ellog - Das E-Learning-Logbuch

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Wir informieren an dieser Stelle aktuell über die E-Learning-Angebote und -Services des Medienzentrums, das als zentrale Einrichtung der TU Dresden den Einsatz von E-Learning unterstützt und begleitet. Unser Angebot richtet sich vorrangig an alle E-Learning-Akteure der TU Dresden, aber auch an alle EL-Partner an Universitäten, Hochschulen sowie externen Einrichtungen, wie der Bildungsportal Sachsen GmbH.

Donnerstag, 24. August 2017

Themenreihe Digitales Lehren und Lernen in der Hochschule – digitale Simulationen und Planspiele

Wie kann man den eigenen Studierenden eine Möglichkeit geben, sich mit realitätsnahen (Lern-)Szenarien zu beschäftigen, ohne sie dabei in gefährliche Situationen zu bringen oder ethisch nicht vertretbar zu handeln? Digitale Simulationen und Planspiele sind eine Möglichkeit. Beide wollen wir in diesem Post vorstellen und ihre Einsatzmöglichkeiten für die Hochschullehre darstellen. 

How is it possible to give students the opportunity to learn in a realistic setting without putting them at risk or acting in responds to ethical concerns? One answer may be digital simulations and simulation games, which we want to introduced to you in this post. 

Simulationen sind sozusagen realitätsgetreue Nachahmungen/ Nachbildungen einer Situation oder eines Prozesses, die ein Experimentieren zulassen, so dass bestimmte Vorgänge, Reaktionen und Auswirkungen geübt und vom Lernenden nachvollzogen werden können. So werden Vorgänge beobachtbar, die im Original zu schnell (bspw. Schaltkreise) oder zu langsam (bspw. geologische Prozesse) ablaufen. Durch die Kombination aus bildlicher Darstellung und der Möglichkeit Ursache-Wirkung selbst ausprobieren zu können, kann der Lernende eigenverantwortlich sein Verständnis für komplexe Zusammenhänge und dynamische Entwicklungen fördern[1] und Rückschlüsse auf die Arbeit am Original ziehen. Das Lernen ist so nicht nur besser vorstellbar, sondern bietet auch die Chance in einer risikofreien Umgebung zu lernen und auszuprobieren. Vor allem für Fahrsimulatoren oder solche in der medizinischen Ausbildung stellt es somit eine adäquate Lernsituation dar, wenn es auch, in diesem Kontext, ein sehr kostspieliges Lernszenario werden kann.

Planspiele hingegen setzen den Fokus auf die Lösung soziotechnischer Probleme.[2] In simulierten Situationen übernimmt der Lernende eine Rolle, trifft in dieser Rolle seine Entscheidungen und bekommt dafür Feedback. Entscheidungsfindung, Problemlösung und Teamarbeit sind hierfür Schlagworte.

Beim Planspiel ebenso wie bei den Simulationen wird auf das handlungsorientierte, selbstgesteuerte Lernen in einer realitätsgetreuen Situation fokussiert. Beides rückt somit in den Kontext des Game Based Learnings, der Wissensvermittlung durch Spiele. Hierbei werden Handlungsräume eröffnet, die nicht nur konsumiert, sondern produziert werden, das Lernen kann dem eigenen Stil angepasst und Kompetenzen zur Problemlösung unterstützt werden. Parallel dazu können eigene Erfahrungen im Lernprozess gemacht werden. Die dafür genutzte Aktivierung des Lernenden – durch Anwendung und Beteiligung – fördert gleichzeitig auch die Vertiefung des Lernstoffes. Dem gegenüber stehen jedoch auch Herausforderungen beim Einsatz beider Formen. Eine Voraussetzung ist beispielsweise das selbstständige Arbeiten an der Simulation, was aus Zeitgründen nicht immer realisierbar ist. Auch stellt eine Simulation, ebenso wie das Planspiel, „nur einen bestimmten Ausschnitt [eines Prozesses/ einer Situation] dar und hat somit nur begrenzte Gültigkeit. Außerdem können bestimmte Konstellationen in der simulierten Umgebung funktionieren, jedoch nicht in der Realität.“[3] Dennoch: „Erste Studien zeigen, dass sich Probanden, die mit Hilfe einer Simulation Fähigkeiten erwarben, in einem realen Test nicht von denen unterschieden, die die Fähigkeiten in einem realen Setting erlernten.“[4]

Wie können beide Einsatzmöglichkeiten in die Lehre eingebunden werden? Technische Simulationen beispielsweise können den Einfluss unterschiedlich konfigurierter Parameter/ Ausgangsdaten auf das Verhalten eines Körpers oder eines Prozesses darstellen (z.B. Fahrzeugsimulatoren und Logistikprozesse).[5] In einem Training wiederum können Simulationen als Möglichkeit eingesetzt werden, wiederkehrende Handlungsabläufe zu üben. „Beim wissenschaftlichen Rechnen [hingegen] werden Modelle, Algorithmen und Softwarelösungen entwickelt, um mithilfe der Computersimulation Fragestellungen aus den Natur- und Ingenieurwissenschaften beantworten zu können.“ [6]

Es gibt einen Pool an Werkzeugen, die es ermöglichen, mit einem gewissen zeitlichen Aufwand eigene Planspiele und Simulationen zu erstellen. Ein paar sollen hier beispielhaft benannt werden: Mit Hilfe von TOPSIM können beispielsweise Planspiele für betriebswirtschaftliche Fragestellungen erstellt werden. WOLFRAMMATHEMATICA eröffnet Möglichkeiten, verschiedene technische Berechnungen durchzuführen. Oder SUMO – Simulation of Urban Mobility, die für den Bereich der Verkehrswissenschaften mit adäquaten Simulationen aufwartet.

Veröffentlicht unter CC BY-SA Lizenz

Digital teachings and learning in an academic context – using simulation and simulation games

Let´s start defining both terms: Simulations are illustrated situations or processes set up to seem realistic. Herewith, it is possible to test and understand reactions, effects as well as impacts. Due to that, it is possible for students to observe situations and processes that are too fast (e.g. electric circuit) or too slow (e.g. geological processes). So, combining visual representations and cause-effect relations, the opportunity for the learner to strengthen his/her ability to understand complex contents and dynamic developments is offered[7] and, as a result, the learner might draw a conclusion regarding the real situation/process. That means, besides having the chance to learn in a risk-free environment and being able to simply try out different reactions, learning is more visual and helps deepen the learning content.

Simulation Games are focussing on sociotechnical problems.[8]  That means a learner is taking over a role, makes decisions in this role and gets a feedback for his actions and decisions. Besides this, also teamwork and solving problems is important for simulation games.

Both forms, simulations and simulation games, are focussing on action-oriented and self-regulated learning that is taking place in a realistic/authentic setting. So both is to be seen within the context of game based learnings, defined as using games for learning. Herewith, knowledge is not only to be absorbed but to actively produced, learning can be seen independently from time and place and it helps increase the learner´s ability to solve problems as well as to make own experiences within the learning process. Activating the learner by usage of and participation in simulations/simulation games, deepening the learning content is another result of both. In contrary to these advantages we would like to state out some difficulties regarding the usage of both forms within the academic context. For example, one necessary requirement for a learning process with simulations as well as with simulation games is the independent learning process, which is not always possible, according to time issues. And, both forms are “just a specific part [of a situation/a process] and are not valid for the entire one. Additionally, several constellations are to be working within this simulated context, but not in reality.”[9] But besides this: “In some studies it is shown that test persons who learned with the help of simulations and ones that learned in a real environment were able to develop the same abilities.”[10]

How may both be integrated into an academic context? Technical simulations for example can show the impact/effect of different parameters/data on the dynamics of objects or processes (e.g. vehicle simulator or logistical processes).[11] Whereas a training might offer the opportunity to practice recurring actions. “Scientific computing [on the contrary] helps to develop models, algorithms and software solutions for the field of natural and engineering sciences.”[12]

If you would like to use simulations and simulation games for your lecture the following tools will help you: TOPSIM (only in German) helps to set up simulation games in the field of business administration. WOLFRAM MATHEMATICA gives possibilities to carry out technical calculations. Or SUMO – Simulationof Urban Mobility offering simulations in the field of transportation science.  

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[1] Stephan Schwan (2006): Game Based Learning – Computerspiele in der Hochschullehre. Zitiert nach https://www.e-teaching.org/didaktik/konzeption/methoden/lernspiele/game_based_learning/index_html [15.08.2017]
[2] Konstantin Krenz (2015): Was ist interaktives Lernen? https://blogs.hu-berlin.de/ial/was-ist-interaktives-lernen-ganzer-text/ [16.08.2017].
[3] Medienzentrum TU Dresden (2016): Digitales Lehren und Lernen in der Hochschule. Heft 1 „Flexibilität und Vielseitigkeit mit digitalen Lehr- und Lernmaterialien erhöhen“, S. 36.
[4] TU Dresden (2015): Forschungsvorhaben AWIMAS, Schlussbericht Konsortium. Unveröffentlichter Abschlussbericht. Zitiert nach: Medienzentrum TU Dresden (2016), S. 36.
[5] Medienzentrum TU Dresden (2016), S. 31.
[6] Medienzentrum TU Dresden (2016), S. 31.
[7] Stephan Schwan (2006): Game Based Learning – Computerspiele in der Hochschullehre. Zitiert nach https://www.e-teaching.org/didaktik/konzeption/methoden/lernspiele/game_based_learning/index_html [15.08.2017]
[8] Konstantin Krenz (2015): Was ist interaktives Lernen? https://blogs.hu-berlin.de/ial/was-ist-interaktives-lernen-ganzer-text/ [16.08.2017].
[9] Medienzentrum TU Dresden (2016): Digitales Lehren und Lernen in der Hochschule. Heft 1 „Flexibilität und Vielseitigkeit mit digitalen Lehr- und Lernmaterialien erhöhen“, p. 36.
[10] TU Dresden (2015): Forschungsvorhaben AWIMAS, Schlussbericht Konsortium. Unveröffentlichter Abschlussbericht. Zitiert nach: Medienzentrum TU Dresden (2016), p. 36.
[11] Medienzentrum TU Dresden (2016): Digitales Lehren und Lernen in der Hochschule. Heft 1 „Flexibilität und Vielseitigkeit mit digitalen Lehr- und Lernmaterialien erhöhen“, p. 31
[12] [12] Medienzentrum TU Dresden (2016), p. 31.