wissenschaft@phw 04/2024
Mit Hilfe von Augmented Reality Nachhaltigkeit verstehen
Projektteam entwickelt und testet ein AR-gestütztes Spiel
Im Projekt ARtiste (Augmented Reality in Science and Technology Teacher Education) entwickelt und evaluiert ein Projektteam der PH Weingarten ein AR gestütztes Spiel zum Thema Nachhaltigkeit. Darin werden die chemischen und technischen Eigenschaften von Kunststoffen und ihre wirtschaftliche Bedeutung ebenso wie die ökologischen und gesundheitlichen Herausforderungen thematisiert, die mit der Nutzung von Kunststoffen einhergehen. Über das Projekt soll an diesem Beispiel untersucht werden, wie Augmented Reality Elemente in Bildungskontexten gestaltet sein sollten, um Lernwirksamkeit zu ermöglichen.
Design Based Research Ansatz
Um diese Fragestellung zu untersuchen, wurde ein Design Based Research Ansatz verfolgt. Aufbauend auf einer umfangreichen Literaturanalyse wurden aus mediendidaktischer und fachdidaktischer Perspektive Gestaltungsparameter für das Design von Augmented Reality (AR) -Bausteinen abgeleitet. Diese wurden in einem Spinnennetz mit sieben Ecken dargestellt, um eine Analyse des Aufbaus bestehender Anwendungen zu ermöglichen, die AR-Elemente einsetzen. Das Team hat sich dabei auf die Fächer Biologie, Chemie und Technik konzentriert. In einer Clusteranalyse konnten zwei Typen unterschieden werden. AR-Anwendungen, die sich vor allem auf den Aspekt der visuellen Ausgestaltung konzentrieren, und solche, die versuchen, ein möglichst breites Spektrum an Anforderungen zu erfüllen.
Nachfolgend wurde in drei Entwicklungszyklen ein Lernspiel zum Thema „Nachhaltigkeit“ mit dem Namen „Beat the Beast“ entwickelt, bei dem mehrere Spielerinnen und Spieler gegen ein Müllmonster aus Kunststoff antreten. Nachhaltiges Handeln wird im Spiel belohnt, wenig nachhaltiges Handeln füttert das Müllmonster. Das Spiel ist in eine Lernumgebung eingebettet und adressiert die UN-Nachhaltigkeitsziele "Gesundheit und Wohlbefinden", "sauberes Wasser", "Industrie, Innovation und Infrastruktur" sowie "nachhaltiger Konsum und nachhaltige Produktion". Es kombiniert digitale und analoge Elemente, einschließlich digitaler Simulationen mit Hilfe von Augmented Reality. Die Augmentierungen im Spiel befassen sich mit den gesundheitlichen Konsequenzen durch die Aufnahme von Mikro- und Nanoplastik im Darm (Biologie), dem Aufbau von Kunststoffen (Chemie) und ausgewählten Eigenschaften wie Temperaturstabilität und Haltbarkeit (Technik). Diese Aspekte werden vertieft, um eine breite interdisziplinäre Wissensbasis zu schaffen. Ausgangspunkt für das Spiel war ein Paper-and-Pencil-Prototyp, dessen Design von Studierenden der Biologie getestet wurde. Aufbauend auf den Rückmeldungen wurden Spielmechanik und Dynamik überarbeitet.
Der nächste Prototyp beinhaltete nun bereits digitale Elemente und hatte erste Ansätze für die AR, die im zweiten Testzyklus evaluiert wurden. Wiederum erfolgte eine Optimierung des Prototyps mit Hilfe der Rückmeldungen der Studierenden. Die eigentliche Evaluation des Spiels erfolgte im Wintersemester 2022 / 2023 mit allen Erstsemesterstudierenden der Pädagogischen Hochschule Weingarten. Für diese Mammutleistung dankt das Projektteam den Kolleginnen der Erziehungswissenschaften, die diese Möglichkeit eröffnet haben.
Evaluation
Die Evaluation der AR-Elemente erfolgte in einem 2 x 2 Untersuchungsdesign, wodurch kontrolliert untersucht werden konnte, welchen Einfluss die Faktoren „Augmented Reality“ (AR) und „Game Based Learning“ (Game) auf technologiebezogene Selbstwirksamkeit, intrinsische Motivation, Technologieakzeptanz, Nutzerbindung, Cognitive Load, Faktenwissen zu Kunststoffen sowie auf Bildung für Nachhaltige Entwicklung (BNE) haben. Hierfür wurden vier Interventionsgruppen erzeugt, bei denen jeweils die Faktoren „AR“ und „Game“ an- und ausgeschaltet wurden: Gruppe A: mit AR und Game, Gruppe B: mit AR ohne Game, Gruppe C: ohne AR mit Game, Gruppe D: ohne AR und ohne Game. Die Evaluation zeigt, dass Studierende in der Lage sind, die im Spiel behandelten Inhalte zu Kunststoffeigenschaften, Herstellung und ökologischen sowie potenziell gesundheitlichen Risiken zu erfassen und in Diskussionen anzuwenden. Es gibt einen signifikanten Zuwachs an kunststoffbezogenem Wissen aus den Bereichen Biologie, Chemie und Technik.
Derzeit werden Daten zu Veränderungen des Wissens im Bereich BNE ausgewertet. Neben der signifikanten Zunahme an Wissen in allen Interventionsgruppen kann aber kein Gruppenunterschied festgestellt werden. Das bedeutet, die unterschiedlichen Interventionsgruppen unterscheiden sich nicht in ihrer Wissenszunahme.
Publikationen im Rahmen dieses Projekts
September 2023: Review zu AR und dessen Gestaltungsparametern
Oktober 2023: Erste Ergebnisse der Lernspiel-Evaluation
Projektteam
Prof. Dr. Wolfgang Müller, Prof. Dr. Holger Weitzel, Valerie Czok, Prof. Dr. Johannes Huwer, Manuel Krug, Prof. Dr. Stefan Kruse, Sascha Müller
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Autorin: Valerie Czok
Fotos: Projekt ARtiste
Zehn Jahre WEICHENSTELLUNG an der PH
Grundschulkinder beim Übergang in die höhere Schulbildung zu fördern, ihr Potenzial zu entwickeln und sie zu stärken, ist Ziel des Projekts WEICHENSTELLUNG für Viertklässlerinnen und Viertklässler. Studierende der PH Weingarten begleiten diese als Mentorinnen und Mentoren. Anfang November wurde der zehnte Jahrgang mit 27 Kindern aus Oberschwaben an der PH begrüßt.
AWW: Stiftung Kinder forschen
Als regionaler Netzwerkpartner der "Stiftung Kinder forschen" hat die Akademie für Wissenschaftliche Weiterbildung (AWW) der PH in den letzten Monaten zahlreiche Transferaktivitäten durchgeführt, die ihr Engagement für MINT-Bildung (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) in der frühkindlichen Bildung unterstreichen.
Kunstcamp der PH auf Schloss Achberg
Rund 40 Jugendliche und junge Erwachsene nahmen in den Sommerferien am Kunstcamp teil, das seit mehr als 15 Jahren von der Pädagogischen Hochschule Weingarten in Kooperation mit dem Landkreis Ravensburg angeboten wird. Ausprobieren, experimentieren und intensiv künstlerische Erfahrungen sammeln konnten die Teilnehmenden in fünf Workshops von Abstraktion über Character Design bis zum Spiel mit Licht und Schatten.