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Bei vielen Schulungen, Unterrichten und Weiterbildungen kommen Präsentationen zum Einsatz, um ausbildungsrelevante Inhalte zu vermitteln. Oft sind diese jedoch nicht interessant und zielführend gestaltet, was sich z. B. durch ein Übermaß an Text auszeichnet. Die Autoren stellen alternativ eine visualisierte Aufbereitung von Inhalten vor. Ziel ist es, komplexe Sachverhalte als einfache Bilder und Skizzen komprimiert darzustellen. Mit Hilfe der vorgestellten Methoden können beispielsweise Übungen effizienter vorbereitet, Einsätze übersichtlich erfasst, aber auch alltägliche Situationen vereinfacht kommuniziert werden.
Die Visualisierung von Programmabläufen ist ein zentraler Aspekt für Programmieranfänger, um das Verständnis von Codeabläufen zu erleichtern und den Einstieg in der Softwareentwicklung zu unterstützen. In dieser Masterthesis wird ein speziell auf die Bedürfnisse von Einsteigern zugeschnittenes generisches Framework vorgestellt, wobei der Fokus auf einer einfachen, verständlichen aber auch korrekten Darstellung der Programmausführung liegt. Das Framework integriert das Debugger Adapter Protocol, um den Debugger unterschiedlicher Sprachen ansprechen und verwenden zu können.
In dieser Arbeit werden zunächst die Anforderungen für das generische Framework diskutiert. Anschließend werden bestehende Ansätze zur Visualisierung von Programmabläufen ausführlich untersucht und analysiert. Die Implementierung des Frameworks wird daraufhin detailliert beschrieben, wobei besonderer Wert auf die Erweiterbarkeit unterschiedlicher Sprachen gelegt wird.
Um die Eignung des Frameworks zu evaluieren, werden mehrere Aufgaben aus dem ersten Modul mit der jeweiligen Programmiersprache des Studiengangs Angewandte Informatik der Hochschule Offenburg betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass das Framework mit den Aufgaben umgehen und diese korrekt und verständlich darstellen kann.
Eine neue Programmiersprache zu erlernen kann für Anfänger:innen manchmal schwer sein, selbst für Programmiersprachen wie Python, die bekannt dafür sind Einsteigerfreundlich zu sein. Denn selbst wenn die Syntax eines Python Programms schnell verstanden wird, ist oft nicht direkt erkenntlich wie der Code hinter dem Programm funktioniert. Anfänger:innen können dabei auch auf ihre Grenzen stoßen, den Ablauf eines Programmes nur alleine durch den Programmcode zu verstehen. Denn der Text der den Code ausmacht, kann auch nur bis zu einem gewissen Grad vermitteln wie oder was genau abläuft. Um den Ablauf eines Programms besser vermitteln zu können, wird der Code oft z.B. mit Diagrammen visualisiert. Visuelle Elemente können ebenfalls zusätzlich zum Code mehr Unterstützung leisten. Das Thema dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Visualisierung von Python Programmen in der Entwicklungsumgebung Visual Studio Code, um Programmieranfänger:innen und Student:innen beim Erlernen der Programmiersprache Python zu unterstützen. Die Entwicklung der Visualisierung beinhaltet, das Erstellen einer Erweiterung in Visual Studio Code, die unter anderem das Debug Adapter Protocol einsetzt um mit dem Python Debugger zu kommunizieren.
Digitalisierung und Visualisierung für die Lehre an Hochschulen am Beispiel der Medientechnik
(2022)
Ziel dieser Arbeit war die Erstellung eines Konzepts für die digitale Lehre am Beispiel der Medientechnik an der Hochschule Offenburg. Das Konzept sollte anhand der Funktionsweise von Digitalkameras und den Themengebieten Blende, Verschlusszeit, ISO und dem Crop-Faktor erstellt werden. Bei Konzepterstellung wurden insbesondere existierende, wissenschaftliche Erkenntnisse aus den Bereichen E-Learning, Blended-Learning und Visualisierung berücksichtigt. Darüber hinaus wurden für das Konzept Visualisierungen für die genannten Themengebiete erstellt. Vor Erstellung der Visualisierungen galt es, mögliche Vorteile der 3D-Visualisierung gegenüber der 2D-Visualisierung zu prüfen und eine Auswahl für das Konzept zu treffen. Als weiteres Ziel sollten die in der Arbeit gewonnenen Erkenntnisse, insbesondere bei der Konzepterstellung, anderen Hochschulen und Lehrenden als Grundlage für eigene Konzepte dienen, um eine digitale Lehre mit Online-Anteilen umsetzen zu können.
Diese Ziele werden im Verlauf der Arbeit uneingeschränkt erreicht.
Die in der Arbeit durchgeführte Literaturanalyse zeigt, dass der Einsatz von E-Learning und digitalen Medien zu einem besseren Lernerfolg bei Studierenden führt. Die Anwendung von Blended-Learning-Modellen, als Ergänzung zum E-Learning, können die Nachteile der Präsenzlehre ausgleichen.
Durch den Einsatz von Visualisierungen (Bilder und Animationen) kann in der Theorie belegt werden, dass sich beide Darstellungsformen positiv auf die Lernleistung von Studierenden auswirken. Insbesondere eigenen sich Animationen bei der Durchführung von Laboren zum Ausgleich unterschiedlicher Vorkenntnisse. Außerdem tragen Animationen dazu bei, die Fähigkeit zur eigenständigen Problemlösung zu verbessern, wenn Animationen gleichzeitig mit Erläuterungen eingesetzt werden.
Eine Vorteilhaftigkeit von 3D- gegenüber 2D-Visualisierungen in der Lehre, konnte in der Arbeit nicht bestätigt werden. Nicht zuletzt aufgrund eines erhöhten Aufwandes zur Erstellung und Anwendung von 3D-Visualisierungen, wurde für das Konzept eine 2D-Darstellung gewählt. Zwar werden 3D-Visualisierungen zur Wissensvermittlung an Hochschulen eingesetzt, es konnten jedoch keine wissenschaftlichen Erkenntnisse herangezogen werden, die eine verbesserte Lernleistung oder einen besseren Lernerfolg gegenüber 2D-Visualisierungen belegen. Diese Arbeit zeigt ebenfalls, dass die Anforderungen Expressivität, Effektivität und Angemessenheit für jede Visualisierung erfüllt werden müssen, damit eine Visualisierung im Kontext der Lehre vorteilhaft ist. Darüber hinaus müssen für jede Darstellung operationalisierte Lernziele definiert werden. Nur so kann eine Überprüfung und Beurteilung einer Visualisierung durchgeführt werden. Die Erfüllung dieser Anforderungen wurde für die selbsterstellten Illustrationen zu Blende, Verschlusszeit, ISO und dem Crop-Faktor berücksichtigt und kritisch geprüft. Die Anforderungen wurden vollumfänglich erfüllt.
Bei der Konzepterstellung wurden die in der Arbeit gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse berücksichtigt und am Beispiel der Vorlesung Digitale Medien 2 umgesetzt. Das Konzept zeigt in der Theorie, wie E-Learning, Blended-Learning und Visualisierungen bei dieser Vorlesung eingesetzt werden können.
Eine Erprobung in der praktischen Anwendung muss zwingend erfolgen, um die im Konzept definierten, operationalisierten Lernziele der Visualisierungen zu bestätigen. Ebenfalls gilt es den Einfluss des Konzepts auf den Lernerfolg von Studierenden an der Hochschule Offenburg zu prüfen.
Das Projekt PHOTOPUR soll die Reduzierung von Pestiziden in Oberflächengewässern ermöglichen. In dieser Arbeit wird eine Automatisierung eines ersten Demosystems entwickelt, welches den gesamten Reinigungsprozess abbildet. Eine Projektierung der Automatisierung des Systems wird mit den dafür vorgesehenen Fließschemas und Gerätelisten durchgeführt. Darauf aufbauend wird die Ablaufsteuerung des Demosystems durch einen Ablauf-Funktionsplan umgesetzt. Um eine Systemüberwachung der Anlage zu gewährleisten wurde dazu eine Visualisierung ausgearbeitet. Zusätzlich wurden die Regelstrecken der Durchflussregelungen in den zwei Teilprozessen des Reinigungsprozesses bestimmt und durch unterschiedliche Einstellregeln der optimale Regler der Regelkreise ermittelt.
Die in dieser Arbeit entwickelte Software, beinhaltet die drei folgenden Umsetzungen: Realisierung der Ablaufsteuerung, Implementierung der Reglerparameter durch einen vorhandenen Regelalgorithmus und die Visualisierung des Demosystems.
Shapes and structures of vortex breakdown phenomena in rotating fluids are visualized. We investigate the flow in a cylindrical container and in a cone between two spherical surfaces. The primary swirling flow is induced by the rotating upper disk in the cylindrical case and by the lower boundary in the spherical case. The upper surface can be fixed with a no slip condition or can be a stress-free surface. Depending on these boundary conditions and on the Reynolds number novel structures of recirculation zones are realized. Experiments are done to visualize the topological structure of the flow and to determine their existence range as function of the geometry and rotation rate. A comparison between the experimental and theoretical approach shows a good agreement in respect to the topological structures of the flows.
Bei vielen Schulungen, Unterrichten und Weiterbildungen kommen PowerPoint-Präsentationen zum Einsatz, welche durch epische Länge, Unmengen von Informationen und Text charakterisiert sind. Zur Folge haben kann dies, dass die meisten Zuhörer binnen kürzester Zeit gedanklich abschalten, den Wortregen über sich ergehen lassen und dabei andere Dinge in den Fokus ihrer Aufmerksamkeit stellen. Die Autoren zeigen, wie und warum der »Zuhörer« zu einem »Zuschauer« werden sollte – sprich: die zu vermittelnden Aspekte und Informationen als einfache Bilder komprimiert darzustellen. Der folgende Beitrag setzt sich mit dieser Art von Perspektivenwechsel kontrovers auseinander und gibt für den Praxisalltag mögliche Lösungsansätze.
Dos and Don’ts im Dashboard-Design: Wie Eyetracking-Verfahren bei der Datenvisualisierung helfen
(2016)
Im Buch "Visualisiere deine Welt! Ein Workbook für visuelle Notizen" erlernt der Leser in den ersten drei Teilen Schritt für Schritt, was visuelle Notizen sind und welchen Vorteil sie gegenüber rein textbasierten Notizen haben sowie aus welchen Elementen sie sich zusammensetzen. Anwendung finden visuelle Notizen beim Kommunizieren mit anderen, um sich visuell verständlich zu machen. Sie helfen aber auch dabei, Lösungen für Probleme zu finden, Ideen zu entwickeln und letztendlich bedeutsame Inhalte visuell zu dokumentieren. Im letzten Teil des Workbooks hat der Leser die Möglichkeit, sein erlerntes Wissen in zahlreichen Übungen anzuwenden.
Konzept und Realisierung einer Smartphone-App, für die 3D-Visualisierung von Jogging-Aktivitäten
(2014)
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine App konzipiert und entwickelt, welche die Häufigkeit und Art der Fortbewegung eines Nutzers visuell erfassbar aufbereitet. Eine dreidimensionale Darstellungsart zielt dabei besonders auf eine bessere Übersicht und Wertschätzung der erbrachten Laufleistung ab. Dies soll durch personifizierte Visualisierungsmöglichkeiten, in Verbindung mit dem 3D-Druck, gefördert werden. Der entwicklete Prototyp bildet die Grundlage für die Bereitstellung eines solchen leistungsorientierten 3D-Druckprodukts.