E-Learning mit GOLDi

Das interaktive hybride Online-Labor GOLDi (Grid of Online Lab Devices Ilmenau – www.goldi-labs.net) ist seit vielen Jahren ein integraler Bestandteil der Lehre. Es wird an der TU Ilmenau für Lehrveranstaltungen, praktische Arbeiten sowie Online-Demonstrationen genutzt. Darüber hinaus wird es im Rahmen von Kooperationen mit nationalen und internationalen Projektpartnern gemeinsam eingesetzt.

Die Aufbereitung der Lerninhalte in Form von digitalen, interaktiven Simulationen, Videoaufzeichnungen oder über einen Remote-Zugriff eröffnet mit der permanenten Verfügbarkeit eine dem individuellen Arbeitsrhythmus und Kenntnisstand entsprechende flexible Zeiteinteilung. Dafür kann unter anderem auch das "Tutorium Technische Informatik / Rechnerorganisation / Schaltsysteme" genutzt werden, das sich an dem Lehrbuch "Schaltsysteme" orientiert.

Integraler Bestandteil des Online-Labors sind verschiedene Online-Tools, sogenannte Interaktive Lernobjekte, die auf den Ausbildungsprozess zugeschnitten sind und den Studierenden die Möglichkeit geben, das in den Vorlesungen vermittelte Wissen durch internetbasierte Experimente zu nutzen.

 
 
   

Gesetzmäßigkeiten der Booleschen Algebra können mit Hilfe des Tools „SANE“ (Schaltsysteme Arbeitsblätter im Netz) interaktiv erforscht werden. Studierende können mit vorgegebenen Aufgaben oder frei mit beliebigen Ausdrücken der Algebra experimentieren und so die Zusammenhänge der algebraischen Gesetzmäßigkeiten im Zusammenspiel erarbeiten und verstehen. Dazu sind die Werkzeuge so konzipiert, dass sie Berechnungen in Echtzeit durchführen und die Ergebnisse in verschiedenen frei wählbaren Ansichten und Kontexten darstellen - z.B. boolesche Ausdrücke in verschiedenen Normalformen oder deren Wertverlauf als Wertetabelle.

Für sequentielle Schaltungen und Steuerungsalgorithmen, die systematisch auf der theoretischen Basis von endlichen Zustandsautomaten entworfen werden, steht das Werkzeug „GIFT“ (Grafisches interaktives FSM-Tool) zur Verfügung. Mit Hilfe eines grafischen Editors können hier Steueralgorithmen als Automatengraphen entworfen und analysiert werden. Die Analyse erfolgt über wählbare animierte Kurvenformen der Ein- und Ausgangssignale des Entwurfs oder durch den Export des Entwurfs in das GOLDi Online-Labor und anschließenden interaktiven Experimentierens damit.

Die Verbindung zwischen Boolescher Algebra, schaltalgebraischen Ausdrücken und deren schaltungstechnischer Umsetzung stellt das Online-Tool „BEAST“ (Blockdiagramm-Bearbeitungs- und Simulations-Tool) her. In diesem Tool können die Studenten digitale Schaltungen virtuell erstellen und ihr Verhalten in Echtzeit beobachten, indem sie Wellenformen und farbkodierte Verbindungen verwenden, die aktive und inaktive virtuelle Leitungen symbolisieren. Damit lassen sich sowohl einfache kombinatorische Schaltungen als auch komplexere sequentielle Schaltungen als Regelalgorithmen entwickeln.