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Lernerfolge in Informatik durch Virtual Reality

Der Passauer Informatikdidaktiker Andreas Dengel hat Schülerinnen und Schüler virtuelle Welten testen lassen. Das Ergebnis: In allen virtuellen Umgebungen haben die Jugendlichen dazu gelernt. Ausschlaggebend für den Lernerfolg war dabei unter anderem das Präsenzerleben der Schülerinnen und Schüler, das Gefühl des ,Dort-Seins‘.

Andreas Dengel mit VR-Brille bei der Präsentation der virtuellen Umgebungen im Rahmen einer Ausstellung im Didaktischen Labor der Universität Passau.

Andreas Dengel mit VR-Brille bei der Präsentation der virtuellen Umgebungen im Rahmen einer Ausstellung im Didaktischen Labor der Universität Passau. Foto: Studio Weichselbaumer

Virtual Reality ist nicht die Lösung für alles, sondern ein neues Medium mit dem Potenzial, den Unterricht an den richtigen Stellen zu verbessern“, fasst Andreas Dengel die Ergebnisse seiner Studie zusammen. Dengel war wissenschaftlicher Mitarbeiter im BMBF-Projekt SKILL an der Universität Passau. Im Rahmen seiner Promotion untersuchte er, welche Faktoren für den Lernerfolg in virtuellen Welten ausschlaggebend sind. Dazu ließ er 78 Schülerinnen und Schüler am Gymnasium im oberösterreichischen Schärding eine Woche lang drei virtuelle Welten zu verschiedenen Themen der Informatik testen lassen, deren Prototypen in Seminaren an der Universität Passau entwickelt wurden.

Einblicke in die programmierten virtuellen Welten

Die Ergebnisse im Überblick:

  • Die Schülerinnen und Schüler erzielten in allen virtuellen Umgebungen einen nachweisbaren durchschnittlichen Lernerfolg zwischen 12 und 29 Prozent. „Sie haben mehr dazu gelernt, je stärker sie in die virtuellen Welten eingetaucht sind“, so Dengel.
  • Wichtig ist nicht die Technik, sondern das Präsenzerleben, das Gefühl des ,Dort-Seins‘. Ob Laptop, Mobile VR-Brille oder High-End-Lösung: „Der Lernerfolg hängt unter anderem davon ab, wie sehr Schülerinnen und Schüler in die virtuelle Welt eintauchen können“, sagt Dengel. Die Technik sei hier nur ein Faktor von vielen, darunter etwa auch die kognitiven Fähigkeiten, die die Schülerinnen und Schüler mitbringen.
  • Entscheidend sind die Motivation der Schülerinnen und Schüler, deren kognitive Fähigkeiten und deren Emotionen. Wer es beispielsweise schafft, die virtuellen Lerngelegenheiten mit einer positiven inneren Haltung wahrzunehmen, der oder die kann sich folglich stärker in die virtuellen Welten hineinversetzen, mehr Präsenz erfahren und dadurch auch besser lernen.
  • Computer Science Replugged ermöglicht ,gefühlt-reale‘ Erfahrungen im Informatikunterricht. Dengels Doktorvater, Prof. Dr. Tim Bell von der University of Canterbury (Christchurch, Neuseeland) führte vor mehr als zehn Jahren das Konzept von Computer Science Unplugged ein: Konzepte und Ideen der Informatik sollen durch handlungsorientierte und spielerische Aktivitäten vermittelt werden anstatt durch die Arbeit am Computer. Dengel führt dieses Konzept mit Computer Science Replugged fort und lässt Schülerinnen und Schüler in spielerischen virtuellen Welten Informatik hautnah ,erleben‘.
  • VR ist kein Ersatz für eine Lehrkraft. Virtual Reality kann die didaktische Planung von Unterricht nicht ersetzen und wird diesen auch nicht revolutionieren. „Vielmehr kann davon ausgegangen werden, dass die Lehrkraft wichtiger denn je ist, um die richtigen Medien zum richtigen Zeitpunkt im Lernprozess einzusetzen“, sagt Andreas Dengel.

Die Lehrkraft ist wichtiger denn je, um die richtigen Medien zum richtigen Zeitpunkt im Lernprozess einzusetzen.

Informatikdidaktiker Andreas Dengel

Patrick Urlbauer testet eine Virtual Reality Brille

Patrick Urlbauer beim Testen einer virtuellen Lernumgebung. Foto: Studio Weichselbaumer

Die Ideen für die virtuellen Welten, die Dengel in Schärding getestet hat, sind in Seminaren an der Universität Passau im Rahmen des SKILL-Lehrprojekts Information and Media Literacy entstanden. Die Prototypen für die verwendeten Programme wurden gemeinsam mit den Studierenden Andrea Auer, Tobias Ettl, Markus Georgi, Patrick Urlbauer und Monika Schropp im Seminar Lernen in Virtual Realities – Konzeption und Gestaltung immersiver Lehr-/Lernrealitäten entwickelt. SKILL steht für Strategien zur Kompetenzentwicklung: Innovative Lehr- und Beratungskonzepte in der Lehrerbildung.  Das Projekt diente der Weiterentwicklung der Lehrerbildung an der Universität Passau und wurde im Rahmen der gemeinsamen Qualitätsoffensive Lehrerbildung von Bund und Ländern aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert.

Den Lernerfolg der Schülerinnen und Schüler hat Dengel anhand eines theoretischen Rahmenmodells überprüft, das er zusammen mit der Erziehungswissenschaftlerin Prof. Dr. Jutta Mägdefrau für das Lernen in virtuellen Welten adaptiert hat (zum Original-Paper 'Immersive Learning Explored: Subjective and Objective Factors Influencing Learning Outcomes in Immersive Educational Virtual Environments'). Mägdefrau ist Inhaberin des Lehrstuhls für Erziehungswissenschaft mit Schwerpunkt empirische Lehr-/Lernforschung an der Universität Passau.

Die IEEE International Conference on Teaching, Assessment, and Learning for Engineering (TALE) 2018 im australischen Wollongong hatte die Arbeit mit einem Best Paper Award ausgezeichnet.