Möglichkeiten und Grenzen von Virtual-und Augmented Reality im Laborpraktikum

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.