Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung - KaLeP

Der Maschinenbau der Universität Karlsruhe (TH) hat eine lange und verpflichtende Tradition. Hervorragende Persönlichkeiten haben die Lehre und Forschung im Bereich des Maschinenbaus maßgeblich geprägt.

Dieser Tradition folgend, wurde am Institut für Produktentwicklung ein didaktischer Ansatz entwickelt, der die Vermittlung der notwendigen Kenntnisse für einen Ingenieur unter der Randbedingungen der fortschreitenden Globalisierung und den daraus folgenden veränderten Anforderungen auf hohem Niveau ermöglicht:

Das "Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung - KaLeP" ist ein durchgängiges Ausbildungssystem, das sich am Entwicklungsprozess der Praxis orientiert. Das Konzept wurde 1996 von Albers et al. am IPEK - Institut für Produktentwicklung umgesetzt. Das Ziel des Lehrmodells ist es, die Kompetenz zur selbstständigen Lösung neuer Fragestellungen zu vermitteln. Dies erfolgt durch selbstständiges, begleitendes Lernen in einem wissenschaftlichen Arbeitsumfeld. Es umfasst vor allem die Art und Weise des Lernangebots, der Lernumgebung und den Erwerb von Schlüsselqualifikationen.

Nach Albers und Spöttl (2013) soll der Lernprozess auf unterschiedlichen Wegen begleitet werden:

  • Vorlesungen dienen dazu, den Wissenserwerb zielgerichtet zu gestalten und zu fördern.
  • Übungen sollen die Reflexion des Lernprozesses anregen.
  • Projektarbeit soll den Transfer und die Anwendung des Wissens ermöglichen.

Dieser Dreiklang verschiedener Bausteine, wird bereits seit 1996 durch das Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung - KaLeP unterstützt.

Jeder der drei Bausteine deckt verschiedene Ausbildungsziele ab. In den Vorlesungen werden die theoretischen Grundlagen vermittelt, die die Basis für die anderen zwei Bausteine bilden. Semesterbegleitende Übungen dienen der praktischen Anwendung des theoretischen Wissens auf verschiedene Problemstellungen. Die begleitenden projektbasierten Workshops bieten darüber hinaus die Möglichkeit, das erlernte Wissen eigenständig anzuwenden. Im Vordergrund steht dabei die selbstständige Arbeit in kleinen Projektgruppen um reale Arbeitsbedingungen zu simulieren und neben der Fachkompetenz auch weitere Kompetenzfelder wie z. B. Sozialkompetenz, Kreativitätspotenzial, Elaborationspotenzial und Methodenkompetenz zu entwickeln.

Der wesentliche Kern des Karlsruher Lehrmodells für Produktentwicklung - KaLeP besteht neben der Dreiteilung darin, dass durch eigenes Tun prägende Erfahrungen in gezielt geschaffenen Lehrsituationen in unternehmensähnlichen Arbeitsumgebungen erlangt werden. So bauen Studierende Handlungskompetenzen beim Lösen realer, komplexer und technischer Probleme auf und erwerben sich ganz praktisch Produktentwicklungskompetenz.

 

Im Jahr 2013 wurde die Fakultät für Maschinenbau am KIT mit dem VDMA-Preis Bestes Maschinenhaus für Lehrkonzept und Umsetzung geehrt, in dem das Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung - KaLeP eine zentrale Rolle einnimmt (Fakultät für Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie 2013).

Merkmale von KaLeP am Beispiel der Lehrveranstaltung Maschinenkonstruktionslehre - MKL

Getriebe Workshop
1. Semester Getriebeworkshop
3. Semester Projektsitzung
  • "Lernen durch Tun":
    Die Verschränkung von Vorlesung, betreuter Gruppenarbeit und freier Projektarbeit entspricht den Erkenntnissen der Lernpsychologie im Sinne des modernen Konstruktivismus.
    Diese besagen, dass die Lernerfolge zum großen Teil davon abhängen, welches Bild der Lernende von der "Welt" hat. Bei der Zusammenarbeit in Projektgruppen wird diese persönliche "Welt" sowohl durch die Teammitglieder, als auch durch das Anwenden und Vernetzen von Wissensgebieten erweitert.
     
  • "Lernen durch persönliches Feedback":
    Die Studierenden entwickeln während der viersemestrigen Ausbildung nicht nur "Fachkompetenz", sondern arbeiten auch am Bereich der "weicheren" Kompetenzfelder wie z.B. Sozialkompetenz, Kreativitätspotenzial, Elaborationspotenzial und Methodenkompetenz.
     
  • Ein grundsätzlich neuer didaktischer Vermittlungsansatz zum Verständnis von Maschinenfunktionen und Maschinenelementen. Er wurde unter dem Namen C&C2 A  (Contact&Channel Ansatz) veröffentlicht und dient der Analyse des Zusammenhangs von Funktion und Gestalt technischer Systeme.
     
  • Eine durchgängig multimedial unterstützte Wissensvermittlung. Die Bereitstellung modernster Technologie (unter anderem CAD/PDM) zur Erarbeitung der Projektarbeit und zur Vorbereitung auf eine moderne Entwicklungsumgebung in der Industrie.

Unter diesem Link finden Sie ein kurzes Informationsvideo zur Lehrveranstaltung.

Erfolge und Publikationen

Ein bereits mehrere Jahre durchgeführter Mustertest hat gezeigt, dass sich das Lernverhalten der Studierenden seit der Einführung von KaLeP wesentlich geändert hat und dass die dabei erzielten Lernerfolge wesentlich höher sind als beim Unterricht mit dem "herkömmlichen" Lehrmodell (ausschließlich Vorlesungen und Saalübungen in großen Hörsälen).

Publikationen zu KaLeP


2017
Technikaktivitäten – Herausforderungen in der Ausbildung und vielversprechende Lösungsansätze.
Matthiesen, S.; Hoelz, K.; Fox, D.; Eisenmann, M.
2017. Digitalisierung in der Techniklehre – ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung : 12. Ingenieurpädagogische Regionaltagung, Ilmenau, 11. – 13. Mai 2017, IPW
Technik vermitteln und erleben im Naturwissenschaft und Technik-Unterricht.
Matthiesen, S.; Woll, A.; Hoelz, K.; Eisenmann, M.; Schmidt, S.; Hansjosten, I.; Wegmann, K.; Hoffman, M.; Schnur, A.
2017. Digitalisierung in der Techniklehre – ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung - 12. Ingenieurpädagogische Regionaltagung, Ilmenau, 11. - 13. Mai 2017, IPW
Universitäre Ausbildung zum Konstrukteur im Kontext des industriellen Wandels.
Matthiesen, S.; Drechsler, S.; Bruchmueller, T.
2017. CSR und Digitalisierung : Der digitale Wandel als Chance und Herausforderung für Wirtschaft und Gesellschaft. Hrsg.: A. Hildebrandt, 735–754, Springer Verlag. doi:10.1007/978-3-662-53202-7
2015
Iteratives Vorgehen in räumlich getrennten mechatronischen Entwicklungsteams – Das Wechselspiel von Synthese und testbasierter Analyse.
Matthiesen, S.; Schmidt, S.; Ludwig, J.; Hohmann, S.
2015. Fachtagung Mechatronik 2015 : Dortmund, 12.03.-13.03.2015). Herausgeber: T. Bertram, 137–142, Technische Universität
Supporting validation activities and self-reflection processes in interdisciplinary design teams.
Matthiesen, S.; Schmidt, S.; Klingler, S.; Pinner, T.; Eisenmann, M.; Ludwig, J.; Hohmann, S.; Albers, A.
2015. 17th International Conference on Engineering and Product Design Education, Loughborough Design School, University of Loughborough, United Kingdom, 3. - 4. September, 2015, 418–423, The Design Society
Wie viel (Grundlagen)Wissen braucht technische Bildung? Wege zu technischer Bildung.
Breitschuh, J.; Mattes, P.; Albers, A.
2015. TechColleges - Mit Robotik Lehren lernen, Wege zu technischer Bildung, Referate der 9. Ingenieurpädagogischen Regionaltagung 2014, Siegen, 6. - 8. November 2014. Hrsg.: G. Kammasch, 64–71, IPW
Führung lernen und anwenden in interdisziplinären Teams.
Matthiesen, S.; Schmidt, S.; Berg, J.; Klink, K.
2015. 10. Ingenieurpädagogische Regionaltagung 2015, 5. - 7. November 2015, Eindhoven, NL
Erfahrungsbericht aus der universitären SysML Ausbildung von Ingenieuren.
Matthiesen, S.; Möser, G.; Schmidt, S.; Müller, M.
2015. Anwendungsorientierung und Wissenschaftsorientierung in der Ingenieurbildung : Wege zu technischer Bildung : Referate der 10. Ingenieurpädagogischen Regionaltagung 2015. Hrsg.: G. Kammasch, IPW
2014
Zukunftssichere Hochschulbildung von Ingenieuren.
Breitschuh, J.; Helmich, A.
2014. 24. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Erziehungswissenschaften, Berlin, 9.-12. März 2014
Competence in Higher Education and the Working Environemnt.
Breitschuh, J.; Albers, A.
2014. Kompetenz im Studium und in der Arbeitswelt- Competence in Higher Education and the Working Environment. Hrsg.: F. Musekamp, 107–129, Peter Lang International Academic Publishers
Lehre hoch Forschung - Interdisziplinäres Projekt zum Kompetenzausbau bei Studierenden und Lehrenden der Maschinenkonstruktionslehre.
Albers, A.; Breitschuh, J.; Diez, A.; Gidion, G.; Helmich, A.; Klink, K.; Matthiesen, S.; Rietschel, U.
2014. Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
The Karlsruhe SysKIT Approach -- A Three-Step SysML Teaching Approach for Mechatronic Students.
Matthiesen, S.; Schmidt, S.; Moeser, G.; Munker, F.
2014. Procedia CIRP, 21, 385–390
Evaluating learning outcomes of soft skills in mechanical engineering education.
Breitschuh, J.; Helmich, A.; Albers, A.; Gidion, G.
2014. Proceedings of the 16th International Conference on Engineering and Product Design Education: Design Education and Human Technology Relations, E and PDE 2014, Twente Enschede, Netherlands, 4. September 2014 through 5. September 2014, 644–649
A Cooperative and Competitive Workshop in Mechatronics Engineering.
Krebs, S.; Schmidt, S.; Matthiesen, S.; Hohmann, S.
2014. International Journal of Engineering Pedagogy, 4 (1), 13–17
2013
Cooperation-focused education in mechatronic engineering design projects.
Schmidt, S.; Lohmeyer, Q.; Krebs, S.; Hohmann, S.; Matthiesen, S.
2013. 15th International Conference on Engineering and Product Design Education: Design Education - Growing Our Future, EPDE 2013; Dublin; Ireland; 5 - 6 September 2013: Proceedings. Ed.: E. Bohemia, 296–301, The Design Society
Erschließung mechatronischer Synergiepotentiale durch kooperationsorientierte Lehre (koop-L).
Matthiesen, S.; Hohmann, S.; Schmidt, S.; Breitschuh, J.; Lohmeyer, Q.; Krebs, S.
2013. Standortvorteil Methodik : 11. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik (KT 2013), 12. - 13. September 2013 in Aachen. Hrsg.: K. Brökel, Shaker Verlag
2012
Establishing CAD and PDM as part of engineering education in large classes for undergraduate students.
Geier, M.; Jäger, S.; Maier, T.; Albers, A.
2012. Design education for future wellbeing: Proceedings of the 14th International Conference on Engineering and Product Design Education, Antwerp, Belgium, September 6-7, 2012. Ed.: L. Buck, 41–46, Design Society
KaLeP: Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung. Ein Ansatz zur Kompetenzerfassung in der Ingenieurausbildung.
Albers, A.; Burkardt, N.; Becke, C.
2012. Kompetenzen in der Kompetenzerfassung: Ansätze und Auswirkungen der Vermessung von Bildung. Hrsg.: M. Pfadenhauer, 75–86, Beltz Juventa
2009
KALEP - An engineering education model supported by modern IT-solutions.
Albers, A.; Sauter, C.; Maier, T.; Geier, M.
2009. ICEE iCEER 2009, Grand Intercontinental Hotel, Seoul, South Korea, August 23-28, 2009
Das Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung (KaLeP) als Beispiel zur ganzheitlichen Integration von Projektarbeit in die universitäre Lehre.
Albers, A.; Burkardt, N.; Deigendesch, T.; Robens, G.
2009. 1. Darmstädter Ingenieurkongress Bau und Umwelt : 4. und 15. September 2009; [Tagungsband]. Hrsg. : H.-J. Linke, TU Darmstadt
2004
The constructivist aspect of design education in the Karlsruhe education model for industrial product developemnt KaLeP.
Albers, A.; Burkardt, B.; Ohmer, M.
2004. Proceedings of 2nd International Engineering and Product Design Education Conference - The Changing Face of Design Education, 2-3 Spetember, 2004, Delft, The Netherlands, 8 S., Delft
2002
New education concepts for the training of creative engineers - the Karlsruhe education model for industrial product development - KaLeP.
Albers, A.; Burkardt, N.; Matthiesen, S.
2002. Proceedings of the 23rd SEED Annual Design Conference and 8th National Conference on Product Design Education, 12 July, 2001Derby, United Kingdom, 11 S., Derby
2000
The "Karlsruhe model" - a successful approach to an academic education in industrial product development.
Albers, A.; Burkardt, N.; Matthiesen, S.; Schweinberger, D.
2000. Engineering & Product Design Education Conference, 5./6. September, 2000, Brighton, UK, 8 S., Brighton