Virtual Reality-Lehre: Harvard startet Ã¶ffentliche 3D

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20.07.2016
Virtual Reality-Lehre: Harvard
startet öffentliche 3D-Vorlesung
Die Virtuelle Realität erhält Einzug ins E-Learning. Die EliteUniversität Harvard setzt jetzt auf die VR-Lehre. Und auch in Berlin
gibt es Bildung in 3D.
Die digitale Darstellung einer virtuellen Welt
in 3D reift als Technologie zunehmend
heran. Die grundsätzliche Basistechnik
wurde zwar bereits vor vielen Jahren
entwickelt. Trotzdem kam man lange Zeit
[ArtFamily/Shutterstock]
nicht wesentlich über Prototypen und
Zukunftsvisionen heraus.
Warum also gerade jetzt der Hype um die Virtuelle Realität?
Um eine für die menschliche Wahrnehmung realitätsgetreue Darstellung zu
ermöglichen, ist eine ausreichende Performance der Grafikhardware
erforderlich. Diese sog. Rendering Speed hat in jüngster Zeit ein hohes
Niveau erreicht. Somit können 3D-Umgebungen endlich dargestellt werden, ohne
beim Nutzer durch zeitliche Verzögerungen und Ruckeln der Bilder für Unmut zu
sorgen. Gleichzeitig sind immer bessere 3D-Brillen verfügbar.
Virtuelle Realität kommt jetzt auch ins Bildungsumfeld
Nach diversen spezialisierten Industrieanwendungen stößt die VR-Technologie
daher inzwischen auch im Consumer-Bereich auf starkes Interesse (z.B. im
Computer-Gaming). Und jetzt wird immer öfter auch mit VR-Anwendungen
im Feld der Bildung und Lehre experimentiert.
Das moderne Lernerlebnis dürfte daher in den nächsten Jahren von der Virtuellen
Realität stark geprägt werden.
Harvards größte Vorlesung digital in 3D
Die unter Studenten der Harvard University beliebteste Vorlesung ist ein
Einführungskurs in die Informatik (Computer Science 50 bzw. "CS50"). Über
800 Studierende schreiben sich in einem Semester in diesen Kurs ein. Und das
erscheint noch verschwindend gering im Vergleich zum Interesse an der OnlineVersion: die weltweite Teilnehmerzahl an CS50 als kostenlosem MOOC
(https://www.edukatico.org/kurs/introduction-to-computer-science) (d.h.
"Massive Open Online Course") hat bereits die Millionengrenze
überschritten.
Im Wintersemester 2016/17 wird CS50 nun auch in der Virtual Reality-
Version angeboten. Studierenden wird so mit entsprechender Hardware die
3D-Teilnahme an der Vorlesung ermöglicht. Konkret wird das bedeuten,
dass der CS50-Student mit Datenbrille ein durchaus vergleichbares
Vorlesungserlebnis erhält, als würde er in der ersten Reihe an der
Präsenzvorlesung teilnehmen.
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(https://twitter.com/edukatico) EN (/english)
(https://www.edukatico.org/ )
Die genaue Umsetzung befindet sich laut Harvard Univer
Experimentierstadium. Im kurzen Ankündigungsvideo (https://www.youtube.com
Kontakt (/kontakt)
/watch?v=DXKjPvPqPEA) des Harvard-Professors bekommt
man jedoch einen
Kurssuche (/kurse) News (/news)
ersten Eindruck über das 360 Grad-Format. Zusätzlich zur eher passiven
FAQ (/faq)
Vorlesungsteilnahme könnten zukünftig auch interaktive VR-Elemente eine
Rolle spielen. Interessant auch für Teilnehmer weltweit: die Teilnahme an der
VR-Version soll nach Aussage der Produzenten wie beim bestehenden MOOC
wieder offen gestaltet werden, u.a. auch über die Plattform edX. Näheres wird
beim Start im Herbst auf der CS50-Seite bei Youtube zu erfahren sein
(https://www.youtube.com/cs50 (https://www.youtube.com/cs50)).
Und was heißt das für die Zukunft der VR-Lehre in Harvard?
Etwaigen weiteren VR-Vorlesungen steht man dort grundsätzlich sehr
optimistisch gegenüber. Hier zeigt sich einmal mehr, dass in den USA gegenüber
neuartigen Lerntechnologien eine große Offenheit und Begeisterungsfähigkeit
besteht. Im Gespräch mit Edukatico heißt es über zukünftige VR-Angebote:
"VR is still in its infancy but we envision unique use cases for it such as
meeting one-on-one with remote faculty, and whole new experiences that no
other medium has been able to offer. There's just something about it that's
really engaging."
(Dan Coffey, Senior Educational Production Technologist, Harvard University)
Was ist Virtual Reality?
Virtuelle Realität (VR) bezeichnet die digitale Darstellung einer
interaktiven und realitätsnahen Umgebung. Der früh entwickelte
Flugsimulator ist hierfür eine bekannte Beispielanwendung. Hier können Piloten
die Echtzeit-Darstellung eines Flugs und die Auswirkung Ihrer Handlungen live
erfahren. Das gesamte Flugerlebnis wird dabei technisch simuliert. Die
professionelle 3D-Visualisierung im Bereich der Küchen- oder Badplanung sind
ein anderes industrielles Anwendungsbeispiel (z.B. der jüngst eingeführte
"Holoroom" der US-Baumarktkette Lowe´s). Ebenso wurden bereits diverse
VR-Computerspiele entwickelt.
Eine etwas abgeschwächte Form digitaler Realitäten ist die sog. Augmented
Reality (AR). Diese stellt eine elektronisch erweiterte Realität dar, auch Blended
oder Mixed Reality genannt. Dabei werden virtuelle Elemente in die reale
Umgebung projiziert. Dem einen oder anderen dürfte dies aus dem Spiele-Hit
"Pokémon Go" (Inhalte werden ins Bild der Smartphone-Kamera integriert) oder
von den Head-Up-Displays im Automobilbereich (Information ist auf der
Windschutzscheibe dargestellt) bekannt sein.
Von der 3D-Brille zum "Head Mounted Display"
In der Basisversion wird eine räumliche Darstellung z.B. über eine einfache
3D-Brille wahrgenommen. Von einem Display mit zwei übereinander
gelagerten Bildern (z.B. Kinoleinwand) wird so am Auge durch die Brille eine
3D-Version erzeugt. In dieser einfachen Ausführung fehlt jedoch noch die für ein
modernes VR-Erlebnis kennzeichnende Interaktivität in Echtzeit. Das Bild
reagiert hierbei noch nicht auf den Zuschauer.
Anders dagegen beim sog. Head Mounted Display (HMD), also beispielsweise
bei den bekannten Geräten Oculus Rift oder HTC Vive (jeweils als
PC-Zusatzausrüstung). Hier sind zusätzlich Sensoren für die Bewegungen
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des Kopfs enthalten und die erzeugte Grafik passt sich
in Echtzeit an
(https://twitter.com/edukatico)
EN (/english)
diese Bewegungen an. Die Inhalte werden als
zur Verfügung
gestellt und können somit vom Betrachter rundherum wahrgenommen werden,
Kontakt (/kontakt)
ganz als befinde man sich mitten im Geschehen. Noch intensiver
wird dieses
räumliche virtuelle Erlebnis, wenn Datenhandschuhe oder eine Gestensteuerung
FAQ (/faq)
hinzukommen. Eine Einstiegsversion der HMDs stellen die VR-Brillen-Headsets
für Smartphones dar (z.B. Google Cardboard oder Zeiss VR One).
Was genau soll eigentlich mit dieser Technik erreicht werden?
Ziel der modernen Virtual Reality – Technologien ist das Ermöglichen einer
vollständigen Immersion, d.h. ein "Eintauchen" in die neue Welt mit
möglichst allen Sinnen. Diverse Testpersonen an VR-Versuchen bestätigen
immer wieder, dass dies in der Praxis auch bereits sehr weitgehend gelingt. In der
sogenannten Immersive Education soll dann auf diese Weise virtuelle Bildung
hautnah erlebbar werden, eben als "Immersive Learning".
1 Million Schüler auf virtuellen Schulausflügen mit Google
Wenig überraschend ist auch im Bereich der VR-Bildung der Google-Konzern
einer der aktivsten Innovationstreiber. Über Google Experiences
(https://www.google.com/edu/expeditions/) wird beispielsweise mit virtuellen
Schulausflügen experimentiert. Per Juni 2016 hatten bereits 1 Mio. Schüler
aus 11 Ländern an diesen "virtual field trips" teilgenommen. Sicher kein Ersatz
für eine reale Exkursion, aber als Ergänzung ergeben sich hier doch interessante
Einsatzmöglichkeiten.
Gut 200 virtuelle Ausflugsziele sind so bereits verfügbar, vom Londoner
Buckingham Palace bis zum Burj Khalifa, dem weltweit höchsten Gebäude in
Dubai. Eine praktische Hürde bei der Umsetzung sind allerdings (noch) die
Ausrüstungskosten: die erforderliche Hardware für 30 Schüler ist in den USA für
rund 10.000 USD erhältlich.
HWR Berlin führend bei der VR-Lehre in Deutschland
Auch in Deutschland wird bereits in diversen Einzelprojekten am Einsatz
virtueller Szenarien in der Lehre gefeilt.
Ein bereits seit einigen Jahren existierendes Beispiel sind die "Virtuellen
3D-Welten (http://elearning.hwr-berlin.de/de/werkzeuge-services/virtuelle-
3d-welten/)" an der Hochschule für Wirtschaft und Recht (HWR) in Berlin.
Dort wird unter der Leitung des E-Learning-Beauftragten Prof. Dr. Marcus
Birkenkrahe (https://en.wikipedia.org/wiki/Marcus_Birkenkrahe) z.B. mit
Seminaren in einer künstlich erzeugten Avatar-Umgebung experimentiert.
Zwar wird an der HWR bisher nicht mit der vollen HMD-Technologie für
Teilnehmer gearbeitet (einfache PC-basierte Monitordarstellung). Trotzdem wird
ein weitgehend immersives Erlebnis erzeugt und sogar interaktive Anwendungen
wie beispielsweise Kommunikationstrainings sind erfolgreich integriert. Bis zu 80
Studierende je Semester nehmen bereits an den VR-Veranstaltungen teil, auch
wenn laut HWR der Hochschul-Fokus im E-Learning momentan eher noch im
Bereich der MOOCs und der Blended Learning-Konzepte liegt.
Prof. Birkenkrahe hält insbesondere die neuen Möglichkeiten der Immersion in
der VR-Umgebung im Unterschied zur einfachen Interaktion (z.B. im
Web 2.0) für entscheidend: "Es geht hierbei darum, dass der am Bildschirm
Lernende beginnt, die Grenze zwischen seiner physischen Realität und der
virtuellen Welt zu vergessen."
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Obwohl es einfache Videovorlesungen
tschen Universitäten gibt
(https://www.edukatico.org/news/diese-10-deutschen-universitaeten-sind-jetzt-
Kontakt (/kontakt)
bei-edukatico-vertreten), existiert an der HWR damit eine
der wenigen bisherigen
3D-Varianten von Lehrveranstaltungen. Die HWR-Seminare sind jedoch nicht
FAQ (/faq)
öffentlich zugänglich.
"Cyber Classrooms" aus dem Schwarzwald
In einem anderen Projekt werden mit dem innovativen "Cyber Classroom" des
Anbieters Imsimity aus dem Schwarzwald ebenfalls immersive
3D-Lernumgebungen möglich. Damit können u.a. die chemischen Prozesse in
Pflanzen und der Ablauf der Photosynthese hautnah durch die Schüler erforscht
werden. Es gibt dabei Varianten für Schulen, zur Berufsausbildung und auch eine
"academic edition" für Hochschulen.
Auch wenn die tatsächlichen Nutzerzahlen dieser exemplarischen
VR-Bildungsprojekte bisher noch begrenzt sind, werden hier
richtungsweisende Impulse gesetzt.
Es bleibt zu hoffen, dass die bisherige Skepsis gegenüber
VR-Anwendungen in Deutschland in Zukunft noch etwas weiter ins Positive
gewendet werden kann. Bisher war jedenfalls laut einer Befragung der GfK
(http://www.gfk.com/fileadmin/user_upload/dyna_content/Global/images
/Infographics/GfK-Infographic-Virtual-interactions-Countries-Web-RGB.jpg) in
einem Kreis von 22 Ländern in Deutschland die eher ablehnende Haltung
gegenüber virtueller Interaktion noch am stärksten ausgeprägt.
Besseres Lernerlebnis mit VR
Die positiven Effekte der Virtual Reality-Lehre liegen auf der Hand. Das
digitale Lernerlebnis wird insgesamt intensiver und liegt näher an der
analogen Realitätserfahrung. Es werden drei der menschlichen Sinne
gleichzeitig involviert (Sehen, Hören, Fühlen), was mit Hilfe einer modernen,
schnellen Grafikausrüstung bereits für ein völliges Eintauchen (Immersion) in die
digital konstruierte Umgebung sorgt.
Unter anderem bei den erforderlichen Experimenten zu Lernzwecken in
den naturwissenschaftlichen MINT-Fächern kann diese Option des realitätsnahen
Erlebens große Vorteile bringen. Ebenso beispielsweise beim Erlernen von
Fertigkeiten wie z.B. in der Medizinerausbildung, wo heute bereits
Operationstrainings in einer VR-Umgebung erfolgen können.
Lohnt sich der VR-Einsatz in der Lehre?
Es werden Forschungsergebnisse zitiert, die einen 90%igen Lernerfolg bei
Simulationen sehen, im Vergleich zu 20-30% Erfolg beim Sehen oder Hören von
Lerninhalten. Und auch wenn dazu sicher noch fundierte wissenschaftliche
Arbeiten nötig sein werden: bereits vor 2.500 Jahren bemerkte Konfuzius über
das eigene Erleben als Methode im Lernprozess: "Ich höre und vergesse,
ich sehe und behalte, ich handle und verstehe."
Bildung für alle
Gleichzeitig gelten für die Virtual Reality-Bildungsszenarien natürlich die
gleichen Vorteile wie für das E-Learning im Allgemeinen. Die variablen
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Kosten bzw. Grenzkosten der Übermittlung von Wissen sinken
auf Null. Jeder
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EN (/english)
weitere Teilnehmer am Bildungsprozess
kaum weitere
Kosten. Durch diese Skalierbarkeit wird der Zugang zur Bildung für weitere
Interessenten erleichtert. Eine kostengünstige und ressourcenschonende
Kurssuche (/kurse)
Kontakt (/kontakt)
News (/news)
Ausbildung wird für fast unbegrenzte Teilnehmergruppen möglich. Neue
FAQ (/faq)
Lerninteressenten bekommen somit erstmaligen oder zumindest einfacheren
Zugang zu Lerninhalten (Voraussetzung wie immer beim E-Learning: vorhandene
Hardware bei den Teilnehmern und ausreichende Computer Literacy).
Die größte Hürde für VR
Auf der Kontra-Seite lässt sich dagegen nur wenig gegen Virtuelle Realität im
Bildungsprozess sagen. Natürlich sind die langfristigen Auswirkungen von
VR-Abläufen (medizinisch und psychisch) auf den menschlichen Körper genau
im Auge zu behalten. Prof. Birkenkrahe von der HWR Berlin weist z.B. darauf
hin, dass VR-Veranstaltungen aufgrund der sensomotorischen Besonderheiten im
Vergleich zur Präsenzlehre von Teilnehmern oft noch als anstrengender
empfunden werden. Gleichzeitig sei auch der didaktische Aufwand durch die
Lehrenden bei der Erstellung von VR-Seminaren nicht zu vernachlässigen.
Als eigentliches Haupthindernis in der Verbreitung von VR-Lehrszenarien
können jedoch die recht hohen Anfangsinvestitionen gelten, die sozusagen
die Kehrseite der geringen laufenden Kosten sind. Die entsprechende Hardware
dürfte sich jedoch in den nächsten Jahren weiter dramatisch verbilligen. Und mit
der Umlage der Fixkosten auf entsprechend hohe Teilnehmerzahlen werden diese
auch zunehmend besser erträglich.
VR-Bildung: "Transforming the delivery of knowledge"
Nicht umsonst sprechen Experten von bahnbrechenden Möglichkeiten der
virtuellen Realität im Bildungskontext. Die inzwischen verfügbare
Grafikleistung ermöglicht es jetzt, bestehende Visionen nun Schritt für Schritt mit
immer neuen Anwendungen in das Lernumfeld einzubringen. Die erforderliche
3D-Ausrüstung bei Bildungsteilnehmern dürfte sich u.a. auch aufgrund der
Consumer-Anwendungen weiter verbreiten (analog zu PC und Smartphone).
Führende internationale Experten vermerken daher in einem aktuellen
Bildungsreport:
"These technologies are poised to impact learning by transporting students to
any imaginable location across the known universe and transforming the
delivery of knowledge and empowering students to engage in deep
learning." (NMC Horizon Report 2016)
Edukatico ist Dein E-Learning - Portal
Tausende Online-Kurse von verschiedenen Anbietern aus 22
Fachgebieten findest Du bereits im Edukatico-Verzeichnis
(https://www.edukatico.org/#categories). Und die besten VR-Bildungsangebote
der nächsten Jahre werden natürlich hinzukommen!
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