CONNECT

Augmented Reality für anschaulichen Unterricht

© Foto Fraunhofer FIT

Das EU-Projekt CONNECT entwickelt und erprobt fortschrittliche Lernumgebungen – augmentierte naturwissenschaftliche Themenparks – auf der Basis neuester Informations- und Kommunikationstechnik. Es werden »natürliche« Lernmotivation und informelle, exploratorische Lernstrategien für die Bewältigung des naturwissenschaftlichen Lernstoffs genutzt, indem Schüler und Lehrer in längere Episoden spielerischen Lernens involviert werden.

Grundlage dafür sind neue Konzepte für erweiterte Zusammenarbeit zwischen Schulen und Museen, die sich die Potentiale der Informations- und Kommunikationstechnik, insbesondere in der Entwicklung von drahtgebundenen zu drahtlosen virtuellen Lernumgebungen, zu Nutze machen.

Mobiles Augmented Reality System

Im Science Center Bristol steht eine 8. Schulklasse mit ihrem Physiklehrer vor dem Tragflächenmodell. Eine Schülerin hat das mobile kabellose Augmented Reality System angelegt. Dazu gehört ein Rucksack mit Laptop und Akkus zur Energieversorgung. An den Rechner angeschlossen ist ein Headset mit semitransparenter Spezialbrille, eingebauten Kameras und integriertem Mikrophon und Lautsprecher. Durch die Brille sieht sie nicht nur den Flügel, der von einem großen Ventilator angeblasen wird, sondern auch die Strömungslinien der Luft als rote Linien.

Dreidimensionale Bilder, Grafiken, Texte und Filme, die im Raum zu schweben scheinen, helfen ihr, die sonst unsichtbaren physikalischen Prozesse zu verstehen. Mit einer drahtlosen Maus klickt sie Zusatzinformationen an. Sobald sie den realen Flügel etwas kippt, verändert sich auch der Verlauf der Luftströmung. Sie versucht herauszufinden, bei welchem Winkel der Auftrieb optimal ist.

Eine Frage wird eingeblendet: »Was passiert, wenn die Tragfläche um 180 Grad gedreht wird? Fliegt das Flugzeug dann rückwärts?« Sie diskutiert die Frage per Funkverbindung mit den Schülern der Parallelklasse, die in der Schule geblieben sind. Sie sind über das Internet eingeloggt und erleben die Experimente per Live-Video-Stream durch die Augen der Schülerin.

Die Video-Streams können aufgezeichnet und später im Unterricht verwendet werden. Formelles Lernen in der Schule und informelles Lernen im Museum lassen sich auf diese Weise kombinieren.

Lernepisoden über das Internet konfigurieren

Damit die einspielbaren Lehrinhalte passgenau auf dem Vorwissen der Schüler aufbauen, muss der Lehrer Hausaufgaben machen. Er loggt sich zur Vorbereitung des Museumsbesuchs in die CONNECT-Plattform ein. Über das Webinterface spielt er Bilder und Texte sowie Filme und Audiodateien ein. Er kann dabei auf hinterlegte Module zurückgreifen und von Kollegen gespeicherte Unterrichtseinheiten nutzen.

Augmented Reality Technologie

Um die neuartigen pädagogischen Konzepte umsetzen zu können, entwickeln die Forscher am FIT die Prototypen der tragbaren drahtlose Augmented Reality Systeme weiter. Damit sich die Besucher frei um das Ausstellungsstück bewegen können, müssen die Wissenschaftler die Positionen der Betrachter im Raum präzise bestimmen können. Sensoren auf dem Flügel, übermitteln dem Rechner, der neben dem Modell steht, in welchem Winkel der Flügel positioniert ist. Die exakte Blickrichtung des Betrachters registrieren Kameras und funken die Informationen ebenfalls an den Computer, damit sich eingespielte Bilder bei Bewegungen zeitgleich anpassen.

CONNECT wurde von der EU gefördert.