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Kooperatives Lernen in der Mixed Reality

Worum geht es in diesem Projekt?

Interaktive Anwendungen und Virtuelle Räume spielen in Zukunft eine immer größere Rolle. Im Projekt „Kooperatives Lernen in der Mixed Reality“ sollten Lehr- und Lernszenarien entwickelt werden, die es den Studierenden ermöglichen, Laborexperimente in einem Mixed Reality Szenario durchzuführen und zu erleben. Damit lag die Zielsetzung und Motivation in der Entwicklung eines technischen und didaktischen Konzeptes zur Durchführung bauingenieurtechnischer Versuche in einem solchen Mixed Reality Szenario.

Studierende sollen die Möglichkeit bekommen, einen Versuch virtuell in kleinen Teams selbstständig durchzuführen, dabei zu interagieren, und darüber hinaus auf unterstützende Einblendungen, wie z.B. Begriffserläuterungen, zurückgreifen können. Beobachtungen sollen in verschiedenen Zeittempi sowie aus unterschiedlichen Perspektiven möglich sein. Durch Wahloptionen können Sachverhalte und Erklärungen, die im realen Versuch nicht beobachtet werden können, eingeblendet und der Fokus auf eine erweiterte oder reduzierte Darstellung gelegt und gemeinsam untersucht werden. Die hierzu verwendete „Hololens 2“ stellt den neuesten Stand der Technik dar, und erlaubt den Versuchsteilnehmern kooperatives und vernetztes Arbeiten durch den Zugriff mehrerer User auf den gleichen virtuellen Raum von verschiedenen Orten aus.

Als Testprojekt wurden im Wasserbaulabor des Studiengangs Bauingenieurwesen vorhanden Versuchseinrichtungen, und hier speziell Versuche zu „Durchsickerung und Strömungsausbildung in Dämmen und Deichen“ aktiviert, technisch betrieben, und als virtuelle Laborexperimente (Open MINT Labs) mit den heutigen Möglichkeiten der digitalen Lehre aufbereitet.

Wen erreichen Sie mit diesem Projekt?

Die Mixed Reality Versuche sollen prinzipiell den Studierenden des Bauingenieurwesens (ca. 350) in den Bachelor- & Masterstudiengängen begleitend zu den Lehrveranstaltungen „Wasserbau I & II“ sowie „Hochwasserschutz und Klimawandel“ zur Verfügung stehen. Diese Veranstaltungen finden in einem jährlichen Turnus statt. Studierende der Bachelor- und Masterstudiengänge Virtual Design können in Form von Projekt- und Abschlussarbeiten Erfahrungen zum Einsatz der HoloLens2 sammeln bzw. vertiefen (ca. 160 Studierende).

Wie verbessert das Projekt die Lehre und den Studierenden-Erfolg?

Die Versuche können aktuell nicht im Lehr-Regelbetrieb durchgeführt werden, da sie sehr zeit- und ressourcenintensiv sind. Eine Virtualisierung bietet hier einen Ausweg, und die Option komplexes Strömungsverhalten zu veranschaulichen und ausführlich in der Gruppe zu diskutieren.

Die Mixed Reality Experimente könnten in den Regelbetrieb übernommen werden und dauerhaft zur Verfügung stehen. Da die eingesetzten Geräte zur neuesten Generation an Head-Mounted Displays gehören, ist eine Einsatzdauer von mehreren Jahren zu erwarten. Im Rahmen dieses Projektes wurden mehrere Studien- und Abschlussarbeiten aus den beteiligten Studiengängen bearbeitet, auch um Erfahrungen mit der Hololens2 zu sammeln. Der Einsatz dieser Geräte für weitere Mixed-Reality Szenarien ist in vielen Bereichen denkbar, natürlich auch über das Bauingenieurwesen hinaus.

Zur Bearbeitung dieses Projektes wurden im Rahmen eines hochschulinternen Programms zur Förderung von Maßnahmen zur Verbesserung der Lehre im Fachbereich Bauen und Gestalten der Hochschule Kaiserslautern Ressourcen und Kenntnisse zweier Studienbereiche, nämlich des klassischen Studienganges Bauingenieurwesen, und des erst vor ca. 15 Jahren entwickelten Studienganges Virtual Design zusammengeführt.