Regelmäßig stellen wir in unserem Blog OER-Projekte vor. Wir haben uns mit Dr. Mandy Duda von der Ruhr-Universität Bochum unterhalten. Im zweiten Teil unseres Gesprächs verrät die Geowissenschaftlerin mehr über die Umsetzung der 3D-Objekte, mit denen sie arbeitet. Außerdem verrät sie, was sie dazu antreibt, sich für gute Lehre zu engagieren.

 

ORCA.nrw: Wie genau funktioniert die Umsetzung der 3D-Objekte, an denen sie arbeiten? Was für Equipment ist nötig, welche Rechenleistung ist erforderlich? Wie ist der zeitliche Aspekt (Stichwort Aufnahmen, die erst einmal im Gelände angefertigt werden müssen) einzuschätzen?

Dr. Mandy Duda: Bei der Umsetzung greifen wir im Wesentlichen auf drei Bausteine zurück. Das sind einmal 360° -Aufnahmen und Drohnenvideos, um das Exkursionserlebnis für die Studierenden möglichst realitätsnah begreifbar zu machen und um die Studierenden anzuhalten, die Informationen nach dem Grad ihrer Wichtigkeit in Bezug auf die Fragestellung zu werten. Dadurch erhalten sie auch ein Gefühl für die Raumstellung der dreidimensionalen Strukturen, z.B. Gesteinsschichten oder Baustellenorganisation. Über H5P können wir diese 360°-Aufnahmen sinnvoll aneinanderreihen sowie weitere Informationen, wie zum Beispiel Videos und Angaben zu nicht-digitalisierbaren Eigenschaften, und Abfragen hinterlegen.

Außerdem arbeiten wir mit 3D-Modellen der Geländeaufnahmen, mit denen bestimmte Strukturen genauer studiert oder Interaktionen von Sicherungselementen mit dem Baugrund besser verstanden werden können. Diese 3D-Modelle entstehen über Photogrammetrie aus zahlreichen Einzelaufnahmen, sind grundsätzlich bildschirmfähig und können deshalb von Studierenden von zuhause aus angesehen werden. Alternativ können sie besonders immersiv auch über VR Brillen erlebt werden, die an den Universitäten zur Verfügung gestellt werden. Der dritte Baustein besteht aus 3D-Modellen von einzelnen Gesteinsproben, Geräten oder Werkzeugen, die noch besser aufgelöst sind und dadurch eine hohe Detailtreue hinsichtlich der relevanten Informationen erreichen.

Im Gegensatz zu vielen anderen Disziplinen haben wir im Geoingenieurwesen die besondere Herausforderung, dass unsere Digitalisierungsobjekte gleichzeitig großskalig sind und hoch aufgelöst sein müssen. Das stellt hohe Anforderungen an die Rechenleistung, was wir anfangs auch unterschätzt haben. Es gibt darüber hinaus viele Kleinigkeiten zu Bedenken. Zum Beispiel sollte es bei den Geländeaufnahmen weder sonnig (viele Schatten) noch regnerisch sein (schlecht für das Equipment), die 360° Kamera sollte aus einiger Entfernung steuerbar sein, da ansonsten immer jemand mit im Bild auftaucht. Reflektierende Oberflächen, wie zum Beispiel auf Baustellen oder bei besonderen Gesteinsarten, sind schwerer zu digitalisieren als matte Oberflächen. Ein unregelmäßiges Hintergrundmuster bei der Digitalisierung von Handstücken ist sehr hilfreich. Das Equipment ist natürlich der Thematik anzupassen. Für unsere Fragestellungen benötigen wir eine Drohne und den dazugehörigen Drohnenführerschein, eine 360° Kamera mit Fernsteuerung, eine vergleichsweise hohe Rechenleistung für die Modellerstellung, eine sehr gute Digitalkamera für die Handstücke und Werkzeuge, VR-Brillen mit eigenen Rechnern, die entsprechenden Software-Module, auch für den Schnitt von Video- und Audiomaterial und Anbieter, um 3D Modelle verfügbar zu machen. Aktuell arbeiten wir dank unseres Kollegen Alexander Seiling sogar mit Umgebungen für Spiele-Engines, um noch mehr Interaktionen in der 3D-Umgebung zu ermöglichen.

Wir haben unsere Erfahrungen in einer Publikation zusammengefasst, um anderen Arbeitsgruppen genau diese Schritte entlang der Lernkurve zu ersparen.

ORCA.nrw: Wie genau funktioniert die Umsetzung in Bezug auf die Ausführung durch die Teilnehmenden?

Dr. Mandy Duda: Wir erstellen alle Lehrinhalte so, dass Sie über einen in sich konsistenten, modular aufgebauten Moodle-Kurs erreichbar sind. Für Studierende gestaltet sich der Zugriff auf die Lerneinheiten so, wie Lehrende es beabsichtigen. Sie können die Kursinhalte in beliebiger Konstellation und Komplexität ergänzend in Lehrveranstaltungen bis hin zu semester- und hochschulübergreifenden Lernprojekten adaptieren. Beispielsweise kann man über ein Memory-Quiz Laborversuche mit den daraus resultierenden Parametern paaren, oder man kann Studierenden die Aufgabe geben, basierend auf ersten Erkundungsdaten ein komplexes geotechnisches Modell und darauf aufbauend einen vollständigen Projektplan zu konzipieren.

ORCA.nrw: Wie können Ihre Lehre-Lernmaterialien zu einer Diversity-sensiblen Lehre beitragen? Was hat Sie motiviert, Diversitysensibilität überhaupt zu bedenken?

Dr. Mandy Duda: Geländearbeit ist für die meisten Studierenden ein Highlight des Studiums und wird es auch in Zukunft sein. Leider ist es aber nicht allen Studierenden gleichermaßen möglich, diese Lehrangebote wahrzunehmen. Ich fürchte, dass wir es in der Vergangenheit versäumt haben, über eine proaktive Kommunikation auch Studieninteressierte anzusprechen, die wegen verpflichtender Geländearbeit vielleicht unüberwindbare Hürden gesehen haben. Das möchte ich unbedingt ändern, gerade weil unsere Studieninhalte vor dem Hintergrund der Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel von höchster gesellschaftlicher Relevanz sind. Als dezentrale Gleichstellungsbeauftragte unserer Fakultät hat sich außerdem mein Blick auf Fragen der Gleichstellung und Diversität geschärft. Studierende mit Care-Verpflichtungen und vielfältigen Hintergründen stehen vor Herausforderungen, die es für uns als Lehreinrichtung zu minimieren gilt, um Chancengleichheit in der Ausbildung zu garantieren.

ORCA.nrw: Was treibt Sie an, sich für die Lehre zu engagieren?

Dr. Mandy Duda: Wir bilden junge Menschen aus, die in Bereichen arbeiten werden, in denen ein Bewusstsein für Nachhaltigkeit über die Zukunft unseres Planeten entscheidet. Geowissenschaftler befassen sich mit nachhaltigen Rohstoffen, regenerativen Energien, Vorhersage und Vermeidung von Schäden durch Naturkatastrophen und Anforderungen an Endlager für bereits angefallene radioaktive Abfälle, um nur Beispiele zu nennen. Deshalb wünsche ich mir, Studierenden die Kompetenz vermitteln zu können, eine auf wissenschaftlichen Daten basierende Haltung zu entwickeln und danach zu handeln.

ORCA.nrw: Wie ist das Feedback bisher aus Sicht von Lehrenden, Studierenden und der Community?

Dr. Mandy Duda: Das überwältigende positive Feedback hat uns etwas überrascht. Wir dürfen in DRAGON Ruhr.nrw im Rahmen der begleiteten Projekte mit Firmen und Behörden zusammenarbeiten, die allesamt ausgesprochen aufgeschlossen und kooperationsoffen sind hinsichtlich der Umsetzung des Projekts. Unsere Studierenden befürworten und unterstützen unser Projekt, zum Beispiel durch die Erlaubnis der Nutzung von Audio- und Videomaterial oder durch freiwillige Testläufe der Lehrmaterialien. Die persönlichen Rückmeldungen sind sehr motivierend. Wir haben unsere Projekte auch schon auf nationalen und internationalen Konferenzen vorstellen dürfen, auf denen wir ausschließlich positive Resonanz und viele Kooperationsangebote erhalten haben. Darüber freuen wir uns sehr und hoffen, dass wir mit DRAGON Ruhr.nrw einen Nukleus für weitere digitale Geländeprojekte schaffen können.