TY - CHAP A1 - Hanshans, Christian ED - Walter, Claudia ED - Riegler, Peter T1 - Digital gestützte Lehrformate und Praktikum aus dem Koffer T2 - Forum der Lehre: Vielfalt leben - Heterogenität in Studium und Lehre Y1 - 2022 UR - https://www.didaktikzentrum.de/publikationen/dina-und-tagungsbaende UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-32378 SN - 1612-4537 SP - 52 EP - 60 PB - BayZiel CY - Ingolstadt ER - TY - CHAP A1 - Kellner, Robert ED - Walter, Claudia ED - Kellner, Robert T1 - Elemente gelungener (Online) Lehrveranstaltungen mit großer Wirkung in der Praxis T2 - Forum der Lehre: Vielfalt leben - Heterogenität in Studium und Lehre N2 - Neue Erkenntnisse aus der Lehr- und Lernforschung und die Möglichkeiten der Digitalisierung bringen neue und spannende Anregungen für die Lehre. In den vergangenen Semestern mussten pandemiebedingt plötzlich ganze Lehrveranstaltungen in ein digitales Format überführt werden. Hinzu kamen sowohl technische als auch didaktische Herausforderungen. Solche Veränderungen auf einmal umzusetzen, kostet viel Zeit und Energie und ist häufig nicht möglich. Einfacher ist es, in kleinen Schritten eine Lehrveranstaltung zu verändern und so den Lernerfolg der Studierenden zu steigern. Dies kann mithilfe von wenigen Elementen mit teilweise nur geringem Aufwand erreicht werden [Lang, 2021]. In diesem Beitrag beschreibt der Autor mehrere dieser Elemente, die zum Gelingen einer Lehrveranstaltung beitragen können und die er in den vergangenen Semestern in seinen Lehrveranstaltungen zur Physik für Ingenieure erfolgreich umgesetzt hat. Y1 - 2022 UR - https://www.didaktikzentrum.de/publikationen/dina-und-tagungsbaende UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-32415 SN - 1612-4537 SP - 61 EP - 66 PB - BayZiel CY - Ingolstadt ER - TY - THES A1 - Tolksdorf, Leon T1 - Risk-Based Motion Planning in Automated Vehicles N2 - It is anticipated that there will be a long period where automated vehicles (AVs) and human road users share the same road network, with limited communication between them. As a result, AVs often operate with uncertain knowledge of their surroundings due to limitations in both sensing and estimation of the traffic scenario's current and future states. These limitations can be caused by factors such as noisy sensor data or lack of information about the intentions of other road users. Accounting for this uncertainty while designing motion planning and control algorithms for AVs is critical, as an AV may display hazardous behavior if it is overly confident in falsely estimated environment states or, contrarily, may act too cautiously when considering unnecessarily large safety margins in estimated states. Although safety regulations call for taking uncertainty into account, the right means to integrate uncertainty in motion planning has yet to be agreed upon. A promising way to account for uncertainty is through the concept of risk. Risk accounts for uncertainty in assessing safety by considering both the likelihood and severity of unsafe events, such as collisions. Research has shown that human drivers navigate traffic by trading off subjectively perceived risk against the potential rewards of reaching their destinations. Additionally, studies indicate that subjective risk tends to correlate with objective risk measures, while ethicists argue that risk can be used as a means to facilitate ethicality in road traffic by distributing risk fairly among road users. These relationships highlight the benefits of incorporating risk as a proxy for generating AV behavior in motion planning algorithms, by accounting for uncertainty in unsafe events. Incorporating risk in AV motion planning presents two main challenges. The first challenge is to develop a notion of risk that correctly incorporates an AV's uncertainty about the future motion of other road users, and that can be computed fast (and precisely) enough to be used in online (i.e., real-time) motion-planning algorithms. The second challenge is to develop an appropriate AV motion planning algorithm that incorporates risk and generates the desired AV behavior, facilitating ethicality. This dissertation addresses both challenges by making six main contributions. First, we introduce a suitable risk metric: the expected severity of a collision event. This metric, thus, is constituted of two terms, one accounting for the likelihood of a collision and another term considering the severity of a collision. Second, we investigate the AV behavior given different optimization-based motion planning strategies that accommodate our risk metric. We find that a stochastic model predictive control (SMPC)-based motion planner adequately balances risk with travel efficiency in the presence of varying uncertainty. \\Third, to compute risk, we provide an computationally efficient (i.e., real-time computable) algorithm to estimate risk. Here, the focus lies on estimating the probability of collision (POC), as our risk metric reduces to a POC metric when the severity term is considered constant. Based on multi-circular shape approximations of the geometries of the AV and other road users, we present an algorithm that estimates the POC with good precision, and that is guaranteed not to under-approximate it. The algorithm is shown to execute significantly faster than standard Monte Carlo sampling, while being tailored for optimization-based motion planning strategies. In our SMPC-based motion planning strategy, it is shown to generate smooth, reproducible trajectories under varying levels of uncertainty. Fourth, we extend our POC algorithm to risk estimation. Here, we propose a severity estimation method that allows us to consider different collision constellations, as literature shows that those are associated with different levels of harm to the passengers of vehicles. The resulting risk estimation algorithm leverages the advantages of the POC estimation algorithm, i.e., its particular suitability for optimization-based motion planning strategies, while allowing for the flexible integration of severity functions to represent different collision types. Furthermore, we provide an extension of our risk metric to estimate the risk from the perspective of each road user in the driving scene, as we argue that risk is asymmetric between pairs of road users, i.e., dependent on the perspective. Fifth, given our proposed SMPC-based motion planning strategy, the AVs behavior can be tuned such that it minimizes its own risk (egoistic perspective), the risk other road users face (altruistic perspective), and a balance of both (collective perspective). To evaluate safety and driving behavior for each of these risk metrics, we performed simulations on a database containing a wide variety of real-world and artificial traffic scenarios. The results show that a collective perspective balances the overall risk of all road users with the AV's driving behavior in a favorable manner, and constitutes a suitable approach to facilitate ethicality in road traffic. Lastly, we use our proposed risk metric as part of the decision-making process on emergency maneuvers, i.e., emergency steering and emergency braking, for an AV designed to evade collisions with late-detected pedestrians. In simulations, we show that this metric outperforms deterministic risk estimation by choosing the appropriate evasive maneuver more frequently. In experimental testing, we verified the real-world applicability of this metric in an AV testbed designed for collision avoidance by having a pedestrian dummy walk out from a sight obstruction when the AV approaches. We find that risk is beneficial in deciding on accident avoidance maneuvers. The contributions introduced in this thesis show that risk, and thus uncertainty, can be systematically incorporated in AV algorithms for motion planning and decision-making. We demonstrate that our risk metric is beneficial to the avoidance capabilities of low-automation safety systems. Furthermore, the proposed algorithms are computationally efficient, allowing for real-time optimization-based motion planning, which allows highly automated vehicles to navigate smoothly through road traffic. We show that risk-based AV behavior generation enables balancing the AV's interests in safety and travel efficiency for all road users, and thus, facilitates ethicality. Y1 - 2026 UR - https://research.tue.nl/en/publications/risk-based-motion-planning-in-automated-vehicles/ UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-65845 SN - 978-90-386-6610-5 PB - Eindhoven University of Technology CY - Eindhoven ER - TY - CHAP A1 - Linß, Marco A1 - Müller, Anke A1 - Kaluza, Anke A1 - Miller, Stefan ED - Dölling, Hanna ED - Schäfle, Claudia ED - Kürsten, Susanne ED - Hunger, Marianne ED - Hirtt, Jim ED - Riegler, Peter T1 - Mit Sicherheit mehr Wissen – wie Daten uns helfen können, das Studium zu verbessern BT - ein Beispiel aus der Hochschule Hof T2 - Tagungsband zum 5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern N2 - Der Beitrag beruht auf den fast 10-jährigen Erfahrungen im Rahmen von drei Förderprojekten des Freistaats Bayern. An der Hochschule Hof wurden, u. a. auf Basis einer entwickelten MINT-Datenbank und deren Analysen, zahlreiche Maßnahmen abgeleitet, durchgeführt und evaluiert. Basierend darauf wurde im letzten WiSe ein neues, modulares Studiengangkonzept im Bereich der Ingenieurwissenschaften eingeführt. Als wesentliche Erkenntnisse lassen sich folgende Aussagen festhalten: • Eingangsprüfungen verbessern die Studienerfolgsquote • ca. 10 % einer Kohorte wollen gar nicht studieren • NotenMonitoringProgramme sind ein wichtiger Baustein für die Studienberatung bzw. den Studienerfolg • Notenanrechnung braucht definierte Rahmenbedingungen • Tutorien sind erst bei einer Teilnahme > 60 % richtig wirksam • Prognosen zum Studienerfolg sind anhand der Hochschulzugangs-berechtigungsnote bzw. anhand dem Studierverhalten im ersten Semester möglich • der wichtigste Faktor für den Studienerfolg ist die/der Studierende selbst Y1 - 2023 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-44108 SN - 1612-4537 SP - 150 EP - 158 PB - BayZiel CY - München ER - TY - CHAP A1 - Kobras, Louis A1 - Soll, Marcus A1 - Herrmann, Franziska A1 - Meussen, Bernhard A1 - Haase, Jan A1 - Versick, Daniel ED - Dölling, Hanna ED - Schäfle, Claudia ED - Kürsten, Susanne ED - Hunger, Marianne ED - Hirtt, Jim ED - Riegler, Peter T1 - Erstellung neuer Remote-Labore zur Förderung des MINT-Studiums T2 - Tagungsband zum 5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern N2 - Praktische Erfahrungen in Laboren unterstützen das Vermitteln von fachspezifischen Kompetenzen in der Lehre. In den letzten Jahren ist dabei zunehmend der Wechsel zu Remote-Laboren erfolgt. Remote-Labore ermöglichen das Umgehen von logistischen Beschränkungen. Unterschiedliche Institute können beispielsweise zusätzliche physische Instanzen eines Versuchsaufbaus hinter demselben digitalen Experiment hinzufügen oder virtuelle Kopien/digital twins eines Versuchsaufbaus verwenden. Zusätzlich erfordern virtuelle Experimente keine Aufsicht durch Laborpersonal oder Anwesenheit in sicherheitskritischen Bereichen, sodass Lernende ihre Versuche unabhängig von Verfügbarkeit von Laborplatz und -personal durchführen können. Aktuell befinden sich drei Remote-Labore im Aufbau: Ein IT-Security-Labor, ein Gebäudeautomationslabor und ein CoBotik-Labor. Diese werden kurz präsentiert; ergänzend wird der Aufbau eines Labors beispielhaft am IT-Security-Labor demonstriert. Y1 - 2023 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-43913 SN - 1612-4537 SP - 206 EP - 213 PB - BayZiel CY - München ER - TY - CHAP A1 - Schmiedt, Anja Bettina A1 - Neumaier, Stefanie ED - Dölling, Hanna ED - Schäfle, Claudia ED - Kürsten, Susanne ED - Hunger, Marianne ED - Hirtt, Jim ED - Riegler, Peter T1 - „Gamification trifft Hybride Lehre“ Über ein Lehrprojekt in der mathematischen Statistik T2 - Tagungsband zum 5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern N2 - Unter dem Titel „Gamification trifft Hybride Lehre“ wurde im Sommersemester 2023 ein Lehrprojekt im Fach Statistik des Studiengangs Wirtschaftsmathematik-Aktuarwissenschaften der Technischen Hochschule Rosenheim durchgeführt. Unterschiedliche hybrid-synchrone Lernsettings wurden in einem technisch entsprechend ausgestatteten Lehr-Experimentierraum mit den Studierenden erprobt. Als Ansatz zur Vor- und Nachbereitung der hybriden Lehre kam Gamification bzw. Gameful Motivation zum Einsatz. Im Lehrprojektteam mit Stefanie Neumaier wurde die hybride Lehre mittels der sog. EMPAMOS-Methode vorbereitet und reflektiert. Dabei ging es nicht darum, den spielfremden Kontext (die hybride Lehre) in ein Spiel zu verwandeln, sondern Spielelemente zur Zielerreichung einzusetzen. Die Auseinandersetzung mit hybriden Formaten wird dabei für Studierende und Lehrende als ein Zukunftsthema gesehen, nicht zuletzt für den Erwerb von Future Skills in einer Arbeitswelt, in der sich hybride Kollaboration etabliert. Y1 - 2023 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-44356 SN - 1612-4537 N1 - Bilder in diesem Beitrag: Deutsches Urheberrecht SP - 159 EP - 166 PB - BayZiel CY - München ER - TY - CHAP A1 - Morisse, Karsten A1 - Heidemann, Christian A1 - Möller, Sebastian ED - Dölling, Hanna ED - Schäfle, Claudia ED - Kürsten, Susanne ED - Hunger, Marianne ED - Hirtt, Jim ED - Riegler, Peter T1 - Informatik-Grundlagenmodul mit den Methoden Inverted Classroom und Scrum T2 - Tagungsband zum 5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern N2 - Im Modul Algorithmen und Datenstrukturen ist das Inverted Classroom Modell mit der Scrum-Methodik kombiniert. Die Studierenden erarbeiten die Inhalte des Moduls im Lernmanagementsystem mithilfe von Videoaufzeichnungen, digitalem Skript und interaktiven Übungseinheiten. Der Wegfall der klassischen Vorlesung ermöglicht mehr Zeit zur Beantwortung von Fragen, Diskussionen sowie der Reflexion des Erlernten durch Hörsaal-Quizze. Die Themen der Veranstaltung werden vorgegeben, aber die Bearbeitung erfolgt individuell und die Studierenden gestalten ihre eigenen Lernprozesse. Theorie und Praxis der Veranstaltung werden analog zur Scrum-Methodik in mehrwöchigen Sprints im Team bearbeitet. Die Aufgaben sind in den Kontext einer virtuellen Betriebssystemumgebung eingebettet und bauen aufeinander auf. Das Softwareprojekt wird hierzu als GitLab-Repository zur Verfügung gestellt. Die Verwendung von Git und integrierten Test-Routinen entsprechen einer realitätsnahen Vorgehensweise, wie sie in der Softwareentwicklung allgemein gängige Praxis ist. Y1 - 2023 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-43936 SN - 1612-4537 SP - 124 EP - 131 PB - BayZiel CY - München ER - TY - CHAP A1 - Amico, Gianluca A1 - Pulham, Susan ED - Dölling, Hanna ED - Schäfle, Claudia ED - Kürsten, Susanne ED - Hunger, Marianne ED - Hirtt, Jim ED - Riegler, Peter T1 - Mathe meets Medi(t)ation – ein integratives Lehrkonzept zur Förderung von Future Skills T2 - Tagungsband zum 5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern N2 - Mathe meets Medi(t)ation beschreibt ein innovatives Lehrkonzept, das auf der Verbindung des integrativen Ansatzes zur Förderung von fachlichen und überfachlichen Lerninhalten (Future Skills) und dem Lehrkonzept des Lernteamcoachings basiert (LTC). Das Konzept kann als Beispiel dienen, wie Future Skills in fachliche Lehre integriert und gefördert werden können und wie fachliche Lehre davon profitieren kann. Ziel des innovativen Konzepts ist es Studierende mithilfe von Future Skills für das Studium und die sich schnell verändernde Arbeitswelt vorzubereiten und zugleich den Lernstoff auf tiefer kognitiver Ebene zu erschließen. Hierzu wird das Future Skills Modell der htw saar vorgestellt, die einzelnen Elemente des integrativen Lehrkonzepts, die in den synchronen und asynchronen Phasen des LTC eingebettet wurden, werden beschrieben und exemplarische Szenarien werden dargestellt. Abschließend werden erste Erfahrungen und Zukunftsvisionen des erstmalig pilotierten Lehrkonzepts diskutiert. Y1 - 2023 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-44088 SN - 1612-4537 SP - 268 EP - 276 PB - BayZiel CY - München ER - TY - CHAP A1 - Gaisser, Sibylle A1 - Knoblauch, Anke A1 - Martin, Annette ED - Dölling, Hanna ED - Schäfle, Claudia ED - Kürsten, Susanne ED - Hunger, Marianne ED - Hirtt, Jim ED - Riegler, Peter T1 - Für MINT begeistern – Interesse wecken und Berührungsängste abbauen durch das Ansbacher Modell T2 - Tagungsband zum 5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern N2 - Sinkende Studierendenzahlen im MINT-Bereich stellen ein Problem für die Hochschulen und die Gesellschaft dar. Die Ursachen liegen u.a. darin, dass sich die Schülerinnen und Schüler den MINT-Anforderungen zunehmend nicht gewachsen fühlen oder diese wenig attraktiv finden. Beidem kann durch zielgruppenspezifische Angebote an den HAWs begegnet werden. In der Fakultät Technik der Hochschule Ansbach wurde im Verlauf der letzten acht Jahre ein Konzept entwickelt, in dem Teilnehmende vom Vorschulalter bis zum Abitur altersgemäß in Laborversuchen mit allen Sinnen angesprochen werden. Das Maßnahmenpaket besteht aus verschiedenen Präsenzangeboten vom einfachen spielerischen Experimentieren für Vorschulkinder bis hin zu Vertiefungsworkshops und Schnupperangeboten für Teilnehmende aus den Oberstufen. Um die hohe zeitliche Belastung der einzelnen Hochschulangehörigen zu reduzieren, werden die Maßnahmen fakultätsintern koordiniert und unter Einbeziehung möglichst vieler Fakultätsmitglieder realisiert. Y1 - 2023 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-43925 SN - 1612-4537 SP - 18 EP - 24 PB - BayZiel CY - München ER - TY - CHAP A1 - Ebbert, Ronald A1 - Lösel, Ralf A1 - Strößner, Regina A1 - Heuser, Stefan ED - Dölling, Hanna ED - Schäfle, Claudia ED - Kürsten, Susanne ED - Hunger, Marianne ED - Hirtt, Jim ED - Riegler, Peter T1 - Digitales Praktikum zur Wirkstoffentwicklung T2 - Tagungsband zum 5. Symposium zur Hochschullehre in den MINT-Fächern N2 - Ein Chemiestudium beinhaltet traditionell hohe Praktikumsanteile. Auch das hier vorgestellte Master-Modul „Wirkstoffchemie“ sah bisher ein Laborpraktikum vor, in dem drei Gruppen mit verschiedenen thematischen Schwerpunkten die frühen Phasen der modernen Wirkstoffentwicklung bearbeiteten. Die Corona-Pandemie hat die Chance eröffnet, das Praktikum in ein digitales, Moodle-basiertes Planspiel zu transformieren, das mit Präsentationen, Videos und PDFs arbeitet. Zu Beginn bearbeiten Studierende Aufgabenstellungen individuell. Im weiteren Verlauf folgen Gruppenarbeiten, bei denen die Studierenden das im Rahmen der Vorlesung Gelernte diskutieren und anwenden können. In dieser Phase stehen die Studierenden auch mit den Dozenten in enger Interaktion. Durch das digitale Konzept erhält das Praktikum einen starken Projekt-Charakter. Erlerntes Wissen kann auf einen konkreten Fall angewendet und in die Praxis überführt werden. Die Studierenden gewinnen so einen tiefen Einblick in die moderne Wirkstoffforschung. Y1 - 2023 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-43894 SN - 1612-4537 SP - 184 EP - 191 PB - BayZiel CY - München ER -