Exploratives und geführtes Lernen mit VR

Selbsgesteuertes und geführtes Lernen mit Hilfe von Virtual Reality

Exploratives Lernen mit Hilfe von Virtual Reality

Einleitung

Um zu untersuchen welche Formen des Lernens insbesondere in VR besonders nützlich sein könnten, wurde ein explorativer Lernansatz implementiert. Hierbei steuert der Nutzer selbst, was er wann an dem Wärmesystem untersuchen möchte. Prinzipiell ermöglicht es die VR-Umgebung dem Nutzer, sich so wie in der Wirklichkeit zu bewegen und das Gerät von „allen Seiten“ zu betrachten. Darüber hinaus ist es aber in der VR-Welt natürlich auch möglich, Aktionen durchzuführen, die in Wirklichkeit so nicht oder nur sehr schwer umzusetzen sind. So können auch schwere Objekte in der VR mühelos gehoben und bewegt werdun.

VR-Anwendung zum explorativen Lernen

Nach Start der VR-Anwendung befindet sich der Nutzer in einem Kellergang und erfährt als Erstes, wie er mit der VR-Anwendung interagieren muss: Das umfasst in erster Line den Umgang mit den Kontrollern und wie man sich in der VR-Welt über größere Distanzen bewegt. In der linken Hand hält er dabei ein Tablet, über das ihm Informations-Texte und Bilder angezeigt werden können. Für die rechte Hand sind unterschiedliche Werkzeuge verfügbar, z.B. eine Hand mit der Gegenstände manipuliert werden können oder ein Laster-Pointer zur Abfrage von Informationen.

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Einführung in die Bedienung der VR-Anwendung
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Verschiedene Betriebsarten des VR-Kontrollers

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Laser-Pointer zum Abrufen von Informationen
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Forbewegung per Teleportation

Eine erste Variante, die im Rahmen des ARSuL-Projekts in VR realisiert worden ist, nutzt ein transparentes Modell der Heizung um die Lage der wesentlichen Komponenten im Wärmesystem zu verdeutlichen. Mit einem virtuellen Laser-Pointer kann der Anwender dabei auf verschiedene Objekte zeigen, über die dann entsprechende weitergehende Informationen auf dem Tablet angezeigt werden. Zusätzlich werden die Informationen auf Wunsch auch vorgelesen.

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Exploratives Erkunden mit einem transparenten Heizungsmodell
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Abfrage von Detailinformationen mit einem Laser-Pointer

Ein Film, der die Abläufe demonstriert, kann hier heruntergeladen werden: Exploration in VR - Film

Geführtes Lernen mit Hilfe von Virtual Reality

Einleitung

Im Gegensatz zum explorativen Lernen wird bei dem geführten Lernen eine Folge von Schritten explizit durch das Lernprogramm vorgegeben. Das nimmt dem Nutzer die Freiheit, selbstbestimmt vorzugehen, verhindert aber auch, dass sie oder er eventuell wichtige Informationen verpassen oder nicht richtig einordnen können.

VR-Anwendung für das geführte Lernen

Das eigentliche Nutzerinterface der Anwendung ist dabei analog zum dem des explorativen Lernens. Allerdings werden nun mit Hilfe des Tablets Schritt für Schritt die verschiedenen Arbeitsschritte vorgegeben und gleichzeitig passende Informationen über die demontierten Komponenten angezeigt bzw. per Sprache vorgelesen.

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Tablet mit Informationen zum aktuellen Arbeitsschritt
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Tisch zur Ablage der demontierten Komponenten

Ein Film, der die Abläufe demonstriert, kann hier heruntergeladen werden: Geführtes Lernen in VR - Film

Vorteile, Schwächen und Limitationen von VR-Anwendungen

Ein großer Vorteil von VR-basierten Lernumgebungen ist die Abkopplung vom eigentlichen Lerngegenstand. Zum Lernen ist lediglich eine geeignete VR-Hard- und Software erforderlich.

Prinzipiell leidet das explorative und geführte Lernen in VR natürlich an den Schwächen der aktuellen VR-Systeme. Zudem fehlt ein haptisches Feedback, da in VR zurzeit nicht ohne erheblichen Aufwand bzw. nur unzureichend realisiert, taktiles Feedback integriert werden kann - wenn man von den leider doch sehr eingeschränkten Vibrationseffekten der Kontroller einmal absieht. Daher kann zum Beipsiel nicht direkt vermittelt werden, ob eine Komponente schwer oder leicht ist, oder wo ihr Schwerpunkt liegt.

Schließlich sind auch die handwerklichen Aktivitäten nicht realitätsgetreu abgebildet. So kann man in VR das Wärmegerät innerhalb von wenigen Minuten komplett zerlegen, was in der Geschwindigkeit natürlich in Wirklichkeit nicht möglich ist. Die Nutzertests mit dem VR-System lassen vermuten, dass dadurch das Wissen nicht so gut im Gedächtnis verankert werden kann. Zwar könnte man z.B. das Schrauben einer Mutter realistisch auch in VR nachbilden (einschließlich der dafür benötigten Zeitdauer), allerdings fehlt da natürlich zum Einen das haptische Feedback und zudem kann es vom Nutzer schnell als lästig und ermüdend empfunden werden, wenn er tatsächlich gezwungen wird, die Schraubbewegungen realitätsgetreu nachzubilden.