Eine interdisziplinäre Kooperation in der Hochschullehre mit Hilfe der virtuellen Realität
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Published in: Thiemo Leonhardt et al. (Hrsg.): Workshops der 21. Fachtagung Bildungstechnologien (DELFI), Gesellschaft für Informatik, Bonn 2023. DOI: 10.18420/wsdelfi2023-22
Wie finden neue, spannende und zugleich herausfordernde Technologien, wie die virtuelle Realität, den Weg in die Hochschullehre? Dieser Beitrag beschreibt ein interdisziplinäres Projekt, das sich genau dieser Frage stellt. Unser Ziel ist es, das Periodensystem der Elemente als einen Verbund virtueller Umgebungen abzubilden, in denen jedes Element seinen eigenen Raum hat. Für jedes Element soll eine eigene Lernumgebung gestaltet werden, die mit Informationen zu den Elementen angereichert ist (z.B. bei Stickstoff die Bildung von Stickoxiden im Autoverkehr oder die Herstellung von Düngemitteln).
Der Beitrag beschreibt unseren iterativen Ansatz und die Optimierung eines bestehenden ersten Prototyps. Ein iterativer Optimierungsprozess (im Sinne von Design Science Research) trägt dazu bei, dass Lernende eine möglichst effektive und positive Erfahrung machen und Lehrende für zukünftige Projekte von den Erfahrungen profitieren und diese auf andere Kontexte übertragen können.
Wir präsentieren die Ergebnisse einer Studie mit 40 Beobachtungen, die Lernräume vergleicht, die mit der Mozilla Hubs Plattform erstellt wurden. Die neugestalteten Lernräume wurden insbesondere unter Berücksichtigung der Prinzipien der Theorie des multimedialen Lernens (CTML) konzipiert. Die Ergebnisse legen nahe, dass sich durch die Anwendung der Prinzipien der Theorie des multimedialen Lernens der wahrgenommene Lernerfolg signifikant verbessern lässt.
How do new, exciting, and challenging technologies such as virtual reality find their way into higher education teaching? This paper describes an interdisciplinary project addressing precisely this question. Our goal is to represent the periodic table of elements as a network of virtual environments, where each element has its own room. Each element's learning environment is enriched with information about the elements (e.g., for nitrogen: the formation of nitrogen oxides in traffic or the production of fertilizers).
This paper describes our iterative approach and the optimization of an existing first prototype. An iterative optimization process (in the sense of Design Science Research) helps ensure that learners have an effective and positive experience, and that educators can benefit from the experiences and transfer them to other contexts.
We present the results of a study with 40 observations comparing learning spaces created with the Mozilla Hubs platform. The redesigned learning spaces were designed with particular consideration of the principles of the Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML). The results suggest that applying CTML principles can significantly improve perceived learning success.
Das Projekt vereint drei Komponenten: Studierende der Wirtschaftswissenschaften führen Seminare und Abschlussarbeiten durch, die sich mit Digitalisierung und experimenteller Forschung mittels XR befassen. Für den interdisziplinären inhaltlichen Rahmen wurden Lernumgebungen zu den Elementen des Periodensystems erstellt. Fachliche Unterstützung kam von Ansprechpartner:innen aus der Chemie und Chemiedidaktik. Ein zentrales XR-Labor stellte Hardware zur Verfügung und vermittelte Probanden.
Nach Evaluation verschiedener Werkzeuge fiel die Wahl auf Mozilla Hubs:
| Kriterium | Mozilla Hubs | Unity | Engage | Spatial |
|---|---|---|---|---|
| Einstiegshürde | Niedrig | Hoch | Mittel | Mittel |
| Kosten | Kostenlos (Open Source) | Kostenlos (Bildung) | Hoch | Mittel |
| Browser-basiert | Ja | Nein | Ja | Ja |
| DSGVO-konform | Eigene Instanz | Ja | Nein | Nein |
| Programmierkenntnisse | Minimal | C# erforderlich | Gering | Gering |
Mozilla Hubs überzeugte durch:
Die Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML) nach Mayer bildet das theoretische Fundament. Drei Hauptannahmen:
Angewendete Prinzipien:
| Aspekt | Details |
|---|---|
| Teilnehmer | 40 Beobachtungen |
| Plattform | Mozilla Hubs |
| Lerninhalt | Periodensystem der Elemente (Fokus: Stickstoff) |
| Vergleich | Prototyp ohne CTML vs. neugestalteter Raum mit CTML |
| Methode | Design Science Research, iterativer Optimierungsprozess |
| Messung | Wahrgenommener Lernerfolg |
Wie können virtuelle Lernumgebungen gestaltet werden, um einen möglichst hohen quantitativen und wahrgenommenen Lernerfolg zu erzielen?
Die Studie zeigt, dass die Anwendung der CTML-Prinzipien in virtuellen Lernumgebungen zu einem signifikant verbesserten wahrgenommenen Lernerfolg führt. Die neugestalteten Räume, die unter expliziter Berücksichtigung der multimedialen Lernprinzipien konzipiert wurden, schnitten in der Evaluation besser ab als der ursprüngliche Prototyp.
Ein zentrales Desiderat ist der Betrieb einer eigenen Mozilla Hubs Instanz auf DSGVO-konformen Servern. Aktuell nutzen mehrere deutsche Hochschulen Mozilla Hubs über die öffentliche Instanz oder Amazon AWS. Gespräche haben ergeben, dass der Umgang mit den zugrundeliegenden Technologien eine nicht unerhebliche Komplexität mit sich bringt. Eine Zusammenarbeit zwischen Hochschulen zum gemeinsamen Hosting und Kompetenzaufbau wäre erstrebenswert.
Die vorgestellten Prinzipien und der iterative Optimierungsprozess lassen sich auf andere Fächer und Kontexte übertragen. Die Mozilla Hubs Plattform eignet sich besonders für:
@inproceedings{weiss2023interdisziplinar,
title={Eine interdisziplin{\"a}re Kooperation in der Hochschullehre mit Hilfe der virtuellen Realit{\"a}t},
author={Wei{\ss}, Tobias and Kirch, Patrik and B{\"u}st, Maraike and Schindler, Siegfried and Pfeiffer, Jella},
booktitle={Workshops der 21. Fachtagung Bildungstechnologien (DELFI)},
pages={69--78},
year={2023},
editor={Leonhardt, Thiemo and others},
publisher={Gesellschaft f{\"u}r Informatik},
doi={10.18420/wsdelfi2023-22}
}