Claudia Pedron E.Tutorial - Fachtagung, 04.03-2005.

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1 Claudia Pedron E.Tutorial - Fachtagung, 04.03-2005

2 Didaktische Werkzeuge EasyStatics ist ein Java Programm, das als didaktisches Werkzeug für die Lehre der Baustatik benutzt wird. Es kann als virtuelles statisches Labor betrachtet werden. Es kann als virtuelles statisches Labor betrachtet werden. Studenten können ein Gefühl für das Tragverhalten entwickeln, indem Sie mit Modellen virtuelle Versuche durchführen. Das Programm ist in einer Internet-Plattform eingebettet, die eine gemeinsame Umgebung für Studenten und Dozenten ist.

3 Zielgruppe und Unterrichtsablauf (1) Einsatz im Studiengang Bauingenieurwesen an der ETH Zürich und TU Graz (5. Semester) 30-40 Studenten pro Jahr 2 Kreditpunkte, Arbeitsaufwand von insgesamt 60 Stunden 2 Stunden Vorlesung pro Woche, Rest Selbststudium 2 Stunden pro Woche sind Assistierende in Computerräumen präsent, um Fragen zu beantworten. Jede Woche wird eine neue Übung besprochen, die innerhalb einer Woche gelöst und abgegeben werden sollte.

4 Zielgruppe und Unterrichtsablauf (2) Demonstrationen, die ähnlich wie die Übungen sind, werden vom Dozent in der Vorlesung erklärt und zur Verfügung gestellt. Nach der Abgabe der Übungen wird eine mögliche Lösung zur Verfügung gestellt und während der Präsenzstunden diskutiert. Die Veranstaltung ist testatpflichtig. Während der mündlichen Prüfung wird es nach der Theorie und den Konzepten der Übungen und Demostationen gefragt.

5 Inhalte Studierende lernen die wesentlichen Konzepte und Methoden kennen, die für ihre zukünftigen praktischen Tätigkeiten wichtig sind. Es wird das Tragverhalten ebener Rahmen und Tragwerken mit Hilfe folgender Berechnungsarten analysiert, die auf der Methode der Finite Elemente (FEM) basieren: Linear-elastische statische Berechnung nach der Theorie 1. und 2. Ordnung (inkl. Einflusslinien, Verlauf der Normalspannungen, deren Resultierenden sowie Fachwerkmodell für Stahlbetonstäbe, u.s.w.) Linear-elastische statische Berechnung nach der Theorie 1. und 2. Ordnung (inkl. Einflusslinien, Verlauf der Normalspannungen, deren Resultierenden sowie Fachwerkmodell für Stahlbetonstäbe, u.s.w.) Lineare Stabilitätsberechnung mit Knickformen Lineare Stabilitätsberechnung mit Knickformen Linear-elastische dynamische Berechnung nach Theorie 1. und 2. Ordnung mit Eigenschwingungen Linear-elastische dynamische Berechnung nach Theorie 1. und 2. Ordnung mit Eigenschwingungen Starr-plastische Traglastberechnung auf Grundlage des oberen und unteren Grenzwertsatzes der Plastizitätstheorie (Lösung mit Hilfe der linearen Programmierung) Starr-plastische Traglastberechnung auf Grundlage des oberen und unteren Grenzwertsatzes der Plastizitätstheorie (Lösung mit Hilfe der linearen Programmierung)

6 EasyStatics Funktionalitäten (1) Einfache Eingabe des Modells eines ebenen Tragwerk Erklärung aller fundamentalen Berechnungen der Baustatik mit graphischer bzw. numerischer Visualisierung der Resultaten (Schnittkräften, Verschiebungen, Druck- Zug- und Totalkraftresultierende, Fachwerkmodell, Linie der Tragreserve, M-N Interaktiondiagramm) Visualisierung in Echtzeit der Resultaten nach jeder Änderung der Struktur (Geometrie, Lasten, Auflager, Gelenke, Querschnittseigenschaften) Visualisierung der Tragreserve aller Elemente der Struktur

7 EasyStatics Funktionalitäten (2) Vergleich zwischen verschiedenen Modellen (bis zu 4 Kopien) Anpassung der GUI an eigene Wünsche (Nur bestimmte Funktionalitäten sind sichtbar!) Direkte Eingabe des Modells auf das Bild einer realen Struktur Einbettung von Kommentaren Getrennte Speicherung mehrerer Berechnungszustände

8 EasyStatics Funktionalitäten (3) Erzeugung von Bildern aus beliebigen Bildschirmausschnitten Eingebauter HTML-Editor zur Erzeugung von Dokumenten Online Help Direkte Verbindung mit der EasyStatics-Internet-Plattform (Schicken und Öffnen von EasyStatics Dateien)

9 Funktionalitäten der Internet Plattform Allgemeine Information über EasyStatics und dessen Installation Verwaltung von Studenten, Dozenten und Gästen mit verschiedenen Rechten Hochladen und Herunterladen von Theorie (*.doc, *.ppt, etc.) und EasyStatics Dokumenten (*.est, *.html, etc.) je nach Benutzerrechten Interne Kommunikation zwischen Studenten und Dozenten der gleichen Lehrveranstaltung

10 Aufgaben Die Studenten erhalten jede Woche eine Übung, die eine oder mehrere Berechnungszustände mit Kommentaren umfasst. Studenten sollen die einzelnen Berechnungszustände durch die von EasyStatics gelieferte Funktionalitäten bearbeiten und ihre Überlegungen in Form von Kommentaren darlegen. Die Übung soll in Anlehnung an die Beispiele gelöst werden, die der Dozent erklärt und auf den Server gespeichert hat.

11 Ressourceneinsatz und Finanzierung Filep ETH und Swiss Virtual Campus Institut für Baustatik und Konstruktion (IBK) der ETH Zürich 2 Vollzeitstellen zum Erstellen und Weiterentwickeln des EasyStatics Programms und der dazugehörigen Internet Plattform (inklusiv Betreuung der Studierenden)

12 Entwicklungstand und Erfahrungen Einführung von Programm und Internet Plattform seit insgesamt drei Jahren Der Einsatz von EasyStatics zeigt, dass Studierende motivierter sind kreativer und aktiver sind, da sie mehrere Lösungen erarbeiten können und ein qualitatives Verständnis entwickeln, womit sie ihre Intuition üben lernen

13 Weiterentwicklung Der Inhalt der baustatischen Vorlesung soll revidiert werden, indem der Entwurf anstelle der Berechnungen in den Vordergrund tritt. In diesem Kontext stellt EasyStatics ein nützliches und äusserst innovatives Werkzeug zur Verfügung. Eine 3D-Entwicklung der EasyStatics-Software ist erwünscht Massnahmen, die die Leistungskontrolle unterstützen sollen: Ein System von elektronischen Tests soll erstellt werden, um das Erlernte der Studenten zu prüfen. Ein System von elektronischen Tests soll erstellt werden, um das Erlernte der Studenten zu prüfen. Verwaltung der Prüfungsdokumente in einer Datenbank. Verwaltung der Prüfungsdokumente in einer Datenbank. Automatisches Zusammenstellen der Prüfungen Automatisches Zusammenstellen der Prüfungen