Lernen hat sich in den Jahren stark verändert. Die Gründe dafür sind vielfältig: Das Konzept des lebenslangen Lernens ist zum zentralen Paradigma von Aus-, Fort- und Weiterbildungsprozessen geworden und neue technologische Möglichkeiten sowie konzeptionelle Ansätze eröffnen vielfältige Möglichkeiten für den Einsatz in kompetenzorientierten Lernprozessen. Aber wohin führt diese Reise?
Für uns als ExpertInnen für kompetenzorientiertes Lernen steht fest: Nur durch die Anwendung von erlerntem Wissen in Handlungen können Kompetenzen entstehen, die letztendlich der Erfolgsmesser für Lernprozesse sind. Virtuelle Trainingssysteme können dabei einen Mehrwert schaffen. Diese Systeme müssen entweder das Anwenden des Erlernten in einer virtuellen, möglichst realitätsnahen Umgebung ermöglichen oder die Realität für die Lernenden in sinnhafter Weise um virtuelle Aspekte erweitern bzw. mit diesen kombinieren. Hierunter fallen aus unserer Sicht insbesondere die technologischen Möglichkeiten, die unter dem Begriff „Extended Reality“ (kurz XR; deutsch „erweiterte“ Realität) zusammengefasst werden. Die Technologien unterscheiden sich dabei durch das Verhältnis von realer und virtueller Welt. Während bei Augmented Reality virtuelle Objekte zur Erweiterung der realen Welt verwendet werden, kommt bei Virtual Reality eine rein virtuelle Welt zum Einsatz.
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“ – die Immersion – in die Simulation ermöglicht, wodurch der Immersionsgrad erheblich gesteigert wird. Dank der schnell voranschreitenden Entwicklung können Lernende mittels Virtual Reality (VR) mittlerweile in beinahe jedes erdenkliche virtuelle Szenario „eintauchen“ und dabei Erfahrungen machen, die sich gefühlt kaum mehr von der Realität unterscheiden. Gleichzeitig ermöglicht VR die Darstellung von Sachverhalten und das „Erleben“ von Situationen, die in der Realität nicht möglich wären. Die dabei gemachten Erfahrungen bzw. erlernten Handlungsabläufe können nahezu direkt auf die Wirklichkeit übertragen werden, wodurch Lernprozesse effizienter und nachhaltiger werden.
Ein jüngeres Beispiel aus dem Portfolio von SZENARIS hierfür ist das Projekt Deichverteidigung. In diesem Projekt hat SZENARIS für die Bundesanstalt Technisches Hilfswerk (THW) eine Virtual-Reality-Simulation entwickelt, mit der verschiedene Deichschadenslagen in Echtzeit so realitätsnah wie möglich simuliert werden können. Die Simulation soll zur Ausbildung der sogenannten DeichläuferInnen eingesetzt werden. Diese untersuchen koordiniert den virtuellen Deichabschnitt auf verschiedene Beschädigungen und markieren sowie dokumentieren diese. Die Schäden können zuvor vom Ausbildungspersonal virtuell gesetzt werden. Da die Deichläufer aus Teams zu je zwei Personen bestehen, können auch in der Simulation zwei Lernende gleichzeitig agieren. Das Ausbildungspersonal kann verschiedene Beschädigungen wie Rutschungen, Wasseraustritte, Risse einspielen bzw. positionieren sowie unterschiedliche Wetterbedingungen und Hochwasserpegel simulieren und zudem das Geschehen in der Simulation von einem Ausbilderplatz überwachen.
VR-Systeme können dabei aber auch bereits bei der Entwicklung einen Mehrwert schaffen. Im Projekt Ponton Boot wurde unter Mitwirkung von SZENARIS ein Ponton-Boot-System für den Zivil- und Katastrophenschutz entwickelt. Die multifunktionale Plattform kann sowohl einzeln als Arbeits- oder Transportboot oder gekoppelt als Transportplattform oder Schwimmbrücke verwendet werden. Das System verfügt über eine fernsteuerbare Schwimmdrohne mit On-Board-Kameras, Laser und Sonar. Damit wird das (semi-)autonome Fahren in überschwemmten und nicht kartierten Gebieten möglich. SZENARIS hat für das Projekt ein Virtual-Reality-Visualisierungssystem zur Prototypenkonstruktion entwickelt. In der virtuellen Realität wurden dann verschiedene Konfigurationen getestet, Antriebe simuliert und Schwimmverhalten sowie Handhabung analysiert. Zusätzlich hat SZENARIS ein Virtual-Reality-Trainingssystem entwickelt, damit Einsatzkräfte kompetenzorientiert in die sichere Nutzung des PoBo eingewiesen werden können. Das Verhalten des PoBo-Systems sowie die Strömungseinflüsse werden dabei physikalisch korrekt simuliert, um eine möglichst realistische Trainingserfahrung zu ermöglichen.
Augmented Reality: Lernen mit der angereicherten Realität
Neben VR ist eine weitere Form des Lernens mit XR für uns besonders spannend: Augmented Reality (AR). Hierunter versteht man die Anreicherung der Realität mit zusätzlichen Informationen in Form von Texten, Bildern, Animationen, Videos oder virtuellen Objekten, die z. B. über Smartphones, Tablets oder AR-Brillen dargestellt werden. Aus unserer Sicht zeigt Augmented Reality seine Stärken bei der Verwendung in Montage- und Wartungsprozessen: So können beispielsweise bei der Ausführung von Reparaturarbeiten die notwendigen Handlungsschritte visuell als sogenanntes Overlay im jeweiligen Betrachtungswinkel auf dem realen Gerät oder System dargestellt werden. Diese Hilfestellungen können schrittweise zurückgenommen werden, um den Lernprozess präzise auf den individuellen Bedarf der Lernenden abzustimmen, sodass sie am Ende dazu befähigt werden, auch ohne die verwendete AR-Technologie korrekt zu handeln. Im Forschungsprojekt LeARn4Assembly werden derzeit unter Mitarbeit von SZENARIS neue digitale AR-Assistenzsysteme für Fachpersonal in der Montage entwickelt.
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 der 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.
Die hier dargestellten Lösungen stellen nur einen kleinen Ausschnitt dar, was aktuell möglich ist. Zudem zeigen die Erfahrungen, die wir in unseren Kunden- und Forschungsprojekten machen, welches Potential in der Nutzung digitaler Trainingsmethoden für die Aus-, Fort- und Weiterbildung liegt. Wir freuen uns daher, Sie an unserem Stand J29 in Halle 2 auf der LEARNTEC 2022 begrüßen zu dürfen und Ihnen die Möglichkeit zu geben, unsere Trainingssysteme auszuprobieren.
Bei diesem Artikel handelt es sich um einen bezahlten beitrag der SZENARIS GmbH.
Über SZENARIS:
SZENARIS ist Experte für modernes Lernen in digitalen Lernwelten. Seit über 20 Jahren realisieren wir High-End-Produkte zu anspruchsvollen Lerninhalten mit E-Learning, Extended Reality (XR) und Simulation. Dabei berücksichtigen wir die Bedürfnisse und Systeme unserer Kunden von der Beratung über die Konzeptionierung bis hin zur Implementierung im Unternehmen. Wir stellen Ihnen maßgeschneiderte Lösungen zur Verfügung, die exakt in die vorhandenen Ausbildungslücken passen oder Ihre jetzige Ausbildung optimieren.
Anlagen- und Maschinenbau, Medizin, Agrartechnik, Verteidigung und Sicherheit, IT- und Kommunikationstechnik, Logistik, Windenergie – wir sind in vielen Branchen zu Hause und verfügen über hohe methodische Kompetenz bei der Erarbeitung neuer Themen. Unsere Expertinnen und Experten erstellen mit hohem Analysevermögen und einem professionellen didaktisch-methodischen Vorgehen passgenaue Anwendungen auch für Ihren Bedarf. Dank der engen Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten und Partnern sind wir führend in der Entwicklung und dem Einsatz neuer Technologien. Und das weltweit!
Der Autor:
Malte Rathjen
ist Senior Content Developer und wissenschaftlicher Mitarbeiter der SZENARIS GmbH. Seine Expertise im Bereich des kompetenzorientierten Einsatzes digitaler Lernformen sowie bei der Entwicklung von Lernprogrammen und Simulationen unterstützen die Produkte und Entwicklungen von SZENARIS.
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