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Konzepte für den Einsatz von Virtueller und Erweiterter Realität zur interaktiven Wissensvermittlung

Lutz, Bernd :
Konzepte für den Einsatz von Virtueller und Erweiterter Realität zur interaktiven Wissensvermittlung.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2005)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Konzepte für den Einsatz von Virtueller und Erweiterter Realität zur interaktiven Wissensvermittlung
Language: German
Abstract:

In der heutigen Informationsgesellschaft wird es immer notwendiger sich Wissen anzueignen und komplexe Informationen zu veranschaulichen. Schon in der Schule müssen immer mehr und kompliziertere Sachverhalte vermittelt werden. Dieser Vorgang setzt sich in den Universitäten, aber auch im Berufsleben fort. Moderne didaktische Prinzipien versuchen verstärkt dem Lerner Wissen durch selbsttätiges Handeln und eigene Erfahrungen vermitteln. Solche Prinzipien lassen sich gut durch die Technologie der Virtuellen und Erweiterten Realität abbilden. Das Ziel dieser Dissertation ist es, Konzepte zum Einsatz von Virtueller und Erweiterter Realität zur interaktiven Wissensvermittlung zu entwickeln. Dazu werden zu Anfang die Anforderungen, die an eine Virtuelle Lernwelt gestellt werden, analysiert. Betrachtet werden hierbei sowohl technologische, als auch didaktische Anforderungen. Aufbauen auf diese Anforderungen wird ein Rahmensystem für Virtuelle Lernwelten entworfen. Dieses Rahmensystem beinhaltet sowohl den Erstellungsprozess Virtueller Lernwelten, als auch die benötigten Präsentationskomponenten. Der Erstellungsprozess gliedert sich in die Teile Modellierung, Authoring und Adaption, wobei der Schritt der Adaption auch von Personen ohne Fachkenntnisse über Virtuelle Welten durchführbar sein müssen. Die für die Präsentation entwickelten Komponenten sind Lerner- und Lernobjektdaten, ein Lernweltverwalter und die Interaktion. Eine wichtige Möglichkeit um Wissen in Virtuellen Welten zu vermitteln ist die Interaktion mit dieser Welt. Im Rahmen dieser Dissertation werden die möglichen Interaktionsszenarien, von Einzelbenutzer- bis zu Gruppenszenarien, untersucht und auf die vier Sozialformen des Unterrichts abgebildet. Da Lernen immer auch eine soziale Komponente hat, sind Szenarien zur Gruppeninteraktion für Virtuelle Lernwelten von grosser Bedeutung. Daher wird diese Interaktionsform besonders betrachtet. Für die Interaktion in Virtuellen Lernwelten ist eine geeignete Auswahl an Interaktionsgeräten wichtig. Spezielle VR Geräte sind oft zu kompliziert, zu fehleranfällig und zu teuer, um sie zur Wissensvermittlung zu nutzen. Um diese Probleme zu lösen wird in dieser Arbeit ein universelles Interaktionsgerät für Virtuelle Lernwelten entwickelt. Dieses Interaktionsgerät nutzt virtuelle Geräte zur Interaktion mit der Virtuellen Welt. Durch den Einsatz virtueller Geräte zur Interaktion mit der Lernwelt wird die Anzahl der benötigten Geräte auf ein Gerät reduziert und gleichzeitig ein sehr flexibel einsetzbares Interaktionsgerät geschaffen. Das Ausgabegerät, welches zur Anzeige der virtuellen Geräte genutzt wird kann auch für die Darstellung weiterer Lerninhalte genutzt werden. Die in dieser Dissertation beschriebenen Konzepte wurden genutzt um mehrere Virtuelle Lernwelten zu erschaffen. Diese Lernwelten wurden u.a. auf der EXPO 2000 in Hannover und den cybernarium days in Darmstadt und München der Öffentlichkeit vorgestellt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In today’s information society, it is becoming increasingly necessary to acquire knowledge and to illustrate complex information. Already at school, an increasing amount of more and more complex facts has to be taught. This procedure continues at the universities as well as in working life. Modern didactic principles try to a greater extent to teach the learner knowledge by acting independently and by gaining own experiences. Such principles can easily be illustrated with the help of the Virtual and Augmented Reality technology. The aim of this thesis is to develop concepts for the use of Virtual and Augmented Reality for interactive knowledge transfer. For this purpose, the demands that are made on a virtual learning environment are initially analyzed. Technological as well as didactic demands are considered during this process. On the basis of these demands, a framework for Virtual Learning Environments is designed. This framework contains the creation process for Virtual Learning Environments as well as the necessary presentation components. The design process is structured into the parts Modeling, Authoring, and Adaptation, whereby also persons without expert knowledge on Virtual Environments have to be able to carry out the Adaptation step. The components developed for the presentation are Learner and Learning Object Data, a Learning Environment Manager, and Interaction. Interaction with this environment is an important opportunity to transfer knowledge in Virtual Environments. Within the scope of this thesis, the possible interaction scenarios – from single user to group scenarios – are examined und projected on to the four different social teaching methods. Since learning always contains a social aspect, scenarios for group interaction in Virtual Learning Environments have great significance. This form of interaction is therefore especially considered. A suitable choice of interaction devices is important for the interaction in Virtual Learning Environments. Special VR devices are often too complicated, too prone to errors, and too expensive to be used for knowledge transfer. In this thesis, a universal interaction device for Virtual Learning Environments is developed to solve these problems. This interaction device uses virtual devices for the interaction with the Virtual Environment. Because of the use of virtual devices for the interaction with the Learning Environment, the amount of necessary devices is reduced to one device, and, at the same time, an interaction device is created which can be flexibly used. The output device, which is used for the display of the virtual devices, can also be used for the representation of further learning contents. The concepts outlined in this thesis have been used to create several Virtual Learning Environments. These Learning Environments were presented to the public, for example, on the EXPO 2000 in Hannover, and the Cybernarium Days in Darmstadt and Munich.English
Uncontrolled Keywords: Computergestütztes Lernen
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Computergestütztes LernenGerman
Computerbased Learning, InteractionEnglish
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Divisions: Fachbereich Informatik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:51
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000565
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5656
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Encarnação, Prof. Dr. José and Schenk, Prof. Dr. Michael
Advisors: Encarnação, Prof. Dr. José
Refereed: 10 September 2004
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/565
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