webanwendung, wobei das Bedienkonzept einem herkömmlichen PC-Desktop ähnelt. Versuchsstände mit Fernzugriff sowie virtuelle Laborversuche diverser Einrichtungen können leicht in die Plattform integriert werden. Somit kann die Plattform auch nach Projektende ständig von den Anwendern um neue Inhalte erweitert werden. Sie besteht aus folgenden Elementen: n Die Integrated Teacher s Environment ist eine administrative Umgebung für Lehrende der teilnehmenden Einrichtungen. Hier können neue Lehrmaterialien in das System eingepflegt werden. Die Verwaltung von Benutzer(inne)n, Kursen, Experimenten und Zugriffsrechten kann ebenso über diese Plattform individuell vorgenommen werden. Sprachen: DE, EN n Die Integrated Semantic Knowledge Base realisiert eine intelligente Verknüpfung von Lehrmaterialien und virtuellen Experimenten. Hierbei werden den Anwendern kontextsensitive Vorschläge zu individuellen Lerneinheiten unterbreitet. Die Software analysiert dabei die Ergebnisse der durchgeführten Experimente und schlägt in Abhängigkeit der auftretenden Fehler passende deutschsprachige Lehreinheiten aus dem Network of Excellence des Vorgängerprojekts Autostudy vor. Sprache: DE n Virtual Micro Controller (aus dem Projekt MoRobE ) und Virtual Robot Arm ( stellen zwei grundlegende Module zur Durchführung virtueller Experimente dar. Auszubildende können hierbei die Microcontroller-Programmierung anhand moderner Hardware in einer webbasierten Umgebung erlernen. Die Programmierung eingebetteter Systeme ist eine Schlüsselqualifikation in der modernen Produktentwicklung und stellt somit in der Lehre einen wichtigen Ausbildungszweig dar. Der Virtual Robot Arm ist ein vollständig simulierter, über die Plattform programmierbarer Vier-Achsen-Roboter-Arm und bietet die Möglichkeit, vielfältige Problemstellungen der industriellen Robotik praxisorientiert zu lehren. Sprachen: DE, EN n Die VAPVoS-Lernmaterialien werden aktuell als interaktiver Kurs angeboten, ein Printprodukt ist geplant. Sie sind hauptsächlich für den Einsatz in Berufsschulen ausgelegt und im Rahmen des Projekts kostenlos für alle Nutzer der Plattform. Sprachen: DE, EN

6 Die Nationale Agentur Bildung für Europa Die Nationale Agentur Bildung für Europa beim Bundesinstitut für Berufsbildung (NA beim BIBB) besteht seit dem Jahr 2000 und arbeitet im Auftrag und mit finanzieller Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Sie ist Nationale Agentur für das Europäische Bildungsprogramm für lebenslanges Lernen ( ) in Deutschland und betreut in dieser Funktion die Einzelprogramme LEONARDO DA VINCI für die Berufsbildung und GRUNDTVIG für den Bereich der Erwachsenenbildung. Die NA beim BIBB ist ferner Nationales Europass Center sowie Nationale Koordinierungsstelle für ECVET und die Europäische Agenda für Erwachsenenbildung in Deutschland. Sie nimmt darüber hinaus verschiedene europabezogene Sonderaufgaben wahr. Impressum Nationale Agentur Bildung für Europa beim Bundesinstitut für Berufsbildung (NA beim BIBB) Robert-Schuman-Platz Bonn Deutschland Verantwortlich (i.s.d.p.): Klaus Fahle Text: Dennis Ptasik Fotos: dell640/istock (Titelbild), Projektfotos (Innenseiten) Gestaltung: kippconcept GmbH Druck: Molberg, Bonn Bonn, September 2013 Abstract Today s computer science and electrical engineering industries are characterized by rapidly occurring innovations and a continuous advancement of existing technologies. Therefore it is quite a challenge for higher education institutions, especially the vocational ones, to keep up with the high pace of technological innovation. Vocational education in the engineering fields has to be made more attractive for young people and feasible to full-time employees in order to maintain European leadership in product development. For vocational education institutions the main problems are the limited availability of (often expensive) up-to-date laboratory hardware as well as ICT-based learning materials for the classes, the lack of qualified teachers, and insufficient space in classes for capacious equipment. The project VAPVoS provided a web platform to encourage a remote sharing of expensive lab equipment via the internet. Within the VAPVoS platform real hardware labs as well as virtualized experiments and didactical materials can be shared among different institutions all over Europe. The main concepts that have been transferred are the Distance Lab idea, Virtual Micro- Controller (VMCU) and the Network of Excellence, all of which are results of former LEONARDO DA VINCI projects. The results from these projects were successfully transferred to vocational schools in Germany, Estonia and Finland and combined to a collaborative learning platform. The major achievement is the consolidation of results from the mentioned projects to one platform. Europäische Projekt- und Produktdatenbank ADAM Dieses Infoblatt kann über die NA beim BIBB angefordert werden. Das Projekt VAPVoS wurde mit Unterstützung der Europäischen Kommission finanziert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung tragen allein die Verfasser; die Kommission haftet nicht für die weitere Verwendung der darin enthaltenen Angaben.