HOME

Historie und Hintergrund

Das "Lernnetz Bauphysik" ist das Ergebnis eines im Zeitraum 2001 bis 2003 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (bmb+f) geförderten Verbundprojektes. Projektpartner waren die Bauphysik-Lehrstühle der Universitäten Darmstadt, Karlsruhe, Kassel, Stuttgart und Weimar sowie der Fachhochschule Biberach; die Koordination lag bei der Universität Karlsruhe.

Hauptziel des Projektes war es, bauphysikalische Inhalte und Berechnungsverfahren im Internet verfügbar zu machen, um die neuen Möglichkeiten dieses Mediums in der Lehre nutzen zu können. In diesem Zusammenhang wurden wichtige Strukturen zur Wissensverwaltung sowie für die Beschreibung von Gebäuden im Kontext bauphysikalischer Berechnungen entwickelt und realisiert.

Zur Fortführung der Arbeiten am Lernnetz nach der Projektförderung und zur Nutzung der Plattform in der Bauphysiklehre wurde im Jahr 2007 ein Verein gegründet. Zweck des Vereins ist:

  • Pflege, Betrieb und Verwaltung, sowie
  • die Unterstützung der inhaltlichen und technischen Fortentwicklung der internetbasierten Lehr- und Lernplattform. (siehe auch Organisation)

Im Rahmen mehrerer Arbeitssitzungen der ehemaligen Projektpartner und neuer dem Verein beigetretenen Professuren wurde beschlossen, das Lernnetz zukünftig auf der Plattform ILIAS zu betreiben. Dazu mussten die Strukturen zur Ablage, Verwaltung und Nutzung von Lehrinhalten und Simulationsprogrammen neu organisiert und eingerichtet werden. Ein weiterer wichtiger Schritt war die grundlegende Festlegung, Entwicklung und Implementierung eines Gebäudedatenmodells sowie eines grafikbasierten Gebäudeeditors.

Seit Juli 2007 werden die Arbeiten zur Plattformentwicklung und zur Integration von bauphysikalischen Simulationsprogrammen in das Lernnetz Bauphysik zum großen Teil im Rahmen der Begleitforschung zu dem BMWi-Forschungsprogramm "Energie optimiertes Bauen" gefördert.

 

Grundstruktur und Komponenten des Lernnetzes

Das Lernnetz lässt sich zur Veranschaulichung in fünf Teile gliedern, die alle miteinander verflochten sind:

  1. 1. ILIAS-Lernnetzsystem (Datenbanksystem, Benutzer- und Rechteverwaltung, Kommunikation)
  2. 2. ILIAS-Benutzeroberfläche (Graphische Oberfläche zur Anzeige in einem Browser)
  3. 3. Inhalte (Inhalte mit zusätzlich beschreibenden Metadaten)
  4. 4. Projektdatenbank (in XML-Datenformat zur Beschreibung von bauphysikalischen Projekten, eine Sonderform von Inhalten)
  5. 5. Applikationen (Programme, mit denen Objekte berechnet oder zur Anzeige gebracht werden können)

Das Lernnetzsystem läuft auf einem zentralen Server und übernimmt die Ablage von Lerninhalten in einer Datenbank sowie die Prüfung und Bearbeitung der Zugriffsrechte auf Inhalte. Das System stellt unter anderem auch sicher, dass Inhalte, die einmal der Öffentlichkeit zugängig gemacht wurden, nicht mehr gelöscht werden, um leere Verknüpfungen zu unterbinden.

Die Inhalte des Lernnetzes können verschiedener Art sein. Zunächst kann der Nutzer die Standarddateitypen des Internets verwenden (html, txt, gif, jpg, png, swf etc.). Durch Plugins für den Browser können auch erweiterte Dateitypen angezeigt werden (avi, svg, mpeg etc.). Schließlich besteht die Möglichkeit, eigene Dateitypen neu zu definieren und selbst entwickelte PlugIns anhand einfach strukturierter XML-Konfigurationsdateien als neue Applikationen in die Lernnetzplattform zu integrieren.

Für Berechnungen im Lernnetz wurde ein modulares Konzept entwickelt, das Berechnungen auf dem Client oder dem Server ermöglichen soll. Dabei werden einfache Berechnungsverfahren auf dem Lernnetzserver selbst, aufwändige Rechenabläufe auf kleinen Rechnerfarmen erledigt. Eingabedaten werden direkt oder vom Server an die Berechnungskerne geschickt, Ergebnisse vom Berechnungskern oder vom Server an die Ausgabeoberfläche gesandt. Ausgangsdaten und Ergebnisse sollen immer gemeinsam gespeichert werden, um jederzeit deren Zusammenhang rekonstruieren zu können.

 

Nutzer und Autor

Das Lernnetz wurde als eine hochintegrierte Lernplattform auf einfache Erweiterbarkeit und auf aktives, partizipatorisches Lernen hin entworfen und entwickelt. Während die meisten Lernplattformen klar zwischen der Rolle des Autors und des Nutzers trennen, ist beim Lernnetz Bauphysik jeder Nutzer auch potenzieller Autor. Jeder Nutzer kann im Lernnetz Inhalte erstellen und sie für von ihm bestimmte weitere Nutzer freigeben, um Gruppenarbeit über das Medium zu fördern. Bevor Inhalte allerdings für alle Lernnetznutzer freigegeben, also veröffentlicht werden, müssen diese ein Lektorat passieren. Die Autorenschaft des Lernnetzes ist dadurch nicht von vornherein auf einige wenige Personen beschränkt. Jeder schreibberechtigte Nutzer kann gleichzeitig  auch Autor sein; durch die Beiträge aller Nutzer ist das System auf Wachstum ausgelegt.

 

Gebäudemodell und Berechnungsprogramme

Speziell für den Bereich Architektur und Bauingenieurwesen wurde ein eigenes XML-basiertes Projektdatenformat entwickelt, um ein Objekt (z.B. Gebäude, Raum, Bauteil) beschreiben zu können. Dadurch werden bisher notwendige Mehrfacheingaben für unterschiedliche bauphysikalische Berechnungen hinfällig. Das Format ist offen gehalten, so dass es auch zukünftig um weitere Parameter ergänzt werden kann. Projekte, die mit diesem Format beschrieben sind, enthalten Daten sowohl für bereits integrierte als auch für noch kommende Berechnungsverfahren im Bereich Bauphysik.

Applikationen können bauphysikalische Simulationen server- oder client-seitig durchführen. Eine zentrale Applikation ist der sogenannte Projekteditor. Er ist ein im Rahmen des Projekts entwickeltes, browserfähiges CAD-System (Java-Applet). Mit seiner Hilfe können innerhalb kürzester Zeit Gebäude gezeichnet sowie Bauteile bezüglich ihres Aufbaus festgelegt und im oben beschriebenen Format gespeichert werden. Die entstandene Projektdatei kann schrittweise entwickelt und ihr Zustand chronologisch oder als Variante zu beliebigen Zeitpunkten eingefroren werden.