unbekannter Gast

Virtual Reality#

Eintauchen in die Welt des Wissens#

Spielen und Lernen haben viel gemeinsam. Darum lassen sich Computerspiel-Elemente und Virtual-Reality- Anwendungen hervorragend zur Wissensvermittlung einsetzen. Jonanna Pirker von der TU Graz entwickelt geeignete Methoden. #


Von future - Das Zukunftsmagazin der Wiener Zeitung (Ausgabe 1/2017) freundlicherweise zur Verfügung gestellt.

Von

Uschi Sorz


Virtuelle Physiklabor des MITs
Virtuelle Physiklabor des MITs
Foto: TU Graz (WZ-Montage)

Johanna Pirker liebt den Flow. So nennt sie das Gefühl der Selbstvergessenheit: wenn sie ganz in der Welt eines Computerspiels versinkt und Zeit und Raum kaum noch wahrnimmt. Sie hat es schon im Kindergartenalter entdeckt. Noch bevor sie lesen konnte, wusste sie, welche Tasten sie drücken musste, um das Spiel „Prince of Persia" zu starten.

Diese frühe Faszination hat die junge Informatikerin mittlerweile mit ihrem Beruf verknüpft. Am Institute of Interactive Systems and Data Science der TU Graz untersucht und entwickelt sie Computerspiele und Virtual-Reality-Anwendungen für wissenschaftliche Lernzwecke.

Unter anderem erforscht sie die Inhalte und Technologien von Spielen und analysiert Daten, die Aufschluss über Motivation und Verhalten der Spielenden geben. „Die hohe Konzentration und der Ansporn durch den Spieltrieb lassen sich gut in den Lern- und Arbeitsalltag übertragen", weiß die Universitätsassistentin. Manchmal funktioniere das sogar schon „mit kleineren Tricks", etwa wenn man Lerninhalte mit Computerspiel-Elementen wie Punkten, Bestenlisten oder Rankings aufbereite.

Diese Strategie wird als Gamification bezeichnet, vom englischen Wort „game" für Spiel. „Das klappt allerdings nur, wenn man den Lernenden den tieferen Sinn dieser Elemente richtig vermittelt", betont Pirker. „Daher ist es wichtig, Game-Designer in die Entwicklung einzubinden."

Die 28-Jährige hat einen Mathematikkurs für Informatikstudierende „gamified". Dabei berücksichtigte sie die vier klassischen Spielertypen nach der Game-Design-Theorie. „Manche Menschen sind eher wettbewerbs-, andere teamorientiert. Auch gibt es Strebsame und solche, die Freude am Entdecken haben", erklärt sie. „Beim Lernen ist das ähnlich." Daher hat sie für jeden Typ eigene Anreize in die Lern-Software eingebaut.

Etwa Entdeckungsmöglichkeiten für Neugierige oder kleine Belohnungen für Perfektionisten. Gruppenspiele für die Sozialen und Rankings für jene, die vor allem von Konkurrenz angestachelt werden. Statt Noten gibt es Punkte, anstelle von Kurswiederholungen die Chance, sich stetig zu verbessern. „Wir konnten in einer Studie zeigen, dass das funktioniert." Verständnis wie auch Eigenmotivation stiegen. Im Vorjahr kam Pirkers Arbeit bei der Reimagine Education Conference in Philadelphia auf die Shortlist für das beste Lehrmodell.

Entschieden räumt die nicht nur spiel-, sondern auch sportbegeisterte Grazerin mit dem Vorurteil auf, Computerspieler seien hauptsächlich im Keller an der Konsole hockende junge Burschen. „In den USA etwa haben 65 Prozent der Haushalte ein Videospielgerät. 48 Prozent eine Computerspielkonsole", unterstreicht sie. „Gespielt wird in allen Bevölkerungsschichten. Das Durchschnittsalter ist 35 Jahre, 41 Prozent sind Frauen."

Johanna Pirker
Johanna Pirker
Foto: Rauch

Sie hat Informatik studiert, weil „sie die einzigartige Möglichkeit bietet, abstrakte und komplexe Probleme zu lösen". Informationen auch visuell darstellen zu können gefällt ihr. „Es ist ein bisschen wie eine flexible, digitale Art zu basteln", lächelt sie. „Und durch Computervisualisierungen oder -Simulationen kann ich anderen meine Gedanken buchstäblich vor Augen führen."

Wiederholte Ferienjobs bei einem bekannten Videospielhersteller in Madrid waren der nächste Impuls. „Dabei habe ich gemerkt, wie viele Informatik-Schmankerln' sich in Spielen widerspiegeln", erinnert sie sich. „Aus den Grundlagen ebenso wie aus aktuellen Entwicklungen, etwa künstlicher Intelligenz oder der Forschung für Virtual-Reality-Ein- und Ausgabegeräte."

Im Zuge eines Aufenthalts am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston verfasste sie ihre Masterarbeit zu spielerischem Lernen mittels LT. Dabei wurde sie endgültig von der Leidenschaft für Spieleentwicklung und 3-D-Welten erfasst. „Die Game-Jams dort haben mich inspiriert." Das sind Wettbewerbe, bei denen die Teilnehmer innerhalb von 48 Stunden ein Spiel zu einem vorgegebenen Thema entwickeln.

Nicht nur diese Gepflogenheit hat Pirker nach Graz mitgebracht, wo sie sich als Obfrau eines Vereins zur Unterstützung der unabhängigen lokalen Games-Development-Szene engagiert (gamedevgraz.at). Das beeindruckende Physiklabor des MIT hat nun auch ihre Doktorarbeit beeinflusst. Dafür hat sie es mit ihrem Team teilweise virtuell nachgebaut und so weit entwickelt, dass man es - ebenfalls virtuell - betreten und dort physikalische Experimente zu Elektromagnetismus durchführen kann. „Das Projekt soll die Möglichkeiten von virtuellen Welten und Realitäten für den Klassenraum aufzeigen", sagt sie.

Die Benutzer bewegen sich mit Steuergeräten in den Händen, so genannten Controllern, und Virtual-Reality-Brille am Kopf in einem kleinen Raum. Ihre Ausstattung vermittelt ihnen in Kombination mit der Software den Eindruck, stattdessen in einer Art Superlabor und dort mit den Dingen in Berührung zu sein, sie zu steuern. Dieses Eintauchen in eine virtuelle Umgebung, die sich wie Realität anfühlt nennt man Immersion. Es hat sich gezeigt, dass dieser Zustand Lernenden hilft, sich stärker zu konzentrieren und tiefer auf Lerninhalte einzulassen.

Auch die Möglichkeit, sich mit anderen im virtuellen Labor zu bewegen und aktiv zusammenzuarbeiten, birgt Potential. „Wir haben herausgefunden, dass Kooperation und Kollaboration große Motivatoren bei Spielen sind", sagt Pirker. „Und die sind ja auch wichtige pädagogische Hilfsmittel." Nicht zuletzt kann man so zu teure oder gefährliche Experimente ausführen und unsichtbare Prozesse veranschaulichen.

Das Projekt, genannt „Maroon", befindet sich derzeit in der Testphase und soll bald um weitere wissenschaftliche Inhalte erweitert werden (www.jpirker.com/maroon). „Besonders in naturwissenschaftlichen und technischen Fächern ist es wichtig, Formeln zu verstehen und nicht nur auswendig zu lernen", so die Informatikerin. „Solche Erfahrungen erleichtern das." Neben der spektakulären immersiven „Maroon"-Variante gibt es auch eine kostengünstige für das Smartphone. Dieses wird, um das virtuelle Labor betreten zu können, mit einem Google-Cardboard verbunden. „Das könnte für Schulen interessant sein." Als Forschungsplattform wird „Maroon" auch nach Abschluss von Pirkers Dissertation erhalten bleiben und ausgebaut.

future - Das Zukunftsmagazin der Wiener Zeitung (Ausgabe 1/2017)

Weiterführendes#