Augmented Reality als Chance in der (Aus-)Bildung

Im Rahmen der Digitalisierung werden zunehmend neue Technologien in der (Aus-)Bildung diskutiert. Hier zu nennen sind e- und m-learning, Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR). Letztere wird zunehmend bezüglich ihres Nutzens für die Bildung untersucht und einige Ergebnisse dieser Untersuchungen sowie die Technologie als solche soll hier einmal zusammenfassend vorgestellt werden.

Was versteht man unter Augmented Reality?

Augmented Reality (AR), auch als Mixed Reality bezeichnet, ist das Anreichern der Realität mit zusätzlichen Informationen durch Zuhilfenahme von PCs, mobilen Endgeräten (Tablet oder Smartphone) oder Head-Mounted Displays (HMD) wie z.B. die als Smartglasses bekannten AR-Brillen. Ein bekanntes Beispiel von AR ist die Spiele-App Pokémon Go für mobile Endgeräte: Der Nutzer sammelt 3D-generierte Wesen, die sich ihm über das Display und die Kamera seines Gerätes in der Umgebung zeigen. Darüber hinaus gibt es Versuche die Technik mit Smartglasses für die Navigation des Alltags zu nutzen. Hier sind Produkte wie Google Glass (Google Glass, 2013) und Intel’s Vaunt (The Verge, 2018) zu nennen.    

AR in der (Aus-)Bildung

Neben dem Wert von AR für die Spieleindustrie und Navigation im Alltag, wird AR als eine der bedeutendsten Technologien für den zukünftigen Unterricht an Schulen und Hochschulen eingeschätzt. Auch die duale Ausbildung wird als möglicher Anwendungsbereich genannt. Der Turbinenhersteller Leybold aus Köln nutzt AR z.B. in der Ausbildung ihrer Techniker und in ihrer Service-Abteilung. Die Technologie ermöglicht, dass man sich auf die Schlüsselschritte in einer Fertigung oder Serviceleistung beschränkt und so mögliche Fehlerquellen von vornherein umgeht.

Schüler, Auszubildende und Studenten nutzen in ihrem Alltag bereits täglich digitale Spiele und sind daher sehr empfänglich für eine Technologie wie AR. AR bindet virtuelle Elemente in die sichtbare Realität ein und kann so unsichtbare Prozesse und Kräfte sichtbar machen – dies stellt besonders in technischen und naturwissenschaftlichen Berufen und der (Aus-)Bildung einen Mehrwert da. Der Bernoulli-Effekt kann mit Hilfe von AR z.B. detailliert dargestellt werden. In einem Wissenschaftspark hat man hierzu das Modell einer Flugzeug-Tragfläche in einem Lufttunnel mit Turbine platziert und physikalische Größen und Gegebenheiten wie die Auftriebskraft, Luftdrücke in verschiedenen Bereichen oder Belastungen am Tragkörper per AR sichtbar gemacht. Die Auftriebskraft kann zum Beispiel mit einfachen Pfeilen simuliert werden. Richtet der Betrachter das Modell anders aus, passt AR die dargestellten Kräfte entsprechend an. Das geniale an AR ist also, dass die Schüler und Studenten sofort die Auswirkungen kleinster Veränderungen erfassen und verstehen können. Sie lernen somit „spielend“. Dies erhöht die Motivation der Studenten und fördert ihre Untersuchungsfähigkeiten und das Verständnis komplexer Prozesse.

AR-Systeme finden heute schon Anwendung in der Medizin, Architektur, Werbung, Archäologie, dem Marketing und beim Militär. In der (Hochschul-)Bildung werden sie bereits in der Mathematik, Mechanik, Physik oder auch der Stadtplanung eingesetzt. Die Anwendungsbereiche könnten in Zukunft noch vielfältiger werden. So nimmt sie Anzahl der Studien, die sich mit AR als Methode für den Unterricht, Vorlesungen bzw. die praktische Ausbildung auseinandersetzen, zu. Die Nutzung von Smartphones und Tablets im Alltag trägt dazu bei, dass AR-Anwendungen heute als kosteneffektive und leicht integrierbare Methode wahrgenommen werden. Die hohe Transportfähigkeit und individuelle Nutzung dieser Endgeräte ist zudem besonders nützlich in der Verwendung während Exkursionen und in der Feldforschung. Die weltweite Nutzung von Smartphones wird auch zukünftig weiter steigen und könnte damit die Verbreitung von AR vorantreiben.

Darüber hinaus nimmt man an, dass AR sich durch die Verwendung von AR Textbüchern (Augmented Books) etablieren wird. Augmented Books sind Textbücher, die mit AR-Markern versehen sind. Diese können z.B. von Smartglasses erkannt werden und zusätzliche Informationen sichtbar machen.

Vorteile von AR für die (Aus-)Bildung

Neben einer Verbesserung der Lernmotivation und des Unterrichtsverständnisses, fördert AR eine positive fachbezogene Haltung und Zufriedenheit mit dem Unterricht. Die Entwicklung einer positiven Haltung oder Leidenschaft für ein Thema ist von besonderer Bedeutung. Besonders in der Umweltbildung ist eine positive emotionale Haltung von Bedeutung. In vielen asiatischen Ländern gibt es inzwischen Bemühungen eine Umweltbildung bzw. umwelttechnische Studiengänge auf den Weg zu bringen und trotzdem ist das allgemeine Umweltverhalten weiterhin verhältnismäßig schlecht. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass den Lernenden der direkte Umgang mit der Umwelt – und damit auch deren Erkundung – fehlt. Ohne diesen Kontakt ist es schwierig eine positive Haltung und eine emotionale Bindung zur Umwelt und dem Umweltschutz aufzubauen. Emotionen sind aber ein wichtiger Lernfaktor – positive Emotionen können zum Lernen ermuntern und motivieren.

Indem AR es der Lehrkraft ermöglicht Verantwortung an die Schüler und Studenten zu übertragen, kann individuelles und selbstmotiviertes Lernen gefördert werden. Das kann die Zufriedenheit mit dem Unterricht verbessern. Zusätzlich kann es die Fähigkeiten des kritischen Denkens, der Problemlösung und der Kommunikation fördern. Die Entwicklung kritischen Denkens und konstruktiver Problemlösung ist besonders für die praktische Ausbildung von Ingenieuren von großer Bedeutung.

Weitere Entwicklungen

Die Benutzerfreundlichkeit einer neuen Technologie ist eine der wichtigsten technischen Faktoren, welche über den langfristigen Erfolg oder das Versagen entscheidet. Das Interface von AR-Systemen muss daher sinnvoll designt sein und eine gute Hilfestellung ermöglichen. Eine neue Technologie braucht immer etwas Zeit um erlernt und integriert zu werden. Diese Zeit sollte aber nicht zu lang sein, um den Nutzer nicht abzuschrecken. Zudem ist es wichtig eine ausgeglichene Mischung aus Bildern, Texten, Videos oder auch Audiosequenzen zu nutzen, um das Lernerleben unterhaltsamer zu gestalten und kognitive Überbeanspruchung der Lernenden zu verhindern.

Beispielhafte Anwendung von AR in der Medizin

Quellen:

Akçayır, M. & Akçayır, G. (2017): Advantages and challenges associated with augmented reality for education: A systematic review of the literature; In: Educational Research Review, 20, p. 1-11.

Bacca, J.; Baldiris, S.; Fabregat, R.; Kinshuk; Graf, S. (2015): Mobile Augmented Reality in Vocational Education and Training; In: Procedia Computer Science, 75, p. 49-58.

Buchholz, H.; Brosda, C.; Wetzel, R. (2011): Science Center To Go – A Mixed Reality Learning Environment of Miniature Exhibits; In: Lazoudis, A. & Sotiriou, S. (Eds.): Proceedings of the “Learning with ATLAS@CERN” Workshop Inspiring Science Learning EPINOIA, 2010, p. 85-96. Verfügbar unter: