Projekt ARSuL – Augmented Reality basierte Unterstützung für das Lernen im Sanitär-Heizung-Klima-Handwerk

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
(Laufzeit: 01.01.2017 – 31.12.2019, Förderkennzeichen:16SV7703)

Ausgangslage & Ziele

Der immer kürzer werdende technische Innovations- und Produktzyklus im Handwerk erfordert eine kontinuierliche Weiterbildung und Flexibilität der Beschäftigten. Dies stellt insbesondere KMU vor größere Herausforderungen. Aufgrund des Nachwuchsmangels werden bereits jetzt in einigen Branchen weniger qualifizierte Personen in stark technisch ausgerichtete Arbeitsabläufe integriert. Gefragt sind dabei Wissenswerkzeuge zur Unterstützung des Arbeitsprozesses ebenso wie Lehr-Lernformate, die systematisch dazu beitragen Kompetenzlücken zu schließen.

Das Projekt nimmt das lebenslange Lernen in den Fokus: durch praxisnahe Kombination innovativer Lernkonzepte mit technologischen Hilfen, die den berufsbegleitenden Lernerfolg erhöhen und klassische Strukturen zwischen Lehrenden und Lernenden aufweichen. Ältere oder körperlich weniger belastbare Wissensträger bleiben den Handwerksbetrieben für die Aus- und Weiterbildung erhalten. Ziel ist eine bedarfsgerechte Qualifizierung und Unterstützung der Beschäftigten mit Bezug zum konkreten Arbeitskontext. Inner- und außerbetriebliche Schulungen sollen effizienter und relevanter gestaltet werden.

Konzept

Abbildung 1: ARSuL- Zusatzinformationen werden über AR eingeblendet

ARSuL hat zwei Hauptthemen im Blick: das Lernen (Qualifikation) und Support (Unterstüzung). Die Lern-Applikation  soll dabei  insbersondere auch den Bereich der Ausbildung unterstützen. Kurze, modular aufgebaute Lerneinheiten, die mobil nutzbar sind, sollen den Lernenden das Lernen oder Auffrischen von Wissen „zwischendurch“ ermöglichen. Der individuelle Lernfortschritt wird visualisiert und Lernende angeregt, immer mehr Lerneinheiten durch Beantworten von Fragen freizuschalten. Die Applikation lässt sich in einen größeren Schulungszusammenhang einbauen, denn mithilfe von Virtual Reality Trainings wird das Lernen an sonst nicht vorhandenen Geräten, bedingt durch hohe Kosten, möglich. Auszubildende können so schon früh risikofrei an verschiedenen Geräten arbeiten. Dies führt zur Steigerung der Ausbildungsqualität und der Attraktivität der Branche Sanitär- und Heizung.

Nicht nur im Bereich der Schulung und Weiterbildung eröffnen sich neue Wege und Möglichkeiten, auch Arbeitsprozesse können durch ARSuL effektiver gestaltet werden. ARSuL stützt sich dabei vor allem auf die Augmented Reality (AR) Technologie. Kollegen, die gesundheitsbedingt nicht auf der Baustelle aktiv agieren, können durch visuelle und auditive Einblendungen auf einer AR-Brille oder einem Tablet zugeschaltet werden, um ihr Know-how an die Kollegen weiterzugeben und in konkreten Situationen Hilfestellung geben zu können. Der Kollege im Büro kann so sehen, was derjenige auf der Baustelle sieht, während diesem Hinweise in verschiedener Form gegeben werden kann. Jahrelange Berufserfahrung wird somit gesichert und aktiv genutzt. Diese und weitere Funktionen werden im Projekt ARSuL entwickelt.

An der Digitalisierung kommen Handwerksbetriebe nicht mehr vorbei. Durch ARSuL ergeben sich viele Ansatzpunkte, aus denen das Handwerk einen unmittelbaren Nutzen ziehen kann. Während der Laufzeit des Projektes hat die ZWH die Aufgabe die Bildungszentren einzubeziehen, um möglichst früh die Bedürfnisse des Handwerks im Bereich Schulung und Bildung aufgreifen zu können. Daher wurde zu Projektbeginn eine ausführliche Anforderungsanalyse mit Vertretern der Branche durchgeführt.

Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse und Lösungen werden in die zukünftigen Lehrgangskonzepte, Bildungsangebote und -materialien einfließen. Dieses schließt insbesondere die Übertragung und den Transfer der Projektergebnisse in die Berufsbildungszentren ein.

Erste Evaluationsergebnisse

Im Rahmen des Projektes sind zwei Phasen der Erprobung und Evaluation geplant. Die erste wurde im Sommer/Herbst 2018 durchgeführt und ergab die folgenden Zwischenergebnisse:

In Evaluation 1 sollten insbesondere ein VR-Training, AR-Training und ein klassisches Training im direkten Vergleich evaluiert werden. Eine strukturierte Literaturanalyse zeigte, dass in der Literatur bisher kein ganzheitliches Evaluationskonzept für AR- und VR-Trainings zu finden ist. Auf Basis weiterer Literatur zu AR und VR konnten erste wichtige Aspekte und Impulse für die Evaluation identifiziert und kategorisiert werden. Einer der wichtigsten Ziele bei der Erstellung von AR- und VR-Systemen ist ein nutzerzentriertes Interaktionsdesign, sodass der Nutzer intuitiv und ohne Frustrationen mit der Anwendung arbeiten kann. Daher sind die interaktive Erfahrung, wie auch die Lernerfahrung der Nutzer, von großer Wichtigkeit, wenn ein hoher Lernerfolg und eine hohe Akzeptanz des Systems erreicht werden sollen.

Ziel der ersten Evaluation war es zum einen, die verschiedenen Trainingstypen hinsichtlich ihrer Akzeptanz und der resultierenden Lernergebnisse vergleichen zu können. Außerdem sollten Probleme und Verbesserungsmöglichkeiten für die AR- und VR-Trainings aufgezeigt werden.

Es wurden vier Testrunden mit insgesamt 58 SHK-Handwerkern und -Auszubildenden durchgeführt. Dafür wurden drei verschiedene Trainings (AR/VR/Klassisch) mit demselben Lerninhalt vorbereitet. Das klassische Training wurde von einem Vaillant Schulungsingenieur durchgeführt. Die Evaluation verlief anonym. Die Pre-/Post-Fragebögen zum Wissenserwerb füllten die Teilnehmer nur vor bzw. nach dem ersten Training aus, das sie durchliefen. Welche Testperson welches Training zuerst durchlief, wurde zufällig zugeteilt. Abbildung 2 zeigt Ausschnitte aus den durchgeführten Trainings.

Abbildung 2: Trainings in Evaluation

Die ersten Auswertungen der durchgeführten Test-Settings zeigen, dass nur wenige der Versuchsteilnehmer Erfahrungen mit AR- und VR-Brillen hatten. Insgesamt gefielen den Versuchsteilnehmer alle Trainings gut bis sehr gut (Gefallen), fanden sie durchaus nützlich für ihre Arbeit (Nützlichkeit), sind aber etwas skeptischer, wenn es darum geht AR- und VR-Trainings für ihre Aus- und Weiterbildung zu verwenden (Nutzungsbereitschaft) (vgl. Abbildung 3).

Abbildung 3: Ergebnisse zur Zufriedenheit mit dem Training

Es konnte außerdem gezeigt werden, dass es in allen drei Trainingsarten zu einem Wissenszuwachs gekommen ist, wenngleich der Wissenszuwachs in den AR- und VR-Trainings kleiner als im klassischen Training ausfiel. Auch bei den Ergebnissen der Wissenstests am Ende der Trainings fiel auf, dass die Versuchspersonen, welche das VR-Training durchlaufen hatten, weniger wussten, als die, die das AR- oder klassische Training besuchten (vergleiche dazu auch Abbildung 4).

Abbildung 4: Lernergebnisse und Wissenszuwachs in der ersten Evaluation

Insgesamt deuten diese ersten Ergebnisse auf Schwachstellen in den AR- und VR-Trainings hin. Mithilfe einer qualitativen Inhaltsanalyse konnte die FH SWF aus den offenen Fragen zu Problemen und Verbesserungsvorschlägen der Teilnehmer erste Anhaltspunkte für Verbesserungen gewinnen. Abbildung 5 zeigt die nach Kategorien geclusterten Probleme und Verbesserungsvorschläge, welche von den Teilnehmern erwähnt wurden.

Abbildung 5: Erwähnte Probleme und Verbesserungsvorschläge nach Kategorien

Betrachtet man in Abbildung 5 die erwähnten Verbesserungsvorschläge, so fallen die Punkte Navigation/Interaktion und die Brille auf. Die Teilnehmer haben die AR-Brille als zu schwer und unbequem empfunden und die Navigations-/Interaktionsgesten nicht als intuitiv und praktikabel empfunden. Das Feedback des VR-Szenarios zeigt, dass hier ebenfalls die Navigation/ Interaktion erwähnt wurde und zusätzlich das Design. Diese Punkte werden nun für den nächsten Prototypen überarbeitet. Auffällig ist ebenfalls der Faktor Lerninhalt. Dieser ergibt sich daraus, dass in VR-Szenario die einzelnen Schritte zu schnell abgearbeitet werden konnten und daher die Prozesse nicht intensiv genug erlebt wurden. Hier ist nun die Aufgabe die Prozesse in VR neu zu gestalten, damit diese bewusster erlebt werden.

Kooperationspartner

  • Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG,
  • ZWH – Zentralstelle für Weiterbildung im Handwerk,
  • Hochschule Ruhr West,
  • Fachhochschule Südwestfalen
  • Hochschule Niederrhein

Referenzen

Beckmann, Jennifer; Menke, Katharina; Weber, Peter (2018): AR and VR meet Boiler Suits: Deriving Design Elements for AR / VR Trainings in the HVAC Industry. In: Proceedings of EdMedia + Innovate Learning 2018. Amsterdam, Netherlands: Association for the Advancement of Computing in Education (AACE), S. 1533–1542.

Beckmann, Jennifer; Menke, Katharina; Weber, Peter (2019): Holistic Evaluation of AR/VR-Trainings in the ARSuL-Project. In: Proceedings of INTED2019 Conference. 13th International Technology, Education and Development Conference. Valencia, Spain, 11.-13.03.2019: IATED, S. 4317–4327.

Beckmann, Jennifer; Menke, Katharina; Weber, Peter (2019): AR/VR-Trainings in the ARSuL-Project. Results from a Prototype Evaluation. In: Proceedings of INTED2019 Conference. 13th International Technology, Education and Development Conference. Valencia, Spain, 11.-13.03.2019: IATED, S. 4353–4362.

Menke, Katharina; Beckmann, Jennifer; Weber, Peter (in Druck): Universal Design for Learning in Augmented and Virtual Reality Trainings. In: Susie L. Gronseth und Elizabeth M. Dalton (Hg.): Universal Access Through Inclusive Instructional Design​. International Perspectives on UDL: Routledge.

https://www.vaillant-group.com/news-center/ish-2019/augmented-reality-fuer-das-fachhandwerk-1438127.html

https://zwh.de/projekte/arsul/

Kontaktdaten und weitere Informationen

Kristina Schardt
ZWH Dienstleistungs-GmbH
Bereich Neue Medien
E-Mail: Kschardt@zwh.de
Telefon: 0211/302009-12
Homepage: www.projekt-arsul.de

 

 


Sie haben ebenfalls ein spannendes Projekt, welches auf der Webseite des Arbeitskreises VR/AR-Learning präsentiert werden sollte? Dann informieren Sie uns kurz formlos über Ihr Projekt und wir stimmen den weiteren Ablauf gerne mit Ihnen ab. Wir freuen uns auf Ihr Projekt!


 

Ich bin wissenschaftlicher Mitarbeiter (Postdoc) in der Informatik der Universität Potsdam. Dort bringe ich verschiedene VR-bezogene Projekte voran und arbeite als Mitgründer der Arbeitsgruppe bundesweit an der Systematisierung und Professionalisierung des Lehrens und Lernens mit VR-Technologien.