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Kontakt

SIKoM

Institut für Systemforschung der Informations-, Kommunikations- und Medientechnologie

Rainer-Gruenter-Straße 21
42119 Wuppertal

Telefon: 02 02 / 439 -10 36
Telefax: 02 02 / 439 -10 37

E-Mail Sekretariat: sikom{at}uni-wuppertal.de

Augmented und Virtual Reality

Ein Arbeitsschwerpunkt des Instituts SIKoM liegt im Bereich Augmented (AR) und Virtual Reality (VR). Seit über vier Jahren werden im Institut verschiedene Projekte realisiert, die sich mit unterschiedlichen Aspekten dieser Technologien beschäftigen. Einen Fokus richtet das Institut dabei auf die Integration der Technik in die Bildung und damit auf die zielgruppenorientierte Content-Entwicklung. Im Rahmen von drei Projekten des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) wurden und werden digitale Lehr- und Lernmodule mit Hilfe von AR und VR entwickelt und erprobt (siehe www.social-virtual-learning.de ). Universitätsinterne Module sowie Science-Demonstrationen für Schüler und Schülerinnen sind weitere interessante Aufgaben. Darüber hinaus unterstützt das Institut Unternehmen, Schulen und weitere Bildungsinstitutionen bei der Realisierung eigener Anwendungen. Auch die Verbindung von AR und VR mit anderen digitalen Technologien, wie die digitale Fertigung im 3D-Druck, wird aktuell erforscht.

Arbeitsschwerpunkte im Bereich Augmented und Virtual Reality:

Technik:

·         Einsatzfeldbezogenes Marktscreening: Analyse und Bewertung von Hard- und Softwareentwicklungen für definierte Einsatzbereiche geben Aufschluss über Möglichkeiten und Grenzen ausgewählter Technologien.

·         Zielgruppenbezogene Anforderungsanalysen: Welche aktuellen Hard- und Softwareentwicklungen sind wann, für wen und in welchem Kontext sinnvoll einsetzbar? Welche Inhalte erzielen durch die digitale Aufbereitung einen aufgabenbezogenen Mehrwert?  

·         Anwendungstest: Tests von Technik und digitalen Inhalten mit Kosten-Nutzen-Abschätzung sind relevante Informationen für Entscheidungsträger.

Content-Entwicklung:

·         Zielgruppenorientierte Inhaltsauswahl und -aufbereitung: Die Inhaltsaufbereitung muss individuell an Zielgruppe und Aufgabe angepasst sein. Bei Lernaufgaben im Gegensatz zu reiner Aufgabenerfüllung reichen digitale Demonstrationen nicht aus, um einen Lerneffekt zu erzielen. Hier sind Darstellungen von Zusammenhängen, Hintergründen, ggf. Theorien sowie Wissensabfragen erforderlich, um Nachhaltigkeit erzielen zu können.

·         Zusammenführung mit bestehenden Informations-, Lehr- und Lernkonzepten: Digitale Unterstützungssysteme werden in der Regel in bestehende Arbeits- und Lehr-/Lernumgebungen integriert. Das methodisch-didaktische Schnittstellenmanagement zwischen der digitalen und der realen Umgebung  ist entscheidend für einen reibungslosen Übergang von einer Aufgaben- oder Lernform in die andere.

Kompetenz-Entwicklung:

·         Qualifizierung im Umgang mit Hard- und Software sowie Autorensystemen: Um AR und VR nachhaltig zu etablieren, müssen Organisationen, die diese Technik einsetzen wollen, Personen im Umgang mit diesen Systemen schulen bzw. schulen lassen. Ein Autorensystem, das es Trainern/Trainerinnen und Lehrern/Lehrerinnen ermöglicht, eigene Inhalte relativ einfach und schnell zu entwickeln, wurde in einigen Verbundprojekten mit entwickelt und erprobt.

·         Qualifizierung von Content-Entwicklern: Eine große Herausforderung für AR und VR ist die Entwicklung von Inhalten. Ziel muss es sein, dass in Unternehmen und Bildungseinrichtungen, aber auch in Kooperationen unterschiedlicher Akteure, eigene Inhalte für AR und VR erarbeitet und bereitgestellt werden, um eine nachhaltige Nutzung dieser Systeme sicherstellen zu können. Die exklusive Entwicklung von nicht veränderbaren Inhalten durch AR/VR-Experten führt in der Regel dazu, dass Inhalte, die ihre Aktualität verlieren, nicht mehr verwendet werden und die regelmäßige Beauftragung von Experten oft nicht finanzierbar ist. Durch den Einsatz intuitiv zugänglicher Autorenwerkzeuge wird es Fachexperten möglich, Inhalte auch dann zu erstellen, wenn vorab nicht Experten anderer Disziplinen (3D-Design, CAD, Software-Entwicklung) eingeschaltet werden konnten.

Implementierung und Evaluation:

·         Unterstützung der Realisierung von AR und VR in Unternehmen und  Bildungsinstitutionen.

·         Evaluation des digitalen Arbeiten und Lernens: Die Frage, ob digitale Anwendungen einen tatsächlichen Mehrwert erzielen, sei es beim Lernen oder Arbeiten, kann z. T. sehr einfach über die Verringerung von Fehlern, Ausschuss oder Zeit beantwortet werden. Wie nachhaltig die Wirkung von komplexeren Lehr- und Lernprozessen ist, erfordert allerdings eine, beispielsweise vergleichende Methodik, die Aufschluss über Stärken und Schwächen der Systeme sowie Optimierungspotentiale liefert.

Kombination mit anderen Technologien:

·         Virtual Reality und 3D-Druck: VR-Sculpting ermöglicht es, durch Gesten 3D-Objekte zu erzeugen und zu bearbeiten, die anschließend zu druckbaren 3D-Objekten konvertiert werden können. Diese Verbindung schafft interessante neue Arbeitsweisen zu unterschiedlichste Anwendungsfelder wie Konstruktion, Architektur oder Kunst.

Ausgewählte Projekte in diesem Arbeitsschwerpunkt:

Social Virtual Learning 2020 (SVL2020, 2017-2019)
Social Virtual Learning (SVL, 2016-2017)
Social Augmented Learning (SAL, 2013-2016)

 

Ansprechpartner_in:

 Dominic Fehling
fehling@uni-wuppertal.de

Marion Rose
rose@uni-wuppertal.de

 

Social Virtual Learning 2020

Das Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschungs gefördert.

Laufzeit 01.10.2017-30.09.2019 | Förderkennzeichen: 01PF17010

In der Gesamtschau werden durch SAL und SVL bereits heute Augmented Reality und Virtual Reality als neuartige Lernmedien für die berufliche Ausbildung zugänglich gemacht. In den Projekten erstellte Lerninhalte, basierend auf authentischen 3D-Modellen einer Offsetdruckmaschine, können von Lehrenden in ausbildenden Betrieben, überbetrieblichen Bildungsstätten und Berufsschulen eingesetzt werden. Die hierzu verwendete Lehr- und Lernanwendung ist für die Akteure der beruflichen Bildung in der Druck- und Medienbranche kostenfrei. Zudem befähigen eigens entwickelte Autorenwerkzeuge Lehrende zur Individualisierung bestehender und Erstellung eigener Lernmodule. Gleichzeitig stellt sich als zentrale Aufgabe für die Zukunft heraus, dass die Erstellung von AR/VR-Inhalten so kosten- und arbeitsintensiv ist, dass eine breitere Anwendung gehemmt wird. Social Virtual Learning 2020 (SVL2020) widmet sich vor allem der Optimierung der Autorenwerkzeuge, verbunden mit einer Überarbeitung und Automatisierung der Content-Prozesskette von CAD-Daten zu Lerninhalten ohne zusätzliche Software einsetzen zu müssen sowie dem Transfer der Projektergebnisse über die initial ausgewählte Druck- und Medienbranche in andere Berufsfelder. Dazu wird zunächst in Kooperationen mit Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus die Umsetzbarkeit anhand eigener Lernmodelle evaluiert und zur Formulierung nachhaltiger — auf Standards basierender — Transferstrategien und -konzepte herangezogen.

Social Virtual Learning

Das Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschungs gefördert.

Laufzeit 01.09.2016-31.08.2017 | Förderkennzeichen: 01PF16010

Nachdem im Projekt Social Augmented Learning (SAL) bestehende Lernwelten mittels Augmented Reality erweitert wurden, um neue Arten des Lehrens und Lernens zu ermöglichen, wurde dieser Ansatz von September 2016 bis August 2017 weiterentwickelt. Im Anschlussvorhaben Social Virtual Learning (SVL) wurde, aufbauend auf dem im SAL geschaffenen didaktischen und technischen Fundament, eine Virtual Reality Lernumgebung entwickelt. Das technologische Fundament stellt hierbei die Virtual Reality dar. In einer virtuellen Lernumgebung können Lernende Arbeitsprozesse unmittelbar und interaktiv an einer virtuellen Druckmaschine erleben. Durch den hohen Immersionsgrad, der es ermöglicht authentische Erfahrungen am virtuellen Lerngegenstand zu sammeln, wird nicht zuletzt der Spaß am Entdecken komplexer Maschinen gesteigert. Social Virtual Learning trägt so dazu bei, praxis- und arbeitsplatznahe Lernerfahrungen in der beruflichen Aus- und Weiterbildung zu ermöglichen, unabhängig von der Verfügbarkeit realer Lehrmaschinen am Lernort. Hier steht vor allem das handlungsorientierte Lernen im Mittelpunkt. Entsprechend konzipierte Übungen unterstützen die Ausprägung von Handlungskompetenzen und prozeduralem Wissen.

Social Augmented Learning

Das Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschungs gefördert.

Laufzeit 01.09.2013-31.08.2016 | Förderkennzeichen: 01PF10010

Ziel des Projekts Social Augmented Learning (SAL) war es, Social Learning, Mobile Learning und Augmented Reality zu einer neuen Lehr- und Lernform verbinden. Im Projekt wurde dazu eine neuartige Lernanwendungen für Medientechnologinnen und Medientechnologen Druck entwickelt. Durch Augmented Reality, die die Visualisierung von Abläufen an laufenden Druckmaschinen für die Lernenden ermöglicht, kann die Ausbildung von Prozessverständnis verbessert werden. Interaktive Übungen an der Maschine unterstützen die Ausprägung von Handlungskompetenzen mit Bezug zu Arbeitsprozessen, Instandhaltung und Qualitätsanforderungen. Neben Lernaktivitäten an der Druckmaschine werden im Projekt erstellte Inhalte auch in mobilen Lernanwendungen bereitgestellt. Diese können auf Smartphones und Tablets zum selbstgesteuerten Lernen genutzt werden. So können Auszubildende eigenständig und flexibel, lernortunabhängig und jederzeit, aber dennoch inhaltlich geleitet am virtuellen Drucksystem arbeiten und lernen. Bedien-, Service- und Wartungssituationen können mobil simuliert und vorgegebene Aufgaben gelöst werden. Diese mobilen Lernangebote werden über die Mediencommunity des ZFA verbreitet und betreut. So wird kollaboratives Lernen ermöglicht und der Austausch über den Lernstoff intensiviert. Damit diese Lernformen nachhaltig Anwendung finden, entsteht im Projekt ein Autorenwerkzeug mit dem auch Lehrer/innen und Ausbilder/innen Inhalte erstellen und weiterentwickeln können.