AR und VR als Lernmethode der Zukunft

AR und VR sind realiv neue Vorstöße in der Lernwelt. Seit dem das interaktive Spiel Pokémon Go 2016 die Welt der digitalen Geräte von Groß und Klein eroberte, gelangten die Begriffe AR und VR, Augmented Reality und Virtual Reality, erstmals in aller Munde.

Die Entwicklung des AR fing jedoch bereits in den 80er Jahren als Weiterentwicklung des VR an. Die Technik wurde erstmals als Zusatz für Pilotenhelme verwendet, später auch für 3D-Vizualisierung von Architekturzeichnungen und anderen Modellen. Die Nutzung für private Anwender nahm derweil innerhalb kommerziellen Welt Fahrt auf und fand Anwendung und Verbreitung als digitale Erweiterung für große Sportveranstaltungen, für interaktive PC-Spiele oder für Stadtführungen.

Die AR fand erstmals eingehende Betrachtung, eine Abgrenzung von seinem Vorläufer, der VR, und eine erste detaillierte Definition in der vielzitierten wissenschaftlichen Studie „A Survey of Augmented Reality“ von Ronald T. Azuma aus dem Jahr 1997.

Mittlerweile gibt es ein Potpourri an Anwendungen und Systemen für diese Art der fiktiven Realität, die digitale Inhalte wie Text und Bild mit der realen Welt verknüpfen. Für den Bereich des Schule, des Lernens und der Wissensvermittlung bedeutet AR und VR eine Modernisierung des Lernens in zeitgemäßer Form. Die Technik des AR und VR im Unterricht ist erst seit wenigen Jahren ausgereift – und lädt ein, digitale Lernwelten zu erforschen.

Was sind AR und VR?

Gemeinsamkeiten und Unterschiede

AR und VR werden häufig analog verwendet. AR ist die Abkürzung für Augmented Reality, VR steht für Virtuelle Realität. AR und VR sind beide immersive Technologien, da sie zu jenen digitalen Formen gehören, die das Eintauchen in einer virtuellen Welt ermöglichen. Beide bedürfen zur Ausführung eines digitalen Gerätes.

Es gibt jedoch grundlegende Unterschiede. Dabei umfasst der Begriff VR eine rein fiktive Welt, in die sich der Nutzer mithilfe technischer Geräte hineinbegibt. AR hingegen stellt eine fiktive Ebene dar, die sich mithilfe eines Gerätes passend genau in die räumliche und zeitliche Ebene der realen Umgebung einfügt. 

Definition von AR und VR

VR bietet eine virtuelle Welt an, die den Nutzer umgibt und in der dieser in einem festgesteckten Rahmen aktiv handeln kann. Die reale Welt wird dabei ausgeblendet.

AR erweitert die Realität durch virtuelle Inhalte in 3D und in Echtzeit. Dabei nimmt der Nutzer die reale Welt in der gleichen Zeit wahr wie die digitalen Einblendungen.

Funktionsweise von AR und VR

Der Endnutzer muss eine App oder ein Plug-In für den Browser herunterladen oder eine Software oder App auf externen Geräten installieren. Wahlweise sind die Inhalte auf Smartphone, Tablet oder einem Headset zu sehen. Dieser Headset ist auch bekannt als VR-Brille, dabei lautet die technische Bezeichnung Head-Mounted-Display (HMD).

Im Falle von AR erfordern einige Anwendungen ein Webcam-Programm, damit etwa über ein Barcode die mit der Realumgebung verbundenen Zusatzinformationen im Augmented-Reality-Programm ausgeführt werden. Im Falle der Anwendung von Augmented Reality auf Smartphones oder Tablets ortet die GPS den genauen Standort des Anwenders.

Über die Funktionsweise der VR hinaus, kombiniert AR digitale also Informationen mit real aufgenommen Aufnahmen aus der Umgebung. Diese Technik entwickelt sich seit Jahren zunehmend als flexibler und individuell steuerbarer Knotenpunkt zwischen den menschlichen Sinnen, die die reale Umgebung erfassen, und einem riesigen digitalen Informationspool aus thematisch passenden und in Echtzeit dargebotenen Themen.

Man kann die Haupteigenschaften der Augmented Reality wie folgt zusammenfassen:

• virtuelle Realität und echte Umgebung erscheinen in Kombination
• die Interaktivität funktioniert in Echtzeit
• reale und virtuelle Objekte entsprechen den 3-dimensionalen Verhältnissen der Realität

Die digitalen Informationen können bei der Technik der AR eingespielt werden als:

• Texte
• Bilder
• Videos
• Töne

Die ersten Vorstoße des AR und VR im Unterricht

Es war folgerichtig, dass diese faszinierende Technik der Verknüpfung von Realität und digitale Welt des AR und VR zunehmend auch im Unterrichtsumfeld Fuß fasste. Vorreiter waren gut technisch ausgestattete Schulen oder Privatschulen, Weiterbildungsinstitute oder Universitäten, für die AR und VR im Rahmen der Wissensvermittlung eine erhebliche Erweiterung des Unterrichtens, eine Individualisierung des Lernens und auch eine Beschleunigung des Lernweges bedeutete.

In der Mehrzahl der deutschen Regelschulen jedoch prallten und prallen noch immer zwei konträre Welten aufeinander: die AR und VR im Unterricht verlangt Umstellung und Neuausrichtung von den zeitlich meist sehr angespannten Lehrern und muss häufig noch ihren Platz im eher strammen Korsett des Lehrplans finden.

Hürdenlauf in Krisenzeiten

Die Zeit des Lockdowns und des Homeschooling ab 2020 trug (mehr oder weniger schwungvoll) die Schulen notgedrungen über diese Hürde. Die Technik rückte näher an die Lehrer, die Kinder und dem Unterricht. Vieles wurde digital abgewickelt, Hausaufgaben in schulinternen Systemen hochgeladen und insgesamt die Struktur in Grundzügen digitalisiert.

Diese Steigvorlage kann nun von Systemen der AR und VR fruchtbar gemacht werden, sodass Augmented Reality und Virtual Reality sich im Unterricht zunehmend Reichweite und Bedeutung verschaffen. Vorausgesetzt alle Beteiligten, Lehrer und Schüler, können sich darauf einlassen, so garantiert die AR und die VR einen exklusiven Mehrwert.

Jene Schulen, die sich einen sinnvollen und fruchtbaren Umgang mit AR und VR im Unterricht erobern, haben diesbezüglich um Jahre in die Zukunft des Lernens weitergedacht.

AR- und VR-Anwendungen für den Schulunterricht

AR und VR sind entweder als Schullizenzen für unterschiedliche breite Zeiträume anwendbar und fest an einem Gerät oder wahlweise auch an Headsets oder VR-Brillen gekoppelt. Diese Anwendungen können aber auch als Software oder App auf üblichen digitalen Geräten hochgeladen werden und über ein Bildschirm oder Display bedient werden.

AR und VR kreieren dabei eine virtuelle Lernumgebung oder blenden in einer realen Umgebung digitale Lerninhalte ein, die thematisch passend sind und dem Lernstand des Nutzers entsprechen. Dieserbewegt sich in dieser virtuell-realen Welt mittels Joystick oder Tastatur und mithilfe der Headsets auch durch Drehung des Kopfes.

Je nach Darstellung kann er virtuelle Lernbereiche betreten, verschiedene Lernthemen angehen und Inhalte öffnen oder schließen. Es können individuelle Benutzereinstellungen vorgenommen und genaue Lernstufen abgespeichert werden.   

ClassVR

ClassVR ist ein AR-System, das als Lizenz für verschiedene Laufzeiten erworben werden kann und unterschiedliche Lernwelten per Headset darbietet. Alle Inhalte können von den Schülern individuell eingerichtet und abgearbeitet werden. Dabei speichert ClassVR den Lernfortschritt und bietet den Lehrern übersichtliche Berichte zum Lernstand jeden einzelnen Schülers. ClassVR orientiert sich am Lehrplan und bietet somit engmaschige und fachlich treffgenaue Unterstützung.

Dabei haben die Lehrer die Möglichkeit, zur Unterrichtsvorbereitung gewünschte Inhalte in Playlisten zu bündeln und nach eigenem Ermessen Themenschwerpunkt festzulegen. Während der Arbeit mit VR im Unterricht können die Lehrkräfte steuernd eingreifen, Aufgaben sperren oder entsperren oder in Darstellungen Details hervorheben.

Vorteile von AR und VR im Unterricht

Zugänglich für Digital Natives

Heutige Kinder und Jugendliche sind die sogenannten Digital Natives. Sie wachsen inmitten einer digitalen Welt auf, bedienen diese intuitiv und angstfrei und sind begegnen neuer Technik auf explorative Art und Weise. So ist die Hürde zu VR und AR im Unterricht für die Schüler meist sehr gering, ist ihnen vertraut und bringt auch viel Freude im Umgang.

Intuitive Nutzung

Dazu wirkt es sich vorteilhaft aus, dass die AR und VR ein intuitives Interagieren mit der dreidimensional simulierten Umgebung ermöglichen. Der Umgang mit AR und VR bedarf somit keine spezielle Anleitung, besondere Anweisung oder langfristige Vorbereitung.

Perfekt für non-verbale Wissensvermittlung

Ein weiterer Vorteil ist, dass sich AR und VR auch von Kindern, deren Muttersprache nicht Deutsch ist, bedienen lässt und zu einem Lernfortschritt führt. Da AR und VR häufig mit Bildern oder kurzen Texten arbeiten, haben diese Schüler einen direkten und schnellen Vorteil von einer solchen Digitalisierung des Unterrichts.

Fördert intrinsische Motivation

Nicht zuletzt wirkt bei AR und VR der kräftige Zug der intrinsischen Motivation. Die Schüler sind meist von digitalen Inhalten sehr begeistert, sie sind leicht „ins Boot zu bekommen“ und somit auch für schwierigere Themen zu begeistern.

Dabei können auch leistungsschwächere Kinder, Schüler mit ADHS oder anderen Lernschwierigkeiten für die wichtigen Themen im Unterricht motiviert werden.

Ermöglicht Umsetzbarkeit von abstrakten Themen

VR und AR bringen besonders für jene Fächer, in denen die Lerninhalte abstrakt sind, enorme Vorteile. Durch die Visualisierung wird Wissen greifbar. Chemische oder physikalische Experimente, die nur mit großem Aufwand durchführbar sind, können virtuell realisiert werden. Modelle von den Planeten, den Organen, dem Wetter und anderen werden mühelos virtuell erlebt und erkundet.

Fördert die Merkfähigkeit und Vorstellungsvermögen

In einer virtuellen Welt erschaffen AR und VR einmalige Gelegenheiten: Einem seltenen Tier gegenüberstehen, eine geometrische Figur befühlen, eine Zelle in ihren Bestandteilen tellergroß vor sich sehen – dies alles sind unmittelbare Erfahrungen, die das Gelernte festigen und die Merkfähigkeit erhöhen. So sind auch abstrakte Lerninhalte noch lange Zeit erinnerbar und anwendbar.

Geeignet auch für Vertretungsstunden

Die Technik des VR und AR kann im Unterricht auch von Vertretungslehrern angewandt werden. Gerade Vertretungsstunden sind eine ständige Herausforderung – gerade wenn der Vertretungslehrer kurzfristig für fachfremden Unterricht einspringen muss. Häufig entgeht den Schüler somit Unterrichtsstoff und sie fallen im Lehrplan zurück. Mittels den VR- und AR-Geräten kann das entsprechende Fach hingegen leicht ausgewählt werden und die Schüler fahren mühelos mit dem Unterricht, entsprechend ihrem Lernstand, fort.

Herausforderungen

Informationsflut

Trotz der vielen Vorteile verbleibt die Hürde, die digitale Welt in die reale zu implementieren. Die unzähligen, zur Verfügung stehenden virtuellen Inhalte in Bild, Text und Ton innerhalb der AR-Anwendung müssen mit den Sinnen aufgenommen, verarbeitet und sinnvoll auf einem konkreten Lernweg integrieren werden.

Anwendbarkeit

Sowohl auf Schüler- als auch auf Lehrerseite bedeutet die Einführung von digitalunterstütztem Unterricht einen Mehraufwand.

Für die Schüler bedeutet die Anwendung solcher digital dargebotenen Inhalte in Tests, in Prüfungen und schließlich auch im realen Leben der Übung und der Begleitung durch erfahrene Lehrkräfte.

Dabei sollte die virtuelle Lernaufgabe niemals alleine für sich stehen, sondern sie sollte engmaschig von der Lehrkraft begleitet und überwacht werden. Dies wiederum bedeutet anfangs eine größere Lernaufgabe vonseiten der Lehrer, die Zeit und Kraft erfordert. Dazu sind Kollegen wichtig, die diesen Weg bereits gegangen sind, oder Weiterbildungsmöglichkeiten, die Sicherheit im Umgang mit neuer Technologie geben.

Skepsis

Sicherlich ist bei manchen Eltern eine gewisse Skepsis gegenüber dem digital unterstützten Lernen nicht wegzudenken. Gerade wenn Kinder auch in ihrer Freizeit im bereits zu hohem Maße Medien wie beispielsweise PC-Spiele konsumieren, tendieren Eltern dazu, zumindest im Unterricht analoges Lernen vorzuziehen.

Es ist sicherlich ein Lernprozess, der von allen Seiten begangen werden darf: Die Lehrer erkunden diese Welt mit möglichst viel Feingefühl und einem verbindlichen und maßvollen Zeitfenster für die Nutzung virtueller Inhalte und die Eltern erleben so optimalerweise, dass AR und VR im Unterricht ein erhebliches Potential auf die Lernerfahrung heutiger Schülergenerationen haben können.

Bildquellen

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Quellen

• https://de.wikipedia.org/wiki/Erweiterte_Realit%C3%A4t
• https://wirtschaftslexikon.gabler.de/definition/augmented-reality-53628
• https://direct.mit.edu/pvar/article-abstract/6/4/355/18336/A-Survey-of-Augmented-Reality
• https://omnia360.de/blog/was-ist-augmented-reality/
• Broll, Wolfgang (2013): Augmentierte Realität: In: Dörner, Ralf/Broll, Wolfgang/Grimm, Paul/Jung, Bernhard (Hrsg.): Virtual und Augmented Reality (VR/AR). Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg. S. 241-294.