Hamburg. Welche Route sollte ein Paketbote wählen, um möglichst viele Sendungen in möglichst kurzer Zeit auszuliefern? Wie lassen sich Lager effizient organisieren oder Fahrzeuge platzsparend auf einer Fähre verladen? Hinter solchen Fragestellungen steckt die Suche nach der bestmöglichen Lösung für komplexe Planungs- und Entscheidungsprobleme. Genau damit beschäftigt sich das Operations Research. Mithilfe mathematischer Methoden werden reale Herausforderungen aus Bereichen wie Logistik, Produktion oder Transport analysiert und optimiert.
Damit Studierende die dafür erforderlichen Methoden selbstständig erlernen und vertiefen können, wurde an der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg (HSU/UniBw H) die Operations Research E-Learning Plattform (OREL) entwickelt. Das Projekt entstand an den Professuren für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Management Science und Operations Research von Prof. Dr. Florian Jaehn sowie für Betriebswirtschaftslehre, insbesondere Beschaffung und Produktion von Prof. Dr. Dominik Kreß. Maßgeblich an der Entwicklung beteiligt waren Julius Hardt, M.Sc. , Dr. Andreas Hipp und Dr. Finn Meissner. Die technische Umsetzung erfolgte in Kooperation mit dem Hamburger Unternehmen digitalklang creating solutions.
Individuelles Lernen für unterschiedliche Lernbedürfnisse
Wer Verfahren des Operations Research sicher anwenden möchte, muss sie nicht nur verstehen, sondern auch selbst rechnen und erproben. Dabei zeigt sich in der Lehre immer wieder ein bekanntes Phänomen: Studierende lernen unterschiedlich und bringen andere Voraussetzungen und Erfahrungen mit. „Während einige Studierende ein Verfahren bereits anwenden können, wenn es in der Vorlesung vorgestellt wird, müssen andere es mehrere Stunden lang selbst anwenden, bis sie es sicher beherrschen. Vorlesungen und Übungen können diese Unterschiede naturgemäß nur begrenzt auffangen. Sie sind darauf ausgelegt, durchschnittliche Lernvoraussetzungen abzubilden. Eine individuelle Begleitung während des Selbststudiums oder eine unmittelbare Rückmeldung bei Fehlern ist im Hochschulalltag jedoch kaum möglich“, erklärt Dr. Meissner.
Aus dieser Herausforderung heraus entstand OREL. Die Plattform soll Studierende dabei unterstützen, Inhalte eigenständig zu vertiefen und Lernwege stärker an den individuellen Bedarf anzupassen.
So unterstützt OREL beim Lernen
Für verschiedene Verfahren können mit OREL individuell generierte Übungsaufgaben erstellt und direkt bearbeitet werden. Schritt-für-Schritt-Lösungen ermöglichen es, Rechenwege nachzuvollziehen und typische Fehler besser zu verstehen.
„Es ist sehr aufwändig, Übungsaufgaben zum Vertiefen einzelner Aspekte eines Verfahrens bereitzustellen und dabei das unterschiedliche Vorwissen der Studierenden zu berücksichtigen. OREL löst dieses Problem durch die schnelle Generierung von Aufgaben und die Möglichkeit, Lösungswege detailliert nachzuvollziehen“, sagt Julius Hardt.
Ein besonderer Vorteil liegt im unmittelbaren Feedback: Fehler werden bereits während des Lernprozesses sichtbar und nicht erst später bei der Durchsicht von Musterlösungen oder in einer Übung. Studierende können ihren Lernfortschritt dadurch kontinuierlich überprüfen und gezielt an den Stellen weiterarbeiten, an denen noch Unsicherheiten bestehen.
Mehr Transparenz bei der Prüfungsvorbereitung
Neben dem eigenständigen Lernen unterstützt OREL auch die Vorbereitung auf Prüfungen. Da sich prüfungsnahe Aufgaben generieren lassen, erhalten Studierende einen realistischen Eindruck davon, welche Kompetenzen gefordert werden und wo noch Übungsbedarf besteht.
Darüber hinaus fördert die Plattform Kompetenzen, die über das Beherrschen einzelner Rechenverfahren hinausgehen. Dazu gehören insbesondere Analyse- und Problemlösekompetenz sowie die Fähigkeit, komplexe Methoden selbstständig zu erschließen.
Entwicklung über mehrere Projektphasen
Die Entwicklung von OREL begann im Frühjahr 2024. Bereits zuvor war rund ein halbes Jahr Vorarbeit in die Konzeption eingeflossen. Umgesetzt wurde das Vorhaben gemeinsam mit dem Praxispartner digitalklang creating solutions.
Während das Unternehmen die technische Infrastruktur, die Entwicklungsumgebung und die Benutzeroberfläche realisierte, verantworteten Julius Hardt, Dr. Andreas Hipp und Dr. Finn Meissner die fachlichen Anforderungen der Plattform und begleiteten deren Umsetzung. Auf Grundlage der Lehrinhalte der beteiligten Professuren entwickelten sie die Inhalte, implementierten Verfahren und überführten bestehende Algorithmen in die Plattform.
Weiterentwicklung eines bestehenden Konzepts
Ganz neu beginnt die Geschichte von OREL allerdings nicht. Bereits an der Universität Siegen entwickelte Prof. Dr. Dominik Kreß die Lernsoftware LAVES, die als geistiger Vorgänger der heutigen Plattform gilt. Für OREL wurde das Konzept jedoch vollständig neu entwickelt und an aktuelle technische Anforderungen angepasst.
Als browserbasierte Webanwendung ist die Plattform ohne zusätzliche Installation nutzbar und wurde gezielt auf die Lehrbedürfnisse an der HSU/UniBw H ausgerichtet. Gleichzeitig wurde der Funktionsumfang erweitert und die Grundlage für eine kontinuierliche Weiterentwicklung geschaffen.
Eine erste Version der Plattform war bereits seit längerer Zeit online und wurde kontinuierlich weiterentwickelt. Rückmeldungen von Studierenden flossen dabei direkt in den Entwicklungsprozess ein. So zeigte sich beispielsweise, dass viele Nutzende OREL nicht nur am Computer oder Tablet, sondern auch auf dem Smartphone verwenden möchten. Entsprechende Anforderungen wurden bei der Weiterentwicklung berücksichtigt.
Positive Rückmeldungen und Blick über die Hochschule hinaus
Obwohl OREL bisher nur zurückhaltend beworben wurde, wird die Plattform bereits von Studierenden genutzt. Die bisherigen Rückmeldungen fallen überwiegend positiv aus. Gleichzeitig liefern sie wichtige Impulse für die Weiterentwicklung der Plattform.
Mit OREL soll jedoch nicht nur die Lehre an der HSU/UniBw H unterstützt werden. Die Plattform wurde bewusst öffentlich zugänglich gestaltet.
„Viele der in OREL behandelten Verfahren gehören zum Standardrepertoire des Operations Research und werden an Hochschulen in Deutschland und darüber hinaus vermittelt. Die Plattform kann deshalb bereits heute über die HSU hinaus genutzt werden und bietet Anknüpfungspunkte für eine zukünftige Weiterentwicklung durch andere Einrichtungen“, erläutert Prof. Dr. Dominik Kreß.
Auf diese Weise soll OREL nicht nur Studierende beim Lernen unterstützen, sondern auch einen Beitrag zu freier Forschung, Lehre und wissenschaftlichem Austausch leisten.