Virtual Reality in der betrieblichen Bildung - Chancen und Herausforderungen
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LERNFABRIK
Virtual Reality
in der betrieblichen Bildung
Chancen und Herausforderungen
Thomas Riemann, Lernfabriken ermöglichen praxisnahes Lernen in realistischen Pro-
Antonio Kreß, duktionsumgebungen. Jedoch stellen der hohe Ressourcenbedarf und
Lisa Roth, der Bedarf an personalisierten Lernszenarien Herausforderungen an
Benjamin Staiger, das bestehende Konzept. Der Einsatz von VR erweitert die Möglichkei-
Joachim Metternich und ten in Lernfabriken und begegnet diesen Herausforderungen. Dieser
Petra Grell, Darmstadt Beitrag stellt Chancen und Risiken beim Einsatz von VR in der Weiter-
bildung aus Sicht von Lernfabriken dar.*)
Einleitung sen real bewegen zu können [6, 7], und bungen umfassen, werden hybride Lern-
eröffnen so neue Lernräume. Die Bedie- fabriken genannt [2]. In Tabelle 1 werden
Im Produktionsumfeld ist es wichtig, nung erfolgt dabei in aller Regel über eine die beiden Konzepte auf Basis der Pro-
Komplexität zu beherrschen, flexibel zu VR-Brille als Display sowie Trackingin- jekterfahrung miteinander verglichen.
agieren und über eine hohe Problemlö- strumente als Eingabewerkzeuge.
sungsfähigkeit zu verfügen [1]. Lernfa- In Lernfabriken findet „Lernen“ in ei- Chancen und
briken bieten die Möglichkeit, Kompeten- ner realistischen Fabrikumgebung statt Herausforderungen
zen von Beschäftigten in einer realisti- [2]. Allerdings ist das Konzept der physi-
schen Produktionsumgebung zu entwi- schen Lernfabriken in bestimmten Berei- Die Literatur kennt eine Vielzahl an
ckeln [2]. Virtual Reality (VR) erweitert chen begrenzt [8]. Insbesondere die Ver- Chancen und Herausforderungen beim
die Möglichkeiten und Anwendungsbe- fügbarkeit von Ressourcen limitiert die Einsatz von VR, die sich in vier verschie-
reiche sowohl speziell in Lernfabriken Aktivitäten einer Lernfabrik: Personal, dene Perspektiven einteilen lassen: di-
[3] als auch allgemein in der betriebli- Maschinen, Arbeitsplätze sowie das Fa- daktisch, technisch, organisatorisch und
chen Weiterbildung. In diesem Beitrag brikgebäude stellen Kostenfaktoren dar, wirtschaftlich (Bild 1). VR eröffnet nicht
werden Chancen und Herausforderungen die durch ein angemessenes Betreibermo- nur neue Lernräume, sondern ermöglicht
des Einsatzes von VR im Kontext von dell erwirtschaftet werden müssen. Lern- durch die Immersion neue Erfahrungs-
Lernfabriken herausgearbeitet, disku- fabriken, die zusätzlich virtuelle Umge- und Darstellungsmöglichkeiten. Gleich-
tiert und um eigene Erfahrungen ergänzt.
Virtuelle Realität Tabelle 1. Vergleich physischer Lernfabriken und virtueller Realitäten (i. A. an Tisch et al. 2017 [8, 9])
und Lernfabriken
Lernumgebungen in VR werden in der
beruflichen Bildung zunehmend zur Wei-
terbildung genutzt [4], wobei VR oftmals
als computergestützte interaktive Abbil-
dung der Wirklichkeit verstanden wird
[5]. Virtuelle Umgebungen erzeugen
durch Immersion das Gefühl, sich in die-
*) Danksagung
Die Autoren danken dem Bundesministe-
rium für Bildung und Forschung (BMBF)
und dem Deutschen Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR) für die finanzielle und
administrative Unterstützung im Rahmen
des Projekts „Virtuelle Handlungsaufga-
ben für personalisiertes adaptives Ler-
nen“ (01PV18001A).
Lizenz: Verfügbar unter lediglich die vom Gesetz vorgesehenen
Jahrg. 115 (2020) 10 © Carl Hanser Verlag, München Nutzungsrechte gemäß UrhG. 673
LERNFABRIK
der Lernfabrik, an seine wirtschaftlichen
bzw. organisatorischen Grenzen stößt.
Aus diesem Grund wurden in den letzten
Jahren virtuelle und hybride Lernfabri-
ken entwickelt [23].
Aufbauend auf den gezeigten Poten-
zialen für Lernfabriken ist das For-
schungsprojekt „Virtuelle Handlungs-
aufgaben für personalisiertes adaptives
Lernen“ (PortaL) entstanden. Ziel des
Forschungsprojekts ist die Entwicklung
eines Trainingsszenarios in VR für Lern-
fabriken. In Bezug auf den Nutzen ste-
hen die Adaptivität und Personalisierung
des Lernprozesses im Fokus, wodurch
Bild 1. Zusammenfassung der Chancen und Herausforderungen von VR eine bestehende Forschungslücke adres-
siert wird. Nach dem Training in der
zeitig steigert sich die Flexibilität in Zeit teure Verbrauchsmaterialien für die Um- physischen Lernfabrik wird eine Übung
und Ort [10] und ermöglicht die simulta- setzung notwendig sind. Mit VR kann in VR durchgeführt. Die Umsetzung er-
ne Ansprache verschiedener Lerntypen ressourcenschonend und kollaborativ folgt zunächst in der Prozesslernfabrik
[14]. Einige Studien haben beim Einsatz gelernt werden [11]. CiP am Institut für Produktionsmanage-
von VR zum Lehren und Lernen eine för- Obwohl die Hardware in den letzten ment, Technologie und Werkzeugma-
derliche Wirkung auf die Aufmerksam- Jahren kostengünstiger wurde, müssen schinen (PTW) der Technischen Univer-
keit sowie die eigene Motivation der Ler- für unternehmensspezifische Lernumge- sität Darmstadt. Der Geschäftsbereich
nenden aufzeigen können [11]. Lernende bungen auch Kosten zur Softwareent- UReality der Kirchner Konstruktionen
werden zudem angeregt, den eigenen wicklung eingeplant werden [20, 21]. Zu- GmbH entwickelt die Software agil für
Lernprozess zu reflektieren. dem kann die Integration von virtuellen die virtuelle Umgebung (Bild 2). Das
Trotz der genannten Chancen fehlen in Angeboten in ein bestehendes physi- Trainingsszenario wird mehrfach getes-
der Literatur detaillierte Erläuterungen sches Lernkonzept mit Aufwand verbun- tet und bewertet, indem Anwendungs-
zu mediendidaktischen Konzepten zu VR den sein [22]. tests mit mehreren Partnerunternehmen
(z. B. in [12]). Auch ändern sich die Anfor- durchgeführt werden. Die Lernumge-
derungen an das Bildungspersonal, wenn Forschungsbedarf bung soll auf diese Weise kontinuierlich
digitale Medien in Lehr- und Lernprozes- verbessert werden. Wesentliche Er-
se eingesetzt werden [4, 13]. Die Anwen- Obwohl erste Erkenntnisse zu VR in der kenntnisse konnten im Kontext des agi-
dung von VR kann zudem zur kognitiven Weiterbildung vorliegen, ist unklar, wel- len Entwicklungsprozesses der virtuel-
Überlastung der Lernenden führen. Zu- cher Nutzen für betriebliche Weiterbil- len Schulung [24] sowie der strukturier-
rückzuführen ist das möglicherweise auf dungsmodelle besteht. VR kann dort er- ten Darstellung von Gestaltungselemen-
die fehlende Medienkompetenz. Letztlich gänzend eingesetzt werden, wo der Kom- ten [25] und Anforderungen [26] gewon-
kann das immersive Erleben zu einer petenzaufbau in physischen Umgebun- nen werden. Details sind den angegebe-
starken Isoliertheit der Lernenden inner- gen, wie z. B. im Industriebetrieb oder nen Quellen zu entnehmen.
halb des Systems sowie zu einer fehlge-
leiteten Aufmerksamkeit führen [14].
Aus der organisatorischen Perspektive
kann VR insbesondere in den Bereichen
der Fernbildung und Adaptivität wesent-
liche Chancen gegenüber herkömmli-
chen Schulungsszenarien bieten [15, 16].
Dies kann sich auf die dargestellten In-
halte, Ort, Zeit oder Raum der Durchfüh-
rung beziehen [17, 18]. Weiterhin ist es
möglich, den Teilnehmenden Zugang zu
Szenarien zu ermöglichen, die aus ar-
beitsschutzrechtlichen Aspekten nicht
gewärleistet sind. Teilnehmenden mit
körperlichen Einschränkungen wird der
Zugang ebenfalls ermöglicht [19]. VR-
Szenarien leisten zudem einen Beitrag
zur Umweltfreundlichkeit sowie zur Kos-
teneffizienz [17]. Dies wird umso deutli-
cher, wenn die Lernumgebung konti-
nuierlich angepasst werden muss oder Bild 1. Darstellung der virtuellen Lernumgebung im Forschungsprojekt PortaL
674 Jahrg. 115 (2020) 10LERNFABRIK
Virtuelle Realität als Erweite- Zusammenfassung 7. Grau, O.: Virtual Art: From Illusion to Im-
rung von Lernfabriken und Ausblick mersion. MIT Press, Cambridge, MA 2003
DOI: 10.7551/mitpress/7104.001.0001
8. Tisch, M.; Metternich, J.: Potentials and Li-
Für Lernfabriken ergibt sich aus den auf- Insbesondere für Lernfabriken lassen
mits of Learning Factories in Research, In-
gezeigten Chancen und Herausforderun- sich die Chancen potentiell in Zukunft
novation Transfer, Education, and Training.
gen eine Vielzahl an Potenzialen: Die nutzen, um den Lernenden neue Hand- Procedia Manufacturing 9 (2017), S. 89 – 96
Lernenden können Handlungsabläufe lungsumgebungen zu eröffnen. Der Er- DOI: 10.1016/j.promfg.2017.04.027
beliebig oft im eigenen Tempo üben. Da- folg von VR zeichnet sich durch ver- 9. Kreß, A.; Lieb, N.; Lorenz, V.; Metternich, J.:
bei ist die mögliche Manipulation zeitli- gleichsweise niedrige Hardwarekosten Kompetenzorientierte Gestaltung mobiler
cher Komponenten insbesondere bei der aus. Die Chancen durch zielgruppenori- Lernfabrikmodule bei der DB Netz AG. ZWF
Beurteilung von Prozessabläufen hilf- entierte Inhalte und User Interfaces sind 114 (2019) 10, S. 631 – 634
DOI: 10.3139/104.112169
reich. Die Lernenden interagieren selbst- groß. Jedoch ist VR technisch noch nicht
10. Freina, L.; Ott, M: A Literature Review on
gesteuert mit der virtuellen Welt und ha- in der Lage eine Lernfabrik zu ersetzen, Immersive Virtual Reality in Education:
ben die Möglichkeit die Umgebung aus da bestimmte Interaktionsformen nicht Stateof the Art and Perspectives.In: Pro-
anderen Perspektiven zu erkunden. So möglich sind und trotz hoher Immersion ceedings of the Conferende eLearning and
lassen sich abstrakte Gegenstände oder die Realitätsnähe von Lernfabriken nicht Software for Education Conference (eLSE).
Prozesse zum Beispiel aus der Vogelper- erreicht wird. Wichtiges Feedback für Bucharest 2015
spektive betrachten und dadurch leichter den User, wie z. B. genaue Haptik, fehlt. 11. Hussein, M.; Nätterdal, C: The Benefits of
Virtual Reality in Education - A comparision
verstehen. Es fehlen jedoch neben dem Hinzu kommt die ungewohnte Bedienung
Study (2015). Online unter http://hdl.handle.
visuellen und auditiven Input vor allem für dreidimensionale Umgebungen. Die
net/2077/39977 [Letzter Zugriff am
haptisches Feedback und Gerüche. Da- zwei wichtigsten Aspekte, die in Lernfa- 17.08.2020]
durch können noch nicht alle Sinne des briken jedoch weniger gut umsetzbar 12. Kerres, M.: Mediendidaktik: Konzeption und
Menschen angesprochen werden. Die sind und denen mit VR begegnet werden Entwicklung digitaler Lernangebote. De
Immersion ist nicht perfekt. kann, sind die Personalisierung des Lern- Gruyter Verlag, Oldenbourg 2018
Für die Lernenden ist es zudem mög- prozesses und die Adaptivität der Lern- DOI: 10.1515/9783110456837
lich, das eigene Handeln oder die Reak- umgebung. Dabei bleibt die wohl wich- 13. Arnold, P.; Kilian, L.; Thillosen, A.;
Zimmer, G.: Handbuch E-Learning - Lehren
tion anderer Lernenden zu reflektieren. tigste Herausforderung zur Umsetzung
und Lernen mit digitalen Medien. Bertels-
Zusätzlich zu der Möglichkeit, die Ler- von VR in der Weiterbildung die Erarbei- mann Verlag, Bielefeld 2018, S. 43 – 47
nenden mit einer externen Kamera auf- tung eines soliden didaktischen Konzepts 14. Zender, R.; Weise, M.; von der Heyde, M.;
zunehmen, können auch die jeweiligen sowie die sinnvolle Umgestaltung der Söbke, H.: Lehren und Lernen mit VR und
Blickwinkel innerhalb der virtuellen Welt Rolle des Lehrpersonals. So wird für die AR - Was wird erwartet? Was funktioniert?
aufgezeichnet werden. Neben den Kopf- nächsten Jahre VR eine sinnvolle Ergän- In: Proceedings of the DeLFI Workshops
bewegungen sind dabei auch Aufnahmen zung für klassische Schulungen und 2018 Co-located with 16th e-Learning Confer-
ence of the German Computer Society
der Augenbewegungen über Eye Tra- Lernfabriken sein.
(2018), S. 4 – 8
cking möglich. Dadurch ist eine umfas-
15. Davis, A.: Virtual Reality Simulation: An In-
sende Reflektion möglich. Folglich nimmt Literatur novative Teaching Tool for Dietetics Experi-
die Lehrperson beim Einsatz von VR, ab- 1. Abele, E.; Reinhart, G.: Zukunft der Produk- ential Education. The Open Nutrition Jour-
weichend zu ihrer Rolle in klassischen tion. Carl Hanser Verlag, München, Wien nal 9 (2015) 1, S. 65 – 75
Lehr-Lern-Arrangements (z. B. im Fron- 2011 DOI: 10.2174/1876396001509010065
talunterricht), eine unterstützende bzw. DOI: 10.3139/9783446428058 16. Dimitropoulos, K.; Manitsaris, A.; Mavridis, I.:
coachende Rolle ein. Im Vergleich zu 2. Abele, E.; Chryssolouris, G.; Sihn, W.; Met- Building Virtual Reality Environments for Dis-
ternich, J.; ElMaraghy, H.; Seliger, G.; Seifer- tance Education on the Web: A Case Study in
Lernfabrikschulungen ändert sich vor al-
mann, S.: Learning Factories for Future Ori- Medical Education. International Journal of
lem die inhaltliche Ausrichtung. Hinzu Social Sciences 2 (2008) 1, S. 62 – 70
ented Research and Education in Manufac-
kommen vor allem weitere mediendidak- turing. CIRP Annals 66 (2017) 2, 17. Abulrub, A.; Attridge, A.; Williams, M.: Vir-
tische Aspekte, wie z. B. der Hardware- S. 803 – 826 tual Reality in Engineering Education: The
Bedienung. Ist das Zusammenspiel zwi- DOI: 10.1016/j.cirp.2017.05.005 Future of Creative Learning. In: Proceedings
schen Hardware, Software, User Interface 3. Juraschek, M.; Büth, L.; Posselt, G.; Herr- of the IEEE Global Engineering Education
und Lehrenden abgestimmt, kann ein mann, C: Mixed Reality in Learning Facto- Conference (EDUCON), 2011, S. 751 – 757
ries. Procedia Manufacturing 23 (2018), DOI: 10.1109/EDUCON.2011.5773223
echter Nutzen geschaffen werden. Um
S. 153 – 158 18. Van Raaij, E.; Schepers, J.: The Acceptance
dies zu erreichen ist es durchaus denk- and Use of a Virtual Learning Environment
DOI: 10.1016/j.promfg.2018.04.009
bar, die Lernenden zunächst allgemeine 4. Hellriegel J.; Čubela D.: Das Potenzial von in China. Computers Education 50 (2008) 3,
Tutorials in VR absolvieren zu lassen. Virtual Reality für den schulischen Unter- S. 838 – 852
Insbesondere wenn freie Bewegung in richt - Eine konstruktivistische Sicht. Medi- DOI: 10.1016/j.compedu.2006.09.001
VR ermöglicht werden soll, wird auch enPädagogik Dezember (2018), S. 58 – 80 19. Bricken, M.: Virtual Reality Learning Environ-
weiterhin eine Fläche zum Positionstra- DOI: 10.21240/mpaed/00/2018.12.11.X ments: Potentials and Challenges. SIGGRAPH
cking benötigt, die zwischen fünf und 5. Schwan, S.; Buder, J: Virtuelle Realität und Computer Graph 25 (1991) 3, S. 178 – 184
E-Learning. E-Teaching.org, Tübingen 2006 DOI: 10.1145/126640.126657
zehn Quadratmeter pro Person beträgt. Je
6. Guadagno, R. E.; Blascovich, J.; Bailenson, 20. Hanson, K.; Shelton, B.: Design and Devel-
nach Lernszenario kann somit die benö- opment of Virtual Reality: Analysis of Chal-
J. N.; McCall, C.: Virtual Humans and Per-
tigte Fläche verkleinert werden. VR hat so suasion: The Effects of Agency and Behavio- lenges Faced by Educators. Journal of Edu-
den Vorteil, dass jedes Szenario flächen- ral Realism. Media Psychology 10 (2007), cational Technology Society 11 (2008) 1,
unabhängig abgebildet werden kann. S. 1 – 22 S. 118 – 131
Jahrg. 115 (2020) 10 675LERNFABRIK
21. Chittaro, L.; Ranon, R.: Web3D Technologies 26. Kreß, A.; Riemann, T.; Klipfel, S.; Metter- von UReality. Softwarespezialist für Virtual
in Learning, Education and Training: Moti- nich, J.; Grell, P.: Requirements for the Im- Reality und Augmented Reality. Er war exter-
vations, Issues, Opportunities. Computers plementation of Virtual Reality in Learning ner Dozent an der RWU Weingarten. Zuvor war
Educational Technology 49 (2007) 1, S. 3 – 18 Factories. TU Prints, Darmstadt 2020 er Geschäftsbereichsleiter Administration und
DOI: 10.1016/j.compedu.2005.06.002 DOI: 10.1016/j.promfg.2020.04.029 IT für über 200 Mitarbeiter im Automotive Be-
22. Shih, Y.; Yang, M.: A Collaborative Virtual reich.
Environment for Situated Language Learn- Prof. Dr. phil. Petra Grell, geb. 1968, ist Deka-
ing Using VEC3D. Journal of Educational Die Autoren dieses Beitrags nin des Fachbereichs Humanwissenschaften
Technology Society 11 (2008) 1, S. 56 – 68 Thomas Riemann, M. Sc., geb. 1990, studierte der Technischen Universität Darmstadt und lei-
23. Haghighi, A.; Shariatzadeh, N.; Sivard, G.; Wirtschaftsingenieurswesen mit der techni- tet den Arbeitsbereich Medienpädagogik des
Lundholm, T.; Eriksson, Y.: Digital Learning schen Fachrichtung Maschinenbau an der Tech- Instituts für Allgemeine Pädagogik und Berufs-
Factories: Conceptualization, Review and nischen Universität Darmstadt. Er ist seit 2019 pädagogik.
Discussion. The 6th Swedish Production Wissenschaftlicher Mitarbeiter am PTW in der Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Joachim Met-
Symposium (SPS14), 2014 Forschungsgruppe „Center für industrielle Pro- ternich, geb. 1968, ist Institutsleiter des Insti-
24. Riemann, T.; Kreß, A.; Roth, L.; Klipfel, S.; duktivität“ der Technischen Universität Darm- tuts für Produktionsmanagement, Technologie
Metternich, J.; & Grell, P.: Agile Implementa- stadt. und Werkzeugmaschinen (PTW) an der Techni-
tion of Virtual Reality in Learning Factories. Antonio Kreß, M. Sc., geb. 1989, studierte schen Universität Darmstadt und leitet die For-
Procedia Manufacturing 45 (2020), S. 1 – 6 Wirtschaftsingenieurswesen mit der techni- schungsgruppen „Center für industrielle Pro-
DOI: 10.1016/j.promfg.2020.04.029 schen Fachrichtung Maschinenbau an der Tech- duktivität“ und „Management industrieller Pro-
25. Riemann, T.; Kreß, A.; Roth, L.; Görge, D.; nischen Universität Darmstadt. Er ist seit 2017 duktion“.
Glass, R.; Metternich, J.; Grell, P.: Gestaltung Wissenschaftlicher Mitarbeiter am PTW in der
von personalisierten Lernfabrikschulungen Forschungsgruppe „Center für industrielle Pro- Summary
in Virtual Reality im Kontext schlanker Pro- duktivität“ der Technischen Universität Darm-
duktion. In: Digitaler Wandel, Digitale Ar- Virtual Reality in Vocational Training – Op-
stadt. portunities and Challenges. Learning factories
beit, Digitaler Mensch? GfA-Press, Dort- Lisa Roth, M. A., geb. 1993, studierte Erzie-
mund 2020 enable hands-on learning in realistic produc-
hungswissenschaft mit dem Schwerpunkt Le- tion environments. However, the high resource
benslanges Lernen und Medienbildung an der consumption and the need for personalized
Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Sie ist learning scenarios pose challenges to the exist-
Bibliography seit 2019 Wissenschaftliche Mitarbeiterin am ing concept. The use of VR extends the possibil-
DOI 10.3139/104.112431 Arbeitsbereich Medienpädagogik des Instituts ities in learning factories and addresses these
ZWF 115 (2020) 10; page 673 – 676 für Allgemeine Pädagogik und Berufspädagogik challenges. In this article we present the oppor-
© Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG der Technischen Universität Darmstadt. tunities and challenges of using VR in further
Benjamin Staiger, Diplom Wirtschaftsinfor- education from the perspective of learning fac-
ISSN 0947 – 0085
matiker (FH), geb. 1982, ist Gründer und Leiter tories.
676 Jahrg. 115 (2020) 10Sie können auch lesen
