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Wissenschaftliches Arbeiten in Creative Technologies – MA Module

Worum geht es?

In den Masterstudiengängen des Fachbereichs Elektrotechnik und Informatik erstreckt sich das wissenschaftliche Projekt über drei aufeinanderfolgende Semester. Es beginnt im Modul Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten und wird anschließend über zwei Semester im Modul Wissenschaftliches Arbeiten in der Praxis weitergeführt.

Im ersten Semester steht zunächst nicht die technische Umsetzung im Mittelpunkt, sondern die Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten Forschungsvorhabens. Dazu gehören die Formulierung einer Forschungsfrage, die Aufarbeitung des aktuellen Forschungsstands, die Auswahl geeigneter wissenschaftlicher Methoden sowie die Planung eines realistisch durchführbaren Projektes. Das Ergebnis dieses Semesters ist damit vor allem ein belastbares Forschungskonzept, das in den folgenden beiden Semestern praktisch umgesetzt werden kann.

Im zweiten und dritten Semester wird dieses Forschungsvorhaben weitergeführt. Die geplante Untersuchung wird umgesetzt, ein technisches oder gestalterisch-technisches System entwickelt und anschließend systematisch untersucht und evaluiert. Die Ergebnisse werden wissenschaftlich dokumentiert, reflektiert und schließlich in Form eines wissenschaftlichen Beitrags aufbereitet. Damit entsteht über die drei Semester ein zusammenhängender Forschungsprozess von der ersten Literaturrecherche und Forschungsfrage bis zur praktischen Umsetzung, Evaluation und wissenschaftlichen Veröffentlichung innerhalb des Moduls.

Ablauf über drei Semester

Das wissenschaftliche Projekt erstreckt sich über drei aufeinanderfolgende Semester. Dabei entwickelt sich das Vorhaben schrittweise von der Forschungsplanung über die praktische Umsetzung bis zur Evaluation und wissenschaftlichen Aufarbeitung.

1. Semester 2. Semester 3. Semester
Modul Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten Wissenschaftliches Arbeiten in der Praxis Wissenschaftliches Arbeiten in der Praxis
Schwerpunkt Forschungsprojekt entwickeln Forschungsprojekt realisieren Ergebnisse evaluieren und wissenschaftlich aufarbeiten
Zentrale Aktivitäten Forschungsfeld eingrenzen
Research Papers und Related Work recherchieren
Forschungsfrage formulieren
Forschungsmethode auswählen
technischen Ansatz definieren
Projekt und Evaluation planen
geplantes Projekt praktisch umsetzen
technische Systeme, Software oder Prototypen entwickeln
ggf. bestehende Ansätze reproduzieren oder erweitern
Experimente und Evaluation vorbereiten
Projektverlauf dokumentieren
fachliche Arbeiten abschließen
Evaluation durchführen
Daten und Ergebnisse analysieren
Ergebnisse mit bestehender Forschung vergleichen
Limitationen und Future Work identifizieren
wissenschaftliches Paper erstellen
Review-Prozess und Konferenzbeitrag
Ergebnis Ausgearbeitetes Forschungsvorhaben mit Forschungsfrage, Stand der Forschung, Methodik und Projektplanung Funktionsfähiges Forschungsartefakt bzw. Versuchsaufbau und erste Ergebnisse Wissenschaftlich dokumentierte und reflektierte Forschungsergebnisse inklusive Paper und Präsentation

Ein wichtiges Prinzip ist dabei, dass nicht einfach ein technologischer Prototyp entwickelt wird. Der Prototyp dient vielmehr als Teil einer wissenschaftlichen Untersuchung. Entscheidend ist deshalb nicht nur, was gebaut wurde, sondern vor allem, welche Forschungsfrage damit untersucht werden kann und welche Erkenntnisse aus der Untersuchung gewonnen werden können.

Betreuung durch Prof. Felix Hardmood Beck

Prof. Felix Hardmood Beck bietet an Master Studierende im Bereich Creative Technologies zu betreuen und dabei Forschungsprojekte inhaltlich über alle drei aufeinanderfolgenden Semester zu begleiten. Eine im ersten Semester entwickelte Forschungsfrage kann dadurch im zweiten und dritten Semester kontinuierlich weitergeführt werden. Entsprechend der Modulbeschreibung werden die Projektteams von zwei Professor*innen betreut. Prof. Beck kann dabei über den gesamten Projektzeitraum als einer der betreuenden Professoren die kontinuierliche fachliche Begleitung übernehmen. Die von Prof. Beck betreuten Projekte liegen insbesondere an der Schnittstelle von Technologie, Interaction Design und angewandter Forschung. Im Mittelpunkt stehen Fragestellungen, bei denen technische Systeme entwickelt und eingesetzt werden, um neue Formen der Interaktion zu untersuchen oder bestehende Forschungsansätze weiterzuentwickeln.

Wie wird aus einem Thema ein Forschungsprojekt?

Ein sinnvoller Ausgangspunkt ist in vielen Fällen ein bereits veröffentlichtes, peer-reviewtes Research Paper. Dieses Paper dient als wissenschaftlicher Referenzpunkt und ermöglicht es, auf bereits vorhandener Forschung aufzubauen, anstatt ein Projekt vollständig unabhängig vom bestehenden Forschungsstand zu entwickeln.

Das Ziel besteht dabei nicht darin, ein Paper einfach nachzubauen. Zunächst wird untersucht, welche Forschungsfrage behandelt wurde, welche Methode verwendet wurde, wie das technische System aufgebaut war und welche Ergebnisse erzielt wurden. Besonders interessant sind häufig die im Paper beschriebenen Einschränkungen, offenen Fragen und Vorschläge für zukünftige Forschung.

Ausgehend davon kann ein eigenes Projekt beispielsweise eine bestehende Untersuchung reproduzieren, erweitern, in einen anderen Anwendungskontext übertragen oder mit einer alternativen technischen Lösung vergleichen.

Der grundlegende Prozess kann beispielsweise so aussehen:

Existing Research → Research Question → Extension → Prototype / Experiment → Evaluation → New Research Contribution

Damit bleibt das Projekt eng mit existierender wissenschaftlicher Forschung verbunden und entwickelt gleichzeitig eine eigene Fragestellung.

Mögliche Forschungsthemen

Die möglichen Projekte lassen sich unter der übergeordneten Forschungsrichtung Context-Aware Interactive Environments zusammenfassen. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie vernetzte Geräte, Sensoren, Wearables und räumliche Computersysteme Informationen über Menschen, Objekte und ihre Umgebung erfassen und daraus neue Formen der Interaktion entwickeln können. Die Forschung bewegt sich damit an der Schnittstelle von Technology + Interaction + Design + Context + Evaluation. Technische Entwicklung wird dabei nicht als Selbstzweck verstanden, sondern als Werkzeug zur Untersuchung einer wissenschaftlichen Fragestellung. Die einzelnen Forschungsfelder überschneiden sich bewusst und können innerhalb eines Projektes miteinander kombiniert werden.

Forschungsfeld Möglicher Fokus Beispielhafte Forschungsfragen Mögliche Technologien
Wearable Computing Technologien und Sensoren, die direkt am Körper getragen werden und Informationen über Aktivität, Bewegung oder Situation erfassen. Wie können Wearables Aktivitäten oder Situationen erkennen?
Wie können Wearables mit ihrer Umgebung interagieren?
Welche Formen der Interaktion lassen sich aus Bewegungs- oder Sensordaten ableiten?
Smartwatches, IMUs, Biosensoren, RFID/NFC, Bluetooth, Mikrocontroller
Smart Devices Vernetzte physische Objekte, die ihre Umgebung wahrnehmen, Daten austauschen und auf bestimmte Situationen reagieren können. Wie kann aus einem vernetzten Objekt ein sinnvolles Interface werden?
Wie können mehrere Geräte miteinander kooperieren?
Wie können physische Objekte als digitale Interfaces genutzt werden?
IoT, Embedded Systems, ESP32, Raspberry Pi, Sensoren, Aktoren, Netzwerkprotokolle
Context-Aware Systems Systeme, die Informationen über Ort, Aktivität, Umgebung oder verfügbare Geräte berücksichtigen und ihr Verhalten entsprechend verändern. Welche Informationen sind notwendig, um einen bestimmten Kontext zu erkennen?
Wie zuverlässig kann Kontext aus Sensordaten abgeleitet werden?
How can sensed context be transformed into meaningful interaction?
Sensor Fusion, Machine Learning, Computer Vision, Location Tracking, IoT
Smart Buildings & Interactive Environments Gebäude und Räume als interaktive Systeme, die Nutzung und Veränderungen ihrer Umgebung erfassen und darauf reagieren. Wie können Räume auf Anwesenheit oder Aktivitäten reagieren?
Wie können Informationen situationsabhängig im Raum vermittelt werden?
Wie kann Architektur Bestandteil eines Interfaces werden?
Occupancy Sensors, Environmental Sensors, Building Automation, Displays, Projection, Light, Audio
Smart Campus & Smart City Übertragung vernetzter und kontextsensitiver Systeme auf größere räumliche Strukturen wie Campus, Quartier oder öffentlichen Raum. Wie können verteilte Sensoren Nutzungsmuster eines Campus erfassen?
Wie können urbane Daten sichtbar und verständlich gemacht werden?
Welche neuen Interaktionen mit vernetzter Infrastruktur sind möglich?
IoT Networks, LoRaWAN, 5G/6G, Edge Computing, Environmental Sensors, Data Visualization
Spatial Interaction Interfaces, bei denen physischer Raum, Position, Bewegung und Architektur Teil der Mensch-Computer-Interaktion werden. Wie können Position und Bewegung als Eingabe genutzt werden?
Wie verändert räumlicher Kontext die Interaktion mit digitalen Informationen?
Wie können physische und digitale Räume miteinander verbunden werden?
Spatial Computing, AR/MR, Computer Vision, Tracking, UWB, Depth Cameras, Projection

Die Tabelle beschreibt bewusst keine fertigen Projektaufgaben. Die konkrete Forschungsfrage wird gemeinsam aus dem jeweiligen Interessensgebiet und dem aktuellen wissenschaftlichen Forschungsstand entwickelt. Ein oder mehrere geeignete Research Papers dienen dabei in der Regel als Ausgangspunkt, um bestehende Ansätze zu reproduzieren, zu erweitern, zu vergleichen oder in einen neuen Kontext zu übertragen.

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