VR –Virtuelle Realität / AR – Erweiterte Realität
Als virtuelle Realität (kurz VR) wird die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung einer scheinbaren Wirklichkeit und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung bezeichnet.
Unter erweiterte Realität (Augmented Reality, kurz AR) versteht man die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung.
Geräte zur Wiedergabe von VR-Inhalten
VR, die im Browser/App geöffnet wird verzichtet auf die Immersion, d.h. das Eintauchen in eine virtuelle Welt geht eigentlich verloren. Nichtsdestotrotz kann das Erlebnis spannend und unterhaltsam sein und pädagogisch/didaktische Ziele umsetzen. Ein Beispiel für browserbasierte VR / App-basierte VR ist die Plattform CoSpacesEDU.
Cardboard-Brille für Smartphone
VR-Brillen auch „Head-Mounted-Devices“
Stand-Alone VR-Brillen bieten Bewegungsfreiheit, Bild generiert mit
KAICardBoard-VR
Anders als bei VR im Browser oder in der App benötigt man als mobiles Endgerät kein Tablet, sondern ein Smartphone. Dieses wird in ein sogenanntes Cardboard eingelegt und als VR-Brille aufgesetzt. Das VR-Erlebnis ist erstaunlich immersiv, die Steuerung innerhalb der VR-Welten ist jedoch sehr eingeschränkt, da in den meisten Fällen nicht auf einen Controller zugegriffen werden kann. Eigens für Cardboard erstellte VR-Umgebungen umgehen dieses Manko durch HotSpots, die beim längeren Anvisieren Aktionen auslösen können. Einige Cardboards verfügen über Action-Buttons mit denen Aktionen ausgelöst werden können. Mit diesen kann man sich dann sogar in den VR-Welten bewegen.
Für VR-Videos ist diese preiswerte VR-Variante aber bestens geeignet.
HMD (Head mounted device oder auch Head mounted display)
Als HMD werden VR-Brillen bezeichnet. Mit diesen ist die Immersion, also das Erlebnis des Eintauchens in eine virtuelle Umgebung am größten, da die reale Umgebung nahezu komplett ausgeblendet wird. Dieser Vorteil geht mit einem - seltenen - Nachteil einher: der Motion-Sickness! Einige SuS vertragen es nicht, über einen längeren Zeitraum eine VR-Brille zu tragen, da ihnen dann übel wird. HMD werden auf der einen Seite nach Stand alone und PCVR unterschieden. Andererseits unterscheidet man 3DoF und 6DoF-VR-Brillen. Jede Kategorie bietet unterschiedliche Vorteile und Nutzungsmöglichkeiten, die auf die Bedürfnisse der Nutzer abgestimmt sind.
Stand Alone vs. PCVR
"Stand alone" HMDs sind eigenständige Geräte, die keine externe Hardware benötigen, um zu funktionieren. Sie sind ideal für Nutzer, die eine tragbare und unkomplizierte VR-Erfahrung suchen. Im Gegensatz dazu erfordern "PCVR" HMDs eine Verbindung zu einem leistungsfähigen Computer, um die virtuelle Realität darzustellen. Diese Geräte bieten in der Regel eine höhere Grafikqualität und komplexere Anwendungen, sind jedoch weniger mobil.
Bewegungsfreiheit: 3DoF vs. 6DoF
Ein weiterer Unterscheidungsfaktor bei VR-Brillen ist die Bewegungsfreiheit, die sie bieten. "3DoF" (Three Degrees of Freedom) VR-Brillen erlauben Bewegungen in drei Richtungen: Neigen, Drehen und Schwenken. Diese sind oft ausreichend für sitzende Erlebnisse. "6DoF" (Six Degrees of Freedom) VR-Brillen hingegen ermöglichen zusätzliches Vorwärts-/Rückwärts-, Links-/Rechts- und Aufwärts-/Abwärts-Bewegen, was eine vollständige Bewegungsfreiheit in der virtuellen Umgebung ermöglicht.
Anwendung und Auswahl
Die Wahl zwischen Stand Alone und PCVR sowie zwischen 3DoF und 6DoF hängt von den individuellen Anforderungen und dem geplanten Einsatzgebiet ab. Für Nutzer, die Wert auf Mobilität legen, sind Stand Alone und 3DoF eine gute Wahl. Für diejenigen, die immersive und grafisch intensive Anwendungen bevorzugen, sind PCVR und 6DoF die bessere Option.
Plattformen für den schulischen Einsatz von VR-Inhalten
VR-Plattformen werden prinzipiell nach Single-User und Multi-User Plattformen unterschieden. Der Hauptunterschied liegt in der Anzahl der Benutzer, die gleichzeitig auf das System zugreifen können. Während Single-User-Plattformen durch Einfachheit und Sicherheit punkten, bieten Multi-User-Plattformen bessere Möglichkeiten zur Zusammenarbeit und Skalierbarkeit, erfordern jedoch eine komplexere Verwaltung.
Multi-User VR-Plattform „Supermarkt“
Schülerin betrachtet Merge-Cube mit AR-Brille
Was die Schülerin sieht: 3D-Darstellung Induktion
Single-User-Plattform
Eine Single-User-Plattform ist ein System, das für die Nutzung durch einen einzelnen Benutzer zur gleichen Zeit konzipiert ist. Diese Plattformen sind ideal für persönliche Anwendungen, bei denen keine Interaktion mit anderen Nutzern erforderlich ist.
Vorteile:
Einfachheit: Die Benutzeroberfläche und die Funktionen sind oft einfacher und intuitiver, da sie nicht auf die Verwaltung mehrerer Benutzer ausgelegt sind. Sicherheit: Da nur ein Benutzer Zugriff hat, sind die Sicherheitsrisiken geringer und die Verwaltung von Zugriffsrechten ist unkompliziert.
Performance: Ressourcen des Systems sind ausschließlich für einen Benutzer reserviert, was in der Regel zu einer schnelleren Leistung führt.
Nachteile:
Eingeschränkte Zusammenarbeit: Es gibt keine Möglichkeit für mehrere Benutzer, gleichzeitig auf die Plattform zuzugreifen, was die Zusammenarbeit erschwert. Begrenzte Skalierbarkeit: Die Plattform ist nicht darauf ausgelegt, mehrere Benutzer oder größere Datenmengen gleichzeitig zu verarbeiten.
Multi-User-Plattform
Eine Multi-User-Plattform ermöglicht mehreren Benutzern, gleichzeitig auf das System zuzugreifen und es zu nutzen. Diese Plattformen sind ideal für kollaborative Umgebungen, in denen Interaktion und gemeinsames Arbeiten erforderlich sind.
Vorteile:
Kollaboration: Benutzer können in Echtzeit zusammenarbeiten, was die Effizienz und Kreativität fördert.
Skalierbarkeit: Die Plattform kann erweitert werden, um viele Benutzer und große Datenmengen zu verwalten, was sie ideal für Unternehmen und Organisationen macht.
Ressourcenteilung: Mehrere Benutzer können dieselben Ressourcen und Daten nutzen, was die Kosten senken und die Nutzung optimieren kann.
Nachteile:
Komplexität: Die Verwaltung von Benutzerrechten und die Sicherstellung der Datensicherheit sind komplexer und erfordern mehr Aufwand.
Performance-Probleme: Bei hoher Benutzerzahl können Engpässe und Verzögerungen auftreten, wenn die Plattform nicht entsprechend skaliert wird.
Unterrichtsszenarien
Die Integration von VR-Brillen in den Unterricht eröffnet vielfältige Möglichkeiten für fächerübergreifendes und anwendungsorientiertes Lernen. Lehrkräfte können unterschiedliche Szenarien gestalten, um die Lernenden aktiv einzubeziehen und ihnen einzigartige Erfahrungen zu bieten. Dabei ist es entscheidend, die Nutzung der Technologie didaktisch sinnvoll einzubetten und die unterschiedlichen Lernstile der Schülerinnen und Schüler zu berücksichtigen.
1:1 Ausstattung, z.B. können Sie VR-Brillen zur Berufsorientierung als Klassensatz in Ihrem
MPZ ausleihen, Bild generiert mit
KAIVR-Brillen als Teil einer Stationsarbeit, Bild generiert mit
KAIVR-Brillen im Ganztagsangebot oder als Bestandteil eines Makerspace, Bild generiert mit
KAI1:1-Ausstattung
Mit einem Klassensatz von VR-Brillen haben alle Schülerinnen und Schüler Zugang zu immersiven Lerninhalten. Dieses Szenario ermöglicht es den Lehrenden, individuelle Lernpfade zu gestalten, in denen die Lernenden in Eigenregie verschiedene VR-Module erkunden können. Die Lehrkraft kann währenddessen gezielt unterstützen und Feedback geben. Klassensätze von VR-Brillen, bzw. ein Satz mit 15 VR-Brillen, bei denen sich zwei Schülerinnen und Schüler je eine Brille teilen - der andere kann absichern - können an verschiedenen Stellen gekauft und z.T. auch geliehen werden.
An Stationen lernen
In einer Stationen-Lernumgebung können verschiedene Lerninhalte und -methoden kombiniert werden. Eine Station könnte mit VR-Brillen ausgestattet sein, an der Schülerinnen und Schüler beispielsweise ein interaktives Experiment durchführen oder eine virtuelle Museumsführung erleben. Die anderen Stationen könnten unterschiedliche Ansätze wie Gruppenarbeit, analoge Materialien oder digitale Tools nutzen. So können die Lernenden ihre Interessen und Stärken einbringen und gleichzeitig unterschiedliche Lernmethoden ausprobieren.
Kleingruppen, GTA
Im Rahmen von Gruppenarbeit können Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen arbeiten, die VR-Technologie nutzen. Hierbei könnte jede Gruppe ein eigenes VR-Projekt entwickeln, eine virtuelle Simulation erstellen oder eine Präsentation zu einem bestimmten Thema gestalten. Durch das Arbeiten in Gruppen lernen die Schülerinnen, ihre Ideen zu kommunizieren, zusammenzuarbeiten und gleichzeitig Verantwortung für ihre individuelle Rolle im Team zu übernehmen.
Kollaboratives Arbeiten mit nur einer VR-Brille
In diesem Szenario arbeitet eine Gruppe von Schülerinnen und Schülern gemeinsam an einer Aufgabe, indem sie abwechselnd eine VR-Brille nutzen. Hierbei kann jemand die Brille tragen und die Inhalte erkunden, während die anderen die Erfahrung begleiten und unterstützen. Sie können ihre Beobachtungen und Gedanken während der Vorstellung diskutieren. Dies fördert nicht nur das Verständnis des Inhalts, sondern auch Teamarbeit und kommunikativen Austausch.
Beispiele für VR-Unterrichtsbausteine
Verknüpfung von VR-Welten mit LernSax-Lernmodulen
Für die Arbeit mit Digitalen Lernwelten bietet sich die Verknüpfung von VR-Welten mit LernSax-Lernmodulen an. Das bedeutet, der Lehrer oder die Lehrerin weist den Schülerinnen und Schülern LernSax-Lernmodule zu. Bei der Bearbeitung dieser Module wird auf VR-Welten verlinkt, in denen Wissen erarbeitet und abgefragt werden kann. Zum Abschluss der Abfragen erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Übergabe-Code, der dann im Lernmodul abgefragt wird. Somit ist die Kontrolle des Lernfortschritte durch den Lehrer oder die Lehrerin per Lernerfolgskontrolle des Lernmoduls möglich.
Ein paar praktische Beispiel sollen das erläutern:
Beispiel 1: Digitale Lernwelt zu Wärmekraftmaschinen
Beispiel 2: Digitale Lernwelt zum statischen und dynamischen Auftrieb
P.S.: Die VR-Welten sind auch in den Lernmodulen verlinkt.
Community und Austausch
In der offenen Netzwerkgruppe „AR/VR für Lehrer“ werden Anregungen gegeben, wie man die modernen Technologien in Form von AR/VR in den Unterricht einbinden kann. Dazu gibt es Bereiche zum Austausch vom Materialien, zum Erstellen von eigenen Materialien sowie jede Menge Tipps und Tricks zu Tools und Programmen, mit denen man AR/VR umsetzen kann.
Ein Forum ermöglicht das Einbringen eigener Erfahrungen ebenso wie die gemeinsame Lösung auftretender Probleme.
Im Wiki sind ausführliche Informationen rund um AR/VR gesammelt.
Wir freuen uns auf einen interessanten Austausch.