DigiLehR – Lehren und Lernen in erweiterten Realitäten

Um den dauerhaften Einsatz von Virtual Reality-Anwendungen zu fördern, untersucht das Projekt, ob eine Anbindung der VR-Anwendung, die in der Game Engine UNITY läuft, an das bereits bestehende Lernmanagementsystem ILIAS sinnvoll ist. Ziel dieser Anbindung ist es, dass Lernende, durch Interaktion in der VR-Lernumgebung (virtual reality learning environment, VRLE) und mit dieser, Aufgaben beantworten können, die zuvor in einem ILIAS-Fragebogen angelegt wurden. Dies soll den Erstellungsprozess einer VRLE für die Lehrenden erleichtern, die zunächst den Fragebogen erstellen und anschließend “nur noch” die gewünschten Interaktionen zu den Antworten zuordnen müssen sollen. Eine Schnittstelle zwischen ILIAS und UNITY ermöglicht zudem die Bewertung des Verhaltens von Lernenden in der VRLE, da alle Interaktionen standardisiert erfasst werden.

Das zuerst entwickelte Szenario (Use Case 1, “Automatisierung”) befasst sich mit dem Betrieb einer industriellen Abfüllanlage, die auch vor Ort auf dem Campus von verschiedenen Studienrichtungen der Automatisierung und Informatik verwendet wird. Die Vorgänge der Inbetriebnahme, des Betriebs und der Außerbetriebnahme sind dabei stark deterministisch und entsprechend klar in ILIAS-Fragebögen umsetzbar. Vom Hersteller der Schulungsanlage liegen CAD-Daten über diese vor, die für die Verwendung in der VRLE konsolidiert und animiert werden mussten. Ziel des Einsatzes ist die langfristige Verankerung der Betriebsabläufe in den Köpfen der Studierenden, sodass diese sicher und selbstständig die reale Anlage bedienen können.

Zu Beginn des Projekts musste sich das Team aus Dozierenden je Szenario, Entwicklern und der Didaktik auf einen vagen Zielzustand der jeweiligen Anwendung verständigen, was aufgrund der verschiedenen Verständnisniveaus der Inhalte, der technischen Möglichkeiten und der notwendigen didaktischen & pädagogischen Entscheidungen nicht ohne Hindernisse war. Die Erarbeitung eines neuen Vokabulars aus digitalem Zwilling, Simulation, Grenzobjekt, mentalem Modell, Drehbuch und Handlungszelle erleichterten den Prozess erheblich (Adler, Bothe, Ackermann, & Kreyssig, eingereicht 14.02.2023).

Auch der Zugriff auf das Backend des ILIAS-Lernmanagementsystems bereitete aufgrund mangelnder und z.T. fehlerhafter Dokumentation zunächst größere Schwierigkeiten, die im derzeitigen Funktionsumfang der Schnittstelle jedoch bezwungen werden konnten.

Die ILIAS-Fragebögen beschränken sich auf eine Reihe festgelegter Fragetypen wie Single und Multiple Choice, Zuordnung, NumWert-Eingabe, Anordnung und einige weitere. Im Projekt wurde sich zum aktuellen Zeitpunkt auf die ersten drei Fragetypen konzentriert, da diese die meisten Interaktionsnotwendigkeiten in VR abzudecken scheinen. Ihre interaktive Entsprechung in VR zu erarbeiten, ist noch immer eine andauernde Herausforderung: Die Single und Multiple Choice-Antworten werden derzeit mittels von sich von der Umgebung stark abhebenden, leuchtenden Kugeln repräsentiert.  Man kann mit den virtuellen Händen oder den Controllern durch die Orbs fassen, um die Antwort auszuwählen. Die Zuordnungsfrage wird durch tatsächliche Aufnahme eines Objektes und Platzierung dessen in verschiedenen möglichen Platzhaltern beantwortet, wobei das zu platzierende Objekt bei Berührung des Platzhalters zunächst blau aufleuchtet und das Loslassen dann eine Bestätigung der Antwort erzeugt. Das Objekt schnappt dann an den Platzhalter.

Während die Szenarien der Automatisierung und des Vergaberechts den Fokus auf die Abbildung deterministischer Fragenstellungen und Prozess legen, stellt sich insbesondere im Bereich der Mediengestaltung die Frage nach Möglichkeiten, auch kreatives Arbeiten abseits linearer Lernpfade in der virtuellen Realität zu ermöglichen. Konzepte wie Emotion, Dramaturgie und Ästhetik lassen sich nur schwer in feste Muster fassen und können je nach Situation und beteiligten Akteuren sehr unterschiedlich ausfallen. Gleichzeitig sind Lehrsituationen oft auch an einer Bewertung und der Möglichkeit für Kritik und Feedback interessiert, welches sowohl aus objektiven als auch subjektiven Kriterien besteht. Bei der audiovisuellen Gestaltung von Bewegtbild ist es daher umso wichtiger, Transferwissen bei den Lernenden zu generieren, beispielsweise wie sich eine bestimmte Kombination von Kameraeigenschaften wie ISO (Lichtempfindlichkeit), Blendenzahl und Brennweite auf das Bildergebnis und daraus resultierend auch auf Stimmung, Charakter und die zu transportierende Botschaft des Filmmaterials auswirkt (Dannemann, Lehren und Lernen von Mediengestaltung mit Virtual Reality: Im Spannungsfeld zwischen Determinismus und kreativer Freiheit, 2024).

Zusammen mit Dozierenden und Studierenden der Medieninformatik entstanden zwei Lerneinheiten zum Training der Grundlagen von Filmproduktion unter Einsatz virtueller Filmsets, virtueller Schauspieler (Avatare) und virtuellem Equipment (Kamera und Mikrofon). Mit der entwickelten Technologie ist es nun möglich, im virtuellem Raum Film- und Tonaufnahmen zu erzeugen, welche anschließend wieder in die üblichen Postproduktions-Prozesse (Schnitt, Compositing, VFX) integriert werden können. Damit lassen sich die Ergebnisse und der angewendete Workflow nahtlos in bestehende und bewährte Lehrkonzepte einbetten und bieten eine gelungene, praxisnahe Ergänzung zur Arbeit an einer realen Inszenierung.