Wenn das Labor zu den Studierenden nach Hause kommt

Mit Experimenten-Kits das Internet of Things erforschen

Die Baukästen der Studierenden (Foto: Jade HS)

Ob Heizkörperthermostat im Smart Home oder sensorgestützte Überwachung von Fertigungsanalagen - im „Internet of Things“ (IoT) bekommen Gegenstände eine eindeutige Identität und können miteinander kommunizieren oder Befehle entgegennehmen. In dem gleichnamigen Wahlpflichtmodul haben die Studierenden aus Wirtschaftsingenieurwesen und Wirtschaftsinformatik im Fachbereich Management, Information und Technologie zum ersten Mal die Gelegenheit sich mit dieser brandaktuellen Thematik im Detail auseinanderzusetzen. Ein Schwerpunkt des Moduls sind die studentischen Experimente mit dem Einplatinenrechner Raspberry Pi und Sensoren, die normalerweise im Labor durchgeführt werden.

Mit Labor-Kits durch das Semester

„Da das unter Corona aktuell nicht möglich ist, muss das Labor dieses Semester zu den Studierenden kommen“, sagt Prof. Dr.-Ing.  Stefan Gudenkauf, der das Wahlpflichtmodul für die Studierenden aus dem 5. und 6. Semester neu konzipiert hat und nun zum ersten Mal anbietet. Zusammen mit seinem Mitarbeiter Uwe Bachmann hat er alle notwendigen Materialien zu einem Labor-Kit zusammengestellt und den 15 teilnehmenden Studierenden zugesendet. Jeder Studierende hat eine komplette Ausstattung mit Einplatinenrechner, Mikrocontroller, Sensoren und Aktoren erhalten, um die erlernte Theorie praktisch anwenden zu können.

Studierende bewerten das Labor für zu Hause positiv

Aufgabe der Studierenden ist es unter anderem eine Arbeitsmappe anzufertigen, in der sie Experimente mit dem Labor-Kit durchführen und dokumentieren. Die Studierenden entwickeln beispielsweise ein verteiltes, intelligentes System, das die Temperatur und Luftfeuchtigkeit eines Raumes überwacht und die gesammelten Daten an den Rasperry Pi überträgt, von wo sie lokal aufbereitet und über einen Cloud-Dienst verfügbar gemacht werden.

„Ich habe mich vorher noch nicht mit dem Raspberry Pi beschäftigt, bereue es aber nicht, mich für das Modul entschieden zu haben. Vieles ist am Anfang schwierig, dafür entdeckt man sehr viel Neues“, erklärt Nadine Petrich, Wirtschafingenieurstudentin. Dirk Tellmann, der im fünften Semester Wirtschaftsinformatik studiert, ergänzt: „Es ist nicht leicht von zuhause aus Lösungen zu finden, wenn wir bei Problemen mit dem Experiment nicht weiterkommen. Doch mithilfe von Dokumentenkamera und Screen Sharing demonstriert Professor Gudenkauf seinen Versuchsaufbau und kann bei der Programmierung weiterhelfen. Die Betreuung unserer Dozenten für die Laborarbeit ist wirklich toll.“

Nach Abschluss des Moduls kennen die Studierenden neben der grundlegenden Hardware- und Kommunikationstechnologien im IoT und der Industrie 4.0 auch gängige Protokolle und Architekturen für intelligente, verteilte Systeme – beispielsweise basierend auf dem Protokoll MQTT. So sind sie in der Lage, Anwendungen für das IoT selbstständig entwickeln zu können. Auch der Wandel vom produktbasierten zum dienstleistungsbasierten Geschäftsmodell muss von den Studierenden umgesetzt werden können.

Prof. Dr.-Ing. Stefan Gudenkauf (Foto: Jade HS)
Labor-Kit mit Einplatinenrechner, Mikrocontroller, Sensoren und Aktoren (Foto: Jade HS)
Elemente für den Versuchsaufbau (Foto: Jade HS)
Versuchsaufbau 1 (Foto: Jade HS)
Versuchsaufbau 2 (Foto: Jade HS)

Allein zuhause statt zusammen in der Hochschule: Die Corona-Pandemie dauert jetzt schon fast vier Semester an, das ist mehr als ein Drittel des Bachelorstudiums. Lerngruppen bilden, Tutorien besuchen, Gruppen- oder Laborarbeiten durchführen – all das funktioniert zurzeit nur unter erschwerten Bedingungen. Prof. Dr.-Ing. Stefan Gudenkauf hat in seinem Wahlpflichtmodul „Internet of Things“ das Labor zu seinen Studierenden gebracht und so eine Lösung für das praktische Arbeiten gefunden. Nadine Petrich, Studentin aus Wirtschaftsingenieurwesen und Dirk Tellmann, Student der Wirtschaftsinformatik berichten von ihrer Laborarbeit.

Worum geht es in dem Modul „Internet of Things“ (IoT) und wie haben Sie es bislang erlebt?

Dirk Tellmann: Im „Internet der Dinge“ bekommen Gegenstände eine eindeutige Identität, sodass sie miteinander kommunizieren oder Befehle entgegennehmen können. Dabei ist das „Internet of Things“ ein Sammelbegriff. Wir haben uns in dem Modul hauptsächlich mit der Digitalisierung von Objekten auseinandergesetzt. Im Mittelpunkt stand die Frage: „Wie kann ich physischen Objekten Intelligenz zur Selbststeuerung einhauchen?“ 

Nadine Petrich: Ein Schwerpunkt des Moduls ist die Laborarbeit. Wir haben unsere Labor-Kits aufgrund von Corona per Post zugeschickt bekommen. So konnten wir zu Hause experimentieren und haben beispielsweise ein System entwickelt, das die Temperatur und Luftfeuchtigkeit eines Raumes überwacht. Die gesammelten Daten haben wir an den Raspberry Pi übertragen, von wo aus sie lokal aufbereitet und über einen Cloud-Dienst verfügbar gemacht wurden. Wir sind zu keinem Zeitpunkt im Semester allein gelassen worden und haben uns gemeinsam Schritt für Schritt weitervorgearbeitet.

Wie funktioniert die Laborarbeit von zuhause aus?

Nadine Petrich: Neben den theoretischen Einheiten haben wir unter anderem die Aufgabe eine Arbeitsmappe anzufertigen, in der wir unsere Experimente mit dem Labor-Kit durchführen und in einem digitalen Labor-Journal dokumentieren. Mit der Ausstattung des Labor-Kits können Schaltungen realisiert und anhand der Programmierung überprüft werden. Wir haben so eine praktische und vor allem praxisnahe Verbindung zwischen der Elektrotechnik und dem Programmieren. Wenn ich dann an einer Stelle nicht weiterkomme, berichte ich davon in meinem Journal.

Dirk Tellmann: Es ist nicht leicht von zuhause aus Lösungen zu finden, wenn wir bei Problemen mit dem Experiment nicht weiterkommen. Doch mithilfe von Dokumentenkamera und Screen Sharing demonstriert Professor Gudenkauf seinen Versuchsaufbau und kann bei der Programmierung weiterhelfen. Die Betreuung unserer Dozenten für die Laborarbeit ist wirklich toll.

Das Semester neigt sich dem Ende entgegen – Was sind Ihre bisherigen Erkenntnisse, die Sie mitnehmen?

Dirk Tellmann: Neben dem Studium arbeite ich als Werkstudent bei der abat AG im IoT-Team. Wir forschen aktuell an einem Projekt zur Digitalisierung von Büroräumen. Ich konnte meine Erfahrungen aus dem Modul daher direkt in der Praxis anwenden. Durch meine Arbeit habe ich selbst erlebt, wie aktuell und gefragt IoT in der Industrie ist. Ich habe mich daher nicht nur aus persönlichem Interesse für das Modul entschieden, sondern sehe das Potenzial für die Zukunft. Das Modul ist super aufgebaut - auch für Einsteiger - und es erhöht sicherlich gleichzeitig die eigenen Chancen auf dem Arbeitsmarkt.

Nadine Petrich: Vor Beginn des Moduls habe ich mich noch nicht mit dem Raspberry Pi auseinandergesetzt und ich konnte auch keine Programmierkenntnisse vorweisen, trotzdem bereue ich es nicht, mich für das Modul entschieden zu haben. Vieles ist am Anfang nicht einfach, dafür entdeckt man aber sehr viel Neues. Wir sind zu keinem Zeitpunkt im Semester allein gelassen worden und haben uns gemeinsam Schritt für Schritt weitervorgearbeitet. Ich kann das Modul dringend weiterempfehlen, wenn man sich drauf einlässt.

Ansprechpartnerin in der Redaktion

Anke Westwood
Anke Westwood

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