Augmented Learning (AL, Erweitertes Lernen)

Schlüsselideen für Augmented Learning

Statt verallgemeinerte Inhalte anzubieten, sind erfolgreiche Augmented-Learning-Plattformen kontextsensitiv und können Lernbeispiele und Simulationen erstellen, die für jeden Benutzer und seine spezifischen Lernbedürfnisse relevant sind.

Zu den wichtigsten Ideen hinter Augmented Learning gehören:

• die Produktion von kurzen, interaktiven Lerninhalten, die leicht verständlich sind und längere Kernlernmaterialien verstärken;
• eine Abkehr von traditionellen Just-in-Case-Lernstrategien, die auf Wiederholung und Auswendiglernen setzen; und
• eine Entwicklung hin zu Just-in-Time-Lernverfahren auf Abruf, die dem Lernenden helfen, spezifische Qualifikationslücken zu schließen.

Wie Augmented Learning funktioniert

Beim Augmented Learning ist die Lernumgebung nicht auf einen physischen Ort, wie zum Beispiel ein Klassenzimmer, beschränkt, sondern kann stattdessen über einen Laptop, ein Smartphone oder ein Virtual-Reality-Headset erreicht werden.

Augmented-Learning-Anwendungen nutzen Inputs – einschließlich Spracherkennung, Berührungserkennung und optischer Zeichenerkennung (OCR) – und Interaktionen als Auslöser, die dem Endbenutzer die Bereitstellung spezifischer, verwandter Lerninhalte signalisieren. Der Lerninhalt wird dann in Form von einfachem Text und Videos oder als dreidimensionale (3D) virtuelle Welt angezeigt, mit der die Studenten interagieren können, um mehr Details zu ihrem Thema zu entdecken und ihre allgemeine Lernerfahrung zu verbessern.

Der Aufstieg von Mobilgeräten, wie zum Beispiel Smartphones, Tablets und Virtual-Reality-Headsets wie Oculus Rift, sowie der kontinuierliche Zugang zum Internet, GPS-Ortung, verbesserte Hardware und Audio- und Videoaufnahmefähigkeiten haben ein erweitertes Lernen ermöglicht und die Fähigkeit erhöht, genaue Eingaben in Anwendungen und den Zugang zu den entsprechenden Informationen zu erlauben. Die Benutzer laden einfach Augmented-Reality-E-Learning-Anwendungen auf ihre Geräte herunter und nutzen sie dann zum Erkunden und Lernen.

Augmented Reality, Mixed Reality und Augmented Intelligence

Augmented Learning ist eng mit drei Technologien verwandt: Augmented Reality (AR, erweiterte Realität), Mixed Reality (MR, gemischte Realität) und Augmented Intelligence (AI, erweiterte Intelligenz). Die vier Konzepte lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Augmented Reality integriert digitale Informationen in Echtzeit in die Umgebung des Benutzers.
• Mixed Reality kombiniert physische und digitale Inhalte, so dass digitale Objekte mit physischen Objekten interagieren können und Menschen mit digitalen Objekten interagieren können, als wären sie physisch.
• Erweiterte Intelligenz erweitert die normalen Verarbeitungsmöglichkeiten des menschlichen Geistes durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI).
• Augmented Learning nutzt den Standort, den Kontext und die Eingaben des Benutzers, um relevante, pädagogische Materialien anzuzeigen.

Beispiele für Augmented Learning

Augmented Learning bietet mehrere vorteilhafte Anwendungen, insbesondere in akademischen und Schulungsräumen. Zum Beispiel können Feuerwehrmänner und -frauen Augmented-Learning-Programme verwenden, um verschiedene Rettungssituationen zu verstehen und zu trainieren. Durch Augmented Learning können Feuerwehrleute einen Live-Einsatz sehen und alles lernen, was sie auch lernen würden, wenn sie in diesem Moment physisch anwesend wären.

Weitere Beispiele sind:

• Schaffung von erweiterten Lernumgebungen für ein sichereres Training im Umgang mit gefährlichen Substanzen, die bei der Entdeckung ihrer Eigenschaften und Verhaltensweisen sowie der besten Praktiken für den Umgang mit ihnen helfen;
• Anleitung zum Umgang mit gefährlichen Abfallstoffen in Fabriken und zur Reaktion auf spezifische Situationen, wie zum Beispiel ein Leck in einem Behältnis für gefährliche Chemikalien;
• RFID-Tags, die in ausgewiesene Arbeitsbereiche eingebettet sind, um den Mitarbeitern Just-in-Time-Schulungen zu ermöglichen, insbesondere in Fabriken, in denen von den Mitarbeitern erwartet wird, dass sie unterwegs lernen und sich dynamisch an die Herausforderungen in der Fabrikhalle anpassen; und
• verbesserte Fernschulung mit der Schaffung einer erweiterten Lernumgebung, die Mitarbeitern an entfernten Standorten lokalisierte Inhalte zur Verfügung stellt.

Wie Augmented Learning geschaffen wird

Instruktionsdesigner erstellen Inhalte für Augmented Learning unter Berücksichtigung des spezifischen Lernkontextes – wie zum Beispiel Ort, Situation oder Student. Anschließend verwenden sie Softwareentwicklungswerkzeuge, wie zum Beispiel Windows Mixed Reality, um spezifische Lernmaterialien in den bereits vorhandenen Kernlehrinhalt zu überlagern.

Augmented-Learning-Module können Augmented Reality mit Bewegungserfassung und haptischem Feedback kombinieren, um den Benutzern die Möglichkeit zu geben, Objekte virtuell zu berühren, zu manipulieren und mit ihnen zu interagieren.

Die Fähigkeit, virtuelle Realität in Unterrichtspläne zu integrieren, schafft zusätzliche Nutzungsmöglichkeiten sowohl für die Ausbildung als auch für das Training am Arbeitsplatz. So kann Augmented Learning beispielsweise zur Erstellung von Simulationen eingesetzt werden, die den Benutzern beibringen, wie man schwere Maschinen bedient, mit chemischen Molekülmodellen interagiert oder physikalische Experimente und sogar Operationen durchführt.

Augmented-Reality-Plattformen

Entwickler können bei der Erstellung ihrer Augmented-Learning-Umgebungen aus einer Vielzahl von Software Development Kits (SDKs) wählen. Zu den verfügbaren Plattformen gehören unter anderem:

• Google ARCore, mit dem Designer AR-Anwendungen für kompatible Google-Smartphones und -Tablets entwickeln können;
• Apple ARKit, mit dem Benutzer Augmented-Reality-Erlebnisse für kompatible iPhone- und iPad-Geräte entwerfen und erstellen können;
• Amazon Sumerian, das es Entwicklern ohne spezielle Programmier- oder 3D-Grafikkenntnisse ermöglicht, Virtual-Reality-, Augmented-Reality- und 3D-Anwendungen zu entwerfen und zu erstellen;
• Vuforia Engine, die es Designern ermöglicht, mobilzentrierte, immersive AR-Erlebnisse zu erstellen, indem sie Computer-Vision-Technologie verwenden, um Bilder und 3D-Objekte in Echtzeit zu verfolgen; und
• EasyAR, das die Entwicklung von AR-Anwendungen mit Microsoft Windows, Apple Swift und der Java-API unterstützt.

Vorteile des Augmented Learning

Der größte Vorteil des Augmented Learning ist die angepasste Umgebung, die es für Benutzer schafft. Da jeder Student auf eine andere Art und Weise lernt – je nach Faktoren wie persönlichen Vorlieben, Fähigkeiten, Standort und Wünschen – bietet seine Lernumgebung Aktivitäten für konstruktives und analytisches Lernen, die speziell auf seine Bedürfnisse zugeschnitten sind. Ein tieferes Verständnis beim lernenden Publikum führt zu mehr Engagement und einer höheren Gedächtnisleistung.

Darüber hinaus sind die Nutzer in der Lage, ihre Lernumgebung zu manipulieren, um ein tieferes Verständnis zu erlangen und die Lücke zwischen theoretischem und praktischem Lernen zu schließen. Studenten, die formale Studiengänge absolvieren, sind in der Lage, das, was sie in Vorlesungen lernen, mit der praktischen Erfahrung zu kombinieren, die sie brauchen, um sich in der realen Welt auszuzeichnen.

Zu den weiteren Vorteilen gehören:

• Das Lernen wird durch die Erweiterung von Objekten und Situationen aus dem wirklichen Leben interaktiv und fesselnd.
• Die Benutzer werden angeregt, mehr Lerninhalte und Informationen zu erforschen und zu entdecken, als sie es in einem traditionellen Klassenzimmer tun würden.
• Es gibt keine Konsequenzen für die Benutzerinteraktionen in der virtuellen Welt; es entstehen also keine zusätzlichen Kosten, wenn ein Benutzer einen Fehler oder Irrtum macht.
• Augmented Learning kann in verschiedenen Bereichen angewendet werden, darunter in der Industrie, im Bildungsbereich oder bei der Simulation von kostenintensiven Schulungen.
• Das Lernen konzentriert sich auf die Sammlung von Fakten und die Anwendung der erworbenen Informationen in Echtzeit, anstatt Inhalte zu lesen und auswendig zu lernen.
• Je nach Reife des verwendeten Augmented-Learning-Programms können die Studenten weiterhin mit Ausbildern und Gleichaltrigen in einem Lernkontext interagieren.

Darüber hinaus schaffen die von den Augmented-Learning-Programmen bereitgestellten Rich-Media-Inhalte eine sicherere Lernumgebung für die Studierenden. Benutzer, die in dieser Lernumgebung optimal stimuliert werden und sich in ihr engagieren, werden ein größeres Vertrauen in ihre Arbeit in der realen Welt aufbauen.

Bedenken zu Augmented Learning

Auch wenn Augmented Learning zahlreiche Vorteile bietet, birgt es auch Gefahren. So fehlt es zum Beispiel an etablierten Standards für die Entwicklung von Augmented-Learning-Anwendungen. Außerdem hängt die Lernerfahrung vollständig von der Leistung der verfügbaren Geräte ab.

Einige Leute argumentieren auch, dass die Leichtigkeit des Augmented Learning – wie die Vereinfachung, die es durch die automatische Übersetzung bietet – sich nachteilig auf die Aus- und Weiterbildung auswirken kann, da die Benutzer wichtige Lektionen oder Informationen vergessen, die sie in einem herkömmlichen Klassenzimmer gewonnen hätten.

Arten von Augmented-Learning-Anwendungen für den Unterricht

Zu beliebten Anwendungen für Augmented Learning gehören:

• Arloon Mental Math
• PBS Fetch! Lunch Rush
• Anatomie 4D
• Aurasma
• Chromville Science
• NASA Spacecraft 3D

Die Schüler können Arloon Mental Math auf ihren Geräten verwenden, indem sie eine von Arloon zur Verfügung gestellte Augmented-Reality-Karte einscannen. Sobald die Benutzer Zugang erhalten haben, tauchen sie aktiv in eine 3D-Lernumgebung ein, in der sie allein oder mit Gleichaltrigen an der Lösung von Mathematikaufgaben in einem Abenteuerspiel arbeiten können. Lehrer können die App auch dazu nutzen, ihre Erfahrungen im Klassenzimmer zu verbessern, indem sie einen Tablet-Projektor verwenden, um das Spiel der gesamten Klasse vorzuführen. Darüber hinaus können Schülerinnen und Schüler, die zusätzliche Hilfe oder Lernzeit benötigen, die App zu Hause nutzen, um den Lernprozess in ihrem eigenen Tempo fortzusetzen.

PBS Fetch! Lunch Rush ist eine kostenlose App, die von der Marke PBS Kids zur Verfügung gestellt wird. Die Benutzer laden die App einfach auf ihre Mobilgeräte herunter und verwenden dann die Kamera ihres Geräts, um mit der App Grafiken über die Umgebung, in der sie sich bereits befinden, zu legen. Die Anwendung ist für Kinder im Alter von sechs bis acht Jahren konzipiert und konzentriert sich auf den Einsatz von Augmented-Learning-Technologie, um eine interaktive Lernerfahrung in Mathematik zu schaffen.

Anatomy 4D ist eine App, die von DAQRI entwickelt wurde, einer amerikanischen Augmented-Reality-Firma, deren Hauptprodukt, die DAQRI Smart Glasses, eine Augmented-Reality-Technologie ist. Wie der Name schon sagt, bietet Anatomy 4D den Benutzern die Möglichkeit, die menschliche Anatomie in 4D zu erforschen. Anstatt die verschiedenen Teile des menschlichen Körpers in 3D und aus verschiedenen Blickwinkeln zu lernen, können die Schülerinnen und Schüler die Beziehungen zwischen verschiedenen Organen und Strukturen erforschen und verstehen. Die Studenten laden zunächst die App herunter und drucken dann ein Zielbild aus, das von der App bereitgestellt wird. Dann verwenden sie Anatomy 4D, um jedes Zielbild in ein 4D-Modell eines anderen Körperteils oder Systems zu verwandeln.

Aurasma ist eine kostenlose Suite, mit der Dozenten Auren erstellen können, die immer dann ausgelöst werden, wenn ein Benutzer ein bestimmtes Objekt über seine Smartphone-Kamera und die Aurasma-App betrachtet. Die Anwendungsmöglichkeiten von Aurasma innerhalb des Klassenzimmers sind grenzenlos. Lehrer können zum Beispiel ein Bild einer Lehrbuchseite so programmieren, dass eine Aura ausgelöst wird, die ein Video des Lehrers anzeigt, das Informationen klärt oder weitere Anweisungen zu einem bestimmten Problem auf der Seite gibt.

Chromville Science ist eine App, bei der die Benutzer eine Abonnementgebühr zahlen müssen, wenn sie die gesamte Anwendung nutzen möchten. Die Kosten lohnen sich, da sie Ausbildern und Schülern 2D-Klassenzimmermaterialien, 3D-Druckmaterialien und eine Augmented-Reality-App zur Verfügung stellt, die in einem herkömmlichen Klassenzimmer verwendet werden kann, um die Wissenschaft interaktiver zu gestalten.

Mit der NASA-App Spacecraft 3D schließlich können die Schülerinnen und Schüler Raumschiffe erkunden, mit denen Entdeckungen auf dem Mond, dem Mars und rund um die Galaxie gemacht wurden. Dazu müssen die Schülerinnen und Schüler, die Zugang zu intelligenten Geräten haben, die App herunterladen und ein Bild eines gedruckten Zielbildes aufnehmen, ähnlich wie bei der Anatomie 4D-App. Die NASA aktualisiert und verbessert diese Anwendung ständig, so dass die Schülerinnen und Schüler immer wieder auf die App zurückgreifen können, um wertvollere Lehrinhalte zu erhalten.

Die Zukunft des Augmented Learning

Augmented Learning ist durch das Aufkommen leistungsfähiger Mobilgeräte, wie zum Beispiel Smartphones, und der verschiedenen leistungsstarken Funktionen, die sie bieten, mehr und mehr Realität geworden. Folglich wird erwartet, dass die Nutzung und Beliebtheit von Augmented Learning mit dem weiteren Fortschritt dieser Technologien und Geräte zunehmen wird. Darüber hinaus werden die raschen Entwicklungen im Bereich Virtual Reality, Augmented Reality und der Erstellung von 3D-Inhalten die Innovation beim Lernen fördern.

Facebook zahlte zwei Milliarden Dollar für die Übernahme von Oculus VR – einem Entwickler von Virtual-Reality-Hardware und -Anwendungen – und Google arbeitet weiter an seiner Google Glass-Plattform. Es wird erwartet, dass die Verbesserungen beider Unternehmen den Augmented-Learning-Studenten lebensechte 3D-Erfahrungen ihrer Lernumgebungen bieten werden. Instruktionsdesigner werden ihre Fähigkeiten anpassen müssen, um Inhalte zu produzieren, die diese Innovationen und Augmented-Learning-Umgebungen unterstützen.

Folgendes Video zeigt, wie Augmented Reality zur Erstellung von Just-in-Time-Produktschulungen genutzt werden kann: