Welche Potenziale sich durch den Einsatz digitaler Lernmethoden ergeben können

„Jetzt ist die Zeit“, sagt Prof. Dr. Uwe Sachse über den Einsatz digitaler Lernmethoden. Er ist Professor für Internationales Management und Entrepreneurship an der Hochschule in Albstadt-Sigmaringen. Dort hat er, zusammen mit drei Berufsschulen und einem Privatunternehmen, eine Augmented Reality (AR) Robotik App entwickelt, die die theoretische und praktische Ausbildung von Mechatroniker/-innen um eine Mixed-Reality-Variante erweitert.

Der Auszubildende legt sich mit der großen AR-Brille vor Augen auf den Boden, reckt die Hände in die Luft und bewegt sie hin und her, als würde er etwas greifen, anfassen, drehen. Was er sieht und woran er arbeitet, ist ein Hologramm eines Industrieroboters, das er genau untersuchen kann, er kann sich Informationen auf die Brille holen und Arbeitsschritte virtuell ausführen – auch seine Teammitglieder haben auf ihren Laptops Einblicke in seine Sichtwelt. Möglich macht das die AR-App, über die die Auszubildenden auf mehr als zwei Stunden Lerninhalte zu Robotertypen, Bauformen, Komponenten und Bewegungsräumen zugreifen können. Die Lernszenarien umfassen acht Kapitel, darunter Anwendungs- und Einsatzbereiche, wichtige Typen und Bauformen, Montagehinweise oder ein Wissensquiz. Die Lernzeit beträgt je nach Lernfortschritt und Vorbildung ca. 60 Minuten.

Sichtbar machen, was sonst unsichtbar bleibt

Welche Vorteile der Einsatz von AR bringt? Wie der namensgebende Begriff „augmented reality“ schon sagt, handelt es sich dabei um eine erweiterte Realität. Eine echte Umgebung, wie zum Beispiel der Klassenraum oder die Lehrwerkstatt, werden mit virtuellen Bildern, Texten, Videos, Programmen etc. angereichert. „Man kann über die Brille in andere Welten eintauchen. Das lässt beim Lernen viele Möglichkeiten zu. Beim Thema Digitalisierung müssen wir davon wegkommen, darin nur Tablets oder Whiteboards zu sehen. Digitales Erleben und Lernwelten, die wir eröffnen, sind viel entscheidender“, sagt der Professor. Dadurch ermöglicht sich auch ein orts- und zeitunabhängiges Training, es können auch kritische Szenarien ohne Gefahr für Mensch und Maschine durchgeführt werden oder ein Training in noch nicht existenten zukünftigen Umgebungen.
Auch Jens Mühlegg von der FANUC Deutschland GmbH findet das Thema spannend: „Wir haben uns bei der Robotik ebenfalls bereits mit AR beschäftigt und Dinge, die man am realen Roboter nicht sieht, integriert. Man könnte zum Beispiel Koordinatensysteme oder Sicherheitsräume dazu spielen, sodass man diese nicht nur am PC, sondern auch am realen Roboter sieht. AR bietet die Möglichkeit, Inhalte zu vermitteln, die man sonst nur schwer vermitteln kann. Zum Beispiel Zusatzinformationen wie Maschinenprozesse, die man in der Realität kaum darstellen kann, gläsern zu machen. Dass man auch das sieht, was im Hintergrund passiert.“

Wissen alleine ist nicht entscheidend

Ein Auszubildender hat die AR-Brille auf und seine Teammitglieder können auf ihren Laptops seine Sichtwelt nachverfolgen.

Die Rahmenbedingungen für einen Einsatz im Ausbildungsbetrieb sollen laut Sachse bereits gesteckt sein. Er und sein Team gehen hierfür auch weiteren Fragen auf den Grund: Welche Effekte werden erzielt, wenn man Technologie einsetzt? Wo liegt der Nutzen? Wie verändert sich dadurch das Lernen? Er hat festgestellt: „Gerade die duale Ausbildung ist hierfür ein super Vehikel.“ Was dem Professor besonders wichtig ist: „Bei all unseren Überlegungen müssen wir die Lernenden im Blick behalten. Wir müssen aufpassen, dass wir sie emotional nicht verlieren, wir müssen sie einbeziehen. Wir müssen ihnen zeigen, dass wir Interesse an ihnen und dem Thema haben, das wir gemeinsam neue digitale Lehr- und Lernkonzepte entwickeln wollen. Als Lehrkräfte müssen wir dabei auch akzeptieren, dass wir begleitende Lehrer/innen sind und nicht allwissende.“ Technologie ermögliche es dabei, das zusätzlich im digitalen dreidimensionalen Raum zu tun. Dabei ist ihm besonders wichtig: „Es kommt nicht ausschließlich auf die Inhalte, das Wissen oder pure Informationen an. Es ist ebenso entscheidend, wie man es anwendet. Und zwar nicht irgendwann in der Zukunft. Sondern jetzt. Wir müssen es schaffen, kleinere Lernpakete zu schnüren, die sofort eingesetzt werden können. Auf Deutsch gesagt: Azubis sollen das geil finden, es gleich ausprobieren wollen. Lernen auf Vorrat muss in die Mottenkiste.

Technologieverständnis ist gefragt

Die Corona-Pandemie hat den Finger sprichwörtlich in die Digitalisierungs-Wunde gelegt. „Wir haben schonungslos aufgezeigt bekommen, wo unsere Schwachstellen sind und was wir noch brauchen. In der Kürze der Zeit hat sich deutschlandweit sehr viel getan. Die Kommunikation über Moodle, Ilias, Zoom, GoTo-Meeting, MS Teams und andere digitale Werkzeuge hat überwiegend gut geklappt. Diesen Weg müssen wir weitergehen. Auch wir Dozenten müssen uns noch mehr als bisher ständig weiterbilden, uns an die kontinuierliche Veränderung im digitalen Leben gewöhnen und mehr Flexibilität leben“, sagt Prof. Dr. Sachse. Entscheidend sei das Thema Technologieakzeptanz. „Barrieren wegdiskutieren zu wollen, ist der falsche Weg. Wir haben bereits ein exzellentes Bildungssystem, stehen aber gerade am Scheideweg, weil wir mitten in der digitalen Transformation sind. Die Entwicklung digitaler Didaktik oder die Schaffung einer exzellenten digitalen Infrastruktur ohne Kompromisse an unseren Schulen auch im ländlichen Raum erfordern unsere volle Energie. Wir brauchen dabei eine starke Lust auf digitale Lehr- und Lerntechnologie und keine Grundsatzdiskussion mehr.“

Evaluation steht noch aus

Wie das aussehen kann, erarbeiteten Sachse und sein Team im Rahmen des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts NEMID zur Internationalisierung der beruflichen Bildung in Serbien. Ein Teilprojekt davon ist die AR-App. Im Fokus standen die Fragen, welches Potenzial AR in der beruflichen Bildung hat und ob es als Instrument dienen kann, bestimmte Berufe oder die Ausbildung attraktiver zu machen. „Die Ergebnisse werden gerade evaluiert. Aber schon jetzt lässt sich sagen: Die Auszubildenden waren begeistert, mit solch einem Gerät arbeiten zu können, auch die Berufsschule war begeistert. Wir hatten ein gemeinsames Thema und den Willen, die Bildung zu verbessern. Das hat uns alle vorangebracht“, so Sachse. So sagte einer der Auszubildenden am Schluss: „Für uns als Auszubildende war es eine tolle Erfahrung an dem Projekt teilzunehmen und die AR-Brillen auszuprobieren. Mir haben die holografischen
Roboter am besten gefallen.“ Auch Klaus-Dieter Korn-Amman, Studienleiter Mechatronik an der beteiligten Berta-Benz-Schule in Sigmaringen, war zufrieden: „Die Ergebnisse des Wissenstests zeigen zwar nicht unmittelbar, ob der Lernerfolg durch den Einsatz von AR in der Bildung gesteigert werden kann, es wurde jedoch deutlich, dass die Nutzer/innen das spezifische Wissen der App verarbeiten können und keinesfalls von der Erfahrung im Lernprozess abgelenkt werden. Vielmehr konnten über den gesamten Lernprozess eine hohe Lernbereitschaft und eine positive
Learning Experience
beobachtet werden.“ Auch Ottmar Frick, Studiendirektor an der Bertha-Benz-Schule, zeigte sich begeistert: „So nah an der Forschung sind wir selten. Die Kooperation mit der Hochschule ist eine besondere Sache. Die Anwendung der AR-App Robotik zeigt uns interessante Potenziale zur Verknüpfung von Berufsschule und Ausbildungsbetrieb auf.“

Pluspunkt: transparente und offene Kommunikation

Der Weg bis heute war herausfordernd: „Die Hardware war in der ersten Version noch recht anfällig. Mittlerweile haben wir die nächste Hardware-Version in unseren Tests. In dieser Version handelt es sich um ein leistungsstarkes Forschungsgerät mit Optimierungen im Bereich der Ergonomie, verbesserter Gestensteuerung und Sensorfähigkeit und gutem Sichtfeld. Insgesamt ein faszinierendes Gerät. Umso mehr war es wichtig, von Anfang an umfangreich die Anwendung zu schulen, die Gestensteuerung zu trainieren und sich mit dem Bedienkonzept vertraut zu machen. Die Schaffung einer Akzeptanz der Technologie bei Lernenden und Lehrenden ist Grundvoraussetzung für den Erfolg.“ Denn das Potenzial sei so groß, dass man sich sehr früh mit dem Einsatz im Bildungsumfeld auseinandersetzen müsse: Lernunterstützung durch AR könnte überall in solche Berufsgruppen integriert werden, die „dreidimensional“ arbeiten, die also in irgendeiner Art und Weise mit Räumen zu tun haben, wie Fliesenleger/-innen, Schreiner/innen, Installateur/innen etc. Auch der Remote-Einsatz über die Entfernung zur schnellen Wartung oder eine Inbetriebnahme von komplexen Anlagen sind interessante aktuelle Anwendungsmöglichkeiten. Wohin die berufliche Reise in Zukunft auch hingeht: Die AR-Integration in Ausbildungskonzepte könnte für alle Branchenbeteiligte zu spannenden Ergebnissen führen.