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Virtualisierung eines Smarthome-Labors: Konzeption, Implementierung und Evaluation

  • Seit dem vermehrten Zugang zum Internet und der damit einhergehenden Digitalisierung hat sich die Lehre aufgrund der technologischen Entwicklungen enorm verändert. Mittlerweile gehören vielfältige E-Learning-Angebote zum Alltag von Studierenden. Die vorliegende Arbeit verdeutlicht die Entwicklungen im E-Learning und den Wandel zu neuen medialen Formen und Konzepten. In vielen Bereichen, insbesondere mit technischen und wissenschaftlichen Schwerpunkten, spielt das Experimentieren im Labor in der Ausbildung der Studierenden eine wichtige Rolle, um die notwendigen praktischen Kenntnisse zu erwerben. Diese Laborerfahrung kann allerdings aufgrund verschiedener Aspekte, wie z.B. der teuren Ausstattung, des begrenzten Zugangs oder der eingeschränkten Kapazität, nicht allen Studierenden angeboten werden. Daher gewinnen seit einigen Jahren virtuelle Labore, welche die Laborarbeit einer höheren Anzahl an Studierenden zugänglich machen, immer mehr an Interesse. Die vorliegende Arbeit widmet sich diesem Thema, zeigt die Möglichkeiten auf und verdeutlicht die wichtige Rolle virtueller Labore in der Lehre. Allerdings werden auch die Defizite deutlich, z.B. der Mangel an didaktisch und qualitativ hochwertigen digitalen Lösungen in vielen Bereichen wie des Internet of Things. Anhand eines Fallbeispiels soll die vorliegende Arbeit den Forschungsstand in diesem Bereich erweitern und die Realisierbarkeit der Virtualisierung eines Smarthome-Labors untersuchen. Neben der Konzeptionsphase, in der die Anforderungen an die Lösung erörtert werden, wird die Implementierung des virtuellen Labors mit geeigneten Technologien sowie die Evaluation der Anwendung mit Hilfe von Benutzertests präsentiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Benutzer das virtuelle PUX-Labor als nützliche Alternative zum realen Labor sehen. Die identifizierten Schwachstellen aus den Benutzertests können genutzt werden, um den Prototyp für die Integration in die DigiLab4U-Plattform und den produktiven Einsatz in Lehrveranstaltungen und Workshops weiter zu verbessern.
  • With the increased access to the internet and the accompanying digitalization, education has enormously changed due to technological developments. Meanwhile, a wide variety of e-learning forms have become part of students' everyday lives. This paper illustrates the developments in e-learning and the shift to new media forms and concepts. In many fields, especially those with a technical and scientific focus, experimentation in the laboratory plays an important role in the students‘ education in order to acquire the necessary practical knowledge. However, this laboratory experience cannot be offered to all students due to various reasons, such as expensive equipment, limited access or insufficient capacity. For this reason, virtual labs have been gaining interest for several years as an alternative to make lab work accessible to a higher number of students. This paper is dedicated to this topic, showing the possibilities and highlighting the important role of virtual labs in education. However, it also presents the shortcomings, like the lack of didactically and qualitatively sophisticated digital solutions in many areas like in internet of things. With a case study, this paper aims to extend the state of research in this area and investigate the feasibility of virtualizing a smart home lab. In addition to the design phase, in which the requirements for the solution are elaborated, the implementation of the virtual lab with suitable technologies as well as the evaluation of the application with the help of user tests is presented. The results show that the virtual PUX-lab is seen as an useful alternative to the real lab. The identified weaknesses from the user tests can be used to further improve the prototype for its integration into the DigiLab4U platform and its productive application in lectures and workshops.

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frontdoor_oas
Metadaten
Author:Eva Ngo
URN:urn:nbn:de:bsz:900-opus4-66976
Referee:Gottfried Zimmermann, Tobias Ableitner
Advisor:Gottfried Zimmermann, Tobias Ableitner
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Granting Institution:Hochschule der Medien, FB 1: Druck und Medien
Date of final exam:2021/11/03
Release Date:2021/12/03
GND Keyword:E-Learning; Virtualisierung; Smarthome; Lernumgebung
Page Number:102
Institutes:FB 1: Druck und Medien / Computer Science and Media (Master)
Licence (German):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International