{"id":9243,"date":"2018-07-10T17:22:53","date_gmt":"2018-07-10T15:22:53","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/lehre\/?p=9243"},"modified":"2018-07-10T17:25:16","modified_gmt":"2018-07-10T15:25:16","slug":"kollaborative-augmented-reality-in-der-lehre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/lehre\/2018\/07\/10\/kollaborative-augmented-reality-in-der-lehre\/","title":{"rendered":"Kollaborative Augmented Reality in der Lehre"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a><\/strong>Nina Schiffeler und Prof. Dr. Anja Richert der RWTH stellen in ihrem Beitrag eine Augmented-Reality-basierte App vor, mit der Studierende in der\u00a0Lehrveranstaltung \u201cAgiles Management in Technologie und Organisation\u201d zusammenarbeiten.\u00a0Die Autorinnen erl\u00e4utern die Funktionen der App und das Feedback der Studierenden. Der beschriebene Lehr- und Forschungsbeitrag wurde im Rahmen des Wettbewerbs \u201eGelungene VR\/AR-Lernszenarien 2018\u201c<\/a> vom Stifterverband <\/a>und dem Arbeitskreis VR\/AR-Learning<\/a> der GI-Fachgruppen E-Learning und VR&AR in der Kategorie \u201eAR in der Hochschullehre\u201c ausgezeichnet.<\/p>\n

ein Beitrag aus Hochschulforumdigitalisierung
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Augmented in der Lehre<\/h3>\n

Neben digitalen und Online-Elementen in Lehrveranstaltungen wie e-Tests oder online bereitgestellte Vorlesungsmitschnitte finden Technologien wie Virtual oder Augmented Reality (VR\/AR) immer mehr Einzug in die Lehre. Ihr Potenzial bez\u00fcglich der didaktischen Einbindung sowie der Evaluation der Wirksamkeit ist jedoch bei Weitem noch nicht vollst\u00e4ndig erkannt oder ausgesch\u00f6pft. Beide Technologien bieten den Vorteil, R\u00e4ume und Orte zu besuchen, die bspw. aufgrund ihrer klimatischen Witterungsbedingungen, moralischen Bedenken oder sonstiger Einschr\u00e4nkungen nur schwer bis gar nicht zug\u00e4nglich sind, oder abstrakte und somit nur schwer vorstellbare Prozesse, Gegenst\u00e4nde und Zusammenh\u00e4nge zu visualisieren und dadurch greifbar, d.h. leichter erlernbar, zu gestalten, um die Behaltensleistung zu erh\u00f6hen. Der Nachteil der VR ist dabei jedoch, dass eine gesamte virtuelle Welt erstellt werden muss, wohingegen AR die M\u00f6glichkeit bietet, virtuelle Objekte in einen realen Raum zu projizieren und somit z.B. auch abstrakte Inhalte zu veranschaulichen. W\u00e4hrend f\u00fcr die Nutzung von VR spezielle Head-Mounted Displays (HMD) oder zus\u00e4tzliche Modifikationen f\u00fcr Smartphones (z.B. Google Cardboard oder Gear VR) ben\u00f6tigt werden, k\u00f6nnen AR-Szenarios direkt \u00fcber mobile Endger\u00e4te wie Smartphones oder Tablets genutzt werden.<\/p>\n

Besonders im Bereich des agilen Managements st\u00f6\u00dft man h\u00e4ufig auf abstrakte, dynamische Prozesse, die einer Konzeptualisierung und Visualisierung bed\u00fcrfen. Obwohl bereits eine gro\u00dfe Zahl an AR-basierten Lehr- und Lernprogrammen und -Anwendungen besteht, adressieren diese meist lediglich Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler, insbesondere im Alter zwischen neun bis 14 Jahren, oder Erwachsene, die sich auf unterhaltsame Weise bspw. beruflich weiterbilden wollen (z.B. Playmobil Scan-App mit Augmented Reality, KIDS Interactive oder Star Walk). Es ergibt sich jedoch die L\u00fccke, dass bislang abstrakte Prozesse und Konzepte wie solche des agilen Managements mittels AR nicht dargestellt werden. Mit Hilfe von AR k\u00f6nnen jedoch abstrakte, schwer vorstellbare Prozesse und Konzepte abgebildet, visualisiert und vermittelt werden. Aufgrund der zus\u00e4tzlichen M\u00f6glichkeit, AR-Lehranwendungen ebenfalls als Gruppenszenario zu gestalten, l\u00e4sst sich eine Br\u00fccke hin zu einer praktischen Vermittlung der abstrakten Prozesse agilen Managements, welche Gruppen und Teams betreffen, wie etwa Teamarbeit oder auch Lernen in der Gruppe, aus der genannten Lehrveranstaltung schlagen, die bisher lediglich \u00fcberwiegend theoretisch vermittelt werden konnten.<\/p>\n

F\u00fcr die Zielgruppe Studierende eignet sich die Vermittlung von Lehrinhalten und abstrakten Prozessen und Lehrgegenst\u00e4nden mittels AR insbesondere in Gruppensettings, wie sie t\u00e4glich im Rahmen von Vorlesungen, Kolloquien oder Seminaren stattfinden, da es als gutes Medium f\u00fcr immersive kollaborative Simulation angesehen wird.<\/p>\n

Im Kontext bestehender AR-Anwendungen in der Lehre zeigt sich bisher jedoch eine Beschr\u00e4nkung auf die interpersonale Kommunikation in der realen Welt oder lediglich der M\u00f6glichkeit, innerhalb der AR-Anwendung einen Chat zu \u00f6ffnen, mittels dessen mit anderen Usern kommuniziert werden kann. Um aber auch gleichzeitig mit anderen Usern und dem virtuellen Objekt, das in die reale Welt projiziert wird, interagieren zu k\u00f6nnen und so Problem-orientiertes und forschendes Lernen verst\u00e4rkt zu f\u00f6rdern, ist im Rahmen des Projekts \u201eAugmented Reality in der exzellenten Lehre\u201c (ARieL)<\/a> eine kollaborative AR-App entwickelt und in einer exemplarischen Lehrveranstaltung pilotiert worden. Das Projekt konnte im Rahmen eines Fellowships f\u00fcr Innovationen in der digitalen Hochschullehre, vergeben durch den Stifterverband und das Ministerium f\u00fcr Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes NRW, realisiert werden. Die konkrete Umsetzung des Projekts wird im Folgenden n\u00e4her erl\u00e4utert.<\/p>\n

Kollaborative Augmented-Reality-App<\/h3>\n

In der kollaborativen AR-App k\u00f6nnen mehrere Personen gemeinsam ein Produkt erstellen. Im aktuellen Szenario ist ein Studierenden-nahes Thema gew\u00e4hlt worden, um an der Erfahrungswelt der Studierenden anzukn\u00fcpfen und dar\u00fcber die eigentlichen Lerninhalte zu vermitteln: die Einrichtung einer Wohnung f\u00fcr eine Dreier-WG, die auf den spezifischen und im Prozess variierenden Anforderungen jedes einzelnen (fiktiven) Mitbewohners basiert (siehe Abb. 1). Die kollaborative AR-App inklusive dieses Wohnungsbauszenarios wurde in eine Lehrveranstaltung zum Thema \u201eAgiles Management in Technologie und Organisation\u201c f\u00fcr Studierende des Fachs Maschinenbau integriert, um den Studierenden auf innovative, moderne und vor allem praxisnahe Weise die Lerninhalte n\u00e4her zu bringen. \u00dcber Smartphones und Tablets in Kombination mit einem AR-Marker \u2013 einem visuellen Trigger wie z.B. ein Bild oder QR-Code, der die Anzeige virtueller Zusatzinformationen und Objekten ausl\u00f6st \u2013 kann dann die AR-App genutzt werden. Um die App aber auch didaktisch in die Lehrveranstaltung zu integrieren, damit diese in Bezug zu den weiteren Lerninhalten hat und nicht \u201elosgel\u00f6st\u201c in dieser enthalten ist, ist sie in ein Rollenspiel eingebettet. Innerhalb des Rollenspiels sollen die Studierenden die Prozesse, Kommunikations- und Interaktionsweisen eines Scrum-Teams \u2013 einer Auspr\u00e4gung agiler Arbeitsweisen \u2013 kennenlernen und die mit dieser Arbeitsweise verbundenen Charakteristika, St\u00e4rken und Schw\u00e4chen identifizieren.<\/p>\n

Agile Arbeitsweisen wie Scrum eignen sich nicht nur f\u00fcr die urspr\u00fcngliche Anwendung in der Software-Entwicklung, sondern auch in anderen Fachbereichen. Diese \u00dcbertragbarkeit sollen die Studierenden erkennen lernen, indem sie selbst Teil eines Scrum-Teams im Rahmen einer Simulation durch das genannte Rollenspiel werden.<\/p>\n

W\u00e4hrend bisher diese Arbeit in Scrum-Teams durch analoge Materialien wie papier-basierte Rollen- und Aufgabenbeschreibungen sowie Kompetenzmatrizen zur Verwaltung der beteiligten Rollen (Product Owner, Scrum Master, Scrum Team-Mitglied und \u2013 individuell f\u00fcr die Lehrveranstaltung integriert \u2013 PR-Team), wird dies im Rahmen von ARieL in die kollaborative AR-App integriert. \u00dcber ein Men\u00fc (siehe Abb. 2) haben die Studierenden die M\u00f6glichkeit, ein individuelles Profil anzulegen, bei welchem sie zum einen ihre Rolle (z.B. Product Owner), zum anderen ihren Namen und Spielerfarbe w\u00e4hlen k\u00f6nnen. Die angelegten Profile werden dann allen Nutzern der App angezeigt, um so einen \u00dcberblick \u00fcber die beteiligten Rollen\/Personen zu erhalten. Die Spielerfarbe wird dann im Verlauf des Rollenspiels n\u00fctzlich: sobald ein Nutzer ein M\u00f6belst\u00fcck aus dem Katalog in die Spielfl\u00e4che zieht (grau-gepunktete Fl\u00e4che in Abb. 1) oder ein bereits dort existierendes M\u00f6belst\u00fcck manipuliert (d.h. dreht oder verschiebt), wird die entsprechende Farbe des Nutzers unterhalb des M\u00f6belst\u00fccks angezeigt, um nachvollziehbar zu machen, welcher Nutzer gerade woran arbeitet. Au\u00dferdem wird die Eintragung von Kompetenzen der jeweiligen Rolle sowie zu bearbeitende Aufgaben w\u00e4hrend des Rollenspiels in die AR-App integriert, um alle Arbeitsmaterialien an einem Ort zu haben und diese in der App \u2013 anders als im bisherigen analogen, papier-basierten Setting \u2013 jederzeit anpassen und \u00e4ndern zu k\u00f6nnen, um die agile Kollaboration zu unterst\u00fctzen. Ein Ampelsystem soll in der zuk\u00fcnftigen Weiterentwicklung des aktuellen Prototyps der AR-App zudem anzeigen, welcher Nutzer wie stark mit Aufgaben ausgelastet ist, um ein besseres Projektmanagement zu erm\u00f6glichen, indem Aufgaben stark belasteter Nutzer von weniger stark ausgelasteten Nutzern \u00fcbernommen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Ziele des Einsatzes<\/h3>\n

Das Projekt ARieL verfolgt zentral die folgenden Ziele:<\/p>\n

    \n
  • Entwicklung eines prototypischen AR-Gruppenszenarios f\u00fcr die Hochschullehre<\/li>\n
  • Unterst\u00fctzung individueller, aber auch sozialer\/kollektiver Wissenskonstruktion durch Vergabe unterschiedlicher Rollen sowie Zeigen verschiedener Perspektiven auf das virtuelle Objekt via Detektion unterschiedlicher Positionen im Verh\u00e4ltnis zum AR-Marker<\/li>\n
  • St\u00e4rkung der praxisnahen Probleml\u00f6sekompetenz im Team (durch unterschiedliche Rollen der Studierenden)<\/li>\n<\/ul>\n

    Entsprechend beinhaltet das Projekt die Entwicklung des AR-Szenarios f\u00fcr eine spezifische Lehrveranstaltung. An die Entwicklung der zugeh\u00f6rigen kollaborativen AR-App wurde diese ebenfalls im Anschluss an die Pilot-Durchf\u00fchrung mit den Studierenden evaluiert. Diese Evaluation untersucht, ob der Einsatz des AR-Szenarios im Vergleich zur klassischen (papier-basierten, analogen) Lehre eine h\u00f6here Effektivit\u00e4t hinsichtlich Faktoren wie Akzeptanz der Technik und der Lerninhalte, Motivation und Verst\u00e4ndnis der Lerninhalte aufweist. Dabei wird das Augenmerk insbesondere auf die Interaktion und Kollaboration gelegt \u2013 sowohl simultan \u00fcber das f\u00fcr alle Beteiligten sichtbare Anklicken oder Manipulieren einzelner Bestandteile der virtuellen Objekte als auch realen Umgebung z.B. mittels interpersonaler face-to-face-Kommunikation \u00fcber Kommentare, Erl\u00e4uterung oder Diskussion.<\/p>\n

    Die Neuerung dieser AR-Anwendung liegt im Speziellen darin, dass eine Manipulation des virtuellen Objekts durch einen oder mehrere Nutzer, simultan f\u00fcr alle Teilnehmenden des AR-Gruppenszenarios erkennbar ist. Dadurch wird eine Interaktion erm\u00f6glicht, die nicht ausschlie\u00dflich au\u00dferhalb des AR-Szenarios in der realen Welt stattfindet. Diese Interaktion kann beispielsweise darin bestehen, einzelne Aspekte oder Bestandteile des virtuellen Objekts anzuklicken und weitere Informationen dar\u00fcber f\u00fcr alle anderen Teilnehmenden sichtbar bereitzustellen, oder aber mit mehreren Studierenden verschiedene Einzelteile, die sie mit ihrem jeweiligen Smartphone aufgrund ihrer spezifischen Position zum AR-Marker erhalten, gemeinsam zu einem komplexen virtuellen Objekt (= Produkt) zusammenzusetzen.<\/p>\n

    Implikationen f\u00fcr Lehre<\/h3>\n

    Die Evaluation des AR-unterst\u00fctzten Rollenspiels und der kollaborativen AR-App in der Lehrveranstaltung \u201cAgiles Management in Technologie und Organisation\u201d best\u00e4tigt die motivierende Wirkung dieser Technologie. Trotz anf\u00e4nglicher Skepsis \u00fcber die Besch\u00e4ftigung mit dem Thema Scrum im Form eines Rollenspiels waren alle Studierenden konzentriert bis zum Ende der \u00dcbung mit der L\u00f6sung der Aufgabe befasst. Auch in der Bewertung der Gruppenarbeit wurde diese Konzentration auf die Aufgabe positiv von den Studierenden angesehen, da aus ihrer Sicht alle Teammitglieder sich gleicherma\u00dfen eingebracht haben. Au\u00dferdem zeigt die Evaluation, dass die allgemeine Einsch\u00e4tzung der AR-App als integriertes Tool in einer Lehrveranstaltung als sehr positiv bewertet wird. Allerdings zeigt sich bisher auch, dass die AR-App noch nicht als sonderlich unterst\u00fctzend f\u00fcr die Kollaboration im Team angesehen wird, da sie als schwierig zu nutzen bewertet wird. Dies ist voraussichtlich auf den Prototypen-Status der App in Kombination mit der noch nicht so weit verbreiteten Nutzung der Technologie AR zur\u00fcckzuf\u00fchren. Die Studierenden h\u00e4tten eine Einarbeitungsphase in die AR-App ben\u00f6tigt, um diese im Rollenspiel intuitiver nutzen zu k\u00f6nnen. Dennoch wurde sie als hilfreich f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis solcher abstrakten Prozesse oder bislang nur theoretisch vermittelter Lerninhalte wie agiles Management und Scrum eingesch\u00e4tzt und als sehr motivierend bewertet.<\/p>\n

    Die Applikation wird zuk\u00fcnftig insbesondere auch im Bereich der Usability und ggf. weiterer fachlicher Einsatzszenarien f\u00fcr Scrum-Teams weiterentwickelt und sowohl in Vorlesungen der RWTH Aachen als auch der Technischen Hochschule K\u00f6ln im Rahmen des Bachelor- und Masterstudiums Maschinenbau eingesetzt. Dar\u00fcber hinaus ist ein Transfer auf weitere F\u00e4cher und Studienbereiche geplant.<\/p>\n

    Weitere Anwendungsbeispiele<\/h3>\n

    Neben dem genannten Anwendungsbeispiel konnten im Laufe der Projektlaufzeit durch Feedback der Studierenden, die die App getestet haben und auf Veranstaltungen, auf denen die App demonstriert wurde, weitere spannende Anwendungsf\u00e4lle identifiziert werden, f\u00fcr die die Technologie AR einen Mehrwert darstellt. Insbesondere f\u00fcr kollaborative Lernsettings finden sich zahlreiche Ankn\u00fcpfungspunkte zur Weiterentwicklung der AR-App. So kann bspw. im Fach Architektur das gemeinsame Erstellen von Geb\u00e4udemodellen \u00fcber eine kollaborative AR-App unterst\u00fctzt werden oder im Bereich Maschinenbau die kollaborative Fabrikhallenplanung bzw. das dahinterliegende Projektmanagement praxisnah und ressourcenschonend trainiert werden.<\/p>\n

    <\/div>