Technischer Fortschritt und Künstliche Intelligenz ermöglichen Lernszenarien, die uns einen äußerst realen Eindruck vermitteln. Tatsächlich werden sie durch den Einsatz von „Extended Reality“ immer realistischer und erhöhen damit in nie dagewesener Weise das Potenzial, Kompetenzen zu erwerben und auszubauen. Das ist eine große Chance, Personal bestens auf seine Aufgaben vorzubereiten. Dennoch gibt es einige Hürden und Schwierigkeiten, die noch nicht zufriedenstellend gelöst sind.
Schnellere Computer-Prozessoren, Künstliche Intelligenz, optimierte didaktische Formate – all das hat das Lernen in den vergangenen Jahren grundlegend verändert. Extended Reality (XR), der Oberbegriff für Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (AR), hat sich als treibende Kraft in einer neuen Ära des Lernens etabliert.
Wir können digitale Welten erzeugen, in denen Maschinen, Fahrzeuge, Geräte und auch Menschen so lebensnah, so echt dargestellt werden, dass man sehr schnell den Eindruck gewinnt, all das sei real. Aber von einem Holodeck wie man es aus Star Trek kennt, sind wir noch weit entfernt. Einzig Augen und Ohren lassen sich bislang sehr gut „täuschen“. Was vor allem fehlt, ist die haptische Komponente, also das Fühlen von Gegenständen und Kräften. Es gibt durchaus einige Ansätze, z. B. das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „Haptisch-visuelles Trainingssystem“, bei dem SZENARIS an der Entwicklung eines Trainingssystems beteiligt war, mit dem ChirurgInnen das Bohren in menschliche Knochen erlernen können – unter Berücksichtigung der Kraft, die man beim Bohren anwenden muss. Oder andere Forschungsprojekte, die im März auf der diesjährigen IEEE VR in Saint Malo in Frankreich vorgestellt wurden und sich dieses Problems angenommen haben.
Dennoch gelingt es auch ohne die haptische Komponente schon jetzt, Kompetenzen in XR-Welten zu erwerben, zu festigen und auszubauen, denn besonders im beruflichen Kontext haben sich E-Learning und XR mit seinen Varianten von alternativen Lernmethoden hin zu einem integralen Bestandteil der Aus-, Fort- und Weiterbildung entwickelt. Die Vorteile von E-Learning in der beruflichen Bildung sind vielfältig und tragen dazu bei, die Effizienz und Effektivität von Trainingsmaßnahmen für Mitarbeitende zu verbessern. Diese profitieren von der Flexibilität, da sie Lerninhalte in ihrem eigenen Tempo bearbeiten können. Traditionelle Präsenzschulungen können reduziert bzw. in bestimmten Fällen sogar ganz ersetzt werden. Die Skalierbarkeit ermöglicht es, Schulungen schnell und kostengünstig für eine große Anzahl von Mitarbeitenden zugänglich zu machen. Zudem sind mittels Integration in Lernmanagementsysteme personalisierte Lernwege sowie Tools zur Überwachung des Lernfortschritts möglich. Die schnelle Aktualisierung von Inhalten gewährleistet, dass die Inhalte stets auf aktuellem Stand sind. Ebenso können multilinguale E-Learnings in Zeiten der Globalisierung dabei helfen, Sprachbarrieren zu überwinden bzw. Sprachkompetenz zu entwickeln.
XR ermöglicht den Lernenden, in immersive virtuelle Umgebungen einzutauchen, die realistische Szenarien simulieren. Diese realitätsnahen Erfahrungen bieten eine praktische Möglichkeit, Fähigkeiten zu entwickeln und zu üben, ohne die Risiken und Kosten von realen Trainingsumgebungen. Von hochkomplexen Verfahrensabläufen, über die Bedienung von Maschinen bis hin zu chirurgischen Eingriffen – VR reduziert das Risiko von Fehlern, verbessert die Sicherheit und ermöglicht die Entwicklung nachhaltiger Handlungskompetenzen. AR ergänzt die reale Welt um digitale Informationen und Objekte. Solche Anwendungen können bei der Fehlerbehebung von Maschinen und Anlagen unterstützen, indem sie digitale Anleitungen und Informationen direkt auf AR-Brillen des Wartungspersonals projizieren. Ein weiterer Vorteil von VR und AR ist ihre Fähigkeit, komplexe Konzepte und Abläufe visuell zu veranschaulichen, wodurch Lernende ein tieferes Verständnis entwickeln und sich besser an das Gelernte erinnern. Dies ist besonders nützlich für Schulungen, die komplexe technische Prozesse oder Systeme zum Inhalt haben. Nicht zuletzt kann XR für spannende und unterhaltsame Lernerfahrungen sorgen, was dazu beiträgt, die Lernbereitschaft zu steigern.
Die beschriebene Entwicklung spiegelt sich auch in dem Portfolio von SZENARIS wieder: Nie waren die Möglichkeiten vielfältiger.
XR für Katastrophenschutz und Verteidigung
Zur Bewältigung von Flutereignissen hat General Dynamics European Land Systems mit HYDRA ein neuartiges Ponton-Boot-System entwickelt. Für die Entwicklung hat SZENARIS ein XR-Visualisierungssystem zur Prototypenkonstruktion entwickelt, um verschiedene Konfigurationen während der Entwicklungsphase zu testen, Antriebe zu simulieren und Schwimmverhalten sowie Handhabung zu analysieren. Hierauf aufbauend wurde von SZENARIS ein XR-Trainingssystem entwickelt, mit dem die Einsatzkräfte die sichere Handhabung von HYDRA erlernen können. Das Verhalten des Systems wird dabei funktional und physikalisch dem realen Verhalten entsprechend simuliert. Die Bedienung erfolgt mittels Nachbauten der originalen Bediengeräte. Dadurch wird die Übertragung des Erlernten auf die Realität erleichtert und eine möglichst schnelle Einsatzfähigkeit des Systems gewährleistet. Ähnliches gilt für die Simulation eines militärisch genutzten Fahrzeugs, der Amphibie M3, die SZENARIS auf der Learntec vorstellen wird.
Spielerisches Lernen mit XR
Quantencomputer verwenden keine Bits mit den Zuständen 0 und 1, sondern nutzen sogenannte Quantenbits (Qubits), die mehrere Zustände gleichzeitig annehmen und untereinander verschränkt sein können. Da die Leistung exponentiell mit der Anzahl der genutzten Qubits steigt, sind Quantencomputer um ein Vielfaches leistungsstärker als herkömmliche Computer. In Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig wurde von SZENARIS das VR-Spiel QuantumVR entwickelt, das einen spielerischen Einstieg in diese komplexe Thematik ermöglicht. QuantumVR wurde im Stil eines Escape Rooms konzipiert, bei dem durch das Lösen von Rätseln eingesperrte Tiere befreit werden. Diese Rätsel sind kleine Quantenalgorithmen, die mit ausgewählten Quantengattern erstellt werden müssen. Quantengatter sind elementare Operationen, die ein Quantencomputer durchführen kann. In QuantumVR werden sie als Würfel mit entsprechendem Symbol dargestellt. Die Spielenden können mit diesen Würfeln interagieren und sie zum Beispiel in ihre virtuelle Hand nehmen. Dadurch wird etwas sehr Abstraktes wie ein Quantengatter zu etwas Handfestem, das spielerisch entdeckt werden kann. Die unterschiedlichen Quantengatter haben bestimmte Assoziationen mit den zu befreienden Tieren. Der Gamification-Ansatz sowie die Verwendung der Tiere steigern die Motivation und erschaffen starke Gedächtnisstützen. Viele der Visualisierungen in QuantumVR lehnen sich an den IBM Quantum Composer an, wodurch sich eine hohe Anschlussfähigkeit ergibt. Ist der spielerische Einstieg gelungen, können mit dem IBM Quantum Composer ohne große Hürden weitere Quantenalgorithmen erforscht werden.
Wir laden Sie herzlich ein, uns an unserem Stand J29 in Halle 2 auf der LEARNTEC 2025 zu besuchen und unsere Trainingssysteme live zu testen.
Der Autor
Dr. Uwe Katzky ist Managing Director der SZENARIS GmbH. Er beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Entwicklung und Umsetzung kompetenzorientierter Konzepte und der Einbindung digitaler Lernformen.
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, ATLAS ELEKTRONIK GmbH, BCD Travel, Boskalis Hirdes, Bruker Daltonik GmbH, CLAAS Academy, Deutsche Bahn AG, dpa, ENERCON GmbH, Eppendorf AG, ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH, General Dynamics European Land Systems– Bridge Systems GmbH, GRIMME Landmaschinenfabrik GmbH & Co. KG, Hahn Air, HANSA-FLEX AG, Konica Minolta Business Solutions Deutschland GmbH, LEMKEN GmbH & Co. KG, Siemens AG, telerob GmbH, thyssenkrupp Marine Systems GmbH, VIYEMA Business Consulting GmbH, Westerwälder Eisenwerk GmbH, u. v. m.
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