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3D-Visualisierung in der Chemie

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#20852 / #1

Seit SoSe 2024

Deutsch

3D-Visualisierung in der Chemie

6

Lüdtke, Tobias Clemens

Unbenotet

Portfolioprüfung

Deutsch

Zugehörigkeit


Fakultät II

Institut für Chemie

Keine Angabe

Keine Angabe

Kontakt


C 1

Lüdtke, Tobias Clemens

luedtke@tu-berlin.de

Keine Angabe

Lernergebnisse

Die Studierenden verfügen über grundlegende Kenntnisse der 3D-Visualisierung und der grafischen Modellierung, insbesondere im Kontext der Chemie. Sie beherrschen die Erstellung dreidimensionaler Modelle verschiedener chemischer Systeme von Grund auf mithilfe frei verfügbarer 3D-Modellierungssoftware. Darüber hinaus sind sie in der Lage, Modelle aus gängigen Standardprogrammen der Chemie zu importieren und weiter zu nutzen. Die Studierenden können u. a. Moleküle, Kristallstrukturen, Proteinstrukturen, Nukleinsäuren, Laborgeräte und weitere Objekte modellieren. Die Studierenden können digitale Materialien für die Wissenschaftskommunikation und andere Anwendungsbereiche in Form von Bildern, Animationen und Videos erstellen. Dies schließt die Präsentation sowohl eigener als auch fremder Forschungsergebnisse ein, ebenso wie die Entwicklung effektiver Lehr- und Lernmaterialien. Die Studierenden können komplexe wissenschaftliche Konzepte und Forschungsergebnisse überzeugend und anschaulich darstellen. Die Studierenden können frei zugängliche Modelle und Open Educational Resources (OER) passend zum jeweiligen Anwendungsfall/Problem recherchieren und sie unter Beachtung der urheberrechtlichen Bestimmungen korrekt in ihre Projekte integrieren bzw. ihre eigenen Modelle der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen. Dies fördert einen kollaborativen und ressourcenorientierten Ansatz zur Erweiterung der gestalterischen Möglichkeiten. Die Studierenden kennen die Grundlagen des 3D-Druckens und sind mit dem aktuellen Stand von Werkzeugen der Künstlichen Intelligenz für die Erstellung von 3D-Modellen vertraut. Sie lernen auch verschiedene Arbeiten von anderen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Visualisierung in der Chemie kennen.

Lehrinhalte

• Im Rahmen dieser Lehrveranstaltung liegt der Schwerpunkt vor allem auf kostenfreien Programmen bzw. Webanwendungen und Open-Source-Software. Für kostenpflichtige Programme, die standardmäßig in Lehre und Forschung eingesetzt werden, werden je nach Möglichkeit kostenlose Alternativen vorgestellt. • Übersicht wichtiger Modellierungsprogramme und ihre grundlegenden Arbeitsweisen • Modellierung und Editierung von 3D-Volumenobjekten (Rotation, Extrusion, Boolesche Transformation, Bevel, Spin etc.), Kurven (Bezier, Nurbs) und Text, Transformation von zweidimensionalen Objekten in 3D-Elemente, UV-Mapping • Grundlagen von Materialien, Texturen, Transparenz und Beleuchtung • Funktionsweisen von Physiksimulationen und Partikelsystemen • Import von Vorlagen (Molekül-, Kristall-, Proteinstrukturen) aus bekannten Chemieanwendungen und Datenbanken (ChemDraw, Diamond, Avogadro, Jmol, PDB etc.) zur weiteren Bearbeitung • Verschiedene Animationstechniken im 3D-Modellierungsprogramm (Keyframe, Rigging) sowie in Microsoft PowerPoint • Externe Ressourcen für 3D-Modelle • Einbindung von 3D-Modellen in PDF-Dateien • Urheberrecht und Nutzung von Creative Commons (CC) Lizenzen • KI-Werkzeuge bei der 3D-Entwicklung • 3D-Druck • Arbeit an eigenem Projekt im Rahmen der Lehrveranstaltung

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWS ISIS VVZ
3D-Visualisierung in der ChemieIVSoSede4
ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

3D-Visualisierung in der Chemie (IV):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.04.0h60.0h
Vor-/Nachbereitung15.08.0h120.0h
180.0h(~6 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Integrierte Veranstaltung: Vermittlung der oben genannten Lerninhalte durch Referat und Demonstration der Dozentin bzw. des Dozenten und Vertiefung des Stoffes durch praktische Computerübungen.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Die Teilnahme an der Lehrveranstaltung erfolgt idealerweise mit einem eigenen Laptop.

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

Unbenotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache(n)

Deutsch

Prüfungselemente

NamePunkteKategorieDauer/Umfang
Entwurf (Animation)30praktisch40 h
Künstlerische Arbeit (Bilder)30praktisch20 h
Präsentation der Projekte20mündlich20 min
Rücksprache20mündlich20 min

Notenschlüssel

Ab insgesamt 50 Portfoliopunkten bestanden.

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Bei beiden praktischen Prüfungselementen (Animation und Bilder) wird die Qualität der erstellten 3D-Modelle und insbesondere der Entwicklungsprozess über das gesamte Semester bewertet. Dazu legen die Studierenden versionierte Kopien ihrer Projekte an und reichen diese mit ein. Bei den bildlichen künstlerischen Arbeiten werden zusätzlich die Faktoren Bildinszenierung, Materialien, Lichtgestaltung und Bildqualität mit in die Bewertung aufgenommen. Beim Animationsentwurf steht vor allem die Gestaltung der Animationen im Vordergrund, das fertige Endergebnis muss die grafischen Möglichkeiten aufgrund von mangelnder Rechnerleistung nicht voll ausschöpfen. Modelle Dritter dürfen bei den praktischen Prüfungselementen verwendet werden, jedoch werden diese in Relation zum Eigenanteil der Projekte betrachtet. Animationsentwürfe können auch von jeweils zwei Studierenden in Gruppen bearbeitet werden. Die Projekte werden den anderen Teilnehmern in einer Kurzpräsentation vorgestellt.

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
2 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 12.

Anmeldeformalitäten

Die Anmeldung zur Modulprüfung erfolgt über die zentrale Online-Prüfungsverwaltung.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Literatur

Empfohlene Literatur
Gianpiero Moioli, Introduction to Blender 3.0, Apress, 2022
Peter Bühler, 3D mit Blender, Springer, 2021

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Chemie (M. Sc.)13SoSe 2024SoSe 2025
Wahlmodul vorrangig für Masterstudierende in den chemischen Studiengängen.

Sonstiges

Im Modul wird überwiegend mit frei zugänglicher Software oder Webanwendungen gearbeitet. Eine Liste mit den wichtigsten Programmen finden Sie im aktuellen ISIS-Kurs.