BMB105: Modellierung und Simulation - Capstone (mit IWA - Technisches Englisch)

Lernpfad Modellierung und Simulation

BMB105: Modellierung und Simulation - Capstone (mit IWA - Technisches Englisch)

Kurzporträt BMB105: Modellierung und Simulation - Capstone (mit IWA - Technisches Englisch)
Worum geht es? In diesem Modul führen Studierende die Inhalte des Lernpfads in einem Projekt zusammen. Studierende beschreiben physikalische Effekte mathematisch, setzen numerische Methoden in Algorithmen um und simulieren das Verhalten technischer Systeme. Zusätzlich üben Studierende, Ergebnisse zu dokumentieren, zu präsentieren und technische Inhalte auf Englisch zu kommunizieren.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden gebraucht, um technische Fragestellungen modellbasiert zu bearbeiten und Simulationsergebnisse sinnvoll zu bewerten. Ebenso wichtig ist die Fähigkeit, Vorgehen, Annahmen und Ergebnisse nachvollziehbar zu dokumentieren und im Team zu kommunizieren.
Wieso ist es interessant? Das Capstone-Modul zeigt, wie Mathematik, Physik, Numerik und Programmierung in einer zusammenhängenden Aufgabe zusammenwirken. Wer erleben möchte, wie aus einem technischen Phänomen ein Modell, ein Algorithmus und eine Simulation entstehen, findet hier den Praxisbezug.
Modulverantwortung

Studiendekan(in) des Fachbereichs

Lehrperson(en)
  • Prof. Dr. Emely Große-Böckmann
  • Prof. Dr. Dirk Roos
  • Prof. Dr. Georg Vossen
  • Lehrpersonen des Sprachenzentrums
Verwendbarkeit

Bachelor Maschinenbau

Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Pflicht
Sprache

Deutsch und Englisch

Angebot

Wintersemester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS
  • V | - Ü | 3 P | 2 SL
Workload
Präsenzstudium: 55 Std. Selbststudium: 80 Std.
Engl. Titel

Capstone project

Empfohlene Voraussetzungen
  • BB007: Mathematische Grundlagen für Ingenieurwissenschaften: Analysis, Gleichungen, Funktionen und mathematische Modellierung technischer Zusammenhänge.
  • BMB101: Lineare Algebra: lineare Algebra, Eigenwerte und gewöhnliche Differenzialgleichungen für technische Modelle.
  • BB004: Grundlagen der Mechanik: Statik, Freischnitt, Gleichgewichtsbedingungen und mechanische Grundmodelle.
  • BMB102: Dynamik: kinematische und kinetische Beschreibung bewegter mechanischer Systeme.
  • BMB103: Regelungstechnik: Modellbildung, Regelkreisstrukturen, Stabilitätsanalyse und Bewertung dynamischer Systeme.
  • BMB104: Numerik: numerische Verfahren, algorithmische Umsetzung und Interpretation berechneter Simulationsergebnisse.
  • BB005: Grundlagen der Elektrotechnik 1: elektrische Grundgrößen, einfache Netzwerke und mathematische Beschreibung elektrischer Systeme.
  • BB001: StartING 1: fachsprachliche Englischkenntnisse, technische Fachsprache und grundlegende technische Kommunikationssituationen.
Zugehörige Lehrveranstaltungsteile
  • BMB105a: Modellierung und Simulation - Capstone-Projekt: 3 ECTS, 3P
  • BMB105b: IWA - Technisches Englisch: 2 ECTS, 2SL
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Mit erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, ausgewählte physikalische Effekte auf phänomenologischer und mathematischer Ebene zu beschreiben, mit geeigneten numerischen Methoden algorithmisch abzubilden, zu simulieren, die Simulationsergebnisse zu interpretieren und fachlich nachvollziehbar zu dokumentieren und zu präsentieren. Darüber hinaus können sie technische Prozesse, Systeme und Arbeitsergebnisse in geeigneter Fachsprache darstellen und typische berufliche Kommunikationssituationen auf Englisch bewältigen.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • ausgewählte physikalische Effekte, zum Beispiel Elektromagnetismus, Schwingungen, Diffusion oder Reaktionsgleichungen, phänomenologisch und mathematisch beschreiben (BMB105a),
  • relevante numerische Methoden auf die zugrunde liegenden Gleichungen anwenden (BMB105a),
  • geeignete Algorithmen zur Simulation der betrachteten Effekte entwickeln und implementieren (BMB105a),
  • Simulationsergebnisse darstellen, interpretieren und hinsichtlich Plausibilität und Fehlerquellen bewerten (BMB105a),
  • notwendige Anpassungen am Modell, Algorithmus oder Simulationsansatz begründen (BMB105a),
  • ihre Vorgehensweise und Ergebnisse fachgerecht dokumentieren und präsentieren (BMB105a),
  • technische Abläufe, Geräte, Produkte und Arbeitsergebnisse fachsprachlich beschreiben (BMB105b),
  • Präsentations-, Diskussions- und Feedbacksituationen im technischen Kontext auf Englisch üben (BMB105b).
WOZU

Die Studierenden nutzen diese Kompetenzen, um physikalisch-technische Problemstellungen modellbasiert zu durchdringen, Simulationen kritisch zu beurteilen, Fehler auf verschiedenen Ebenen zu identifizieren und fachliche Ergebnisse in technischen Projekt-, Dokumentations- und Kommunikationssituationen adressatengerecht darzustellen.

Inhalte

Veranstaltungsteil BMB105a: Modellierung und Simulation - Capstone-Projekt

  • Vorstellung gängiger physikalischer Effekte, wie z.B. Elektromagnetismus, Schwingungen, Diffusion, Reaktionsgleichungen, jeweils in Begleitung von Anwendungsbeispielen
  • Beschreibung dieser Effekte auf phänomenologischer und mathematischer Ebenen
  • Anwendung numerischer Methoden auf die entsprechenden Gleichungen
  • Programmierung eines Algorithmus, der anhand der Gleichungen die besprochenen Effekte simuliert und darstellt
  • Interpretation der Ergebnisse: Was sagt das Ergebnis aus? Ergibt mein Ergebnis Sinn? Warum/warum nicht?
  • Wo müssen warum Anpassungen vorgenommen werden?

Veranstaltungsteil BMB105b: IWA - Technisches Englisch

  • technisches Fachvokabular
  • Darstellung technischer Abläufe und Prozesse, zum Beispiel Produktionsschritte
  • Erläuterung von Diagrammen, Skizzen und technischen Daten
  • Beschreibung von Geräten, Produkten und technischen Arbeitsergebnissen
  • technische Präsentationen
  • kommunikative Situationen im Unternehmen, zum Beispiel Diskussionen, Meetings und Feedbackgespräche
  • Phrasen und Redemittel für Präsentationen
  • kooperative Kommunikationsstrukturen
  • Reflexion des eigenen Arbeits- und Lernprozesses
Prüfungsvorleistung

Testat im Veranstaltungsteil BMB105b: IWA - Technisches Englisch: schriftlicher Test (75 Minuten) sowie mündliche Leistung (Kurzpräsentationen, fachsprachliche Kommunikationsübungen und Reflexionsbeiträge) im Kursverlauf

Prüfungsleistung

Studienarbeit (10-20 Seiten) mit Fachgespräch (15-20 Minuten) im Veranstaltungsteil BMB105a: Modellierung und Simulation - Capstone-Projekt: Mögliche Prüfungsartefakte sind insbesondere eine technische Dokumentation, Modellierungsunterlagen, Algorithmen- und Implementierungsnachweise, Simulationsergebnisse, Plausibilitäts- und Fehlerbetrachtungen sowie eine Präsentation mit Fachgespräch.

Literatur

Veranstaltungsteil BMB105a: Modellierung und Simulation - Capstone-Projekt

  • Ulrich Harten: Physik, 8. Auflage, Springer Vieweg, 2021
  • Dirk Reith, Martin Schenk, Gerd Steinebach: Modellbildung und Simulation. Springer Vieweg, 2021.
  • Günter Bärwolff, Caren Tischendorf: Numerik für Ingenieure, Physiker und Informatiker, 4. Auflage, Springer Spektrum, 2022

Veranstaltungsteil BMB105b: IWA - Technisches Englisch

  • Bonamy, David: Technical English 4, Pearson, 2022
  • themenspezifische Fachliteratur und Unterlagen aus dem Capstone-Projekt