»AuCity 2«

»AuCity 2 - Augmented Reality in der Hochschullehre am Beispiel des Bauingenieurwesens«

Ein BMBF-gefördertes Verbundprojekt der Bauhaus-Universität Weimar und der Universität Ulm
Laufzeit: 1. September 2018 bis 28. Februar 2022 | Fördersumme: 2.015.003,80 Euro

Über das Projekt

Realitätserweiternde, computergestützte Applikationen könnten das Lernen und Verstehen komplexer Sachverhalte positiv beeinflussen; davon sind die Verbundpartner von »AuCity 2« überzeugt. Wie die Technologien künftig eingesetzt werden können, untersucht das interdisziplinäre Forscherteam am Beispiel des Studienganges Bauingenieurwesen. Bis Februar 2022 erhält das BMBF-Projekt rund zwei Millionen Euro Fördermittel.

Unter Mixed Reality (MR) werden Umgebungen oder Systeme zusammengefasst, welche die natürliche Wahrnehmung des Menschen mit einer künstlichen, digitalen Wahrnehmung erweitern. Dabei werden reale Objekte und Räume wie beispielsweise Straßen, Brücken oder Gebäude mit zusätzlichen, computergenerierten Informationen wie Formeln oder Erläuterungen ergänzt. Auf diese Weise werden verborgene Einflussgrößen wie Bodenstruktur, CO2-Ausstoß oder Thermodynamik für den Betrachter sicht- und erlebbar. 

Lernerfolg durch MR-Anwendungen

Studien zu Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) – zusammengefasst durch den Begriff Mixed Reality (MR) belegen, dass diese Anwendungen in Bezug auf die Darstellung räumlicher Informationen tatsächlich Vorteile bieten, die durch bisherige digitale Medien nicht adressiert werden konnten. Die Möglichkeit, räumliche Informationen realitätsnah in drei Dimensionen abzubilden und Interaktionen zwischen Lernenden und Objekten im Raum zu ermöglichen, werden als lernförderlich als besonders motivierend angesehen. Besondere Vorteile für kognitive Prozesse in ingenieur-wissenschaftlichen Kontexten werden darin gesehen, dass AR-Anwendungen die Möglichkeit bieten, reale Objekte und räumliche Informationen mit zusätzlichen Informationen, wie Erläuterungen oder Formeln zu ergänzen. Die gleichzeitige räumlich und zeitlich nahe Präsentation zusammengehörender Informationen (Kontiguitätsprinzip) kann dabei besonders Lernende mit geringem Vorwissen, geringem räumlichen Vorstellungsvermögen oder ungünstigen motivationalen Voraussetzungen unterstützen, indem das mentale Zusammenbringen der verschiedenen Repräsentationsformen erleichtert und ein unmittelbarer Bezug zur Realität dargestellt wird. Dies kann zudem die wahrgenommene kognitive Belastung reduzieren. Dennoch sind die Befunde zu Lerneffekten von AR- und VR-Anwendungen uneinheitlich. Ob die Nutzung virtueller Umgebungen tatsächlich lernförderlich, entlastend und gleichzeitig Motivation und Lernfreude fördern kann, könnte ganz maßgeblich von den Eingangsvoraussetzungen des Lernenden abhängen.

Das Projekt AuCity 2 arbeitet in einem interdisziplinären Projektteam (Umweltingenieurwissenschaften und Technisches Design zur Erarbeitung der Inhalte, Instructional Design und Lernpsychologie zur Festlegung des pädagogischen Rahmens und der Evaluation sowie Visual Computing und Human-Computer-Interaction zur zielgruppengerechten Präsentation der Inhalte) an der weiteren Erschließung von MR-Technologien als Lernwerkzeuge. Dazu werden am Beispiel des Bauingenieurwesens in der Hochschullehre systematisch Lernvoraussetzungen identifiziert, Lerninhalte mit Hilfe von MR-Technologien dargestellt und die erreichten Lernergebnisse gemessen. Durch den Vergleich von Lernerfolgen mit Hilfe unterschiedlich aufwändiger Realisierungsformen, wie beispielsweise 360°-Grad Videos auf der einen Seite und modellbasierter VR-Umgebungen auf der anderen Seite werden Aufwand-Nutzen-Analysen erstellt, die in die Richtlinien eingehen. Zusätzlich unter Nutzung von Learning Analytics-Daten werden Richtlinien für den effektiven Einsatz von Richtlinien für den effektiven, zielgruppenspezifischen Einsatz von MR-Technologien in der Lehre erarbeitet. Gleichzeitig werden Objektbibliotheken und Authoring-Tools entwickelt, um zu untersuchen, wie derartige Software aufgebaut sein muss, um variabel Lernszenarien unterstützen zu können.

Erste Modellskizze eines Lernszenarios (17.07.2019)

Erste Modellskizze eines Lernszenarios (17.07.2019)

Der Fachbereich der Siedlungswasserwirtschaft bietet vielfältige inhaltliche Ansatzpunkte zur Einbindung von AR/VR in die Lehre. Ein Bereich stellt die Bewirtschaftung von Regenwasser dar. Hierfür wurde nun eine erste Modellskizze erarbeitet, die als Grundlage für Lernszenarios mit AR-/VR-Technologiebasierten-Lernwerkzeugen dienen soll. Wird in der Skizze vorerst eine Form der Regenwasserbewirtschaftung dargestellt (Versickerung), soll diese im weiteren Verlauf um die Möglichkeiten Abfluss, Speicherung und Rückhaltung erweitert werden.

Projekttreffen in Ulm (02.07.2019)

Es war wieder einmal so weit. Anfang Juli trafen sich alle Projektbeteiligten  in den Räumlichkeiten der Universität Ulm. Der Fokus des Projekttreffens lag nicht nur auf den Fortschrittsberichten der verschiedenen Forschungsgruppen und den Fragen des weiteren Vorgehens. Stattdessen wurde sich auch intensiv mit den bisher im virtuellen und augmentierten Raum konzipierten Lehrinhalten beschäftigt und neue technische Entwicklung auf ihre Eignung für Lehr- und Lernumgebungen gewidmet.

Eindrücke des Projekttreffens in Form einer 360° Video-Timelapse finden sich hier: vimeo.com/346829262

Jour fixe - unsere wöchentliche Besprechung (15.04.2019)

Anknüpfend an die Projekttreffen im Dezember 2018 und März 2019 steht im Forschungsprojekt AuCity2 aktuell die inhaltliche und strukturelle Konzeption der Lernszenarien im Mittelpunkt.  Begleitet wird dieser Schritt durch die Bewertung zur technischen Realisierbarkeit der Lernszenarien in AR, VR und 360°-Videos. Ein wichtiges Tool für diesen Prozess sind die wöchentlich abgehaltenen Jour fixe, welche alle Beteiligten physisch und digital zusammenbringen.

Auftaktreffen in Weimar (01.09.2018)

Das am 1. September diesen Jahres gestartete Projekt AuCity 2 konnte am 23.10. mit einem Treffen aller Projektmitarbeiter auch offiziell gestartet werden. Nachdem die ersten Wochen des Projekts zur Vorbereitung disziplinbezogener Konzepte genutzt wurden, konnten diese Konzept nun interdisziplinär weiterentwickelt werden. Auch konnten sich alle Projektmitarbeiter erstmals in gemeinsamer Runde persönlich kennenlernen. Das nächste Projekttreffen findet am 14. Dezember in Ulm statt.

Publikationen

Wehking, F., Wolf, M., Söbke, H., & Londong, J. (2019). How to Record 360-degree Videos of Field Trips for Education in Civil Engineering. In S. Schulze (Ed.), Proceedings of DELFI Workshops 2019 (pp. 177–188). Bonn: Gesellschaft für Informatik e.V.z. doi.org/10.18420/delfi2019-ws-120

Wolf, M., Wehking, F., Söbke, H., & Londong, J. (2019). Mixed Reality zur Qualifikation in der räumlichen Planung. In S. Schulz (Ed.), Proceedings of DELFI Workshops 2019 (p. 199). Bonn: Gesellschaft für Informatik e.V.z. doi.org/10.18420/delfi2019-ws-121

Söbke, H., Zander, S., Yepes, V., 2019. Mit dem Navigationssystem lernt man nicht!? Entwurfsprinzipien für Benutzerschnittstellen von AR-basierten Lernwerkzeugen, Vortrag: LEARNTEC 2019, AR / VR Forum, 31.01. Karlsruhe.