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Wissenserwerb in immersiven Lernumgebungen

Immersive Umgebungen werden zunehmend für Bildungs- und Trainingszwecke eingesetzt. Diese sogenannten virtuellen Lernumgebungen haben das Ziel, den Nutzern Wissen und praktische Fähigkeiten zu vermitteln (Abb. 7). Die anschauliche und anwendungsbezogene Darstellung von Lerninhalten in virtuellen Lernumgebungen trägt gerade bei komplexen oder abstrakten Themen zu einem größeren Verständnis des Lernstoffs bei. Des Weiteren bieten virtuelle Lernumgebungen die Möglichkeit des direkten Erlebens von Lerninhalten und können mit Hilfe von Individualisierung und Selbststeuerung des Lernens zu einer Steigerung des Lernerfolgs führen. Ein weiterer Vorteil von virtuellen Lernumgebungen ist die Simulation wirklichkeitsgetreuer Bedingungen bei Trainings, welche in der Realität mit hohen Gefahren oder Kosten verbunden sind.

Am IMI wurde der Einfluss unterschiedlicher Immersionsgrade und verschiedener Bewegungsarten zur Navigation in virtuellen Umgebungen auf die menschliche Gedächtnisleistung erforscht (Häfner et al. 2013). Mit Hilfe eines simplen Gedächtnistests ist die menschliche Gedächtnisleistung in einer hoch-immersiven CAVE und einer niedrig immersiven virtuellen Desktop-Umgebung in Bezug auf unterschiedliche Bewegungsarten quantifiziert worden. Als Bewegungsarten sind physisches und virtuelles Gehen untersucht worden. In der CAVE wurde den Probanden unter Zuhilfenahme einer Motion-CapturingTechnik die Navigation mittels aktivem physischem Gehen ermöglicht. Die Verwendung des Navigationsgerätes ART Flystick2™ befähigte die Probanden zum aktiven virtuellen Gehen in der CAVE. Aus technischen Gründen war in der virtuellen Desktopumgebung keine Navigation durch Motion-Capturing möglich. Den Ergebnissen zufolge konnte ein Einfluss der Bewegungsart auf die menschliche Gedächtnisleistung weder bewiesen noch widerlegt werden.

Des Weiteren lieferte die ANOVA hinsichtlich des Einflusses des Immersionsgrades von virtuellen Umgebungen auf die menschliche Gedächtnisleistung einen p-Wert von 0,101. Da dieser Wert knapp oberhalb der Grenze eines marginal signifikanten Ergebnisses liegt, wird angenommen, dass ein Effekt in der Grundgesamtheit besteht. Das erfordert aber eine Eruierung durch Folgestudien. Des Weiteren sollen in Zukunft lernbezogene Aufgaben mit höheren kognitiven Belastungen untersucht werden. Aus den Ergebnissen der Studie wurden folgende Interaktionsparadigmen für den VR-Bereich formuliert:

Abb. 8 Virtual Reality Fahrsimulator als immersive Lernumgebung, Quelle: Eigene Darstellung

• Die Bewegungsart in einer virtuellen Umgebung beeinflusst wahrscheinlich nicht die menschliche Gedächtnisleistung.

• Der Grad der Immersion einer virtuellen Umgebung beeinflusst sehr wahrscheinlich die menschliche Gedächtnisleistung.

Ein weiteres Beispiel zum Einsatz von immersiven Lernumgebungen ist das im Rahmen des von der Baden–Württemberg-Stiftung finanzierten Projektes „MINT-Box DRIVE“ (Häfner et al. 2014). Die Schüler des Einstein-Gymnasiums und der Tulla-Realschule in Kehl haben sich mit physikalischen Gesetzen der Themengebiete Regelkreise, Energie und Mechanik spielerisch auseinandergesetzt. Mit visuellen Programmieren und Parameteränderungen konnten sie die Auswirkung von physikalischen Größen untersuchen und, unterstützt durch moderne Virtual Reality Lösungen, am Fahrsimulator live erleben (Abb. 8).

Der Experimentierkasten besteht aus einem Fahrersitz, dem Logitech G27 System (Lenkrad, Pedalen und Schaltung) und Head Mounted Displays als Ausgabe und stellt eine intuitive Mensch–Maschine-Schnittstelle dar. Die Schüler konnten auf diese Weise durch Vernetzung von Denken, Handeln und Intuition Fähigkeiten zum Erkennen und Lösen von interdisziplinären Problemen aus dem Gebiet der MINT-Fächer entwickeln. Im Unterricht wurden vorrangig Methoden zum individuellen und selbstbestimmten Lernen eingesetzt. Durch das Nutzen von Virtual–Reality-Systemen wurde bewiesen, dass das naturwissenschaftlich-technische Interesse bei SchülerInnen durch kreative Arbeit und spielerisches Lernen gefördert werden kann. Die modernen VR-Lösungen unterstützen das räumliche Vorstellungsvermögen und erzeugen eine nachhaltige Weiterbildungsmotivation im naturwissenschaftlich-technischen Bereich.

Die Entwicklung von virtuellen Umgebungen im Bildungsbereich erfordert ein tiefgreifendes Verständnis der technologischen und inhaltlichen Aspekte, die den Lernprozess und das Verständnis des Nutzers fördern und unterstützen. Dabei sind die Vorteile von virtuellen und besonders von immersiven Lernumgebungen gegenüber traditionellen Lehrmethoden hinsichtlich ihrer inhaltlichen und technologischen Relevanz nur rudimentär erforscht (Schwan und Buder 2006).

 
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