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Virtual Reality in Language Teaching: A Sociological Reflection on the Technical Requirements of an Immersive Learning Environment with Oculus Go

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Virtual Reality in Language Teaching: A Sociological Reflection on the Technical Requirements of an Immersive Learning Environment with Oculus Go

Abstract

Virtual reality (VR), which is based on three fundamental principles, namely immersion, interaction and user involvement, is seen as having great a potential in language learning (Merchant et al. 2014; Chen 2016; Lloyd, Rogerson, and Stead 2018). This paper presents the experience of developing VR sequences in language teaching in the ‹Around the world in 5 days› project. The analysis presented here draws on the sociological perspective of ‹Science and Technology Studies› (STS) to take a critical look at human-machine interaction. Each phase of the project, from the development of lesson planning and VR sequences to user testing and classroom use, was documented and scientifically monitored. The article first gives an overview of approaches to VRLEs in terms of ‹immersion› and ‹presence›, presents the main findings made from theoretical conception to technical implementation.
Tschanz, Nathaly, und Bianca Baerlocher. 2022. «Virtual Reality im Sprachunterricht. Eine soziologische Reflexion der technischen Voraus-
setzungen einer immersiven Lernumgebung mit Oculus Go». MedienPädagogik 47 (AR/VR - Part 1): 288–311. https://doi.org/10.21240/
mpaed/47/2022.04.14.X.
ISSN 1424-3636www.medienpaed.com
Pädagogik
Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung
Medien
Themenheft Nr. 47:
Immersives Lehren und Lernen mit Augmented und Virtual Reality – Teil 1.
Herausgegeben von Josef Buchner, Miriam Mulders, Andreas Dengel und Raphael Zender
This work is licensed under a Creative Commons
Attribution 4.0 International License
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Virtual Reality im Sprachunterricht
Eine soziologische Reflexion der technischen Voraussetzungen einer
immersiven Lernumgebung mit Oculus Go
Nathaly Tschanz1 und Bianca Baerlocher1
1 Fachhochschule Graubünden
Zusammenfassung
Virtueller Realität (Virtual Reality, VR), welche auf drei fundamentalen Prinzipien beruht –
Immersion, Interaktion und User Involvement –, wird grosses Potenzial beim Sprachenler-
nen zugeschrieben (Merchant u. a. 2014; Chen 2016; Lloyd, Rogerson, und Stead 2018). Der
vorliegende Beitrag stellt die Erfahrungen vor, die bei der Entwicklung von VR-Sequenzen
im Sprachunterricht im Projekt ‹Around the world in 5 days› gemacht wurden. Die hier vor-
gestellte Analyse basiert auf der soziologischen Perspektive der ‹Science and Technology
Studies› (STS), um einen kritischen Blick auf die Mensch-Maschine-Interaktion zu werfen.
Jede Projektphase – von der Entwicklung von Unterrichtsplänen und VR-Sequenzen über
den Nutzertest und den Einsatz im Unterricht – wurde dokumentiert und wissenschaftlich
begleitet. Der Artikel gibt zuerst einen Überblick über Ansätze von VRLEs in Bezug auf die
Begriffe ‹Immersion› und ‹Präsenz›, präsentiert die wichtigsten Erkenntnisse, die von der
theoretischen Konzeption bis hin zur technischen Umsetzung gemacht wurden.
Virtual Reality in Language Teaching. A Sociological Reflection on the Technical
Requirements of an Immersive Learning Environment with Oculus Go
Abstract
Virtual reality (VR), which is based on three fundamental principles, namely immersion,
interaction and user involvement, is seen as having great a potential in language learning
(Merchant et al. 2014; Chen 2016; Lloyd, Rogerson, and Stead 2018). This paper presents the
experience of developing VR sequences in language teaching in the ‹Around the world in 5
days› project. The analysis presented here draws on the sociological perspective of ‹Science
and Technology Studies› (STS) to take a critical look at human-machine interaction. Each
phase of the project, from the development of lesson planning and VR sequences to user
testing and classroom use, was documented and scientifically monitored. The article first
gives an overview of approaches to VRLEs in terms of ‹immersion› and ‹presence›, presents
the main findings made from theoretical conception to technical implementation.
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1. Einleitung
‹Virtuelle Realität› (Virtual Reality, VR) ist kein neues Phänomen. Ihre Wurzeln rei-
chen bis ins 17. Jahrhundert zurück, als verschiedene Künstler:innen begannen, mit
360-Grad-Kunst zu experimentieren, dies zum Beispiel mit panoramischen Wandma-
lereien sowie illusionistischen Malereien, wie dem Trompe-l'œil. Der Begriff ‹Virtual
Reality›, wie er im heutigen Sprachgebrauch verwendet wird, wurde erst 1987 von
Jaron Lanier geprägt (Steuer 1992). Der seitdem technisch geprägte Begriff lässt sich
wie folgt charakterisieren:
«Virtual Reality refers to immersive, interactive, multi-sensory, viewer-cen-
tered, three-dimensional computer-generated environments and the com-
bination of technologies required to build these environments.» (Cruz-Neira
1993)
Bei VR-Anwendungen geht es also darum, eine Schnittstelle zwischen Mensch
und Maschine zu schaffen, welche eine besonders intuitive Interaktion mit der drei-
dimensional simulierten Umgebung ermöglicht (Dörner u. a. 2019). Seit mehr als 30
Jahren wird dieses simulierte Erleben technisch kontinuierlich weiterentwickelt. Je-
doch war die Anwendung aufgrund der hohen Kosten für die erforderlichen Headsets
auf grössere Industrie- und Laborumgebungen beschränkt (Castelvecchi 2016). Eine
Nutzung in Lehr- und Lernsituationen war dadurch bisher limitiert (Fabris u. a. 2019).
In den letzten Jahren haben jedoch mehrere Hersteller von VR-Headsets die Ent-
wicklung deutlich vorangetrieben, sodass heute wesentlich billigere und leichtere
Geräte erhältlich sind (Riva und Wiederhold 2015). Diese neuen Geräte sind wesent-
lich günstiger und einfacher in der Bedienung, was sie für eine verbreitete Anwen-
dung im Bildungssektor attraktiv macht (Checa und Bustillo 2020).
Da ‹Virtuelle Realität› auf drei Grundprinzipien beruht, nämlich der Immersion,
der Interaktion der Nutzenden in der Umgebung und der Vermittlung dargestellter
Inhalte, bietet VR grosses Potenzial in Bildungskontexten. 3D-animierte Lerninhalte
können zum Beispiel Trainings an teuren Objekten oder Besuche unerreichbarer Orte
ermöglichen (Salzman u. a. 1999; Pantelidis 2010; Chen 2016; Lloyd, Rogerson, und
Stead 2018; Hu Au und Lee 2017). Die Erfahrung des Eintauchens in eine virtuelle in-
teraktive Welt, während man eigentlich im Klassenzimmer sitzt, stimuliert verschie-
dene Sinne (Tzanavari und Tsapatsoulis 2010; Stein 2012). VR bietet Interaktion und
ermöglicht soziale und räumliche Präsenz, was es von anderen Medien wie Fernse-
hen oder Büchern unterscheidet (Schuemie u. a. 2001).
Im Laufe der Jahrzehnte wurden mehrere Studien zum Einsatz von Virtual Reali-
ty im Bildungsbereich und durchgeführt (Freina und Ott 2015; Merchant u. a. 2014).
Auch in Bezug auf den Spracherwerb zeigt sich ein wachsendes Potenzial im Einsatz
von VR-Technologien (Peterson 2012; Lin und Lan 2015).
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Doch trotz der Vorteile, die dem Einsatz von VR-Technologien zugeschrieben wer-
den, bleiben in Bezug auf komplexe Lernprozesse Fragen zu klären. Zum einen lässt
sich schwer prognostizieren, welche Charakteristiken und Eigenheiten des Mediums
die grösste Hebelwirkung auf die Wahrnehmung und das Verständnis von Informati-
onen haben (Salzman u. a. 1999). Zum anderen ist der Umgang mit immersiver VR in
Bildungskontexten noch nicht weit verbreitet (Buchner und Aretz 2020). Viele Lehr-
personen haben Hemmungen, virtuelle Lernanwendungen im Unterricht zu benut-
zen. Deshalb sei das Erproben immersiver Bildungstechnologien besonders wichtig,
um mehr über deren Nutzen im Lehren und Lernen zu erfahren (Buchner und Mulders
2020). Dies betrifft auch Erkenntnisse über die optimale Gestaltung von VR-Anwen-
dungen im Spracherwerb (Andujar und Buchner 2019).
In diesem Sinne wurde im Projekt «Around the world in 5 days» der Prozess von
der Entwicklung der VR-Lernsequenzen bis zu deren Anwendung im Sprachunter-
richt dokumentiert und analysiert. Der vorliegende Artikel will Einblicke in die Beob-
achtungen geben, die im Rahmen dieses angewandten Forschungsprojekts bei der
Produktion und Nutzung von VR-Sequenzen in einer Sprachlernumgebung gemacht
wurden. Sowohl der Entwicklungsprozess als auch die Nutzungserfahrungen wurden
mit der zugrundeliegenden Perspektive der ‹Science and Technology Studies (STS)›
wissenschaftlich dokumentiert. Der Ansatz der STS wurde gewählt, weil er eine inter-
disziplinäre Perspektive beinhaltet, welche die Interrelation zwischen Gesellschaft,
Politik, Kultur und der Schaffung von wissenschaftlichem Wissen sowie der Entwick-
lung und Innovation von Technologie makroperspektivisch ermöglicht (Jasanoff u. a.
2012; Bauer, Heinemann, und Lemke 2017; Beck, Niewöhner, und Sörensen 2012).
Der Fokus lag also auf der Mensch-Maschine-Interaktion im gesamten Entwick-
lungsprozess und den Tests mit den Nutzenden, um die interdisziplinäre Zusammen-
arbeit zwischen Entwicklung und Anwendung im Unterricht transparent zu machen.
Dieser Artikel gibt zuerst einen Überblick über Ansätze von VRLEs im Hinblick
auf die Begriffe ‹Immersion› und ‹Präsenz›, da diese Konzepte auch die Zielsetzung
bei der Konzipierung der VR-Sequenzen am meisten prägte. Des Weiteren wird er-
läutert, wie der STS-Ansatz eine kritische und reflektierende soziologische Sicht auf
VR ermöglicht. Dabei werden die wichtigsten Schlussfolgerungen aus dem Projekt
‹Around the world in 5 days› von der Produktion bis zum Einsatz von VR im Unterricht
mit Test-Nutzenden präsentiert. Im Fazit werden einige Schlussfolgerungen auch auf
didaktische Implikationen im Hinblick auf technische Limitationen und Hürden ge-
zogen. Diese beziehen sich vor allem auf die Projekt-Erfahrungen mit der VR-Brille
Oculus Go im Sprachunterricht.
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2. Virtuelle Lernumgebungen (VRLEs)
Forschende sind sich einig, dass VR-Charakteristika das Lernen von komplexen Infor-
mationen unterstützen können (Psotka 1995; Salzman u. a. 1999; Dörner u. a. 2019).
Das Potenzial von Virtual Reality als didaktische Ressource wird von pädagogischen
Fachkräften und Lehrpersonen seit mehr als zwei Jahrzehnten diskutiert und reflek-
tiert (W. Bricken 1990; M. Bricken 1991; Helsel 1992; Schwienhorst 2002). Zahlrei-
che Studien befassen sich mit den Vorteilen des Einsatzes von VR beim Lehren und
Lernen in verschiedenen Fächern (Lee und Wong 2008; Radianti u. a. 2020; Pan u. a.
2006; Deuchar und Nodder 2003; Dickey 2003; Falloon 2010; de Freitas 2006; Garris,
Ahlers, und Driskell 2002).
VR gewinnt zunehmend an Aufmerksamkeit, weil die dreidimensionalen, mul-
tisensorisch gestalteten virtuellen «Welten» den Lernenden ermöglichen, abstrakte
Informationen zu verarbeiten, indem sie ihnen einen Sinn für den physischen Raum
und Wahrnehmungsphänomene geben (Salzman u. a. 1999). Neben einer Motiva-
tionssteigerung und dem Spass beim Lernen durch den Einsatz von VR (Dhimolea,
Kaplan-Rakowski und Lin 2021) setzen sich die Lernenden aktiv mit dem Lernstoff
auseinander, was ein vertieftes Verständnis und eine längerfristige Speicherung der
Inhalte zur Folge hat (Rizzo u. a. 2006). Die Analyse von Merchant u. a. (2014) geht
davon aus, dass auch die Lernergebnisse selbst durch den Einsatz von VR verbessert
werden. Diese Einschätzungen werden auf verschiedene Eigenschaften der Mensch-
Maschine-Schnittstelle bei VR zurückzuführt. Zum einen ermöglicht die dreidimensi-
onale Immersion den Lernenden, den subjektiven Eindruck zu entwickeln, Teil einer
«realen» Welt zu sein, die realistisch genug ist, um eine willentliche Aufhebung der
Ungläubigkeit zu bewirken (Dede 1995). Die sogenannte «Suspension of Disbelief»
ist die subjektive Fähigkeit, unglaubwürdige Elemente des Geschehens willentlich
auszublenden, um sich der virtuellen Realität hinzugeben und diese als ‹wahre› Rea-
lität anzunehmen (Dörner u. a. 2019). Zum anderen können gut konzipierte virtuelle
Lernumgebungen dazu beitragen, dass die Lernenden mehr Zeit und Konzentration
auf eine Aufgabe verwenden (M. Bricken und Byrne 1992). Bei der Verwendung eines
Headsets konzentriert sich die Aufmerksamkeit der Nutzenden nämlich auf die virtu-
elle Umgebung ohne Ablenkungen, die in vielen anderen Lernsituationen auftreten.
In VRLEs können die Lernenden Teil einer geschaffenen Szene werden und diese di-
rekt, detailliert und in Echtzeit erleben. Die Echtzeitaktivität bedeutet, dass das Sys-
tem die Eingaben der Nutzenden direkt erkennt und sofort auf die Aktivität reagiert
(Huang, Rauch, und Liaw 2010). Die Lernenden können auch von der unmittelbaren
Situation, in der sie sich befinden, zurücktreten und eine globale Sichtweise einneh-
men (Salzman u. a. 1999). Das bedeutet, dass VR eine Fokussierung auf das grosse
Ganze bei gleichzeitiger Betrachtung von Details ermöglicht – was die komplexen
Interaktionen zwischen den Komponenten eines Systems abbildet (Alizadeh 2019).
Die Möglichkeit, die Perspektive und den Blickwinkel zu wechseln, ist ein besonderes
Kriterium von VRLEs und erleichtert die Reflexion über und im Handeln.
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Über High-End-VR-Schnittstellen können Lernende visuelle, auditive und hapti-
sche Hinweise interpretieren, um Informationen zur Navigation und Steuerung von
Objekten in der virtuellen Umgebung zu sammeln. Dies kann das Lernen und Memo-
rieren vertiefen (Salzman u. a. 1999; Psotka 1995). VR bietet reichhaltige Wahrneh-
mungshinweise und multimodales Feedback (Huang, Rauch, und Liaw 2010). Das be-
deutet fallbasiertes und personalisiertes Lernen und die Anpassung an verschiedene
Lernstile sowie die Möglichkeit für die Lernenden, Wissen in ihrem eigenen Tempo
und in der von ihnen bevorzugten Reihenfolge zu entdecken und zu konstruieren.
Dies kann zur Schaffung individueller Lernpfade führen, die kontext- und inhaltsab-
hängiges Wissen sowie gamifizierte Problemlösungen beinhalten (Alizadeh 2019).
Wenn sich die Lernenden aktiv in immersiver VR engagieren, können sie durch die
Interaktion mit Objekten, Menschen und Ereignissen in der künstlichen Welt Wissen
aufbauen (Huang, Rauch, und Liaw 2010). Daher kann VR eine lebensnahe Erfahrung
für die Lernenden bieten (ebd.).
Im Bildungskontext lassen sich verschiedene lernbezogene Handlungsmöglich-
keiten für den Einsatz von VR eruieren, in welchen das Trainieren, Konstruieren, Ex-
plorieren und Experimentieren möglich werden (Buchner und Aretz 2020; Buchner
und Mulders 2020).
3. Präsenz und Immersion
Die Begriffe ‹Präsenz› und ‹Immersion› werden häufig synonym verwendet (McMahan
2003) – sowohl in der technischen Wissenschaft als auch in der Psychologie. Doch
es gibt Abgrenzungen zwischen den beiden Begriffen (Calleja 2014; Hwang und Kim
2010; Mütterlein 2018). Präsenz ist die menschliche Reaktion auf Immersion, die sehr
individuell sein kann (Slater 2003). Es handelt sich um ein subjektives Konzept, das
in der Psychologie der Nutzenden begründet ist. Nach Slater und Wilbur (1997) ist
Präsenz ein Bewusstseinszustand – das (psychologische) Gefühl, in der virtuellen
Umgebung zu sein (Slater und Wilbur 1997).
In ihrem Buch ‹Stepping into Virtual Reality›, erklären Gutiérrez u. a. (2008) den
Begriff wie folgt:
«Presence is when the multimodal simulations (images, sound, haptic feed-
back, etc.) are processed by the brain and understood as a coherent envi-
ronment in which we can perform some activities and interact. Presence is
achieved when the user is conscious, deliberately or not, of being in a virtual
environment (VE).» (Gutiérrez, Vexo, und Thalmann 2008)
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Beim Spielen eines Videospiels weiss eine Person, dass die virtuell geschaffene
Welt nicht real ist, passt sich ihr aber an, als wäre sie eine reale Umgebung. Interes-
sant ist, dass Präsenz in einer virtuellen Umgebung erreicht werden kann, die nicht
einmal einer realen Umgebung ähnelt, z. B. in den Fantasiewelten von Videospielen.
Die Schwierigkeit besteht darin, dass der Begriff ‹Präsenz› häufig für viele mitein-
ander verknüpfte wahrnehmungsbezogene und psychologische Faktoren verwendet
wird. Obwohl es kaum möglich ist, den Grad der Präsenz zu messen (Schuemie u. a.
2001), stellen die folgenden Kriterien einen Versuch der Analyse dar (Lombard und
Ditton 1997; Schuemie u. a. 2001):
Sozialer Reichtum charakterisiert, inwieweit das Medium als gesellig, einfühlsam,
warm wahrgenommen wird. Diese Dimension kann auch Interaktionen mit Men-
schen umfassen.
Realismus erklärt, inwieweit das Medium wahrnehmbar und sozial realistisch er-
scheint.
Transport beschreibt das Gefühl, «dort» zu sein.
Immersion beschreibt, in welchem Masse die Sinne angesprochen werden.
Mit sozialer Aktion kann beschrieben werden, inwieweit Nutzende mit den darge-
stellten Personen in VR interagieren oder inwieweit das Medium selbst als Akteur
wahrgenommen wird.
Wie oben gezeigt, sind die Begriffe ‹Immersion› und ‹Präsenz› miteinander ver-
wandt, und ihre Beziehung ist ein wissenschaftlich interessantes Thema (McMahan
2003). Präsenz bedeutet nicht, dass jemand automatisch emotional beteiligt oder
engagiert ist (Slater 2003).
Immersion hingegen ist eine emotionale und kognitive Erfahrung, die durch ei-
nen Mangel an Bewusstsein für die reale Umgebung des Individuums gekennzeichnet
ist (Davis u. a. 2009; Jennett u. a. 2008). Die Immersionsfähigkeit von Gamer:innen
wurde bereits beforscht (Jennett u. a. 2008; Brockmyer u. a. 2009; Qin, Patrick Rau,
und Salvendy 2009), wobei sowohl die Bedingungen für die Entstehung von Immer-
sion untersucht wurden als auch das Erleben der Testpersonen (Nacke, Stellmach,
und Lindley 2011; Brown und Cairns 2004). Forschende bewerten Immersion auf der
Grundlage unterschiedlicher Konzepte und Ebenen (Brown und Cairns 2004; Huang,
Rauch, und Liaw 2010; Jennett u. a. 2008; Suh und Prophet 2018). Sherman und Craig
(2018) unterscheiden zwischen zwei Arten von Immersion, nämlich der physischen
und der mentalen Immersion. Erstere wird durch visuelle, auditive und haptische
Hinweise in einer virtuellen Umgebung hervorgerufen, während sich die mentale Im-
mersion auf den Grad der Involvierung innerhalb einer virtuellen Umgebung bezieht.
In Bezug auf die Interpretation der mentalen Immersion erweist sich die Definiti-
on von Murray (1998) als interessant:
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«A stirring narrative in any medium can be experienced as a virtual reality be-
cause our brains are programmed to tune into stories with an intensity that
can obliterate the world around us.» (Murray 1998)
Murray vergleicht den Begriff ‹Immersion› metaphorisch mit einem Tauchgang,
bei dem der Wahrnehmungsapparat die gesamte Aufmerksamkeit übernimmt (ebd.).
Diese Überlegungen zu den Begriffen ‹Präsenz› und ‹Immersion› zeigen, dass Er-
zählungen in allen Medien einen immersiven Charakter haben können. Es scheint
jedoch, dass ein höherer Grad an Immersion erreicht werden kann, wenn Nutzende
geistig und körperlich beteiligt sind.
Neben der Tatsache, dass die Konventionen in der virtuellen Realität konsistent
sein müssen, erwähnt McMahan (2003) eine weitere Bedingung, die ein Gefühl der
Immersion erzeugt – nämlich dass die Handlungen der Nutzenden Auswirkungen auf
die VR-Umgebung haben müssen (McMahan 2003). Dies ist ein entscheidender Punkt,
in dem sich VR von anderen Medien unterscheidet. Selbst beim Eintauchen in eine
Geschichte im Fernsehen hat die Reaktion der Zuschauenden keinen Einfluss auf den
Film selbst. Immersion hat also ein partizipatorisches Element, das eine andere Art
von Engagement und Beteiligung ermöglicht. Es liegt auf der Hand, dass Beteiligung
und Selbstbestimmung in Bildungssituationen eine wichtige Rolle spielen können.
4. Around the world in 5 days – ein angewandtes Forschungsprojekt
Auf Basis dieser theoretischen Ausgangslage wurde in Zusammenarbeit mit der Klub-
schule Migros, einer Schweizer Anbieterin von Sprach- und Weiterbildungskursen,
ein Englisch-VR-Kurs für Personen entwickelt, die ihre Sprachkenntnisse zu Reise-
zwecken auffrischen wollen. Das Projekt, welches an der Fachhochschule Graubün-
den angesiedelt ist, wurde von der Schweizer Innovationsagentur Innosuisse mitfi-
nanziert.
Das interdisziplinäre Projektteam konzipierte zusammen mit den Fachdidak-
tiker:innen der Sprachschule einen modularen Kurs aus fünf Einheiten (5 x 3 Lek-
tionen mit einer Dauer von je fünfzig Minuten). Im Sinne einer Explorationswelt, in
der es darum geht, unzugängliche Lernorte und soziale Situationen zu erkunden
(Buchner und Aretz 2020), sollten die Lernenden mithilfe von VR-Headsets und spezi-
ell bereitgestellten Inhalten an verschiedene Orte reisen können, um dort die engli-
sche Sprache in verschiedenen kulturellen Situationen zu praktizieren.
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4.1 VR unter dem Vergrösserungsglas der Science and Technology Studies
Die theoretischen Ausführungen zu Beginn des Artikels haben verdeutlicht, dass die
Nutzung von VR eine komplexe Mensch-Maschine-Interaktion darstellt, wobei die
Wirkung der VR-Technologie auf den Menschen und insbesondere auf das Lernen im
Fokus vieler Studien steht. Im Projekt ‹Around the world in 5 days› wurde versucht,
die Verzahnung von theoretischer Ausgangslage und praktischer Umsetzung inklusi-
ve der Herstellung und Durchführung im Unterricht zu analysieren. Dabei ging es vor
allem um die wechselseitigen Abhängigkeiten von menschlichem Handeln und der
Dynamik, die von der Technik ausgelöst werden.
Die Erforschung dieser Art von Wechselbeziehung war in der wissenschaftlichen
Forschung schon immer eine Herausforderung. Die Praxis der Trennung von sozia-
ler, natürlicher oder technischer Entwicklung war und ist immer noch eine gängige
wissenschaftliche Tradition (Lau und Keller 2001). Aus diesem Grund haben die STS
seit den 1970er-Jahren kritische Reflexionen über die ‹Produktion› von wissenschaft-
lichem Wissen und technologischen Artefakten entwickelt (Bauer, Heinemann, und
Lemke 2017).
Die verschiedenen Ansätze dieser Theoriesammlung konzentrieren sich haupt-
sächlich darauf, wie Technologie sozial konstruiert ist und wie soziales Handeln auch
die Gewohnheiten und die Nutzung von Erfindungen beeinflusst (ebd.). Daher bieten
die Science and Technology Studies (STS) eine ganzheitliche interdisziplinäre Pers-
pektive, um die erwähnte Wechselbeziehung zwischen menschlichem Handeln sowie
technologischen Entwicklungen und Praktiken zu untersuchen und zu reflektieren.
Eine Grundannahme der STS besteht darin, dass wissenschaftliches Wissen sei-
nerseits konstruiert ist und mit gesellschaftlichem Handeln zusammenhängt. Keine
technologische Entwicklung kann ohne ihren gesellschaftlichen Kontext und die ge-
sellschaftliche Gruppe, die sich mit den Artefakten befasst, betrachtet werden (Pinch
und Bijker 1987). Ein Beispiel: Die frühe Entwicklung des Fahrrads wurde von der
Gruppe männlicher Nutzer beeinflusst, sodass Fahrräder an die Kleidung der Männer
angepasst wurden. Die Tatsache, dass auch Frauen Fahrräder benutzen wollten, hat-
te Auswirkungen auf die Architektur der Fahrräder und auch auf die weibliche Klei-
dung (Meikle und Bijker 1996). Dieses Beispiel veranschaulicht, wie verwoben die
Wechselbeziehung zwischen Menschen und Technik ist.
Daraus lässt sich für Virtual Reality, ihre Herstellung und Anwendung Folgendes
ableiten: Die technologische Entwicklung sowie die Nutzung von VR bedingen sich
gegenseitig und führen zu neuen Praktiken und Adaptionen – nicht nur in Lehren und
Lernen, sondern auch in Bezug auf die Herstellung virtueller Realitäten und der da-
mit verbundenen Technologie selbst. Für den Kontext des Lernens mit VR ergibt sich
für das hier dargestellte Projekt die Annahme, dass die Technologie nicht einfach nur
nutzbar gemacht wird, sondern dass neue Praktiken während des Entwicklungspro-
zesses als auch in der Lernsituation mit VR entstehen.
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4.2 Theoretischer und methodischer Ansatz
Um die wechselseitigen Praktiken und Bedingungen im Sinne der STS zu erfassen,
wurde das Strukturkonzept sozialer und technischer Wechselwirkungen verwendet
(Abbildung 1, Baerlocher 2013). Die Abbildung zeigt, dass jede individuelle Handlung
– bestehend aus Handlungsorientierung, Handlungsentwurf und Handlungsrealisie-
rung – eingebettet ist in soziale und physische Strukturen. Bereits die Klassiker der
Soziologie haben sich mit der Einbettung des individuellen Handelns in die soziale
Ordnung befasst (z. B. Schütz 1932; Weber 1922). Die Herausforderung, wie physi-
sche und soziale Strukturen wechselseitig auf das Handeln wirken, wurde bereits
beschrieben (u. a. Zierhofer 2002; Rammert 1998). Im Gegensatz zur Akteurs-Netz-
werk-Theorie (Latour 2008), in welcher handelnde Menschen und physische Objekte
gleichgestellt sind, bewahrt das in Abbildung 1 dargestellte Modell die Autonomie im
Handeln (Baerlocher 2013, 103). Dies hat zur Folge, dass weder die Technik selbst,
noch soziale Normen das Handeln kontrollieren, sondern vielmehr Handlungsoptio-
nen anhand der Orientierung am Sozialen und Physischen ausgelotet werden (ebd.).
Für das Projekt ‹Around the world in 5 days› ergab sich daraus abgeleitet die Frage,
welche Handlungsoptionen und Praktiken sich in den verschiedenen Handlungs-
schritten von der Entwicklung bis zur Nutzung der VR-Sequenzen zeigen.
Abb. 1:
Soziale Strukturen und ihre Dynamik
(Handlungen, Interaktionen, Institutionen, Organisationen, Handlungsfelder, Diskurse)
Physische Strukturen und ihre Dynamik
(anorganische Prozesse, Organismen, menschliche Artefakte und Eingrie)
Handlungsentwurf
Bewertung der Situation,
Definition des Ziels, Wahl der
Mittel, Überwachung der
Umsetzung, Bewertung der
Möglichkeiten
Handlungsrealisation
Gewollte und nicht gewollte,
wahrgenommene und nicht
wahrgenommene soziale und
physische Faktoren
Handlungsorientation
Überwachung und Inter-
pretation der sozialen und
pysischen Bedingungen
Strukturkonzept sozialer und technischer Wechselwirkung (Baerlocher 2013) angelehnt
an (Zierhofer, Baerlocher, und Burger 2008).
Auf Basis des Strukturkonzepts wurde ein theoriegeleitetes Analyseraster ent-
wickelt, welches während des gesamten Produktions- und Testprozesses von allen
Beteiligten ausgefüllt wurde. Die Kategorien, die das Analyseraster prägten, behan-
delten jeweils die Möglichkeiten und Hindernisse, die die Handlungsorientierung,
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den Handlungsentwurf und die Handlungsrealisierung beeinflussten (Pfeile in der
Abbildung). Das Entwicklungsteam bestand aus sechs Personen inklusive Fachdi-
daktiker:innen, welche in allen sechs Phasen des Projektes die Fragen des Analy-
serasters ausfüllten. Die Fragen lauteten:
Handlungsentwurf
1. What is the/your aim in this phase of the project?
2. How do you plan to achieve this aim?
Handlungsorientierung in Bezug auf die physischen Strukturen der Techno-
logie
3. Concerning the Technology …
a. What are you assuming concerning your knowledge and observation of
the Oculus Go?
b. What is technically enabling and what is constraining?
c. What is feasible and realistic regarding the technological device (hard-
ware and software)?
Handlungsorientierung in Bezug auf die sozialen Strukturen
Concerning the social dimension …
4. What are you assuming concerning the future users?
5. What is socially and in social interactions enabling and what is constraining
in this phase?
Handlungsrealisierung
6. What outcome do you expect?
In der Vorphase hat die Klubschule Migros eine Umfrage zu den Kundenbedürfnis-
sen durchgeführt, begleitet von einem ersten Test von VR-Sequenzen während einer
Englischlektion. Die Beobachtungen während des Fokusgruppentests zeigten, dass
die Teilnehmenden eine Affinität zum digitalen Lernen haben. Die meisten Testper-
sonen verwenden häufig digitale Technologien und befürworten den Einsatz von VR
im Unterricht. Darüber hinaus würden sie VR auch gerne als Selbstlern-Instrument zu
Hause nutzen (nicht repräsentative User- und Bedürfnisanalyse Migros Klubschule).
Die anderen Projektphasen, in welchen sie die Fragen während der Entwicklung der
VR-Sequenzen ausfüllten, gestalteten sich wie folgt:
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Phase 1: Entscheidungsfindungsprozesse des Didaktik-Teams (Unterrichts-
pläne/ Storyboards VR-Sequenzen)
Phase 2: Technische Umsetzung
Phase 3: User Pre-Testings
Phase 4: Re-Information über die technische Entwicklung (Anpassungen der
VR-Sequenzen)
Phase 5: Unterrichtsbeobachtungen
Phase 6: Rückmeldung der Ergebnisse (Anpassungen der VR-Sequenzen und
Unterrichtspläne)
Von der Entwicklung der Unterrichtspläne und der VR-Sequenzen bis hin zu den
Nutzungstests und dem effektiven Einsatz im Klassenzimmer wurde 36-mal das Ana-
lyseraster ausgefüllt. Dadurch wurde der gesamte Entwicklungsprozess (Konzeption
– Implementierung – Einsatz) wissenschaftlich dokumentiert.
Da in Phase 5 auch Personen aus dem Entwicklungsteam unterrichteten, doku-
mentierten sie auch in Bezug auf den Unterricht ihre Wahrnehmungen anhand der im
Analyseraster aufgestellten Fragen. Nur einmal unterrichtete eine aussenstehende
Person mithilfe der VR-Sequenzen. Diese Person wurde auf Basis der theoriegeleite-
ten Fragen per Telefon befragt. Weiterhin wurden die Kurs-Teilnehmenden während
der Lektionen und der virtuellen Exkursionen beobachtet (5 teilnehmende Beobach-
tungen in Phase 5). Die Ergebnisse jeder Phase wurden genutzt, um die gesammelten
Erkenntnisse wiederum in den Entwicklungsprozess in Phase 6 einfliessen zu lassen,
was ebenfalls dokumentiert wurde. Die pro Phase und Person gemachten Aussagen
wurden pro Fragekategorie mit zuvor festgelegten Ankerbeispielen zusammenge-
fasst.
5. Ergebnisse der STS-basierten Begleitforschung
In Phase 1 wurden durch das didaktische Team zusammen mit dem Produktions- und
Forschungsteam die wichtigsten Inhalte und Bedürfnisse innerhalb des Projekts defi-
niert. Das übergeordnete Ziel war es, die Lernenden in eine immersive Explorations-
welt zu versetzen, welche soziale Interaktion und das Erfahren anderer kultureller
Kontexte ermöglicht, indem die Nutzenden eine Bestellung im Restaurant aufgeben
oder Informationen über Sehenswürdigkeiten an einer Hotelrezeption einholen. In
der folgenden Darstellung der Ergebnisse zeigt sich, dass Immersion und Präsenz
jeweils die übergeordnete Zielsetzung in jeder Projektphase in der Umsetzung der
Handlungen waren.
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5.1 Handlungsentwurf: Immersion durch soziale und räumliche Präsenz
Ziel des Produktionsteams war es, die Nutzenden direkt in die Szenen zu versetzen
und ihnen bewusst zu machen, warum es für sie wichtig ist, Englisch zu lernen. Die
Nutzenden sollten also zu aktiven Teilnehmenden werden (Dörner u. a. 2013), eine
soziale und räumliche Präsenz wahrnehmen und auf Impulse reagieren können (Zinn
2019). Für das Produktionsteam war es wichtig, fotorealistisches Videomaterial in
hoher Auflösung zu verwenden, da dies ein realistischeres Setting schaffen kann als
computergenerierte virtuelle Welten (Dhimolea, Kaplan-Rakowski, und Lin 2021).
Um in den Szenen mit einer Dauer von fünf bis sieben Minuten die soziale und
räumliche Präsenz zu erhöhen und ein hohes Mass an Immersion zu erreichen, wur-
den professionelle Schauspieler:innen für die fotorealistischen Aufnahmen besetzt.
Die Szenen wurden so gestaltet, dass die Nutzenden aktiv an der Geschichte teil-
nehmen konnten. Aufgrund dieser Entscheidung mussten verschiedene Storyboards
erstellt werden, zwischen denen die Lernenden wählen könnten. Je nach Auswahl
reagieren die Protagonist:innen in der VR-Szene unterschiedlich. Aus diesem Grund
mussten Storyboards erstellt werden, die verschiedene Handlungsstränge abbilden.
Dieser Handlungsentwurf hatte wiederum Einfluss auf die Interaktionsmöglichkei-
ten, die Dauer des Gesamterlebnisses und auf die technische Umsetzung. Darüber
hinaus musste aus produktionstechnischer Sicht berücksichtigt werden, dass jede
einzelne Interaktionsmöglichkeit Einfluss auf den Dreh der VR-Sequenzen hat. Da re-
ale Schauspieler:innen zum Einsatz kamen, mussten alle Handlungsstränge mit ih-
ren jeweiligen möglichen Reaktionen sorgfältig geplant und auf logische Stimmigkeit
geprüft werden.
Die Ziele des Didaktik-Teams in Bezug auf die soziale Interaktion und Präsenz
stellten das Produktionsteam vor einige Herausforderungen. Da sich der Kurs spezi-
ell an Personen richtete, die ihre Englischkenntnisse zur Vorbereitung auf Geschäfts-
und Urlaubsreisen auffrischen wollen, war es dem Didaktik-Team wichtig, dass die
Lernenden in der VR auf Protagonist:innen mit unterschiedlichen Akzenten treffen.
Die Didaktiker:innen betonten, dass sie die Bedeutung der sprachlichen Souveräni-
tät veranschaulichen wollten.
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Abb. 2 und 3: User-Perspektive in zwei VR-Applikationen (Bildquelle: Fachhochschule Graubün-
den)
5.2 Handlungsorientierung und -realisierung anhand physisch-technischer
Strukturen
Frühere Tests in der Vorphase des Projekts mit VR-Anwendungen hatten gezeigt, dass
Headsets mit zwei Controllern und komplexen Interaktionsschemata ein umfassen-
des Tutorial erfordern und insbesondere ältere und weniger technikaffine Personen
eine recht lange Gewöhnungsphase benötigen. Das Produktionsteam entschied sich
daher für ein eigenständiges VR-Headset (Oculus Go) mit einem einfachen Cursor mit
nur wenigen Eingabetasten und nahm dafür Kompromisse in Kauf in Bezug auf Inter-
aktionsmöglichkeiten.
Bei der Frage danach, welche Möglichkeiten und Einschränkungen Oculus Go
biete, um das Ziel einer möglichst hohen Immersion zu verwirklichen, wurde in der
Dokumentation des Entwicklungsteams deutlich, dass passende und schon beste-
hende Softwarelösungen zur Erstellung interaktiver VR-Sequenzen gesucht werden
mussten. Der Software-Entwickler wies in der Planungsphase darauf hin, dass Ab-
hängigkeit von Drittanbietern in einem schnelllebigen Ökosystem aufgrund gerin-
ger Stabilität problematisch sei. Ein weiterer problematischer Aspekt war, dass die
vorhandenen Softwarelösungen in ihren Funktionen eingeschränkt waren und nicht
die notwendige Flexibilität boten, die während des Projekts erforderlich war. Das
Produktionsteam entschied sich daher dafür, mit der Game Engine Unity ein eige-
nes Framework zu entwickeln, das den einfachen Austausch von Videos und Audios
ermöglicht. Um Immersionsbrüche aufgrund von Ladezeiten zu vermeiden, musste
darauf geachtet werden, dass die Szenenübergänge (verschiedene Auswahlmöglich-
keiten) sofort erfolgten (minimale Latenz) und die Initialisierung während des ge-
samten Erlebnisses stabil funktionierte.
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In Phase 2 (Umsetzung) wurde das Videomaterial in 8K-Auflösung gefilmt. Jedoch
ergaben sich durch die immensen Dateigrössen Probleme – einerseits betreffend ein-
geschränktem Speicherplatz auf den Headsets, aber auch bei erhöhten Latenzzeiten,
die bei Interaktionen mit Content-Elementen auftraten. Tests zeigten, dass die Tole-
ranzwerte überschritten werden, was die Immersion stört. Um die Dateigrössen zu
verringern, musste daher eine geringere Auflösung verwendet werden. Bei Sprachin-
put als Eingabemethode zeigten sich weitere technische Einschränkungen.
In Phase 3, den User-Pretest, wurde festgehalten, dass die Sequenzen für Ler-
nende mit einem niedrigen Englischniveau (A2) bei fehlerhafter Aussprache zu In-
itialisierungsproblemen der entsprechenden Folgesequenzen führten. Die Pretest-
Nutzenden hätten es mehrmals versuchen müssen, was den Flow beeinträchtigt und
sich negativ auf die Immersion ausgewirkt hatte. Aufgrund der noch nicht genügend
sensiblen Spracherkennung wurde die Anwendung wie folgt angepasst: Den Nutzen-
den wurden verschiedene Auswahlfelder angeboten, die mit dem Cursor ausgewählt
werden konnten. Gleichzeitig wurde eine aufgenommene Audiodatei ausgelöst und
die Antwort vorgelesen. Es zeigte sich während der Pretests auch, dass eine vorauf-
gezeichnete Stimme, die nicht dem eigenen Geschlecht entspricht, sich negativ auf
die Immersion auswirkte. Daher wurde die Anwendung entsprechend angepasst.
Nach dem Öffnen der installierten App (vor der Auswahl der jeweiligen VR-Szene)
werden die Nutzenden daher gefragt, ob sie männlich oder weiblich sind. Je nach
Auswahl wird der Text dann entweder von einer weiblichen oder einer männlichen
Stimme vorgelesen.
Die Integration von computergenerierten Elementen, z. B. von umherschweben-
den grafischen Benutzeroberflächen (GUIs), kann sich negativ auf die Immersion
auswirken. Daher mussten verschiedene Tests durchgeführt werden, um herauszu-
finden, wo und wie das Anwendungsmenü (zurück zum Hauptmenü, zurück zu einzel-
nen Interaktionsmöglichkeiten, Lautstärkeregelung usw.) am besten integriert wer-
den soll. Das Produktionsteam entschied sich für eine Lösung mit einer grafischen
Benutzeroberfläche, die im unteren Sichtfeld der Nutzenden angezeigt wird, wenn
die zentrale Taste des Cursors leicht angetippt wird. Wenn innerhalb von 5 Sekunden
keine Interaktion mit der GUI stattfindet, verschwindet sie automatisch.
Bei der technischen Umsetzung wurde deutlich, dass heutige VR-Headsets für die
individuelle Nutzung konzipiert sind. Beim Einsatz in einem Klassenzimmer mit meh-
reren Benutzern gleichzeitig werden die Grenzen und Herausforderungen deutlich.
Das Einrichten mehrerer Geräte ist komplex und zeitaufwendig. Auch die Bereitstel-
lung der Inhalte für die Geräte ist umständlich. Da nicht sicher war, dass die Internet-
verbindung in allen Klassenzimmern stabil genug war, um die Inhalte zu streamen,
und die Dateien sehr gross waren, konnte die Stabilität bei einer Online-Version nicht
garantiert werden. Das Produktionsteam entschied sich daher für eine Anwendung,
die offline funktioniert.
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5.3 Handlungsorientierung und -realisierung anhand sozialer Strukturen
Bei der Auswertung aller Dokumentationen fiel auf, dass unter dem Aspekt sozialer
Einschränkungen immer auf das begrenzte Projektbudget hingewiesen wurde. Das
heisst, dass das Entwicklungsteam hier die grössten Einschränkungen in der Ent-
wicklung einer immersiven Lernumgebung sah. Dies hatte nicht nur Folgen für die
gewählte Technologie, sondern auch für die VR-Sequenzen, die nicht an den vorge-
sehenen realen Orten gedreht werden konnten. Stattdessen musste das Produkti-
onsteam sorgfältig geeignete Drehorte, Requisiten und Komparsen auswählen, um
möglichst realistische Nachbildungen der Szenerien zu schaffen. Dies sowie das Cas-
ting geeigneter Schauspieler:innen (Aussehen, Akzent) erwies sich als zeitaufwendig
und wurde ebenfalls als wichtiger Einflussfaktor für die Realisierung gesehen.
Abb. 4 und 5: Detaillierte Instruktion der Protagonisten vor dem Shooting (Bildquelle: Fach-
hochschule Graubünden).
5.4 Die User-Tests in Unterrichtsettings
Nach der Produktionsphase wurden User-Testings und teilnehmende Beobachtun-
gen in der Unterrichtssituation durchgeführt.1 Ein einschränkender Faktor war, dass
die Emotionen der Nutzenden hinter den Brillen nicht gut sichtbar sind, was deren
Beobachtung erschwerte. Dabei ging es einerseits darum, die Reaktionen auf VR zu
beobachten und zu notieren, andererseits aber auch zu prüfen, ob die Vor- und Nach-
bereitung methodisch-didaktisch zu den VR-Sequenzen passt und wie gut sich die
Testpersonen in der auf den VR-Geräten installierten App zurechtfanden, damit vor
dem Kursangebot an der Klubschule Migros Verbesserungen vorgenommen werden
konnten. Die Leitenden der User-Tests haben wiederum das Analyseraster ausgefüllt,
um Aussagen über die Mensch-Maschine-Interaktion zu gewinnen.
Die Testpersonen hatten das Gefühl, an einen anderen Ort versetzt und einge-
laden zu werden, mit den Protagonist:innen in den VR-Szenen zu interagieren, was
ja das Ziel der VR-Sequenzen war. Keine Testperson berichtete von Motion Sickness
– ein wichtiger Aspekt, der in der Produktionsphase sorgfältig berücksichtigt wurde.
1 Eingeschränkt durch den Lockdown 2020.
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Die Nutzungserfahrung unterschied sich je nach VR-Erfahrung und Alter der Test-
personen. Noviz:innen verhielten sich anders als erfahrene VR-Nutzende. Es war zum
Beispiel interessant zu beobachten, dass Testpersonen ohne VR-Erfahrung am An-
fang nur nach vorne schauten und sich kaum trauten, den ganzen Raum zu erkunden.
Erst nach einer Weile fingen sie an, ihren Kopf zu bewegen.
Auch die Übergangszeit (wie schnell die Teilnehmenden in die Szene gelangen)
erwies sich als unterschiedlich lang. Einige Testpersonen ohne VR-Erfahrung waren
verwirrt, wie sich die Wahrnehmung des eigenen Körpers veränderte: z. B. «Oh, ich
habe keine Beine».
Die meisten Testpersonen empfanden das VR-Headset als bequem und die Er-
fahrung als angenehm. Nur wenige Testpersonen erwähnten, dass sich das Headset
schwer und etwas unbequem anfühle (vor allem, wenn die Befestigungsriemen nicht
richtig eingestellt waren) und nur für eine begrenzte Zeit getragen werden könne.
Das Standalone-Headset mit einem einzigen Hand-Controller erwies sich als ein-
fach zu bedienen. Die Navigation in der App selbst wurde in den meisten Fällen als
intuitiv eingestuft. Einige Lernende fanden es jedoch schwierig, durch das Betriebs-
system des Headsets zu navigieren, um die App zu finden.
Abb. 6: User-Testing mit Testpersonen mit geringer Technik-Affinität (Bildquelle: Fachhoch-
schule Graubünden).
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Jüngere Testpersonen und Personen mit Gaming-Erfahrung hätten gerne weitere
Interaktions-/Gamification-Elemente implementiert gesehen (z. B. die Möglichkeit,
Dinge anzufassen oder mit dem Laserstrahl zu schiessen), hätten sich grössere Bewe-
gungsfreiheit in den VR-Szenen gewünscht und gaben an, dass dies ihre Immersion
zusätzlich verstärkt hätte.
Die Auswertung der Beiträge der Kursleitenden ergab, dass die Einrichtung der
Headsets im Klassenzimmer zeitaufwendig war. Das umfassende Tutorial für die
Lehrpersonen erwies sich als unerlässlich, sollte aber durch einen Abschnitt über
häufig auftretende Probleme (Cursor funktioniert nicht, Horizontlinie im Headset
verschoben usw.) ergänzt werden, damit die Kursleitenden in solchen Fällen schnell
reagieren können. Es gab aber auch den Hinweis, dass ein Tutorial allein nichts nüt-
ze, sondern dass sich die Lehrperson selbst intensiv mit den Headsets auseinander-
setzen müsse, bevor sie diese in ihren Klassen einführe – denn nur so lasse sich der
kompetente Umgang damit lernen. Ein Kursleiter dokumentierte, dass eine Gruppe
junger Test-Nutzenden zu Beginn ungeduldig war, sofort das Headset benutzen woll-
te und Schwierigkeiten hatte, sich auf einleitende Bemerkungen und vorbereiten-
de Aktivitäten zu konzentrieren. In der gleichen Usergruppe fiel es dem Kursleiter
schwer, die Aufmerksamkeit der Gruppe nach Benutzung der VR-Brillen wiederzu-
gewinnen, denn nach der Rückkehr aus der virtuellen Welt wurde die Immersion der
anderen durch Kommentare und Diskussionen gestört. Das ist manchmal keine leich-
te Aufgabe, wie die Beobachtungen zeigten. Einige Testpersonen zeigten nach dem
Eintauchen in die virtuelle Welt ein erhöhtes Kommunikationsbedürfnis und wollen
ihre Erfahrungen sofort mit anderen teilen.
6. Fazit
Das angewandte Forschungsprojekt ‹Around the world in 5 days› kann zwar keine
Antworten auf die Fragen nach dem Lernerfolg in immersiven Lernsettings geben,
die Stärke der Analyse liegt aber darin, systematisch den Prozess von der Konzi-
pierung, Entwicklung/Herstellung der VR-Sequenzen für den Sprachunterricht und
den User-Tests, eingebettet in einen Englischkurs, dokumentiert zu haben. Obwohl
Fachdidaktiker:innen von Beginn an mitwirkten, lag das Ziel bei der Entwicklung der
VR-Sequenzen immer auf der möglichen Immersion durch soziale und räumliche Prä-
senz, nicht auf einem Gesamtkonzept für den Englischkurs. Einbettung und didak-
tische Erfahrung im Einsatz der hier vorgestellten virtuellen Weltreise müssen erst
noch erprobt werden.
Auch wenn in der Analyse eine soziologische Perspektive eingenommen wurde,
möchten wir hier einige Interpretationen hinsichtlich der Verwendung von VR in Bil-
dungskontexten und in Bezug auf didaktische Fragen im Umgang mit VR wagen, denn
diese können für die zukünftige Entwicklung und Nutzung von virtuellen Lernumge-
bungen (Virtual Reality Learning Environments, VRLEs) wichtig sein.
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Während des gesamten Entwicklungsprozesses wurden die didaktischen und ge-
stalterischen Überlegungen durch die Möglichkeiten und Limitationen von Hardware
(Headset, Cursor) und Software überlagert. Es zeigten sich durch die Auswahl der
Oculus Go verschiedene Einschränkungen in Bezug auf die gewünschte Immersion
der Nutzenden. Hier lässt sich folgern, dass generell bei der Arbeit mit VR eine grosse
Abhängigkeit von den Technologieanbietern besteht. Das Projekt hat deutlich gezeigt,
dass VR-Headsets heute noch primär auf die individuelle Nutzung ausgerichtet sind
(Dörner u. a. 2013). Beim Einsatz im Bildungsbereich, z. B. bei der Arbeit im Klassen-
verband, könnten deutliche Hürden entstehen. Es bleibt abzuwarten, ob die Techno-
logieanbietenden das Potenzial erkennen, das sich im Bildungsbereich ergibt, und
mit entsprechenden Lösungen reagieren werden. Trotz der derzeitigen Einschrän-
kungen haben die Nutzungstests in der Pilotphase und die Beobachtungen während
des Unterrichts gezeigt, dass es auf jeden Fall möglich ist, einen hohen Grad an Im-
mersion zu erreichen, der es den Nutzenden erlaubt, wirklich in die Szenen «einzu-
tauchen», fremde Welten zu erkunden und damit aktiv in Interaktionen verwickelt zu
werden (Pinto u. a. 2021).
Aus fachdidaktischer Sicht ist ein Englischkurs mit der Möglichkeit, die Teilneh-
menden durch verschiedene Länder reisen zu lassen und «echte» Native Speaker zu
treffen, attraktiv. In einem traditionellen Klassenzimmer-Setting werden oft Rollen-
spiele mit Peers eingesetzt, um Sprachstrukturen und Vokabeln zu üben. VR bietet
die Möglichkeit, dass sich Lernende in eine reale Kommunikationsszene hineinver-
setzen, in der sie auf Muttersprachler:innen treffen und so authentisch mit unter-
schiedlichen Akzenten konfrontiert werden. Dadurch wird ihnen die Notwendigkeit
der im Unterricht eingeführten Sprachstrukturen bewusst – ein Vorteil, der von vie-
len Proband:innen erwähnt wurde. Die Lehrpersonen beobachteten, dass die Kurs-
teilnehmenden schnell lernten und ein hohes Mass an Motivation zeigten, weil sie
sich in einer realen Situation wähnten.
Trotz der positiven Aspekte wurde aber auch festgestellt, dass der Einsatz von
VR-Headsets im Unterricht hohe Anforderungen an die Lehrkräfte stellt: Die Bereit-
stellung der notwendigen Hardware vor dem Unterricht ist zeitintensiv (Sicherstel-
len, dass die Headsets geladen und funktionsfähig sind, dass die Cursors richtig mit
den Headsets gekoppelt sind usw.). Auch sind die Lernenden manchmal ungeduldig,
wenn sie das Headset benutzen wollen, und haben daher manchmal Schwierigkei-
ten, sich auf einleitende Bemerkungen und vorbereitende Aktivitäten zu konzentrie-
ren. Um einen reibungslosen Übergangsprozess zu ermöglichen und auf auftretende
Probleme kompetent reagieren zu können, müssen die Lehrkräfte selbst den Um-
gang mit dem Headset und den Cursors beherrschen. Dies erfordert eine umfangrei-
che Vorarbeit. Treten während des Einsatzes im Unterricht Probleme mit der Hard-
ware auf, ist eine kompetente und schnelle Fehlerbehebung notwendig, da sonst die
Immersion der anderen Lernenden gestört wird, sobald sie neben sich Stimmen aus
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der Aussenwelt hören. Generell sollte nach einer VR-Sequenz ausreichend Zeit ein-
geplant werden, da es eine Weile dauert, bis die Konzentration aller Lernenden wie-
derhergestellt ist.
Trotz dieser Einschränkungen, wurde der Einsatz als motivierender Faktor im
Lernprozess wahrgenommen. VR inspirierte die Testenden und machte sie neugierig.
In Bezug auf die Lernmotivation stellt sich die Frage, ob, sobald die Neugier gestillt
ist, VR motivierend bleibt. Im User-Test zeigte sich, dass die Neuheit einen Teil der
Spannung in der Benutzung ausmachte.
Besonders im Bereich des Spracherwerbs kann man in der Projektausführung ei-
nen Widerspruch feststellen, der durch die Technik geprägt war. Da es keine sensible
Spracherkennung für das gewählte Sprachniveau gab, stellte sich die Frage, ob das
gewählte Setting überhaupt sinnvoll wäre, wenn die Technik das didaktische Ziel li-
mitiert. In Bezug auf den mündlich-kommunikativen Ansatz mit Sprachinput muss-
ten in diesem Projekt nämlich aufgrund der heterogenen Zielgruppe und technischer
Einschränkungen Kompromisse eingegangen werden. Aber es ist anzunehmen, dass
zukünftig natürlichere und intuitivere Lernerfahrungen möglich werden, da sich die
Voice-Technologie rasant entwickelt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die hier dargestellte Analyse den
Schluss zulässt, dass VR nicht nur ermöglichend für den Unterricht gedacht werden
kann, sondern dass der Umgang auch neue Implikationen für soziale Praktiken und
für den Unterricht darstellt. Insofern kann der Nutzen nicht einfach nur durch Er-
proben immersiver Bildungstechnologien erkannt werden, wie Mulders und Buchner
2020 schreiben; vielmehr braucht es auch einen kritischen Blick dafür, welche Ver-
änderungen im Gesamtkonzept des Unterrichts damit einhergehen. In diesem Sin-
ne muss auch auf die hier gemachten Ausführungen hin kritisch angemerkt werden,
dass die Immersion wahrscheinlich nur einen Teil in solchen Lernsettings ausmacht,
auch wenn sie im untersuchten Projekt der vorwiegende Fokus war.
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Article
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Virtual reality has shown to have great potential as an educational tool when it comes to new learning methods. With the growth and dissemination of this technology, there is a massive opportunity for teachers to add this technology to their methods of teaching a second/foreign language, since students keep showing a growing interest in new technologies. This systematic review of empirical research aims at understanding whether the use of gaming strategies in virtual reality is beneficial for the learning of a second/foreign language or not. Results show that more than half of the articles proved that virtual reality technologies with gaming strategies can be used to learn a foreign language. It was also found that “learning” was the most evaluated dependent variable among the chosen records, augmented reality was the leading technology used, primary education and lower secondary was the most researched school stages, and the most used language to evaluate the use of gamified technology was by far the English language. Given the lack of directed investigation, it is recommended to use these technologies to support second language learning and not entirely replace traditional approaches. A research agenda is also proposed by the authors.
Article
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Virtual Reality (VR) Technologien können Lehr- und Lernsettings bereichern, oftmals ist der Einsatz jedoch technologiegetrieben. Aus der Perspektive der Mediendidaktik sollte die Konzeptionierung bei technologiegestützten Lernumgebungen nicht ausschließlich auf spezifische Merkmale der Technologie, bei VR etwa die Immersion, fokussieren, sondern ein Bildungsanliegen adressieren und anregende Lernaktivitäten für die Lernenden anbieten. Welche Aktivitäten besonders in immersiven virtuellen Welten ermöglicht werden können, fasst dieser Beitrag zusammen. Weiters skizzieren wir Beispiele aus der Praxis und geben Einblicke in ein spannendes Feld, welches zukünftig für alle Bildungsbereiche bedeutsamer werden wird. Gleichzeitig wollen wir Lehrende und Forschende bereits jetzt dazu ermutigen, VR für eigene Lehr- und Lernszenarien zu nutzen und den Einsatz zu beforschen.
Article
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In diesem Beitrag wird ein didaktisches Design zum Einsatz von mobiler immersiver Virtual Reality vorgestellt. Die Erprobung erfolgte im Mai 2019 an einer deutschen Grundschule. Die Schülerinnen und Schüler haben dazu Karton-VR-Brillen selber zusammengebaut, getestet und im Anschluss für das Lernen eines Themas aus dem Sachunterricht verwendet. Die theoretische Grundlage für den Ablauf des Lernarrangements stellt die Generative-Learning-Theory dar. Diese sieht vor, dass die Lernenden während der Auseinandersetzung mit einem Medium Lernaktivitäten ausführen. Wir haben diese Vorgehensweisen noch um kommunikative und kollaborative Elemente erweitert, sodass die Kinder in Paaren gemeinsam an den Aufgabenstellungen arbeiteten. Auf eine Phase des «Sehens in der virtuellen Welt» folgte stets eine Phase des sozialen Austauschs mit dem Partner bzw. der Partnerin. Schriftliche und visuelle Zusammenfassungen wurden in einem «Team-Heftchen» festgehalten. Nach dem Lernereignis wurden die ermittelten Informationen in der Klasse gemeinsam besprochen sowie die von den Schülerinnen und Schülern kreierten eigenen Ideen für VR-Aufgabenstellungen präsentiert. Am nächsten Schultag erfolgte zudem eine Reflexion über das Medium VR. Lessons Learned sowie Empfehlungen zum Einsatz runden den Beitrag ab.
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The merger of game-based approaches and Virtual Reality (VR) environments that can enhance learning and training methodologies have a very promising future, reinforced by the widespread market-availability of affordable software and hardware tools for VR-environments. Rather than passive observers, users engage in those learning environments as active participants, permitting the development of exploration-based learning paradigms. There are separate reviews of VR technologies and serious games for educational and training purposes with a focus on only one knowledge area. However, this review covers 135 proposals for serious games in immersive VR-environments that are combinations of both VR and serious games and that offer end-user validation. First, an analysis of the forum, nationality, and date of publication of the articles is conducted. Then, the application domains, the target audience, the design of the game and its technological implementation, the performance evaluation procedure, and the results are analyzed. The aim here is to identify the factual standards of the proposed solutions and the differences between training and learning applications. Finally, the study lays the basis for future research lines that will develop serious games in immersive VR-environments, providing recommendations for the improvement of these tools and their successful application for the enhancement of both learning and training tasks.
Article
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Researchers have explored the benefits and applications of virtual reality (VR) in different scenarios. VR possesses much potential and its application in education has seen much research interest lately. However, little systematic work currently exists on how researchers have applied immersive VR for higher education purposes that considers the usage of both high-end and budget head-mounted displays (HMDs). Hence, we propose using systematic mapping to identify design elements of existing research dedicated to the application of VR in higher education. The reviewed articles were acquired by extracting key information from documents indexed in four scientific digital libraries, which were filtered systematically using exclusion, inclusion, semi-automatic, and manual methods. Our review emphasizes three key points: the current domain structure in terms of the learning contents, the VR design elements, and the learning theories, as a foundation for successful VR-based learning. The mapping was conducted between application domains and learning contents and between design elements and learning contents. Our analysis has uncovered several gaps in the application of VR in the higher education sphere—for instance, learning theories were not often considered in VR application development to assist and guide toward learning outcomes. Furthermore, the evaluation of educational VR applications has primarily focused on usability of the VR apps instead of learning outcomes and immersive VR has mostly been a part of experimental and development work rather than being applied regularly in actual teaching. Nevertheless, VR seems to be a promising sphere as this study identifies 18 application domains, indicating a better reception of this technology in many disciplines. The identified gaps point toward unexplored regions of VR design for education, which could motivate future work in the field.
Article
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Virtual reality (VR) is an interactive experience which immerses the user in a digital environment through a sense of presence. In the context of providing an active learning experience, virtual reality has the potential to improve learning outcomes for biomedical science students as it allows the visualisation of and interaction with digital representations of dynamic objects and complex concepts. Studies in bioscience and medical education have shown mixed results pertaining to the benefits of VR as a learning tool. This review aims to consolidate how VR succeeded or failed in improving learning outcomes, and assesses the issue of VR scalability for the ever-growing cohorts in tertiary bioscience courses.
Book
Die aktualisierte und erweiterte Zweitauflage dieses umfassenden Lehrbuchs bietet Studierenden, Lehrenden, Forschenden, Anwendern und Interessierten einen wissenschaftlich fundierten und dabei auch gleichzeitig praxisnahen Einstieg in die Grundlagen und Methoden der Virtuellen und Augmentierten Realität (VR/AR). Die Leser erhalten das theoretische Fundament, um selbst VR/AR-Systeme zu realisieren oder zu erweitern, User Interfaces und Anwendungen mit Methoden der VR/AR zu beurteilen und zu verbessern sowie ein vertieftes Verständnis für die Nutzung von VR/AR zu entwickeln. Studierenden dient dieses Lehrbuch als eine anschauliche Begleit- und Nachschlaglektüre zu Lehrveranstaltungen, die Virtual Reality / Augmented Reality (VR/AR) thematisieren z. B. im Bereich Informatik, Medien oder Natur- und Ingenieurwissenschaften. Der modulare Aufbau des Buches gestattet es, sowohl die Reihenfolge der Themen den Anforderungen der jeweiligen Unterrichtseinheit anzupassen als auch eine spezifische Auswahl für ein individuelles Selbststudium zu treffen. Potenzielle Anwender in Forschung und Industrie erhalten einen wertvollen und hinreichend tiefen Einblick in die faszinierenden Welten von VR/AR sowie ihre Möglichkeiten und Grenzen. Der Inhalt • Einführung in Virtual und Augmented Reality • Wahrnehmungsaspekte von VR • Virtuelle Welten • VR/AR-Eingabegeräte und Tracking • VR/AR-Ausgabegeräte • Interaktionen in Virtuellen Welten • Echtzeitaspekte von VR-Systemen • Augmentierte Realität • Fallbeispiele für VR/AR • Authoring von VR/AR-Anwendungen • Mathematische Grundlagen von VR/AR Die Autoren Dr. Ralf Dörner ist Professor für Graphische Datenverarbeitung und Virtuelle Realität an der Hochschule RheinMain in Wiesbaden. Dr. Wolfgang Broll ist Professor für Virtuelle Welten und Digitale Spiele an der Technischen Universität Ilmenau. Dr. Paul Grimm ist Professor für Computergraphik an der Hochschule Fulda. Dr. Bernhard Jung ist Professor für Virtuelle Realität und Multimedia an der TU Bergakademie Freiberg.