Augmented Learning in der Hochschullehre

1. Kurzbeschreibung
   1. Ausgangslage – Gegenstand und Ziel der beantragten Maßnahme
      Mit der hier beantragten Maßnahme sollen alle Lehrende der Universität Duisburg-Essen (UDE) dazu befähigt werden, ihre Lehrveranstaltungen um Elemente zu erweitern, die zur Wissensvermittlung Technologien der Augmented Reality (AR) nutzen.

      An der UDE wird bereits seit längerer Zeit die AR-App Augmented Learning für mobile Endgeräte im Rahmen eines mehrschichtigen Kooperationsvorhabens konzipiert, entwickelt und im Einsatz erprobt. Das Vorhaben wurde durch das ZIM initiiert und wird maßgeblich von diesem koordiniert. Gemeinsam mit Akteuren aus unterschiedlichen Fachbereichen (z.B. Bildungswissenschaften, Biologie sowie Ingenieurwissenschaften) wurde der Einsatz von AR im Kontext von Studium und Lehre bereits punktuell erprobt. Die bisherigen Rückmeldungen von Lehrenden wie Studierenden lassen einen Mehrwert im Einsatz von AR-Technologie in unterschiedlichen Lehrszenarien erkennen.

      Beantragt werden hier Mittel, um die App allen Mitgliedern der UDE zugänglich zu machen. Dabei werden zwei maßgebliche Arbeitspakete definiert: (1) Auf technischer Seite soll die gegenwärtige Limitierung in der inhaltlichen Ausgestaltung aufgehoben werden, damit Interessierte die App eigenständig mit individuellen Inhalten (3D-Objekte usw.) befüllen können und nicht mehr zwingend das ZIM eine individuelle App-Instanz anfertigen und schwerfällig verteilen muss. Dafür wird die App-Struktur angepasst und zusätzlich ein spezifisches Autorenwerkzeug entwickelt. (2) Des Weiteren soll der Einsatz der konkreten AR-App wissenschaftlich begleitet und evaluiert werden, um einen handlungsweisenden Leitfaden mit Best-Practices anfertigen zu können. Dadurch soll die didaktische Rahmung sichergestellt und Novizen in der Handhabung der App sowie der dahinterstehenden Technologie im Lehreinsatz unterstützt werden.

1. 2. Einschlägigkeit der Maßnahme für eine Förderung aus Mitteln des QVM-Programms
      Die Maßnahme ist fakultätsübergreifend: Die UDE-eigene AR-App war, ist und wird auch zukünftig generisch ausgelegt sein. D.h. die App ist weder auf ein Anwendungsszenario noch auf einen Fachbereich limitiert. Bisherige prototypische Einsätze in verschiedenen Fachbereichen zeigen, dass per se alle Fakultäten sowie zentralen Einrichtungen von der App profitieren können. Das ZIM als zentrale Einrichtung koordiniert die übergreifende Maßnahme. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt (05.2024) ist bundesweit kein vergleichbares, frei-verfügbares Serviceangebot an Bildungseinrichtungen bekannt. Auch vermochte es die DH-NRW über das Projekt AR/VR.NRW[1] nicht ein entsprechendes Angebot zu realisieren.

      Die intendierte Maßnahme lässt einen hohen Effizienzgrad erwarten: Die AR-App muss gegenwärtig für jeden Einsatz individuell mit Inhalten befüllt werden und abschließend als eigenständige App-Version verteilt werden. Dafür sind zentrale Personalressourcen beim ZIM aufzuwenden. Aufgrund der Individualität der eigenständigen App-Versionen bietet sich Distribution über die offiziellen Appstores von Android und Apples iOS nicht an. Die geplante Maßnahme soll diesen Umstand aufbrechen, indem lediglich eine generische App als Grundgerüst existiert und auch über die App Stores vertrieben wird. Die Inhalte können dann über ein Autorenwerkzeug eigenständig, ohne Unterstützung durch das ZIM, in die App transferiert werden.

      Die Bedingung der Zweckbindung des QVM-Programms ist bei der vorliegenden Maßnahme erfüllt: Die zugrundeliegende Maßnahme soll den Bereich Studium und Lehre an der UDE in Richtung AR erweitern und dieser bereits aus dem Alltag vieler Menschen bekannten Technologie einen neuen, sinnstiftenden und das Studium unterstützenden Zweck zuteilen. AR soll dabei Lehrende unterstützen, Studieninhalte zusätzlich zu konventionellen Verfahren zu vermitteln, die Interaktivität bei der Erfahrung neuer Inhalte zu erhöhen und auch weitere Sinneskanäle anzusprechen. So ließe sich z.B. das räumliche Vorstellungsvermögen unterstützen. Auch Studierende selbst, insbesondere im Bereich der Lehrkräftebildung, könnten durch die eigene Anwendung von AR im Studium ihre Digital-/Medienkompetenz weiter steigern und die so gemachten Erfahrungen in den späteren Berufsalltag übertragen. So wären sie z.B. imstande, Synergien zwischen universitären und schulischen Kontext zu schaffen.
       

2. Ausführliche Darstellung des Konzepts (inkl. Vorarbeiten)
   Einleitend soll eine Zusammenfassung bisheriger Arbeiten erfolgen (Abschnitt 2.1), gefolgt von einer Erläuterung der Maßnahmengestaltung und zugehöriger Zeitplanung (Abschnitt 2.2).
    
   1. Projekt: Überblick über Zielsetzung und bisherige Arbeiten
      In den unterschiedlichsten Fachbereichen werden, vor allem im Rahmen der Studieneingangsphase, grundlegende Lehrinhalte vermittelt, welche nicht nur für den weiteren Studienerfolg von essenzieller Bedeutung sind, sondern auch für Novizen eine hohe Einstiegshürde aufweisen und dadurch die Drop-Out-Quote (Studienabbruch) maßgeblich beeinflussen. So ist es beispielsweise im Kontext der Naturwissenschaften (Biologie, Physik, etc.) notwendig, dass die Studienanfänger:innen Fähigkeiten und Konzepte erlernen, die zum Umgang mit Objekten auf Mikro- und Nano-Ebene befähigen. Die Novizen müssen hier nicht nur in kürzester Zeit ihr räumliches Vorstellungsvermögen erlangen und unter Beweis stellen, sondern auch anhängendes Domänenwissen zum eigentlichen Lerngegenstand aufbauen.

      Um diese Hürden abzubauen oder zumindest signifikant zu reduzieren und derlei Bildungsanliegen zu adressieren, wurde die eingangs (vgl. Abschnitt 1.1) beschriebene AR-App Augmented Learning mit Haushaltsmitteln des ZIM Ende 2017, gemeinsam mit dem ehemaligen Dekan der Biologie Prof. Dr. Jens Boenigk initiiert. Mittlerweile stellt die App einen soliden sowie mit den notwendigen Funktionen und Elementen ausgestatteten Prototypen dar, welcher bereits erfolgreich in weiteren Kontexten zum Einsatz kam. Als weitere Beispiele seien hier die Bauwissenschaften (Prof. Dr. Lupascu & Dr. Vadalà), die Bildungswissenschaften (Prof. Dr. Kerres & Dr. Mulders / Prof. Dr. Wiesche & Herr Gittinger) und in einer gerade vorzubereiten Pilotierung die Ingenieurwissenschaften (Prof. Dr. Fletcher, Prof. Dr. Lang & Herrn Erkelenz) zu nennen. Ebenso sei darauf hingewiesen, wenngleich der QVM-Kontext verlassen wird, dass bereits Interessensbekundungen durch zentrale Ausbildungsstätten der UDE (Chemielaborant:innen, Fachinformatiker:innen, Mechatroniker:innen, Tischler:innen usw.) vorliegen, was das Potenzial einer solchen Applikation unterstreicht.

      An dem gegenwärtigen, prototypischen Einsatz ist auf technisch-organisatorischer Seite vor allem der finanzielle Unterbau problematisch anzusehen. Zum einen wird die technische und organisationale (Weiter-)Entwicklung nahezu beiläufig von einem regulären Mitarbeiter, unter studentischer Mithilfe, gestemmt. Die Begleitung bestehender bzw. Initiierung neuer Einsätze der App kann so gerade noch aufrechterhalten werden, jedoch ist das Vorhaben personell stark limitiert. Eine grundlegende Weiterentwicklung der App ist im jetzigen, fortgeschrittenen Stadium so kaum noch möglich. Ein tiefergehender, didaktischer Support für Lehrende bzw. auch die Ausarbeitung entsprechender Handlungsempfehlungen können weder personell, noch aufgrund der fehlenden didaktischen Expertise her vom ZIM geleistet werden. Überdies bedarf der gegenwärtige Einsatz die aktive Unterstützung des ZIM-Personals, da die Inhalte nicht eigenständig durch die Lehrende in die App gebracht werden können, was einen gewissen Vorlauf bedingt, wenig Flexibilität in der Veranstaltungsgestaltung gestattet und so dauerhaft zentrale Personalressourcen bindet. Aufgrund dieser Tatsache steht die App für studentische Initiativen (bis auf wenige Ausnahmen bei Seminars- und Abschlussarbeiten) per se nicht zur Verfügung.
       

   2. Konzept zur Optimierung: / Was soll erreicht werden
      Durch die Kompensation einer technisch versierten 0,8 VZÄ zzgl. studentischer Unterstützung (Tabelle 1: Positionen 1 + 2) ist eine grundständige, professionelle Umsetzung der App-Infrastruktur sowie eine Weiterentwicklung der App möglich. Dies schließt folglich nicht nur die technische Unterstützung der Lehrenden beim Einsatz der AR-App mit ein, sondern zielt primär auf die Entwicklung eines Autorenwerkzeugs ab, dass (1) die Distribution der App selbst enorm vereinfacht und (2) deren selbstständige, inhaltliche Ausgestaltung durch die Endanwender:innen (jetzt: Lehrende und Studierende) gewährleisten soll. Dadurch diesen selbstbestimmten Einsatz wird es auch möglich sein, ganze „Inhaltspakete“ für die AR-App solidarisch zu teilen, um somit dem globalen und nachhaltigen Konzept der Open Education Ressources (OER) zusätzlich zu folgen.  
       
3. Arbeits- und Zeitplan für die Maßnahme
   Die Projektarbeit sollte auf zwei Jahre bzw. vier Semester angelegt sein (01/2025 bis 12/2026). Eine Dauer von zwei Jahren ist notwendig, um die entsprechenden Szenarien technisch zu implementieren, mediendidaktisch aufzubereiten, einzusetzen sowie zu evaluieren und in iterativen Prozessschleifen weiterzuentwickeln. Eine kürzere Dauer würde der Idee einer langfristigen Einbindung der App in die hochschulweite Lehre widersprechen und auch die (technische) Fehleranfälligkeit des oben genannten Autorenwerkzeugs erhöhen.

Im Projektverlauf sollen folgende Meilensteine erreicht werden: (1) Entwicklung von Infrastruktur und Inhalten für die AR-App in enger Zusammenarbeit von ZIM, dem Lehrstuhl für Mediendidaktik und Wissensmanagement und Dozierenden aus den verschiedenen Fachbereichen, (2) Veröffentlichung der Inhalte (AR-App, Handlungsleitfaden) als offene Bildungsressourcen und Distribution der Inhalte im Rahmen einer hochschulinternen Veranstaltung pro Jahr.