Johannes Funk (M. Sc.)

This study compares the use of a marker-based AR instruction with a paper instruction commonly used in manual assembly. Hypotheses were tested as to whether the instruction type affects assembly time, number of errors, usability, and employee strain. Instead of student participants and artificial assembly tasks (e. g. Lego assemblies), the study was conducted with 16 trainees in a real workplace for the assembly of emergency door release handles in rail vehicles. Five assembly runs were performed. Assembly times and assembly errors were determined from recorded videos. Usability (SUS) and strain (NASA-TLX) were recorded with questionnaires. After a slower assembly at the beginning, the AR group assembled significantly faster in the fifth run. The comparable number of errors, usability and strain make marker-based AR applications interesting for knowledge transfer in manual assembly, especially due to the easy entrance and low costs.

In der hier vorgestellten Laborstudie wurden zwei Arten markerbasierter Augmented-Reality-Ergänzungen zu einem Lehrbuch mit einer konventionellen Ergänzung in Papierform verglichen. Hierbei wurden drei Unterthemen aus der Ausbildung zum Kraftfahrzeugmechatroniker ausbalanciert um je eine Art der Zusatzinformation ergänzt. Dabei wurde der Lernerfolg mit Multiple-Choice-Aufgaben kontrolliert sowie die Gebrauchstauglichkeit (SUS), die Beanspruchung (NASA-rTLX), die räumliche Vorstellung (RV) und das Nutzererlebnis (UEQ) mit Fragebögen im Within-Subject Design (N = 24) erhoben. Die Ergebnisse zeigen ein höheres Nutzererlebnis und eine bessere räumliche Vorstellung bei Verwendung der AR im Vergleich zur konventionellen Ergänzung bei jeweils vergleichbarer niedriger Beanspruchung, hoher Gebrauchstauglichkeit sowie Lernleistung.

Das BMBF/ESF Projekt FachWerk entwickelte während der dreijährigen Projektlaufzeit ein multimediales Lehr- und Lernarrangement zur Adoption von Informations- und Kommunikationstechnologien im deutschen Handwerk. Ziel ist die digitalisierte Fachkräftequalifizierung für die zukünftige Arbeitswelt. Im Rahmen des Projekts wurden verschiedene Mega- und Technologietrends sowie Erfolgsfaktoren identifiziert, Bedarfe für zukünftige Qualifikationen definiert, ein konkretes Lehrkonzept gestaltet und darauf basierend die digitale Lehr- und Lernplattform entwickelt, getestet und evaluiert. Die nachhaltige Verwertung der Plattform wird durch assoziierte Partner langfristig sichergestellt. Die Plattform dient somit als ein wichtiger Schritt zur digitalen Transformation des Handwerks.

Die vorliegende Studie vergleicht den Einsatz einer markerbasierten AR-Anleitung mit einer in der manuellen Montage üblichen Papieranleitung. Es wurden die Hypothesen geprüft, ob sich die Anleitungsart auf die Montagezeit, die Anzahl der Fehler, die Gebrauchstauglichkeit und die Beanspruchung der Mitarbeiter auswirkt. Statt mit studentischen Stichproben und künstlichen Montageaufgaben (z. B. Legobaugruppen) wurde die Studie mit 16 Auszubildenden an einem realen Arbeitsplatz für die Montage von Notgriffen zur Türentriegelung in Schienenfahrzeugen durchgeführt. Es wurden fünf Montagedurchgänge durchgeführt. Die Montagezeit und die gemachten Fehler wurden aus Videoaufzeichnungen ermittelt. Die Gebrauchstauglichkeit (SUS) und die Beanspruchung (NASA-TLX) wurden mit Fragebögen erhoben. Nachdem die AR-Gruppe zu Beginn langsamer montierte als die Papier-Gruppe, war diese im fünften Durchgang signifikant schneller. Die vergleichbare Fehleranzahl, Gebrauchstauglichkeit und Beanspruchung machen markerbasierte AR-Anwendungen besonders durch den leichten Einstieg und die geringen Kosten interessant für die Wissensvermittlung in der manuellen Montage.

Im Rahmen der hier vorgestellten Studie wurden die Gebrauchstauglichkeit, die Gestaltung und der Aufbau einer zuvor an die Bedürfnisse der Lernenden angepassten Lernplattform bei Nutzung mit typischen Aufgaben, wie der Anmeldung mit Login-Daten, im Vergleich zu der unveränderten Moodle-Lernplattform untersucht. Neben Fragebögen für die Gebrauchstauglichkeit (SUS), die visuelle Gestaltung (VisAWI) und den Aufbau und die Struktur der Lernplattform wurden die Aufgabenerfüllung (Effektivität) und die dafür benötigten Zeiten (Effizienz) sowie teilweise Blickbewegungsdaten erfasst. Mit 29 Studienteilnehmenden zeigten sich keine signifikanten Unterschiede.

Im Folgenden wird die Umsetzung einer Lerneinheit in der praktischen Ausbildung von Handwerker*innen mithilfe von interaktiven 3D-360°-Videos vorgestellt. Vorhandene Inhalte aus dem Projekt FAINLAB wurden dabei als interaktive immersive Anwendung für das Erlernen der Herstellung eines Fliesenspiegels umgesetzt. Die Anwendung kann mithilfe eines Smartphone-basierten Head-Mounted Displays (HMD) genutzt werden und ermöglicht durch niedrige Kosten eine breite Verwendung in der Ausbildung. Die Interaktion wird mittels mehrerer Schaltflächen ermöglicht, die per Blicksteuerung zu nutzen sind, wie eine formative Evaluation mit Studierenden absicherte. Es wird auf eine vergleichende Evaluation verwiesen, die zeigt, dass die Anwendung gegenüber dem ursprünglichen FAINLAB-Video bei gleichem Lernerfolg eine höhere Motivation der Lernenden bewirkt.

Die vorliegende Studie vergleicht den Einsatz von 3D-360°-Lernvideos mit konventionellen Lernvideos bei der praktischen Ausbildung von Handwerkern. Es wurde die Hypothese geprüft, dass Motivation und Ablenkung durch die Technologie einen gegensätzlichen Einfluss auf den Lernerfolg haben und so die vorliegenden gemischten Befunde in diesem Feld erklären. Insgesamt 20 Auszubildende des ersten Lehrjahrs der Ausbildung zum Hoch- bzw. Tiefbaufacharbeiter lernten entweder mit konventionellen Lernvideos am Laptop oder mit 3D-360°-Videos, die auf einem Smartphone-basierten Head-Mounted Display angeschaut wurden. Der Lernerfolg wurde anhand einer praktischen Aufgabe gemessen, die von zwei unabhängigen Ratern bewertet wurde. Die durch die Lernmethode ausgelöste Motivation und Ablenkung der Lernenden wurde mithilfe von Fragebögen gemessen. Wie erwartet zeigte sich in der Gruppe der mit 3D-360°-Videos Lernenden sowohl eine höhere Motivation als auch eine höhere Ablenkung als in der Kontrollgruppe. Der Lernerfolg unterschied sich nicht zwischen den Gruppen. Die erwarteten Korrelationsmuster zur Unterstützung der weiteren Teilhypothesen konnten nicht gefunden werden.

Die vorliegende Studie untersucht das Verhalten und den Zustand von Menschen während der Navigation durch den Frankfurter Flughafen. Dafür absolvierten die zwölf Teilnehmer drei flughafentypische Navigationsaufgaben, während Gangparameter, die Herz-Kreislauf-Aktivität und die Blickbewegung aufgezeichnet wurden. Anschließend wurde die videogestützte Retrospektive-Think-Aloud-Methode genutzt, um einen Einblick in die Gedanken und Strategien der Probanden zu bekommen. Die vielfältigen sowohl quantitativ als auch qualitativ analysierten Daten liefern Erkenntnisse über das Gehverhalten, die Herzrate und die Herzratenvariabilität sowie das Informationssuch- und -aufnahmeverhalten. Außerdem werden Problemstellen bei der Orientierung und Navigation am Flughafen ermittelt. Die Ergebnisse werden diskutiert und auf den Anwendungsbereich der Reiseassistenz angewendet, um in einem menschzentrierten Ansatz den Informationsbedarf für ein Augmented-Reality-Reiseassistenzsystem zu spezifizieren und Gestaltungsempfehlungen dafür abzuleiten. Praktische Relevanz: Es wird eine Vielzahl an Daten aus einer Feldstudie unter natürlichen Bedingungen zur Verfügung gestellt, mithilfe derer Nutzerverhalten und -zustand bei der Navigation beschrieben und analysiert werden können. Der Versuchsraum - ein komplexer Verkehrsknotenpunkt - ist für diverse Anwendungsbereiche von Interesse. Die vorgestellten Daten können auch als Referenzdaten für ähnliche Studien von Nutzen sein, z. B. um zu vergleichen, ob und inwieweit sich das Verhalten und der Zustand von Reisenden durch eine Navigationsunterstützung verändert.

Die vorliegende Studie untersucht, woran sich Menschen an komplexen Verkehrsknotenpunkten orientieren und welche Probleme hierbei auftreten. Dafür wurden die Blickbewegung gemessen und die Schritte gezählt, während die zwölf Teilnehmer drei Navigationsaufgaben durch den Frankfurter Flughafen absolvierten. Anschließend wurde die Retrospektive Think-Aloud-Methode genutzt, um einen Einblick in Gedanken und Strategien der Probanden zu bekommen. So konnten Problemstellen, wie z. B. die Suche auf Übersichtsplänen oder das Bestimmen der derzeitigen Etage, identifiziert werden, aus denen Gestaltungsempfehlungen für eine Fußgängernavigation mit Datenbrillen abgeleitet werden.

Eine große Anzahl an verfügbaren Lernplattformen und eine stetige Veränderung des Markts durch neue Anbieter erschweren die Auswahl eines geeigneten Systems. Für eine Marktübersicht wurde eine Literatur- und Internetrecherche von verfügbaren Lernplattformen durchgeführt. Die Rechercheergebnisse wurden aussagefähigen Kategorien wie bspw. Administration, Didaktik, Kommunikation oder Technik zugeordnet. Durch die Unterteilung der Lernplattformen in Kategorien lassen sich die Rechercheergebnisse schnell anhand eigener Anforderungen filtern, um geeignete Plattformen für bestimmte Anforderungen zu identifizieren. Die Recherche ergab, dass sich einige Produktmerkmale, bspw. die mobile Zugänglichkeit von E-Learning-Material, als Basiseigenschaften etabliert haben, wohingegen VR-/AR-Technologien bisher nicht berücksichtigt werden.