Holistech Lernlabor · Ingenieurwissenschaften im Browser
Technik verstehen, indem man sie selbst rechnet.
Interaktive Lehrbücher machen anspruchsvolle numerische Methoden im Selbststudium zugänglich – schrittweise, aus verschiedenen fachlichen Perspektiven und mit ausführbaren Experimenten.
Experiment 01
Wärmeleitung im Träger
Bereit
Ein reduziertes 1D-Finite-Elemente-Modell. Verändere Brandtemperatur und Zeit; das Modell löst die Temperaturverteilung neu.
- Kühles Auflager
- 20 °C
- Trägermitte
- 20 °C
- Brandherd
- 600 °C
Unser Lehransatz
Vom beobachtbaren Phänomen zur eigenen Rechnung.
Wir beginnen mit einer konkreten Frage, entwickeln die Mathematik schrittweise und machen den Code zum veränderbaren Experiment.
Die Lernwege richten sich auch an Studierende, die noch wenig mathematische Erfahrung mitbringen oder aus Fächern wie Biologie zu technischen Simulationsmethoden finden. Ein Thema wie die Finite-Elemente-Methode wird deshalb über Phänomene, geometrische Vorstellungen, Mathematik, Code und konkrete Anwendungen erschlossen.
- Beobachten Ein Phänomen gibt der Rechnung eine Richtung.
- Herleiten Jeder mathematische Schritt bleibt begründet.
- Verändern Parameter machen Wirkung und Grenzen sichtbar.
- Übertragen Das Gelernte wird in einem neuen Zusammenhang geprüft.
Finite-Elemente-Methode
FEM verstehen
Ein Träger im Feuer führt von der ersten Temperaturfrage über Diskretisierung und Elementmatrizen bis zu gekoppelten technischen Problemen.
17 Kapitel
Der Einstieg setzt weder Programmierkenntnisse noch mathematische Analysis voraus. Browserexperimente lassen sich direkt verändern, bevor die Herleitung vertieft wird.
FEM-Lernweg ansehenElektrodynamik und FDTD
Maxwell verstehen
Elektrische und magnetische Felder werden als zusammenhängendes dynamisches System erfahrbar – von Vektorfeldern bis zu Antennen und numerischen Wellenlaboren.
32 Kapitel
Python-Grundkenntnisse und Schulmathematik genügen für den Einstieg. Interaktive Spielwiesen, Animationen und ausführbare FDTD-Labore verbinden Gleichungen mit beobachtbaren Wellen.
Maxwell-Lernweg ansehenBiomechanik und Knochenumbau
Warum der Knochen wächst, wo er wächst
Eine Läuferinnenferse führt von tastbaren Kräften über Gewebe, Netze und FEM bis zur Frage, wie Belastung den Umbau von Knochen beeinflusst.
18 Kapitel
Schulmathematik und Interesse an Anatomie genügen. Programmierung, Vektoren, Matrizen, Differentialgleichungen und Diskretisierung entstehen entlang eines durchgehenden biomechanischen Modells.
Knochenwachstums-Lehrwerk öffnenAtombau und Periodensystem
Periodensystem verstehen
Die Ordnung der Elemente wird als Folge des Atombaus lesbar – von Gruppen und Perioden über die Elektronenbesetzung bis zu Orbitalen und der Anregung des Wasserstoffatoms.
5 Kapitel
Keine Vorkenntnisse nötig; Schulmathematik genügt für die Exkurse. Ein Elementexplorer zeigt die Elektronenbesetzung aller 118 Elemente, vier Exkurse vertiefen Isotope, Schrödingergleichung und die Grenzen der Modelle.
Periodensystem-Lernweg ansehenSo lässt sich das Lernlabor nutzen
Lesen, rechnen und ausprobieren – im eigenen Tempo.
Vorhersagen
Vor der Rechnung entsteht eine begründete Erwartung.
Nachvollziehen
Herleitung und Code führen denselben Gedanken aus.
Experimentieren
Parameteränderungen zeigen Wirkung, Stabilität und Grenzen.
Übertragen
Neue Aufgaben prüfen, ob aus einem Ergebnis Verständnis geworden ist.
Entstehung und Qualität
Lehrtexte und Rechenmodelle entstehen gemeinsam.
Die Lehrwerke werden vom Institut für holistische Technologieforschung entwickelt. Rechenbeispiele, Visualisierungen und Erläuterungen beziehen sich auf dieselben nachvollziehbaren Modelle.
Kapitel werden aus versionierten Quellen gebaut. Aufgaben, Browserexperimente und numerische Referenzen werden im jeweiligen Lehrwerk geprüft. Quellenhoheit und Buildgrenzen sind dokumentiert.
Verantwortung und Quellen ansehenSimulation, KI und menschliche Ideen
Rechnen hilft, reale Zusammenhänge zu untersuchen.
Numerische Verfahren machen komplexe Systeme untersuchbar. Sie helfen, Zusammenhänge zu verstehen, Varianten zu vergleichen und Lösungen gezielt weiterzuentwickeln.
KI kann den Aufbau, die Ausführung und die Auswertung von Modellen unterstützen. Menschen bringen die entscheidenden Fragen, fachliche Urteilskraft und Ideenvielfalt ein. Im Tandem erweitern KI und Simulation den Raum für Forschung und Innovation.
FEM, Elektrodynamik und Biomechanik bilden den Anfang. Weitere interaktive Lernwege zu numerischen Verfahren werden folgen.
Den Lehransatz kennenlernen