Extended Reality (XR) – Die neue Dimension des Lernens

Beeinflusst von neuen technischen Möglichkeiten und damit neuen konzeptionellen Ansätzen, ferner hervorgerufen durch die Notwendigkeit lebenslangen Lernens und viele weiteren Faktoren, hat sich das Lernen in den vergangenen Jahren stark verändert. Wohin führt uns die Reise? Wie sieht Lernen in der Zukunft aus? Wir von der szenaris GmbH – Spezialisten für die Entwicklung von Lernprogrammen, Simulationen und weiteren Formen virtuellen Lernens – stellten uns diese Fragen. Und für uns steht fest: Nur durch die Anwendung von erlerntem Wissen in der Realität können (Handlungs)Kompetenzen entstehen.

Aus unserer Sicht sind daher Trainingssysteme wichtig, die entweder das Anwenden des Erlernten in einer virtuellen, aber möglichst realitätsnahen Umgebung ermöglichen oder die die Realität für die Lernenden in sinnhafter Weise um virtuelle Aspekte erweitern bzw. mit diesen kombiniert. Hierunter fallen insbesondere die technologischen Möglichkeiten, die auch unter dem Sammelbegriff „Extended Reality“ (deutsch „Erweiterte Realität“, kurz XR) zusammengefasst werden.

Allgemein gesprochen werden unter Extended Reality alle Technologien verstanden, die virtuelle Umgebungen mit der Realität kombinieren. Hierunter fallen z. B. Virtual-, Mixed- und Augmented-Reality-Anwendungen. Der Begriff XR kann damit zum einen als Platzhalter für die jetzt schon existierenden Technologien angesehen werden, ohne sich dabei auf eine der Formen festzulegen. Gleichzeitig ist er offen für alle zukünftigen Entwicklungen auf diesem Gebiet. Doch wie kann mit den verschiedenen Formen der Extended Reality effizient und nachhaltig gelernt werden? Die folgende Darstellung versucht dies exemplarisch zu skizzieren:

Virtual Reality: Realitätsnahes Lernen im virtuellen Raum

Unter „Virtueller Realität“ (Virtual Reality, kurz VR) versteht man Computersimulationen, die z. B. auf einer stereoskopischen 3D-Brille (auch Virtual Reality-Brille genannt) dargestellt werden. Dadurch wird das „Eintauchen“ in die Simulation ermöglicht, wodurch der Immersionsgrad erheblich gesteigert wird: Die virtuelle Welt und die eigene Interaktion werden damit als äußerst realistisch empfunden. Virtuelle Rundgänge, die Bedienung hochkomplexer Geräte oder das Interagieren in spezifischen Szenarien sind nur ein Ausschnitt dessen, was derzeit schon möglich ist. Die dabei erfolgte Kompetenzentwicklung kann als besonders nachhaltig bewertet werden. VR-Simulationen können aber nicht nur zur Abbildung bzw. zum Erlernen von Bedien- und Handlungsabläufen genutzt werden, sondern finden auch verstärkt Anwendung bei der Visualisierung sonst nicht sichtbarer Sachverhalte. Gleiches gilt für die Darstellung komplexer Sachverhalte, die in der Realität nur schwer zu visualisieren sind. Die Verwendung von VR-Simulationen in Lernprozessen bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die sich zum Beispiel bei der Bedienung technischer Geräte zeigt: Diese müssen für das Erlernen der Bedienung nicht mehr real zur Verfügung stehen bzw. bereitgestellt werden und die Größe des Lehrpersonals kann verringert werden. Zusätzlich können in der Virtualität Bedienfehler keine Schäden nach sich ziehen oder Mensch und Umwelt gefährden. Damit ermöglicht das Lernen mit VR die Einsparung von Kosten. Damit wird klar, dass VR in zukünftigen Lernprozessen eine erhebliche Rolle einnehmen könnte.

Augmented Reality: Lernen mit der angereicherten Realität

Die angereicherte Realität, die „Augmented Reality“ (AR), ist die computergestützte Erweiterung der Realität. Häufig versteht man darunter die Anreicherung der visuell wahrgenommenen Wirklichkeit mit zusätzlichen Informationen in Form von Texten, Bildern, Animationen, Videos oder virtuellen Objekten mittels Einblendung bzw. Überlagerung. Aber nicht nur die visuelle Wahrnehmung kann erweitert werden. Manche Anwendungen ermöglichen es, mittels Sprachausgabe Informationen auszugeben. AR-Systeme bestehen aus den Komponenten Anzeigegerät, Trackingsystem, Computer sowie Software. Das Anzeigegerät ermöglicht die Darstellung der erweiterten Realität. Hier kommen z. B. Head Mounted Displays, AR-Brillen oder auch HeadUp Displays zum Einsatz. Das Trackingsystem bestimmt die Positionsdaten und ist damit für die Angleichung zwischen virtuellen Daten und realer Umgebung zuständig. Die AR-Software verarbeitet die Trackingdaten und löst darauf basierend Prozesse wie z. B. Einblendungen aus. Die Einsatzmöglichkeiten von AR sind vielfältig: In Fahrzeugen kann AR z. B. mithilfe von HeadUp Displays genutzt werden. Die aktuelle Geschwindigkeit anderer Verkehrsteilnehmer, Umgebungstemperatur, Navigationshinweise sowie Warnungen von Assistenzsystemen können damit direkt ins Sichtfeld eingeblendet werden. Aus unserer Sicht zeigen sich die Stärken von AR aber besonders bei der Verwendung in Lern- und Wartungsprozessen: So können beispielsweise bei der Ausführung von Service- oder Reparaturarbeiten die notwendigen Handlungsschritte oder Zusatzinformationen visuell als sogenanntes Overlay im jeweiligen Betrachtungswinkel auf dem realen Gerät oder System dargestellt werden. Wartungs- und Instandsetzungspersonal könnten mit Augmented Reality die erforderlichen Handlungsschritte effizient erlernen. Es kann davon ausgegangen werden, dass AR-Systeme in Lernprozessen zukünftig eine zentrale Rolle einnehmen werden.

Mixed Reality: Reale und virtuelle Welt kombinieren

Eine Mischform stellt die sogenannte „Vermischte Realität“ (auch Mixed Reality, kurz MR) dar. Wenngleich sich auch begriffliche Überschneidungen mit Virtual und Augmented Reality ergeben und diese sogar oftmals unter dem Begriff Mixed Reality zusammengefasst werden, so bezeichnet MR im Allgemeinen all diejenigen Systeme, bei denen die Position des Lernenden im Raum erfasst und in die virtuelle Welt übertragen wird (sogenanntes Position-Tracking), da hierbei die Anteile der realen Welt in die virtuelle Realität integriert werden. Beispiele für Lernprozesse, die mit MR kompetenzorientiert gestaltet werden können, sind z. B. das Erlernen der Bedienung von Geräten oder das Durchführen von Arbeitshandlungen in virtuellen Produktionsanlagen.

Als Spezialisten für digitale Lernformen sind wir von der szenaris GmbH offen für technologische Entwicklungen, die eine effiziente und nachhaltige Kompetenzentwicklung mittels digitalen Lernens ermöglicht. Entsprechend forschen wir selbst und verfolgen zudem mit großer Spannung die Entwicklungen auf diesem Gebiet, um unseren Kunden innovative, effiziente und auf die Bedürfnisse zugeschnittene Technologien der Extended Reality anbieten zu können, die eine kompetenzorientierte Gestaltung von Lernprozessen ermöglicht.

Stichworte

Zielgruppe
Unternehmen und Institutionen mit Bedarf an computerbasierten Trainings- und Simulationslösungen.

Portfolio
Beratung, Visualisierung, Trainingssoftware‚ Teamtraining, Mobile Learning, Virtual Reality-Simulation, Mixed-Reality-Simulation, Augmented Reality, Forschung.

Referenzkunden
Airbus Group, Albert Ziegler GmbH, ATLAS ELEKTRONIK GmbH, Avis Rent a Car, BCD travel, Boskalis Hirdes, BrukerDaltonik GmbH, CLAAS Academy, dpa, ENERCON GmbH, Eppendorf AG, ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH, General Dynamics European Land Systems–Bridge Systems GmbH (GDELS-Bridge Systems), GRIMME Landmaschinenfabrik GmbH & Co. KG, Hahn Air, HANSA-FLEX AG, IBI – Institut für Bildung in der Informationsgesellschaft, Konica Minolta Business Solutions Deutschland GmbH, LEMKEN GmbH & Co. KG, Polizeiakademie Niedersachsen, Reuschel & Co. KG, Siemens AG, telerob GmbH, thyssenkrupp Marine Systems GmbH, VIYEMA Business Consulting GmbH, Westerwälder Eisenwerk GmbH, u.v.m.

Malte Rathjen

ist Content Developer und wissenschaftlicher Mitarbeiter der szenaris GmbH. Seine Expertise im Bereich des kompetenzorientierten Einsatzes digitaler Lernformen sowie bei der Konzeption und Ausgestaltung von Lernprogrammen und Simulationen unterstützen die Produkte und Entwicklungen von szenaris.