@inproceedings{60892, abstract = {{At Paderborn University, an AR-based app is being developed to prepare electrical engineering students for laboratory work. This paper aims to review the development of AR since 2010, particularly in technical university laboratories, through a systematic literature review. The study investigates AR's relevance in university teaching and examines specific AR applications in laboratory settings. Using a mixed-method approach, the research first employs a web crawler to gather 27,249 articles from the Lens database, followed by a bibliometric analysis. Further, Google Scholar is used to find 374 articles related to AR in scientific and technical laboratories, with 51 significant ones evaluated for application areas, findings, and other criteria. The findings show that AR in education is a growing trend, with a significant increase in publications and citations in recent years. Most studies focus on marker-based mobile AR applications, assessing aspects like motivation and user experience through surveys and interviews. However, there's limited research on AR's learning effectiveness in laboratories, partly due to the scarcity of technical equipment. One study found no significant learning impact from AR.}}, author = {{Alptekin, Mesut and Froese, Lennart and Temmen, Katrin}}, booktitle = {{Recent Trends of AI Technologies and Virtual Reality: Proceedings of 8th International Conference on Artificial Intelligence and Virtual Reality (AIVR 2024)}}, keywords = {{Augmented Reality, Mixed Reality, Literature Review, Bibliometric Analysis, Education \and Laboratories}}, location = {{Fukuoka, Japan}}, pages = {{427}}, publisher = {{Springer Nature}}, title = {{{Quantitative and Qualitative Literature Review of Augmented Reality in Teaching}}}, volume = {{432}}, year = {{2025}}, } @misc{64902, abstract = {{Diese Dissertation behandelt die Entwicklung, Erprobung und Evaluation einer mobilen Augmented Reality Anwendung (mAR-App) namens PEARL (Paderborner Elektrotechnik AR Laborpraktikum), die als Vorbereitungsmaßnahme für elektrotechnische Laborpraktika konzipiert wird. Ziel ist es, Studierenden eine zeitlich und örtlich flexible Möglichkeit zu bieten, den realitätsnahen Umgang mit Laborgeräten - primär dem Oszilloskop - zu erlernen. Die methodische Grundlage bilden der Makrozyklus von Design-Based Research (DBR) als strukturierender Rahmen und das heuristische Modell des Research Pentagons, das die Durchführung auf Mikroebene bestimmt. In insgesamt vier Research Pentagons werden didaktische, technologische, motivationale und evaluative Komponenten systematisch untersucht und weiterentwickelt. Das erste Pentagon fokussiert die Entwicklung eines didaktisch fundierten Konzepts nach dem Prinzip des Constructive Alignment, das Lernziele, Lernaktivitäten und Prüfungsformen in fünf abgestufte Lernlevel überführt. Diese reichen von der initialen Orientierung bis zur eigenständigen Problemlösung in einem freien Experimentiermodus. Im zweiten Research Pentagon wird die technische Machbarkeit von Augmented - und Virtual Reality (VR) im Laborumfeld anhand mehrerer funktionaler Prototypen evaluiert. Während sich VR aufgrund technischer Einschränkungen als ungeeignet erweist, zeigt AR - insbesondere in der markerlosen Ausführung mittels der Software Development Kits (SDKs) ARCore und ARKit - ein hohes Potenzial für den praktischen Einsatz. Im dritten Pentagon entsteht ein Onboarding-Modul, das auf die erste Version der mobilen App (V0.17.01) aufsetzt und grundlegende Funktionen eines realen Oszilloskops digital abbildet. Dabei werden Nutzer:innen schrittweise an das virtuelle Oszilloskop herangeführt und lernen zugleich die zentralen Funktionen der mAR-App kennen. Die Ergebnisse zeigen eine insgesamt neutrale bis leicht positive Nutzungserfahrung, wobei technische Schwächen (z.B. Reaktionszeit oder Objektverankerung) die Effizienz und Steuerbarkeit beeinträchtigen. Im Exkurs-Kapitel erfolgt eine Eye-Tracking-Studie zur Untersuchung visueller Aufmerksamkeit und individueller Lösungsstrategien von Expert:innen und Noviz:innen bei der Arbeit am realen Oszilloskop. Heatmaps und Zeitverläufe in definierten Areas of Interest (AOI) liefern erste Hinweise auf Unterschiede im Blickverhalten zwischen den Gruppen. Die algorithmischen Scanpfadanalysen der Blickverläufe hingegen zeigen eine geringe Trennschärfe. Das Potenzial von Eye-Tracking als Evaluationsmethode wird daher kritisch reflektiert, aber angesichts technologischer Entwicklungen und verfügbarer Eye-Tracker in Mixed Reality (MR) Brillen weiterhin als zukunftsrelevant eingeordnet. Die abschließende summative Evaluation nutzt ein Prä‑Post-Test-Design mit Kontrollgruppenvergleich mit 70 Teilnehmenden, um die Lernwirksamkeit der überarbeiteten mAR-App mit klassischen Materialien wie Videos und Handbüchern zu vergleichen. In der Interventionsgruppe (IG) zeigen sich auf kognitiver und affektiver Ebene signifikant positive Veränderungen: Die Leistungen steigen deutlich, insbesondere in den Taxonomiestufen Anwendung, Verständnis und Analyse; zugleich nehmen experimentelles Selbstkonzept und experimentelles Sachinteresse zu, während Überforderung und Ängstlichkeit im Hinblick auf die Laborpraktika abnehmen. Als Einschränkung zeigt sich, dass die mAR-App keinen klaren Vorsprung gegenüber der Kontrollgruppe (KG) erreicht, was sowohl auf die sehr gut ausgearbeiteten Materialien und Videos der KG als auch auf technische Begrenzungen der mobilen Umsetzung zurückzuführen ist: Kleine Displays, 2D-Oberflächen für 3D-Geräte und unpräzise Touch-Interaktionen erschweren komplexe, feinmotorische Aufgaben. In den begleitenden User Interface (UI) und User Experience (UX) Fragebögen spiegeln sich diese Limitationen in gemischten Bewertungen der App wider. Die Arbeit verdeutlicht, dass die mobile AR-Anwendung trotz technischer Einschränkungen wertvolle Möglichkeiten für die Vorbereitung auf Laborpraktika und das Kennenlernen von Laborgeräten bieten kann. Der Fokus bei der Entwicklung liegt von Beginn an auf einer modularen und flexiblen App-Architektur, um sie mit neuen Geräten und Aufgaben zu erweitern. Der Hauptnutzen liegt perspektivisch nicht in der mobilen Anwendung selbst, sondern in der strategischen Ausrichtung auf zukunftsfähige, skalierbare Lösungen für MR-Brillen. Diese erlauben eine authentische Gestensteuerung und realitätsnahe Interaktionen.}}, author = {{Alptekin, Mesut}}, publisher = {{LibreCat University}}, title = {{{Entwicklung einer Augmented Reality basierten Anwendung als Vorbereitungsmaßnahme zum Laborpraktikum in der Elektrotechnik}}}, doi = {{10.17619/UNIPB/1-2483}}, year = {{2025}}, } @inproceedings{57864, abstract = {{This book includes the proceedings of the 21st International Conference on Smart Technologies & Education (STE2024). The "International Conference on Smart Technologies & Education" (STE) is an annual global meeting dedicated to the fundamentals, applications, and experiences in the field of Smart Technologies, Online, Remote, and Virtual Engineering, Virtual Instrumentation, and other related new technologies. Nowadays, online and smart technologies are the core of most fields of engineering and the whole society. Consequently, the motto of this year’s STE2024 was "Smart Technologies for a Sustainable Future". The STE conference is the successor of the long-standing annual REV Conferences and the annual meeting of the International Association of Online Engineering (IAOE) together with the EduNet World Association (EWA) and the International Education Network (EduNet). In a globally connected world, the interest in online collaboration, teleworking, remote services, and other digital working environments is rapidly increasing. In response to that, the general objective of this conference is to contribute and discuss fundamentals, applications, and experiences in the field of Online and Remote Engineering, Virtual Instrumentation, and other related new technologies like Cross Reality, Open Science and Big Data, Internet of Things and Industrial Internet of Things, Industry 4.0, Cyber Security, and M2M and Smart Objects. Another objective of the conference is to discuss guidelines and new concepts for engineering education in higher and vocational education institutions, including emerging technologies in learning, MOOCs and MOOLs, and Open Resources. This year, STE2024 has been organized in Helsinki, Finland as an onsite event supporting remote presentations, from March 6 until March 8, 2024. The co-organizers of STE2024 were the Arcada University of Applied Sciences, the International Association of Online Engineering (IAOE) together with the Global Online Laboratory Consortium (GOLC), the International Education Network (EduNet), and the EduNet World Association (EWA). STE2024 has attracted 140 scientists and industrial leaders from more than 40 countries}}, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, booktitle = {{Smart Technologies for a Sustainable Future: Proceedings of the 21st International Conference on Smart Technologies & Education. Volume 1}}, isbn = {{3-031-61891-2 978-3-031-61891-8}}, pages = {{297}}, publisher = {{Springer Nature}}, title = {{{Extended Results for Effectiveness Study of an Augmented Reality App as Preparation Tool for Electrical Engineering Laboratory Courses}}}, volume = {{1}}, year = {{2024}}, } @inbook{57863, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, booktitle = {{Smart Technologies for a Sustainable Future}}, editor = {{Auer, Michael E. and Langmann, Reinhard and May, Dominik and Roos, Kim}}, isbn = {{978-3-031-61890-1 978-3-031-61891-8}}, pages = {{297–304}}, publisher = {{Springer Nature Switzerland}}, title = {{{Effectiveness Study of an Augmented Reality App as Preparation Tool for Electrical Engineering Laboratory Courses}}}, doi = {{10.1007/978-3-031-61891-8_29}}, volume = {{1027}}, year = {{2024}}, } @inbook{35639, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, booktitle = {{Advances in Intelligent Systems and Computing}}, isbn = {{9783030402730}}, issn = {{2194-5357}}, publisher = {{Springer International Publishing}}, title = {{{Measuring Students’ Device Specific Competencies Using an Eye-Tracking Study on Oscilloscopes}}}, doi = {{10.1007/978-3-030-40274-7_53}}, year = {{2020}}, } @misc{34124, abstract = {{Es existieren bisher zahlreiche Studien, die das Potenzial von Augmented Reality (AR) in verschiedenen Bildungsbereichen und seine Auswirkungen auf die Lernenden hinsichtlich ihrer erhöhten Motivation, verbesserter Lernfähigkeit, Konzentration auf das Thema usw. hervorheben. Dabei eignen sich AR-Anwendungen sowohl für den Einsatz in formellen, als auch informellen Lernumgebungen und Bildungsinstitutionen, beginnend mit Kunstkursen in Vorschulen über Biologie, Geschichte, Chemie, Physik etc. in weiterführenden Schulen und Universitäten [1]. Trotz der steigenden Zahl an Studien liegen nur wenigen AR-Anwendungen ein geeignetes didaktisches Konzept zu Grunde. Ferner fehlen allgemeine Studien, die die lernfördernden Eigenschaften von AR im Bereich der Vorbereitung und Begleitung von Laborpraktika untersuchen. Aktuelle Anwendungen erweitern lediglich gedruckte Lerninhalte mit zusätzlichen Links, Videos oder statischen 3D-Modellen oder benötigen spezielle Voraussetzung für die Nutzung der AR-Anwendung [2]. Der vorliegende Beitrag untersucht und konzentriert sich daher auf ein didaktisches Konzept für eine auf mobilen Geräten basierende AR-Anwendung (App) zum Erwerb und zur Vertiefung praktischer Fertigkeiten im Umgang mit elektrotechnischen Laborgeräten und -komponenten. In einer früheren Arbeit wurden die Möglichkeiten und Grenzen der AR-Technologie in der Ingenieurausbildung mit besonderem Fokus auf Laborarbeit untersucht, um häufige Fehler im Designkonzept zu vermeiden. Das didaktische Grundkonzept beruht auf dem „Constructive Alignement“ nach Biggs [3] mit der Definition der drei obligatorischen Schritte: Lernziele, Lehr- / Lernaktivitäten und Prüfungsmethoden. Die Lernziele werden – angelehnt an die modifizierte Bloom-Taxonomie nach Anderson und Krathwohl [4] – weiter konkretisiert, woraus dann im weiteren Schritt mögliche Lehrszenarien in AR gestaltet wurden.}}, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, keywords = {{Augmented Reality, Laborpraktikum, didaktische Konzepte, Constructive Alignment}}, publisher = {{Gudrun Kammasch, Henning Klaf e, Sönke Knutzen (Hrsg.)}}, title = {{{Posterbeitrag: Didaktisches Konzept und Prototyp eines auf Augmented Reality basierenden virtuellen Vorpraktikums in der Elektrotechnik}}}, year = {{2019}}, } @inproceedings{34121, abstract = {{The first impression is important in many aspects of human decision-making. In mobile apps, this impression can be influenced by an onboarding process. In addition, not only the user experience (UX) can be improved via onboarding, but also the user can get a very good didactical introduction to a new topic or different functionalities of an app. Therefore, this study examines different onboarding types and develops an onboarding process into an Augmented Reality (AR) based mobile application (app) that teaches students how to use and operate electro-technical laboratory equipment. This onboarding process is then assessed by students through a subsequent questionnaire in terms of attractiveness, functionality, and novelty. The results of this field study serve to examine this first prototype for possible optimizations and to further develop the app accordingly.}}, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, booktitle = {{2019 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}}, keywords = {{Augmented Reality, Laboratory Training, Engineering Education, Progressive Onboarding}}, location = {{Dubai, UAE}}, pages = {{1047--1054}}, title = {{{Teaching an Oscilloscope through Progressive Onboarding in an Augmented Reality Based Virtual Laboratory}}}, doi = {{10.1109/EDUCON.2019.8725038}}, year = {{2019}}, } @inproceedings{37259, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, title = {{{Didaktisches Konzept und Prototyp eines auf Augmented Reality basierenden virtuellen Vorpraktikums in der Elektrotechnik}}}, year = {{2019}}, } @inbook{34123, abstract = {{Through technological progress during recent years, Augmented Reality (AR) technology can be used on ordinary smartphones with applications (Apps) in many formal and informal learning environments and educational institutions (e.g. [1, 2]). It is emerging as a suitable technology for teaching psychomotor skills. Simultaneously, gamification has become increasingly popular in the teaching field, providing famous examples, such as Duolingo (for the acquisition of foreign languages) or Codecademy (for learning programming languages) [3]. Many papers have already highlighted the beneficial aspects of gamification and AR for education and teaching (e.g. [1, 2, 4, 5]. While gamification is useful for improving students’ motivation and engagement, AR can be applied to teach them operational skills without any time, costs and place constraints. Hence, this opens up numerous possibilities and forms to combine these two aspects (AR and gamification) for higher education teaching. However, there has been less research focusing on how gamification and AR can be combined in a useful manner to keep up students’ initial motivation aroused through novelty effects of AR learning environments. Accordingly, this paper will present such a gamification concept for an AR based virtual preparation laboratory training to overcome the risk of demotivation, once AR will settle as a mainstream technology such as learning videos. The focus of the AR-App – presently being developed at the University of Paderborn – is to remedy the students’ lack of practical skills when operating electro-technical laboratory equipment during their compulsory laboratory training.}}, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, booktitle = {{The Challenges of the Digital Transformation in Education}}, isbn = {{9783030119317}}, issn = {{2194-5357}}, keywords = {{Augmented Reality, Laboratory Training, Engineering Education, Gamification}}, location = {{Kos Island, Greece}}, publisher = {{Springer International Publishing}}, title = {{{Gamification in an Augmented Reality Based Virtual Preparation Laboratory Training}}}, doi = {{10.1007/978-3-030-11932-4_54}}, year = {{2019}}, } @inproceedings{34130, abstract = {{There have been numerous studies so far highlighting the potential of Augmented Reality (AR) in different educational domains and its impact on learners regarding their increased motivation, improved learning, concentration on the topic etc. Ever since high-end AR applications could be used on smartphones, this technology has become suitable to be used in many formal and informal learning environments and educational institutions, beginning with Arts courses in preschool over Biology, History, Chemistry, Physics etc. in K-12 and universities as well as in vocational schools ([1], [2]), e.g. for assembly trainings [3]. However, less research has been done regarding proper educational design principles and guides identifying the learning-promoting characteristics as to their efficacy in an AR environment ([1], [4]). Particularly there is a big lack for design concepts in the field of preparation and accompanying tools for laboratory work, since current studies are only extending real papers or books with additional links, videos or static 3D models (e.g. [5], [6]). Hence, this paper investigates and focuses at a design concept for mobile device based AR application (App) to acquire and deepen practical skills in dealing with electro-technical laboratory equipment and components. In a previous paper, the potentials and limitation of AR technology regarding engineering education with a special focus on laboratory work have been investigated to avoid common mistakes in the design concept.}}, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, booktitle = {{2018 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)}}, isbn = {{978-1-5386-2957-4}}, location = {{Santa Cruz de Tenerife, Spain}}, pages = {{963--968}}, publisher = {{IEEE}}, title = {{{Design concept and prototype for an augmented reality based virtual preparation laboratory training in electrical engineering}}}, doi = {{10.1109/educon.2018.8363334}}, year = {{2018}}, } @article{34127, abstract = {{Obwohl die Idee von Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) so alt ist wie die Verbreitung erster Spielekonsolen und Computer, hat das Thema erst durch den technologischen Fortschritt und dem damit verbundenen Preisverfall an Bedeutung gewonnen [1]. So lassen sich mittlerweile bereits anspruchsvolle AR- und VR-Anwendungen auf handelsüblichen Smartphones und Tablets betreiben [1][2]. Daraus erschließen sich neue Möglichkeiten in der Lehre, z.B die Visualisierung räumlicher Darstellungen, die Förderung der räumlicher Vorstellungskraft der Studierenden, sowie die Vermittlung von abstrakten und damit schwer verständlichen Konzepten in den Naturwissenschaften [3]. Zahlreiche Studien zeigen bereits, dass, wenn AR effektiv in der Lehre eingesetzt wird, nicht nur das Lerninteresse, sondern auch die Konzentration der Lernenden gesteigert werden kann [3][4]. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass zunächst lernförderliche Merkmale identifiziert und bzgl. ihrer Wirksamkeit in einer VR- oder AR-Umgebung untersucht werden [5]. Zu den Pflichtveranstaltungen eines Elektrotechnik-Studiums an der Universität Paderborn gehören drei fächerübergreifende Laborpraktika, die der Vertiefung theoretischer Vorlesungsinhalte dient. Ein großes Problem stellt dabei die Bedienung der elektrotechnischen Laborgeräte dar. Sowohl Studierende als auch die betreuenden Laboringenieure kritisieren, dass ein erster Kontakt mit den Geräten erst innerhalb des Praktikums stattfindet. Um dieser Problematik entgegen zu wirken, soll eine Lernumgebung entwickelt werden, in der Studierende den Umgang mit dem Laborequipment sowohl zeit- als auch ortsunabhängig erlernen können. In diesem Beitrag wird daher untersucht, welche Potentiale die VR- und die AR-Technologie auf mobilen Endgeräten bieten, um praktische Fertigkeiten im Umgang mit elektrotechnischer Laborausstattung als Vorbereitung auf das praktische Arbeiten im Labor zu erwerben und zu vertiefen. Es wird gezeigt, wo die besonderen Unterschiede und Vorzüge beider Technologien sind und insbesondere wie die (Inter-)Aktion des Lernenden innerhalb einer VR- oder AR-Umgebung aussehen kann. In einer anschließenden Arbeit soll ausgehend von den hier erarbeiteten Potentialen und den zu bekannten lerntheorethischen und kognitionspsychologischen Thereorien des Wissenserwerbs ein Konzept zur Gestaltung einer VR- und einer AR-Umgebung im Rahmen eines Laborpraktikums entwickelt werden. Dabei werden motivationspsychologische Aspekte, z.B. etablierte Gamification-Konzepte analysiert, die in solch einer Umgebung genutzt werden können, um u.a.die Lernmotivation weiter zu fördern.}}, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, isbn = {{978-3-9818728-1-1}}, journal = {{Digitalisierung in der Techniklehre - ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung}}, keywords = {{Virtual Reality, Augmented Reality, Laborpraktika, Ingenieurdidaktik, Labordidaktik}}, location = {{Technische Universität Ilmenau}}, pages = {{91--98}}, publisher = {{Gudrun Kammasch, Henning Klaf e, Sönke Knutzen (Hrsg.)}}, title = {{{Möglichkeiten und Grenzen von Virtual-und Augmented Reality im Laborpraktikum}}}, volume = {{12}}, year = {{2017}}, } @article{34128, abstract = {{Obwohl die Idee von Augmented Reality (AR) so alt ist wie die Verbreitung erster Spielekonsolen und Computer, hat das Thema erst durch den technologischen Fortschritt und dem damit verbundenen Preisverfall an Bedeutung gewonnen. Zunehmend rückt diese Technik auch in den Vordergrund der Lehre. In dem hier erläuterten Forschungsdesign wird eine geplante Studie aufgezeigt, um eine Aussage über den sinnvollen Einsatz dieser Techniken beim Umgang mit labortechnischen Geräten durch die Nutzung einer AR-Anwendung treffen zu können.}}, author = {{Alptekin, Mesut and Temmen, Katrin}}, isbn = {{978-3-9818728-1-1}}, journal = {{Digitalisierung in der Techniklehre - ihr Beitrag zum Profil technischer Bildung}}, keywords = {{Augmented Reality, Laborpraktika, Wirksamkeitsmessung, Labordidaktik}}, location = {{Technische Universität Ilmenau}}, pages = {{129--132}}, publisher = {{Gudrun Kammasch, Henning Klaf e, Sönke Knutzen (Hrsg.)}}, title = {{{Überlegungen zur Bewertung der Wirksamkeit von AR in der Hochschuldidaktischen Lehre. Entwicklung eines Forschungsdesigns für die Evaluation eines Elektrotechnik-Laborsimulators}}}, volume = {{12}}, year = {{2017}}, }