AuCity 2 - MR in der Hochschullehre am Beispiel des Bauingenieurwesens
Für den gewinnbringenden Einsatz von AR- und VR-Anwendungen in der Lehre sind die konkreten Gelingensbedingungen noch weitgehend unklar, wie insgesamt die Forschung hier, noch in den Anfängen steckt (Chen et al., 2017). Es ist jedoch sicher notwendig, genauer zu untersuchen, wieviel Virtualität ein Lernender ohne oder mit Hilfe sinnvoll verarbeiten kann und unter welchen Bedingungen Darstellungsformate tatsächlich kognitive wie motivationale Vorteile erwarten lassen.
Es fehlen vor allem Studien, die interdisziplinäre Ansätze vereinen, und dabei lernpsychologische, (fach-)didaktische und informationswissenschaftliche Ansätze vereinen, um die Wirkmechanismen des Einsatzes von AR und VR in Lehr-Lernkontexten zu analysieren.
Studien zu Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) – zusammengefasst durch den Begriff Mixed Reality (MR) belegen, dass diese Anwendungen in Bezug auf die Darstellung räumlicher Informationen tatsächlich Vorteile bieten, die durch bisherige digitale Medien nicht adressiert werden konnten. Die Möglichkeit, räumliche Informationen realitätsnah in drei Dimensionen abzubilden und Interaktionen zwischen Lernenden und Objekten im Raum zu ermöglichen, werden als lernförderlich als besonders motivierend angesehen.
Besondere Vorteile für kognitive Prozesse in ingenieurwissenschaftlichen Kontexten werden darin gesehen, dass AR-Anwendungen die Möglichkeit bieten, reale Objekte und räumliche Informationen mit zusätzlichen Informationen, wie Erläuterungen oder Formeln zu ergänzen. Die gleichzeitige räumlich und zeitlich nahe Präsentation zusammengehörender Informationen (Kontiguitätsprinzip) kann dabei besonders Lernende mit geringem Vorwissen, geringem räumlichen Vorstellungsvermögen oder ungünstigen motivationalen Voraussetzungen unterstützen, indem das mentale Zusammenbringen der verschiedenen Repräsentationsformen erleichtert und ein unmittelbarer Bezug zur Realität dargestellt wird. Dies kann zudem die wahrgenommene kognitive Belastung reduzieren.
Lösungsansatz
Das Projekt AuCity 2 arbeitet in einem interdisziplinären Projektteam (Umweltingenieurwissenschaften und Technisches Design zur Erarbeitung der Inhalte und Validierung der Ergebnisse, Instructional Design und Lernpsychologie zur Festlegung des pädagogischen Rahmens und der Evaluation sowie Visual Computing und Human-Computer Interaction zur zielgruppengerechten Präsentation der Inhalte) an der weiteren Erschließung von MR-Technologien als Lernwerkzeuge. Dazu werden am Beispiel des Bauingenieurwesens in der Hochschullehre systematisch Lernvoraussetzungen identifiziert, Lerninhalte mit Hilfe von MR-Technologien dargestellt und die erreichten Lernergebnisse gemessen (vergleiche Abbildung 1). Durch den Vergleich von Lernerfolgen mit Hilfe unterschiedlich aufwändiger Realisierungsformen, wie beispielsweise 360°-Grad Videos auf der einen Seite und modellbasierter VR-Umgebungen auf der anderen Seite werden Aufwand-Nutzen-Analysen erstellt, die in die Richtlinien eingehen. Zusätzlich unter Nutzung von Learning Analytics-Daten werden Richtlinien für den effektiven Einsatz von Richtlinien für den effektiven, zielgruppenspezifischen Einsatz von MR-Technologien in der Lehre erarbeitet. Gleichzeitig werden organisatorische Gelingensbedingungen untersucht, um variabel MR-basierte Lernszenarien unterstützen zu können.
Impressionen
Im Folgenden werden einige der Ergebnisse von AuCity 2 dargestellt. Die Abbildungen 2 bis 5 zeigen in AuCity 2 implementierte Anwendungen verschiedener MR-Realisierungsstufen, mit deren Hilfe Lernvoraussetzungen und Lernergebnisse evaluiert werden. Abbildung 6 und Abbildung 7 zeigen in AuCity 2 entworfene Autorenwerkzeuge zur Erstellung der Lerninhalte. Die Evaluierungen laufen derzeit, Ergebnisse werden rollierend erweitert und auf der Website zur Verfügung gestellt.
Website
https://www.uni-weimar.de/aucity2
Projektbezogene Veröffentlichungen finden sich auf der Projekt-Website oder bei ResearchGate.
Projekt- und Ansprechpartner
Bauhaus-Universität Weimar
- Professor Dr.-Ing. Jörg Londong (Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme, (Projektleitung)) joerg.londong@uni-weimar.de
- Prof. Dr.-Ing. Christian Koch (Professur Intelligentes Technisches Design) c.koch@uni-weimar.de
- Prof. Dr. Steffi Zander (Professur für Instructional Design - Didaktik medialer Lernumgebungen(ab 1. Oktober 2019 Hochschule Magdeburg Stendal: Professur für Allgemeine Psychologie)) steffi.zander@h2.de
Universität Ulm
- Prof. Dr. Tina Seufert (Institut für Psychologie und Pädagogik, Abteilung Lehr-Lernforschung) tina.seufert@uni-ulm.de
- Prof. Dr. rer. nat. habil. Timo Ropinski (Institut für Medieninformatik, Forschungsgruppe Visual Computing) timo.ropinski@uni-ulm.de
- Prof. Dr. Enrico Rukzio (Forschungsgruppe Mensch-Computer-Interaktion) enrico.rukzio@uni-ulm.de
Förderung
Gefördert wird AuCity 2 (Laufzeit: 01.09.2018 – 28.02.2022) durch das BMBF im Rahmen der Richtlinie zur Förderung von Forschung zur digitalen Hochschulbildung (Innovationspotenziale Digitaler Hochschulbildung).