Winnenden

Spielzeugroboter als Lehrmaterial

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Mechatronik-Professor Peter Eichinger. © Ramona Adolf
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Prof. Dr. Bernhard Höfig (links) und Prof. Dr. Peter Eichinger sind die diesjährigen Träger des Landeslehrpreises.

Winnenden/Aalen. Industrie 4.0? Bei einer Umfrage der Hochschule Aalen zeigten sich ausgerechnet die Mechatronik-Studenten an diesem Megathema kein Interesse. Da läuft was falsch, dachte sich Professor Dr. Peter Eichinger und entwickelte mit seinem Kollegen Bernhard Höfig ein neues Konzept für die Lehre. „Education 4.0 smart und agil“ gewann nun den Landeslehrpreis Baden-Württemberg 2017.

Video: Innovative Lehrkonzepte in der Mechatronik.

Schon der alte Goethe wusste, dass Projektarbeit erlerntes Wissen stärker in den Köpfen verankert, mehr Spaß macht und motiviert. „Es ist nicht genug, zu wissen – man muss es anwenden“, wusste der Schriftsteller und Naturforscher Johann Wolfgang von Goethe, ohne zu ahnen, dass seine Erkenntnis Jahrhunderte später in den Mechatronik-Studiengang in Aalen einfließen wird: „Es ist nicht genug, zu wollen – man muss es auch tun.“

Wie die Forschung müsse sich auch die Lehre stetig fortentwickeln, beispielsweise mit innovativen Konzepten, sagte Wissenschaftsministerin Theresa Bauer bei der Verleihung des Landeslehrpreises in Stuttgart. Die beiden Aalener Professoren, Prof. Dr. Peter Eichinger und Prof. Dr. Bernhard Höfig, haben durch mehrere aufeinander abgestimmte Initiativen und Maßnahmen das Thema Industrie 4.0 in ihrem Studiengang Mechatronik fest verankert und darüber hinaus den intensiven Dialog der Hochschule Aalen mit der regionalen Wirtschaft gefördert.

Wie die Begeisterung fürs Tüfteln ganz schnell überspringt

Wie die Begeisterung fürs Tüfteln auf die künftigen Ingenieure überspringt, spürt Peter Eichinger bei den „Makeathons“, an denen die Aalener Studenten seit eineinhalb Jahren teilnehmen. Makeathon setzt sich aus Make und Marathon zusammen, und genau ums Machen und um Ausdauer ging es im Sommer bei der Münchner Spezialmesse „Laser World of Photonic“. 24 Stunden hatten die bunt zusammengewürfelten Teams Zeit, sich ein Produkt auszudenken, einen Prototyp zu bauen und zu präsentieren. Eichingers Augen leuchten, wenn er die Kreativität und das Engagement beschreibt, die die Teilnehmer bei diesen Events an den Tag legen. Eines der Ergebnisse war ein Wechselsystem für 3-D-Drucker, das innerhalb eines Tages aus handelsüblichen Komponenten aus Elektronikläden zusammengebaut wurde – und funktionierte.

Disziplinen miteinander verbinden

Video: Makeathon 2017.

Makeathon ist Industrie 4.0 im Kleinen. Die Verzahnung der industriellen Produktion mit modernen Informations- und Kommunikationstechniken ist die Herausforderung für Ingenieure schlechthin. Gerade die Mechatroniker sind gefordert, die Disziplinen Mechanik, Elektronik und Informationstechnik miteinander zu verbinden. „Ich brauche den Experten, der die Komponenten zusammenhält“, sagt Eichinger über den Paradigmawechsel. Innovationen, ergänzt Prof. Dr. Bernhard Höfig, seien auf Mechatronik ausgerichtet. Einen VW-Käfer zu konstruieren, habe ein Maschinenbauer hingekriegt, gibt Eichinger ein Beispiel. Einen Tesla zu entwickeln, schaffe der Maschinenbauer allein nicht mehr. Es handelt sich um komplexes System.

Wenn sich Eichinger umschaut, findet der gelernte Maschinenbauer in den heutigen Produkten immer weniger Mechanik und immer mehr Software. „Die heutige Produktentwicklung ist nicht nur hochkomplex, sondern auch stark vernetzt“, beschreibt die Hochschule Eichingers Studiengang: „Der Maschinenbau, die Elektrotechnik und Elektronik vernetzen sich mit der Informatik und Optik und bilden somit zusammen die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts: die Mechatronik.“ Im CHE-Hochschulranking der Zeitschrift „Zeit“ liegt die Aalener Mechatronik in Baden-Württemberg auf Platz eins und bundesweit auf Platz drei.

Lehre und Forschung mit dem Lego-Technic-Baukasten

Und dies schafft die Hochschule mit ganz normalen Spielzeugrobotern. 300 Euro kostet einer dieser orangefarbenen Plastikdinger, die sich zuhauf in den Labors der Mechatronik-Abteilung auf dem Aalener Campus tummeln. An ihnen lernen Studenten die Grundlagen der Steuerungstechnik. Das Prinzip unterscheide sich nicht von dem des professionellen Kuka-Roboters für 15 000 Euro, sagt Eichinger. An diesen lässt er freilich Erstsemester lieber nicht ran. Aus dem Lego-Technic-Baukasten stammt auch ein Prototyp für ein Fahrzeug, das auf der Stelle drehen kann. Und auch das autonom auf dem Laufband fahrende Modellauto sieht ziemlich zusammengebastelt aus. Dank der Sensoren und Kameras kann es alles, was ein Auto können muss, das autonom auf einer Straße unterwegs ist.

Umfrage zeigt: Absolventen schienen den Zug der Zeit zu verpassen

Auslöser, das Lehrkonzept in der Mechatronik auf den Prüfstand zu stellen, war vor zwei Jahren eine Umfrage an der Aalener Hochschule, welche Themen die Studenten interessieren. Zur Verblüffung der Professoren Peter Eichinger und Bernhard Höfig tauchte nirgends Industrie 4.0 auf, die damals in aller Munde war. „Die Absolventen scheinen den Zug der Zeit zu verpassen“, befürchteten Eichinger und Höfig. Das neue Lehrkonzept basiert auf fünf Säulen. Seit dem Wintersemester 2015/16 bot die Hochschule Ringvorlesungen Industriedialog Industrie 4.0 an. Die mittlerweile 22 Vorlesungen werden per Livestream an andere Hochschulen übertragen und erreichten mehr als 3000 Zuhörer. So referierte die deutsche Microsoft-Chefin Sabine Bendiek über künstliche Intelligenz.

Eine weitere Säule nennt sich „Problem Based Learning“, das sich an Studenten ab dem vierten Semester richtet. Die größte Begeisterung wecken nach anfänglicher Zurückhaltung freilich die Makeathones. Ganze vier Tage dauern diese auf Gran Canaria, die die Softwareschmiede ITQ veranstaltet und an denen 80 angehende Ingenieure aus mehreren Ländern teilnehmen, darunter zehn aus Aalen. „Das ist für die Studenten richtig geil“, sagt Eichinger und lässt sich von ihrer Begeisterung gern anstecken. Inzwischen bieten Eichinger und Höfig auch Erstsemestern Makeathons an, damit sie eine Ahnung bekommen, wo ihr Studium hingeht, und wissen, warum sie eines Tages als Ingenieure arbeiten wollen. Nach solchen Highlights, sagt Eichinger schmunzelnd, „lassen sich auch meine trockenen Werkstoffkunde-Vorlesungen ertragen“.



Aalen.
„Die Lehre ist neben der Forschung die Kernaufgabe unserer Hochschulen. Forschungsexzellenz und beste Lehre gehören zusammen“, sagte Wissenschaftsministerin Theresa Bauer anlässlich der Verleihung des Landeslehrpreises 2017 an Prof. Dr. Peter Eichinger und Prof. Dr. Bernhard Höfig. Seit 2013 wird der in fünf Kategorien und mit insgesamt 250 000 Euro dotierte Landeslehrpreis im Wechsel mit dem Landesforschungspreis alle zwei Jahre verliehen. „Gute Lehre sichert den Studienerfolg. Deshalb möchten wir die besten Lehrenden im Land auszeichnen. Sie übernehmen eine wichtige Vorbildfunktion“, betonte Theresa Bauer.

Digitalisierung: Ein (r)evolutionärer Transformationsprozess

Peter Eichinger und Bernhard Höfig setzen sich mit großem Engagement und Leidenschaft für eine gute Lehre ein. Besonders wichtig sei ihnen, aktuell und auf der Höhe der Zeit zu sein, heißt es in einer Pressemitteilung der Hochschule Aalen zur Preisverleihung im Neuen Schloss in Stuttgart. „Mit der fortschreitenden Digitalisierung befinden wir uns gerade in einem (r)evolutionären Transformationsprozess“, sagte Prof. Dr. Bernhard Höfig, „für Wirtschaft, Politik und Wissenschaft sind die Themen Digitalisierung, digitale Transformation, Internet der Dinge und Industrie 4.0 von großer Bedeutung, die Begriffe bleiben dabei meist aber reichlich abstrakt“. Um diese im wahrsten Sinne des Wortes begreifbar zu machen, bieten sie beispielsweise jedes Semester ihren Studierenden einen „Makeathon“ (von „to make“ und „Marathon“) an – ein interaktives Format, wo unter Zeitdruck in Teams zusammen kreativ gedacht, konstruiert und programmiert wird.

Make, create and have fun

Die Makeathon-Teilnehmer müssen innerhalb weniger Tage aus einer Idee einen Prototyp fertigen. Die Projektbearbeitung erfolgt nach neuesten Entwicklungsmethoden und entspricht der Durchführung eines Industrieprojekts im Zeitraffer. Somit lernen die Studierenden spielerisch die Projektarbeit kennen. „Unser Motto lautet: Make, create and have fun!“, erläutert Prof. Dr. Peter Eichinger und fügt lachend hinzu: „Und viel Spaß haben unsere Studierenden tatsächlich dabei.“

„Die Studierenden vor positive Herausforderungen zu stellen und die Inhalte so zu verpacken, dass sie einen aktuellen Bezug haben, ist uns elementar wichtig“, betont Bernhard Höfig. Unter dem Einfluss der Digitalisierung veränderten sich auch die Strukturen der Lehr- und Lernsituation grundlegend. „Wir müssen neue Lehrformen entwickeln, die es uns ermöglichen, aktuelle technische Neuerungen und Entwicklungsprozesse praxisnah zu vermitteln“, sagt sein Kollege Eichinger.

Motivation ist ein Erfolgsfaktor

Daher haben die beiden Mechatronik-Professoren auch die Veranstaltungsreihe „Industriedialog – Industrie 4.0“ ins Leben gerufen. Mehrmals im Semester geben prominente Vertreter aus Wirtschaft und Forschung konkrete Einblicke und praktische Anregungen zur Digitalen Transformation. Gleichzeitig wird auch der Dialog und Erfahrungsaustausch zwischen der Hochschule Aalen und den Unternehmen weiter gefördert. Ein Patentrezept für gute Lehre gebe es natürlich nicht, da sind sich die beiden Landeslehrpreisträger einig. Eines aber sei klar: „Motivation ist der wichtigste Erfolgsfaktor für erfolgreiches Lernen.“

Peter Eichinger

Peter Eichinger ist ein waschechter Winnender. Sogar mit Geburtsort Winnenden. Nach seinem Maschinenbau-Studium in Stuttgart war er von 1986 bis 1991 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen der Universität Stuttgart und promovierte zum Dr.-Ing.

Von 1992 bis Ende 1999 arbeitete Eichinger als Entwicklungs-Ingenieur, Gruppenleiter und Prozessleiter im Bereich Entwicklung und Konstruktion bei der Firma Alfred Kärcher GmbH & Co in Winnenden. Bevor Eichinger 2009 als Professor zur Hochschule Aalen ging, war er Gruppen- und Konstruktionsleiter im Bereich Entwicklung bei der Firma Pilz GmbH & Co. KG in Ostfildern.

„Gute Lehre bedeutet für mich, den einzelnen Menschen zu sehen und den Raum zu schaffen, dass jeder seine Potenziale entfalten kann“, beantwortete Eichinger in einem Interview die Frage, was eine gute Hochschulbildung ausmache.