AR in der Bildung

Der Einsatz von neuen Medien ist in der heutigen Gesellschaft zur Normalität geworden. Deshalb ist es nicht überraschend, dass sich auch die Bildung diese zunutze macht. So ist das Lernen ohne Computer kaum noch denkbar. Oftmals können abstrakte, nicht sichtbare Lerninhalte nur durch die Unterstützung von neuen Medien verdeutlicht werden. Die Augmented Reality (AR) spielt dabei eine große Rolle, um die bestehende Realität mit hilfreichen Informationen zu erweitern.

Einen ersten Einblick zur Erweiterung der Realität in der Bildung bieten die folgenden drei Beispiele:


Einsatz von AR für Studenten in der Orientierungsphase an der Hochschule

Zu Beginn eines Studiums an einer Hochschule ist alles neu. Um sich zurechtzufinden, benötigen die meisten Studierenden einige Wochen. Ebenso spielt die Einarbeitungszeit in Unternehmen eine wichtige Rolle, weshalb Onboarding zum Erfolg von Rekrutierungsmaßnahme beitragen kann. Einen Aufriss zur Verbesserung solcher Onboardingmaßnahmen kann das laufende Forschungsprojekt STOBAR (Student Onboarding using Augmented Reality) bieten.[1]

Im Projekt wird den Studierenden die Möglichkeit geboten sich, ergänzend zu den traditionellen Orientierungs- und Einführungsveranstaltungen, mit Hilfe ihres Smartphones oder Tablets über eine kostenlos verfügbare App an der Hochschule zurechtzufinden. Zusätzlich ermöglicht die Anwendung schnell und einfach Kontakt zu Kommilitonen aufzunehmen.

Nach der Installation der App und der Anmeldung mit den eigenen Benutzerdaten wird zunächst der Standort des Studierenden geortet und das eigene Kamerabild eingeblendet. Um dem Studierenden die Orientierung zu erleichtern fließen zusätzliche Informationen in diese Augmentierung ein. Diese können einen räumlichen Bezug (angezeigte Orte auf dem Kamerabild mit ihrer Entfernung) oder einen zeitlichen Bezug (Stundenplan oder Veranstaltungen) haben. Diese Informationen lassen sich miteinander und auch mit weiteren Quellen verlinken.

Die Icons der einzelnen Points of Interest werden entsprechend der Blickrichtung des Nutzers eingeblendet. Neben der eingeblendeten Entfernung können über die Icons weitere Informationen abgerufen werden. Neben den räumlich- und zeitbezogenen Informationen können die Studierenden auch personenbezogene Informationen abrufen.

Während im Social Augmented Learning die Erkundung von 3D-Modellen im Vordergrund steht, bietet STOBAR durch die Erweiterung der Realität eine räumliche Orientierungshilfe, die das Onboarding fördert.

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Medizinstudenten lernen mit 360°-Projektionen von Lernumgebungen

Im Medizinstudium sammeln angehende Ärzte im Laufe der Zeit viele theoretische und praktische Erfahrungen. Dennoch können nicht alle Krankheiten und Behandlungsmethoden abgedeckt werden.

Um Medizinstudenten eine authentische Lernumgebung außerhalb des ambulanten oder stationären Bereichs zu bieten, stellt das Studienhospital Münster SimuScape® zur Verfügung.[2] Hier können medizinische Situationen durch 360°-Projektionen mit Simulationspatienten erprobt werden. Dabei werden die Studierenden in eine übliche ärztliche Umgebung, z.B. Patientenzimmer oder Praxis hineinversetzt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, auch Umgebungen außerhalb der typischen ärztlichen Tätigkeit, z.B. Hausbesuche oder Notarzteinsätze, zu simulieren.

Der Trainingsraum mit sechs Meter Durchmesser vermittelt den Studierenden durch Projektionen und ein Soundsystem realitätsnahe Erfahrungen. Die Vermittlung der Lerninhalte kann in einem geschützten Umfeld stattfinden. Somit können die Studierenden auf die anspruchsvollen Tätigkeiten ihres zukünftigen Berufes vorbereitet werden.

Im SimuScape® wird eine AR-Lernumgebungen zur Situationssimulationen hergestellt, welche vom Trainingsraum abhängig ist und ohne mobilen Geräte, also direkt, erkundet werden kann. Das SAL hingegen ermöglicht sowohl ortsabhängiges als auch -unabhängiges Lernen mit einem Smartphone oder Tablet.

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Abstrakte Lerninhalte werden durch AR greifbar

Für die Vermittlung abstrakter technischer Lerninhalte, die mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen sind, hat das Frauenhofer-Institut für Informationstechnik (FIT) eine Möglichkeit entwickelt, Prozesse durch AR in experimentellen Lernsituationen zu verdeutlichen.

Das Science Center To Go ist ein miniatur Wissenschaftspark zum Mitnehmen, der verschiedene Exponate enthält, die mit Webcam und Computer erkundet werden können.[3]

Hiermit lässt sich beispielsweise ein miniaturisiertes Modell einer Flugzeugtragfläche um virtuelle Luftströme und virtuelle Kraftpfeile erweitern, wobei die von einem Ventilator erzeugten Luftströme visualisiert werden. Bei Änderung des Anstellwinkels des Flügels wird die Visualisierung in Echtzeit angepasst. So können z.B. unterschiedliche Flügelformen getestet werden. Die Lernenden können somit am anfassbaren Modell den Bernouilli-Effekt untersuchen.

In einem weiteren Experiment können die Lernenden Objekte eine schiefe Ebene herunterrollen lassen. Zum Versuchsaufbau gehören zwei auseinanderlaufende Schienen mit veränderbaren Öffnungswinkeln und veränderbarer Steigung, drei unterschiedlich spitze Doppelkegel sowie ein Zylinder. Bei einer bestimmten Zusammenstellung von Winkel, Steigung und Körper kann der Anschein erweckt werden, dass das Objekt bergauf rollt. Durch die zusätzliche Einblendung der mathematischen Formel können die Lernenden mit Hilfe der Echtzeitanpassung (farbig gekennzeichnet) den Zusammenhang zwischen den Parametern und deren Auswirkungen auf die Rollrichtung erkennen.

Weitere mögliche Experimente können zu den Themengebieten Doppler-Effekt, Doppelspalt-Experiment und das Boltzmann-Experiment durchgeführt werden.

Das Science Center To Go ermöglicht Experimenterweiterungen mit Hilfe der AR, welche nur mit den mitgelieferten Materialien und einem Computer mit Webcam funktionieren. Eine Gemeinsamkeit vom Science Center To Go und dem SAL findet sich in der Erweiterung realer Objekte durch virtuelle Informationen.

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Die vorgestellten Beispiele stehen stellvertretend für die vielen Möglichkeiten der AR in der Bildung. Alle bieten Hilfestellungen an, welche die bestehende Realität erweitern, ob es nun Orientierungshilfen, Situationssimulationen oder erklärende Experimenterweiterungen sind. Der Einsatz von AR in der Bildung sollte allerdings auf die jeweiligen Lernziele der Lernenden abgestimmt werden und die bestehenden Lerninhalte sinnvoll ergänzen. Um Unterrichts- bzw. Lerneinheiten mit AR durchzuführen, benötigen die Lehrenden die ausreichende Medienkompetenz, verbunden mit einer möglichen Einführung in die jeweilige Technik.

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Quellen:

  1. Henning, P. A. (2013): Student Onboarding mit Augmented Reality. In: de Witt, C./Sieber, A. [Hrsg.], Mobile Learning, Wiesbaden: Springer Fachmedien
  2. Haulsen, I./Friedrichs, H. (2013): 19. 360°-Systeme für die Medizin. http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-24656-2_19/fulltext.html (zuletzt aufgerufen 11.08.2014)
  3. Buchholz, H. (2013): Augmentierte Realität zum Anfassen. In: Dörner, R./Broll, W./Grimm, P./Jung, B., Virtual und Augmented Reality (VR/AR), Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität, Berlin Heidelberg: Springer

Judit Klein-Wiele

Judit Klein-Wiele ist seit dem 01.08.2014 wissenschaftliche Hilfsfachkraft im Forschungsprojekt Social Augmented Learning am Institut für Systemforschung der Informations-, Kommunikations- und Medientechnologie der Bergischen Universität Wuppertal. Sie studiert die Fächerkombination Mathematik und Druck- und Medientechnik im Studiengang Master of Education (Lehramt an Berufskollegs).