Wie können Lehrende immersive Lernumgebungen mit XR-Technologien didaktisch sinnvoll gestalten?

XR-Technologien (Extended Reality), wie Virtual Reality (VR) oder Augmented Reality (AR), bereichern den Unterricht durch immersive Lernumgebungen, die traditionelle Methoden erweitern oder sogar ersetzen können. In solch virtuellen Szenarien können Lernende Inhalte intensiver erfahren und komplexe Zusammenhänge unmittelbar erleben. Damit diese Potenziale jedoch voll ausgeschöpft werden, sind gezielte didaktische Überlegungen unabdingbar. Lehrende müssen nicht nur die technische Handhabung beherrschen, sondern auch passende Unterrichtsszenarien entwickeln, die den Lernerfolg der Schüler*innen Sin den Fokus stellen.

Zunächst sollten Lehrende die Lernziele eindeutig definieren und abschätzen, ob und wie eine immersive Technologie diese Ziele unterstützen kann. Das TPACK-Modell (Mishra & Koehler, 2006) bietet hier Orientierung, indem es das Zusammenspiel von Fachinhalten, Didaktik und Technologie in den Blick nimmt. Ein Beispiel: In einem Geschichtsprojekt kann VR eine Zeitreise ermöglichen, bei der Lernende durch historische Städte wandern. Das Verstehen historischer Zusammenhänge wird durch die plastische Erfahrung unterstützt. Darüber hinaus ist es wichtig, sorgfältig auf die Vorbereitung der Lernenden einzugehen. XR-Umgebungen können neuartige kognitive und emotionale Anforderungen stellen, etwa durch starke Sinneseindrücke oder ungewohnte Steuerungselemente. Lehrende sollten daher gezielte Einführungen geben, um die Handhabung der Geräte zu üben und mögliche Hürden wie Übelkeit oder Orientierungsprobleme zu minimieren. Auch das CAMIL-Modell (Makransky & Petersen, 2021) weist darauf hin, dass Faktoren wie Motivation, Präsenz und Selbstwirksamkeit bewusst gefördert werden müssen. Regelmäßige Reflexionen wie beispielsweise via Feedback-Runden oder Lerntagebücher helfen den Lernenden, ihre Eindrücke zu verarbeiten und die gewonnenen Erkenntnisse in reale Kontexte zu übertragen.
Ein weiteres Schlüsselelement für einen nachhaltigen XR-Einsatz ist die methodische Gestaltung. Selbst wenn die XR-Anwendung technisch überzeugt, sollte sie z. B. durch Vor- und Nachbereitungsphasen, Arbeitsaufträge oder kooperative Projektformate didaktisch eingebettet werden. Damit XR nicht zum bloßen „Event“ verkommt, ist eine enge Verzahnung mit dem Fachcurriculum sinnvoll. Dies kann durch kollaborative Aufgaben, Peer-Feedback oder fächerübergreifende Projekte erreicht werden. Lernende reflektieren und setzen sich mit digitalen Medien auseinander.

XR-Technologien bieten Lehrenden neuartige didaktische Möglichkeiten, indem sie Lernende aktiv in virtuellen Räumen agieren lassen und so komplexe Inhalte anschaulich vermitteln. Eine sinnvolle Gestaltung solcher Settings erfordert jedoch eine sorgfältige Planung. Nachvollziehbar definierte Lernziele, eine gründliche Vorbereitung aller Beteiligten und methodische Integration in den Unterricht sind entscheidend für nachhaltigen Lernerfolg. Gelingt dies, entfalten immersive Lernumgebungen ihr volles Potenzial und inspirieren sowohl Lehrende als auch Lernende zu innovativen Formen des Unterrichts.

Quelle(n):
Makransky & Petersen, 2021
Mishra & Koehler, 2006

Auf welche physischen Auswirkungen und Herausforderungen sollte ich achten, wenn ich XR im Unterricht einsetzt?

Während XR-Technologien unglaubliche Möglichkeiten für immersive Lernerfahrungen bieten, stellen sie auch physische Herausforderungen dar, die Lehrende berücksichtigen müssen. Nachfolgend skizzieren wir einige der wichtigsten Herausforderungen und geben praktische Tipps zur Bewältigung dieser Probleme:

Brillenträger*innen
Viele XR-Headsets sind für Brillenträger*innen geeignet, aber nicht alle Modelle sind für längere Nutzungszeiten bequem oder praktikabel. Achten Sie darauf, dass die gewählten Headsets über verstellbare Funktionen verfügen, um über Brillen getragen zu werden. Alternativ können Korrekturlinsen-Einsätze, die mit bestimmten Headsets kompatibel sind, den Komfort verbessern. Stellen Sie Reinigungsmaterialien bereit, um sowohl Brillen als auch Linsen während der Nutzung frei von Flecken zu halten. Auch Einweg-Abstandshalter können hilfreich sein.

Epilepsie
Einige XR-Inhalte enthalten schnell blinkende Lichter oder Muster, die bei Personen mit photosensitiver Epilepsie Anfälle auslösen können. Fügen Sie stets eine deutliche Epilepsie-Warnung bei allen XR-Aktivitäten hinzu und ermutigen Sie betroffene Schüler*innen :innen, die Inhalte im Voraus zu prüfen. Wo möglich, sollten zertifizierte Inhalte verwendet werden, die als sicher für Menschen mit Epilepsie gelten.

Schwindel / Bewegungskrankheit
Bewegungskrankheit ist ein häufiges Problem in der virtuellen Realität, da es zu einer Diskrepanz zwischen visueller Wahrnehmung und körperlicher Bewegung kommt. Um diese Auswirkungen zu minimieren, sollten qualitativ hochwertige Headsets mit geringer Latenz sowie Inhalte mit wenigen abrupten oder schnellen Bewegungen gewählt werden. Ermutigen Sie die Nutzer:innen zu regelmäßigen Pausen und bieten Sie Alternativen für Schüler*innen :innen an, die besonders empfindlich auf Bewegung reagieren. Gerade für Anfänger kann es hilfreich sein, in Dreiergruppen pro VR-Headset zu arbeiten, um häufige Wechsel zu ermöglichen.

Uncanny-Valley-Effekt
Der sogenannte „Uncanny-Valley“-Effekt beschreibt das Unbehagen, das manche Personen empfinden, wenn sie mit Avataren oder virtuellen Umgebungen interagieren, die fast, aber nicht ganz menschlich wirken. Dies kann das Lernerlebnis beeinträchtigen. Um dem entgegenzuwirken, sollten Inhalte mit gut gestalteten, stilisierten Grafiken statt hyperrealistischer Darstellungen gewählt werden, die als befremdlich empfunden werden könnten.

Allgemeine Sicherheitshinweise
XR-Erfahrungen erfordern oft körperliche Bewegung, was in beengten Räumen zu Unfällen führen kann. Stellen Sie sicher, dass der Raum frei von Hindernissen ist und dass genügend Platz für eine sichere Bewegung zur Verfügung steht. Legen Sie klare Regeln für das Verhalten während der Nutzung von XR fest, z. B. das Einhalten markierter Bereiche, das Entfernen loser Gegenstände und die Nutzung von Handgelenksschlaufen für Controller. Eine Aufsichtsperson während der XR-Aktivitäten ist unerlässlich, um mögliche Probleme sofort zu beheben.

Wie wirken sich psychologische Effekte auf Schüler*innen in XR-Lernumgebungen aus, und wie können Lehrende darauf reagieren?

XR-Technologien bieten fesselnde, interaktive und immersive Lernerfahrungen. Neben ihren Vorteilen bringen sie jedoch auch psychologische Herausforderungen mit sich, die Lehrende sorgfältig berücksichtigen sollten. Probleme wie kognitive Überlastung, emotionale Belastung und Schwierigkeiten bei der Selbstregulierung können das Engagement, das Wohlbefinden und die Lernergebnisse der Schüler*innen beeinträchtigen. Ein proaktiver Umgang mit diesen Faktoren stellt sicher, dass XR ein positives und integratives Werkzeug für die Bildung ist.

1) Kognitive Überlastung: Zu viele Informationen auf einmal
XR-Umgebungen enthalten oft sehr detaillierte visuelle Darstellungen, interaktive Elemente und zahlreiche Stimuli. Dies fördert zwar den Realismus und das Engagement, kann aber auch zu einer kognitiven Überlastung führen, bei der die Schüler*innen Schwierigkeiten haben, zu viele Informationen gleichzeitig zu verarbeiten. Nach dem Cognitive Affective Model of Immersive Learning (CAMIL) (Makransky & Petersen, 2021) verbessert eine Verringerung der kognitiven Belastung die Fähigkeit der Lernenden, Wissen effektiv zu behalten und anzuwenden.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Beginnen Sie mit kurzen, geführten XR-Erfahrungen, bevor Sie zu komplexeren Erfahrungen übergehen.
✔ Geben Sie klare Anweisungen und Ziele, bevor die Schüler*innen eine XR-Aktivität beginnen.
✔ Verwenden Sie Hilfsmittel (z. B. Hinweise oder schrittweise Aufgaben), um den Schüler*innen in die virtuelle Welt eintauchen. Danach hilft ihnen eine geführte Diskussion, ihre Erfahrungen zu verarbeiten und sie mit dem Gelernten zu verknüpfen.

2.2. Emotionale Belastung: Zu viel Präsenz kann überwältigend sein
Eine der Stärken von XR ist die Fähigkeit, ein Gefühl der Präsenz zu erzeugen – die Schüler haben das Gefühl, sich wirklich in einer virtuellen Umgebung zu befinden. Für manche kann dies jedoch emotional überwältigend sein oder sogar Unbehagen hervorrufen. Schnelle Bewegungen, intensive Simulationen oder sehr eindringliche Erzählungen können zu Stress, Schwindel oder Reisekrankheit führen.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Führen Sie XR schrittweise ein, damit sich die Schüler*innen an die Erfahrung gewöhnen können.
✔ Beobachten Sie die Reaktionen der Schüler*innen und bieten Sie Alternativen für diejenigen, die sich unwohl fühlen.
✔ Vermeiden Sie übermäßige Bewegungen in der VR, besonders für Anfänger.
✔ Wählen Sie Inhalte, die für die Schüler*innen emotional angemessen sind.

Beispiel: Ein Lehrer, der VR für Umweltwissenschaften einsetzt, beginnt mit einem einfachen 360-Grad-Video eines Unterwasser-Ökosystems, bevor er zu einer interaktiven Simulation übergeht. Diese schrittweise Einführung trägt dazu bei, dass sich die Schüler wohlfühlen und das Engagement erhalten bleibt.

3. Selbstregulierung und Auswirkungen auf das Verhalten
XR-Erfahrungen erfordern oft eine eigenständige Erkundung, was zu Ablenkung oder Schwierigkeiten beim Übergang zu traditionellen Lernaufgaben führen kann. Einige Schüler*innen können zu sehr in die Erfahrung eintauchen, während andere Schwierigkeiten haben, sich zu konzentrieren.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Legen Sie Zeitlimits für XR-Sitzungen fest und sorgen Sie für reibungslose Übergänge zurück zum regulären Unterricht.
✔ Verwenden Sie strukturierte Aufgaben innerhalb von XR (z. B. „Finde drei wichtige Fakten in der Simulation“ oder „Erledige diese virtuelle Aufgabe, bevor du weitergehst“).
✔ Fördern Sie Diskussionen nach den Aktivitäten, in denen die Schüler*innen über das Gelernte nachdenken.
✔ Fördern Sie die Fähigkeiten zur digitalen Selbstregulierung, indem Sie den verantwortungsvollen Umgang mit XR besprechen.

Beispiel: Nach einer virtuellen Exkursion zum Mars füllen die Schüler*innen ein Arbeitsblatt aus oder diskutieren in kleinen Gruppen über das, was sie beobachtet haben. Dies hält sie bei der Stange und verstärkt das Lernen.

Schlussfolgerung
Das Verständnis und der Umgang mit psychologischen Effekten in XR-Lernumgebungen hilft Lehrpersonn, sichere, ansprechende und effektive Erfahrungen zu schaffen. Durch die Steuerung der kognitiven Belastung, der emotionalen Intensität und der Selbstregulierung können Lehrende sicherstellen, dass XR ein leistungsfähiges Instrument zur Verbesserung der Bildung und nicht eine überwältigende Ablenkung ist. Ein gut strukturierter Ansatz mit schrittweiser Einführung, klarer Anleitung und aufmerksamer Nachbesprechung wird die Schüler*innen dabei unterstützen, das Beste aus dem XR-Lernen herauszuholen.

Quelle:
Makransky, G., & Petersen, G. B. (2021). The cognitive affective model of immersive learning (CAMIL): A theoretical research-based model of learning in immersive virtual reality. Educational Psychology Review, 33(3), 937–958. https://doi.org/10.1007/s10648-020-09586-2.

Wie können Lehrende ethische Aspekte beim Einsatz von XR-Technologien im Unterricht berücksichtigen?

XR-Technologien bieten immersive Lernerfahrungen, werfen aber auch ethische Fragen auf, mit denen sich Pädagog*innen auseinandersetzen müssen, um eine sichere, verantwortungsvolle und faire Nutzung im Unterricht zu gewährleisten. Zu den wichtigsten Fragen gehören der Datenschutz, das digitale Wohlbefinden, die Angemessenheit von Inhalten und das Verhalten von Schüler*innen (und Eltern) darüber, wie ihre Daten gesammelt und verwendet werden.
1. Datenschutz und Sicherheit
XR-Anwendungen können personenbezogene Daten sammeln, darunter Schülerinteraktionen, biometrische Informationen (Blickverlauf, Gesten) und Lernverhalten. Die Lehrkräfte müssen sicherstellen, dass die Datenschutzbestimmungen wie die GDPR eingehalten werden.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Prüfen Sie die Datenschutzrichtlinien, bevor Sie XR-Tools verwenden.
✔ Wählen Sie GDPR-konforme Plattformen und vermeiden Sie Apps, die persönliche Schülerkonten erfordern.
✔ Informieren Sie Schüler (und Eltern) darüber, wie ihre Daten gesammelt und verwendet werden.

Beispiel: Ein Lehrperson wählt eine VR-Geschichtssimulation aus, die das Engagement der Klasse verfolgt, aber keine persönlichen Schülerdaten speichert.
Beispiel: Eine Lehrerin wählt eine VR-Geschichtssimulation aus, die das Engagement der Klasse verfolgt, aber keine persönlichen Schüler*innen zwischen digitalen Modellen und körperlichen Aktivitäten, um die Ermüdung durch den Bildschirm zu verringern.

2.Digitales Wohlbefinden: Minimierung schädlicher Auswirkungen
Eine ausgedehnte XR-Nutzung kann zu körperlicher Belastung (z. B. Ermüdung der Augen, Reisekrankheit) und psychischem Stress führen. Lehrperson sollten einen gesunden Umgang mit XR sicherstellen.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Begrenzen Sie die Dauer der Sitzungen (z. B. 20-30 Minuten).
✔ Sorgen Sie für Pausen und alternative Lernaktivitäten.
✔ Ermutigen Sie zu Diskussionen über den verantwortungsvollen und achtsamen Umgang mit XR.

Beispiel: In einer AR-Anatomiestunde wechseln die Schüler zwischen digitalen Modellen und körperlichen Aktivitäten, um die Ermüdung durch den Bildschirm zu verringern.

3. Angemessenheit des Inhalts und Bewusstsein für Vorurteile
Da XR-Umgebungen reale Szenarien simulieren, müssen Pädagog*innen sicherstellen, dass die Inhalte altersgerecht, kulturell sensibel und frei von Vorurteilen sind. Einige XR-Anwendungen können unbeabsichtigt Stereotypen verstärken oder die Schüler*innen mit verstörenden Inhalten konfrontieren.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Prüfen Sie alle XR-Inhalte vor der Verwendung im Klassenraum.
✔ Verwenden Sie vielfältige und integrative XR-Lernmaterialien.
✔ Diskutieren Sie Vorurteile und Perspektiven in digitalen Simulationen.

✔ Stellen Sie sicher, dass die Simulationen historische oder wissenschaftliche Realitäten korrekt wiedergeben.

Beispiel: Vor einer VR-Lektion über alte Zivilisationen prüft die Lehrkraft den Inhalt auf Genauigkeit und kulturelle Darstellung.

4. Studentisches Verhalten und digitale Ethik

In XR-Umgebungen interagieren die Schüler*innen mit Avataren, Gesten und Voice-Chat, was zu unangemessenem Verhalten, Cybermobbing oder ethischen Dilemmas bezüglich der digitalen Identität führen kann. LehrpersonInnen müssen klare Verhaltenserwartungen aufstellen, um einen respektvollen Lernraum zu erhalten.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Legen Sie klare XR-Interaktionsregeln fest (z. B. Respektierung des persönlichen Raums).
✔ Diskutieren Sie über die verantwortungsvolle Wahl des Avatars und das digitale Verhalten.
✔ Fördern Sie eine positive digitale Bürgerschaft – erinnern Sie die Schüler*innen daran, dass virtuelle Handlungen Konsequenzen in der realen Welt haben.
✔ Überwachen Sie Interaktionen und geben Sie strukturierte Anleitung bei der Nutzung von XR-Multiplayer-Anwendungen.
Beispiel:In einem VR-Kollaborationsprojekt üben die Schüler*innen respektvolle Kommunikation, während der Lehrperson die Interaktionen überwacht.

Schlussfolgerung:
Die Berücksichtigung ethischer Aspekte im XR-Unterricht gewährleistet, dass die Technologie sicher, verantwortungsbewusst und inklusiv genutzt wird.Durch den proaktiven Umgang mit dem Datenschutz, dem Wohlbefinden der Schüler*innen, der Integrität der Inhalte und dem digitalen Verhalten schaffen Pädagog*innen eine positive und ethische Lernumgebung. Wenn sie mit Bedacht eingesetzt werden, können XR-Technologien das Lernen verbessern und gleichzeitig die digitale Verantwortung und das ethische Bewusstsein fördern – Fähigkeiten, die für die nächste Generation von Lernenden unerlässlich sind.

Wie können Pädagog*innen XR-Technologien effektiv in das Lehren und Lernen integrieren?

XR-Technologien (VR, AR, MR) ermöglichen immersive Lernerfahrungen, die Schüler*innen in Szenarien einbeziehen können, die in herkömmlichen Klassenraumn unmöglich sind. Von virtuellen Exkursionen zu historischen Stätten bis hin zu praktischen wissenschaftlichen Experimenten in VR verwandelt XR das Lernen in einen interaktiven und erlebnisorientierten Prozess. Eine erfolgreiche Integration erfordert jedoch eine sorgfältige Planung, die pädagogische Strategien, die Einrichtung des Klassenraums und die Bedürfnisse der Schüler*innen berücksichtigt.

1. Die Einrichtung des Klassenraums und praktische Überlegungen
Die physische Umgebung spielt bei der Implementierung von XR eine entscheidende Rolle. Die Lehrende müssen sicherstellen, dass die Schüler*innen genügend Platz haben, um sich sicher zu bewegen, Zugang zu den Geräten haben und bei der Nutzung strukturiert angeleitet werden.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Richten Sie einen speziellen XR-Raum im Klassenraum ein, um die Sicherheit zu gewährleisten.
✔ Führen Sie XR in kleinen Gruppen ein, um die Aufsicht zu erleichtern.
✔ Verwenden Sie zunächst einfache, angeleitete Aktivitäten, bevor Sie sich mit komplexen Inhalten beschäftigen.

Beispiel: Vor der Erkundung des VR-Raums demonstriert die Lehrkraft die richtige Verwendung des Headsets und legt einen klaren Spielbereich fest, um Kollisionen zu vermeiden.

2. Pädagogische Strategien:XR mit Lernzielen abstimmen
XR sollte das Lernen verbessern und nicht als bloße Neuerung dienen. Es funktioniert am besten, wenn es mit klaren Lernzielen und aktiven Lernansätzen wie Problemlösung, forschungsbasiertem Lernen und Zusammenarbeit abgestimmt ist.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Definieren Sie spezifische Lernergebnisse für jede XR-Sitzung.
✔ Verwenden Sie unterstützende Techniken (Briefing vor der Stunde, geführte Aufgaben, Reflexion nach der Aktivität).
✔ Integrieren Sie XR in bestehende Unterrichtspläne, anstatt es als eigenständiges Werkzeug zu verwenden.

Beispiel: In einer Biologiestunde zum Thema Ökosysteme erforschen die Schüler*innen einen VR-Regenwald, füllen ein Arbeitsblatt zur Beobachtung aus und vergleichen die Ergebnisse später in Diskussionen in der Klasse.

3. Individualisiertes und kollaboratives Lernen
XR unterstützt sowohl die unabhängige Erkundung als auch die Zusammenarbeit in der Gruppe. Die Lehrende sollten ein Gleichgewicht zwischen individuellen Aufgaben und teambasierten Erfahrungen schaffen, die Diskussionen und kritisches Denken fördern.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Entwerfen Sie Aktivitäten sowohl für das Lernen im Alleingang (VR-Erfahrungen im eigenen Tempo) als auch für die Zusammenarbeit (Problemlösung in der Gruppe in AR).
✔ Ermutigen Sie die Schüler*innen und Schüler*innen individuell eine alte Zivilisation in VR und arbeiten dann in Teams, um kulturelle Aspekte zu vergleichen.

4. Unterstützung der Schüler*innen bei der Navigation in XR-Umgebungen
Im Gegensatz zum traditionellen Lernen müssen sich die Schüler*innen bei XR in virtuellen Räumen bewegen, 3D-Informationen interpretieren und sich mit digitalen Objekten auseinandersetzen. Einige haben möglicherweise Probleme mit der Orientierung, der Reisekrankheit oder der kognitiven Belastung.

Möglichkeiten für Lehrende:
✔ Bieten Sie eine Vorschulung zu den XR-Steuerungen und -Interaktionen an.
✔ Erlauben Sie den Schüler*innen eine komplexe Physiksimulation durchlaufen.

Schlussfolgerung:
Die wirksame Integration von XR in den Unterricht erfordert eine strukturierte Planung, eine pädagogische Ausrichtung und schülerzentrierte Ansätze.Durch die Gestaltung klarer, geführter Lernerfahrungen, die Gewährleistung eines sicheren Klassenraums und ein ausgewogenes Verhältnis zwischen individuellem und kollaborativem Lernen können Lehrperson das volle Potenzial von XR ausschöpfen. Diese immersiven Erfahrungen vertiefen das Verständnis, wecken die Neugier und erwecken das Lernen auf eine Weise zum Leben, wie es mit traditionellen Methoden nicht möglich ist.

Wie können Lehrpersonen Lernende darin stärken, XR-Kompetenzen zu entwickeln, während sie gleichzeitig deren Engagement und Wohlbefinden fördern?

Die Entwicklung von XR-Kompetenzen erfordert einen integrativen Lernansatz, der die Lernenden motiviert und ihre individuellen Bedürfnisse in den Mittelpunkt stellt (Traub, 2022). Lernprozesse sollten so gestaltet sein, dass sie die Motivation und das Engagement fördern (Ryan & Deci, 2000), die kognitive Verarbeitung erleichtern (Sweller, 2010) und das Wohlbefinden der Lernenden berücksichtigen (Hascher, 2004). Dies gelingt durch interaktive Lernumgebungen, die Wahlmöglichkeiten bieten (Rose & Meyer, 2002), kognitive Überlastung reduzieren (Sweller, 2010) und emotionale Einbindung unterstützen (Pekrun, 2006).

Motivation und Engagement
Lernende profitieren von Wahlmöglichkeiten und authentischen Herausforderungen, die ihre intrinsische Motivation stärken (Ryan & Deci, 2000). Virtuelle Lernumgebungen können durch realistische Simulationen und interaktive Aufgaben so gestaltet werden, dass sie ein Gefühl der Präsenz erzeugen und die Eigenverantwortung der Lernenden fördern (Freina & Ott, 2015). Offene Szenarien ermöglichen es, aktiv Entscheidungen zu treffen und Problemlösungsfähigkeiten zu entwickeln (Dede, 2009). Dabei ist es wichtig, dass Lernangebote an die individuellen Interessen und Vorerfahrungen angepasst werden, um nachhaltige Lernprozesse zu unterstützen (Traub, 2022).

Kognitive Verarbeitung und Strukturierung
Um eine Überforderung in immersiven Lernumgebungen zu vermeiden, sollten Inhalte klar strukturiert und in kleinere Lerneinheiten unterteilt werden (Sweller, 2010). Lernende profitieren von Hilfestellungen, die sie je nach Bedarf abrufen können, sowie von Reflexionsphasen zur Festigung des Gelernten (Pietsch et al., 2009). Durch gezielte Unterstützung bei der Selbstregulation, beispielsweise mit Checklisten und Feedbackmechanismen (Zimmerman, 2000), können sie ihre Fortschritte eigenständig steuern. Eine adaptive Gestaltung von Lernumgebungen ermöglicht es, den kognitiven Anforderungen der Lernenden gerecht zu werden und ihren Lernprozess effizient zu begleiten.

Emotionale Einbindung und Interesse
Emotionen spielen eine zentrale Rolle für den Lernerfolg (Pekrun, 2006). Storytelling, Gamification und narrative Elemente können dazu beitragen, emotionale Verbindungen zu den Lerninhalten herzustellen und das langfristige Behalten von Wissen zu fördern (Hamari et al., 2014). Überraschende oder besonders fesselnde Inhalte steigern das situative Interesse und regen zur Exploration an (Hidi & Renninger, 2006). Durch immersive Erlebnisse lassen sich Neugier und Engagement gezielt wecken, wodurch das Lernen vertieft und nachhaltiger gestaltet wird (Freina & Ott, 2015).

Wohlbefinden und individuelle Bedürfnisse
Ein lernförderliches Umfeld muss sowohl physische als auch psychische Aspekte berücksichtigen (Hascher, 2004). Ergonomische Anpassungen in XR-Umgebungen helfen, physische Belastungen wie Augenstress oder Nackenverspannungen zu reduzieren (Rizzo et al., 2004; Parsons & Cobb, 2011). Regelmäßige Bewegungspausen und flexible Lernsettings unterstützen zudem das Wohlbefinden der Lernenden. Auch mentale Gesundheit spielt eine entscheidende Rolle: Entspannungsübungen und Achtsamkeitsstrategien können helfen, Prüfungsängste zu reduzieren und emotionale Resilienz zu stärken (Navarro-Haro et al., 2019; Wiederhold & Wiederhold, 2008). Simulierte Szenarien, die gezielt stressige Situationen nachstellen, bereiten Lernende auf herausfordernde Aufgaben vor und fördern ihre psychische Belastbarkeit (Wiederhold & Wiederhold, 2008).

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass ein gut gestalteter XR-Lernansatz Motivation, Engagement, kognitive Verarbeitung und Wohlbefinden gleichermaßen berücksichtigt. Durch interaktive, adaptive und individuell anpassbare Lernumgebungen können Lernprozesse nachhaltig optimiert werden. Die Kombination aus klarer Strukturierung, aktiver Einbindung und gezielter Unterstützung sorgt dafür, dass XR-Technologien effektiv für das Lernen genutzt werden und den Lernenden bestmögliche Bedingungen für ihren Kompetenzerwerb bieten (Makransky & Petersen, 2021).

Quellen:
Literatur:

Dede, C. (2009). Immersive Interfaces for Engagement and Learning. Science, 323(5910), 66-69.

Freina, L., & Ott, M. (2015). A Literature Review on Immersive Virtual Reality in Education. Proceedings of the International Conference on Technological Ecosystems for Enhancing Multiculturality, 35-41.

Hamari, J., et al. (2014). Does Gamification Work? A Literature Review of Empirical Studies on Gamification. Proceedings of the 47th Hawaii International Conference on System Sciences, 3025-3034.

Hascher, T. (2004). Wohlbefinden in der Schule. Münster: Waxmann.

Hidi, S., & Renninger, K. A. (2006). The four-phase model of interest development. Educational Psychologist, 41(2), 111-127.

Makransky, G., & Petersen, G. B. (2021). The Cognitive Affective Model of Immersive Learning (CAMIL): A Theoretical Research-Based Framework for Learning in Immersive Virtual Reality. Educational Psychology Review, 33(3), 937–958.

Navarro-Haro, M. V., et al. (2019). Mindfulness-Based Virtual Reality Interventions for Stress Reduction. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 25(5), 1921-1931.

Parsons, S., & Cobb, S. (2011). State-of-the-Art of Virtual Reality Technologies for Children on the Autism Spectrum. Journal of Autism and Developmental Disorders, 41(5), 629-642.

Pekrun, R. (2006). The control-value theory of achievement emotions: Assumptions, corollaries, and implications for educational research and practice. Educational Psychology Review, 18(4), 315-341.

Pietsch, M., Müller, S., Schnack, J., & Krause, M. (2011). Elaborierte Rückmeldungen zur Qualität von Unterricht: Über empirisch abgesicherte Bezugsnormen als Grundlage für die Weiterentwicklung von Unterricht und Schule. In S. Müller, M. Pietsch, & W. Bos (Eds.), Schulinspektion in Deutschland: eine Zwischenbilanz aus empirischer Sicht (pp. 193-216). Waxmann Verlag.

Rizzo, A. A., Schultheis, M., Kerns, K. A., & Mateer, C. (2004). Analysis of assets for virtual reality applications in neuropsychology. Neuropsychological Rehabilitation, 14(1–2), 207–239. https://doi.org/10.1080/09602010343000183

Rose, D. H., & Meyer, A. (2002). Teaching every student in the digital age: Universal design for learning. Association for Supervision and Curriculum Development.

Ryan, R. M., & Deci, E. L. (2000). Intrinsic and extrinsic motivations: Classic definitions and new directions. Contemporary Educational Psychology, 25(1), 54-67.

Sweller, J. (2010). Element interactivity and intrinsic, extraneous, and germane cognitive load. Educational Psychology Review, 22(2), 123-138.

Traub, S. (2022). Individualisierung im Unterricht. Grundlagen, Herausforderungen und Perspektiven. Beltz.

Wiederhold, B. K., & Wiederhold, M. D. (2008). Virtual Reality Therapy for Anxiety Disorders. Cyberpsychology & Behavior, 11(3), 348-352.

Zimmerman, B.J. (2000). Self-efficacy: An essential motive to learn. Contemporary Educational Psychology,25(1),82–91

Wie kann das körperliche Wohlbefinden von Schüler*innen beim Erwerb von XR-Kompetenzen gefördert werden?

Der Einsatz von Extended Reality (XR)-Technologien im Bildungsbereich bietet innovative Möglichkeiten, Lernprozesse zu gestalten und Schüler*innen neue Kompetenzen zu vermitteln. Gleichzeitig stellt die Nutzung solcher Technologien eine Herausforderung für das körperliche Wohlbefinden dar, da sie spezifische Belastungen mit sich bringen können. Um das Wohlbefinden der Lernenden zu fördern, bedarf es gezielter Maßnahmen, die sowohl ergonomische als auch sicherheitstechnische und gesundheitliche Aspekte berücksichtigen.

Eine der größten Herausforderungen bei der Nutzung von XR-Technologien ist die sogenannte Simulator Sickness. Diese tritt auf, wenn Bewegungen in der virtuellen Umgebung nicht mit den tatsächlichen Körperbewegungen übereinstimmen. Symptome wie Schwindel, Übelkeit und Desorientierung können auftreten (LaViola, 2000). Um dem entgegenzuwirken, sollten VR-Anwendungen so gestaltet werden, dass schnelle oder ruckartige Bewegungen minimiert werden. Zudem können regelmäßige Pausen eingeplant werden, um den Körper zu entlasten.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Ergonomie. Längere Nutzungszeiten von VR-Headsets oder AR-Brillen können zu Nackenverspannungen, Augenbelastung und Kopfschmerzen führen (Lanman et al., 2018). Um dies zu vermeiden, sollten leichte und gut anpassbare Geräte verwendet werden. Die Sitzposition der Lernenden sollte ergonomisch gestaltet sein, um eine korrekte Haltung zu fördern (Bridger, 2018). Zudem ist es wichtig, dass die Pupillendistanz individuell eingestellt werden kann, um eine optimale Bildschärfe zu gewährleisten (Parsons & Cobb, 2011).

Auch Bewegungsmangel stellt eine Herausforderung dar. Viele XR-Anwendungen erfordern keine körperliche Aktivität und fördern damit ein sitzendes Verhalten. Dies kann langfristig negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben (Booth et al., 2017). Bewegungsbasierte Interaktionen in VR-Anwendungen oder AR-gestützte Übungen können diesem Problem entgegenwirken. Beispielsweise können Lernumgebungen so gestaltet werden, dass die Lernenden aufstehen und sich bewegen müssen, um Aufgaben zu lösen (Rizzo et al., 2004).

Die Raumgestaltung spielt ebenfalls eine zentrale Rolle für das körperliche Wohlbefinden. Da die Sicht in VR-Umgebungen eingeschränkt ist, besteht das Risiko von Stürzen oder Kollisionen mit realen Objekten. Um dies zu verhindern, sollte ausreichend Platz für Bewegungen geschaffen werden. Hindernisse im Raum sollten entfernt oder markiert werden. Lehrende können zudem durch Aufsicht sicherstellen, dass die Lernenden die Technologie sicher nutzen (Slater & Sanchez-Vives, 2016).

Neben diesen physischen Herausforderungen sollte auch das mentale Wohlbefinden berücksichtigt werden. Virtuelle Naturumgebungen können beispielsweise Stress abbauen und die Konzentration fördern (Knaust et al., 2022). Achtsamkeitsbasierte Anwendungen wie „Calm XR“ bieten Möglichkeiten zur mentalen Entspannung und helfen dabei, Prüfungsängste zu reduzieren (Navarro-Haro et al., 2019).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass XR-Technologien ein großes Potenzial zur Förderung von Lernprozessen bieten. Gleichzeitig erfordern sie jedoch eine bewusste Gestaltung der Lernumgebung sowie gezielte Maßnahmen zur Förderung des körperlichen Wohlbefindens. Durch ergonomische Anpassungen, regelmäßige Pausen und bewegungsbasierte Interaktionen können Lehrende sicherstellen, dass Schüler*innen XR-Technologien sicher und gesund nutzen können.

Quellen:
Booth, F. W., Roberts, C. K., & Laye, M. J. (2017). Lack of exercise is a major cause of chronic diseases. Comprehensive Physiology, 2(2), 1143-1211.

Bridger, R. S. (2018). Introduction to Ergonomic (4th ed.). CRC Press.

Knaust, T., Felnhofer, A., Kothgassner, O., Höllmer, H., Gorzka, R., & Schulz, H. (2022). Die räumliche Präsenz mediiert den Einfluss von Immersivität auf Entspannung: Eine Sekundäranalyse. Digital Psychology, 3(2), 7–26. https://doi.org/10.24989/dp.v3i2.2046

Lanman, D., & Luebke, D. (2018). Near-eye light field displays for virtual reality. ACM Transactions on Graphics, 32(6), Article No.: 220.

LaViola Jr., J. J. (2000). A discussion of cybersickness in virtual environments. ACM SIGCHI Bulletin, 32(1), 47-56.

Navarro-Haro, M. V., et al. (2019). Mindfulness-Based Virtual Reality Interventions for Stress Reduction. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 25(5), 1921-1931.

Parsons, S., & Cobb, S. (2011). State-of-the-Art of Virtual Reality Technologies for Children on the Autism Spectrum. Journal of Autism and Developmental Disorders, 41(5), 629-642.

Rizzo, A. A., Schultheis, M., Kerns, K. A., & Mateer, C. (2004). Analysis of assets for virtual reality applications in neuropsychology. Neuropsychological Rehabilitation, 14(1–2), 207–239. https://doi.org/10.1080/09602010343000183

Slater, M., & Sanchez-Vives, M. V. (2016). Enhancing Our Lives with Immersive Virtual Reality. Frontiers in Robotics and AI, 3, 74.

Was ist die praktische Dimension von XR im Bildungsbereich?

XR-Technologien haben die pädagogische Praxis in Schulen revolutioniert. Die Integration von XR-Technologien in den Unterricht verspricht nicht nur, die Lernerfahrungen zu verbessern, sondern auch das Wesen der Lernumgebung neu zu definieren. Der folgende Text konzentriert sich auf die Auswirkungen von XR-Technologien im Bildungsbereich, insbesondere auf die räumlichen Anforderungen und die notwendige Ausstattung, die für eine erfolgreiche Umsetzung dieser innovativen Lehrmethoden erforderlich sind (Luo et al. 2021).

XR-Technologien bieten immersive Lernerfahrungen, die Schüler*innen auf noch nie dagewesene Weise ansprechen können. Indem sie die Kluft zwischen theoretischem Wissen und praktischer Anwendung überbrücken, gehen die XR-Technologien auf verschiedene Lernstile ein und können die Behaltensquote verbessern. XR-Technologien fördern aktives Lernen, unterstützen die Zusammenarbeit und steigern die Motivation der Lernenden, während die effektive Integration von XR in Schulen eine sorgfältige Berücksichtigung des Layouts des Klassenraums und der technischen Anforderungen erfordert (Huang und Liaw, 2018).

Quellen:
Huang, T.-H., & Liaw, S.-S. (2018). Exploring the effects of augmented reality on learning outcomes in a collaborative learning environment. Education and Information Technologies, 23(3), 1401-1416. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360131510001466?casa_token=GoM9rOnZB_cAAAAA:CIiv7DRU9Twm78Sh-jZLOAPiwY_Wf1hxWNE8f2kk5PRnlspB_HTK6chL8EO6iQM0FARXGM1GQA8

Luo, H., LI, G., Feng., Q., Yang, Y. & Zuo, M. (2021). Virtual reality in K-12 and higher education: A systematic review of the literature from 2000 to 2019. Journal of Computer Assisted Learning. Wiley, 37(1), p. 887-901. Available at: https://www.researchgate.net/publication/350106651_Virtual_reality_in_K-12_and_higher_education_A_systematic_review_of_the_literature_from_2000_to_2019

Wie kann das mentale Wohlbefinden von Schüler*innen beim Erwerb von XR-Kompetenzen gefördert werden?

Der Einsatz von Extended Reality (XR)-Technologien im Bildungsbereich bietet vielfältige Möglichkeiten, Lernprozesse immersiv, interaktiv und motivierend zu gestalten. Gleichzeitig bringt die Nutzung solcher Technologien jedoch Herausforderungen mit sich, die das mentale Wohlbefinden der Schüler*innen betreffen können. Um XR-Kompetenzen erfolgreich zu vermitteln und dabei das mentale Wohlbefinden zu fördern, bedarf es gezielter Maßnahmen, die sowohl die kognitiven als auch die emotionalen Bedürfnisse der Lernenden berücksichtigen.

Eine der zentralen Herausforderungen in immersiven XR-Umgebungen ist die kognitive Belastung (Cognitive Load). Die Vielzahl an visuellen und auditiven Reizen sowie die Interaktivität in XR-Anwendungen können schnell zu Überforderung führen (Sweller, 2010). Um dies zu vermeiden, sollten Lehrende Inhalte klar strukturieren und in kleinere Lerneinheiten unterteilen. Klare Anweisungen, intuitive Benutzeroberflächen und Reflexionsphasen helfen den Lernenden, Informationen besser zu verarbeiten und Überforderung zu reduzieren (Makransky & Petersen, 2021). Adaptive Systeme, die den Schwierigkeitsgrad an den individuellen Wissensstand anpassen, können ebenfalls dazu beitragen, die kognitive Belastung zu minimieren.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die emotionale Einbindung der Lernenden. Positive Emotionen wie Freude und Neugier fördern das langfristige Behalten von Wissen (Pekrun, 2006). XR-Technologien bieten durch Storytelling und Gamification-Elemente die Möglichkeit, emotionale Verbindungen zu den Lerninhalten herzustellen. Narrative Szenarien oder spielerische Herausforderungen können das situative Interesse steigern und die intrinsische Motivation fördern (Hamari et al., 2014; Hidi & Renninger, 2006). Gleichzeitig müssen Lehrende darauf achten, dass Lernende nicht von der Technologie überwältigt werden. Eine schrittweise Einführung in XR-Anwendungen sowie regelmäßiges Feedback können hier unterstützend wirken (Zimmerman, 2000).

Das mentale Wohlbefinden kann auch durch gezielte Maßnahmen zur Stressreduktion gefördert werden. Virtuelle Naturumgebungen haben sich als wirksam erwiesen, um Stress abzubauen und die Konzentration zu fördern (Knaust et al., 2022). Achtsamkeitsbasierte Anwendungen wie „Calm XR“ bieten den Lernenden Möglichkeiten zur mentalen Entspannung und helfen dabei, Prüfungsängste zu reduzieren (Navarro-Haro et al., 2019). Darüber hinaus können VR-Simulationen genutzt werden, um Lernende auf stressige Situationen vorzubereiten. Beispielsweise können Prüfungssituationen oder öffentliche Reden in einer sicheren virtuellen Umgebung geübt werden, was die emotionale Resilienz stärkt (Wiederhold & Wiederhold, 2008).

Eine weitere Herausforderung ist das Gefühl der Isolation in XR-Umgebungen. Obwohl XR-Technologien immersive Einzelarbeit ermöglichen, kann das Fehlen sozialer Interaktionen das soziale Wohlbefinden beeinträchtigen. Um dem entgegenzuwirken, sollten kooperative Lernansätze integriert werden. Virtuelle Teamarbeit oder kollaborative Projekte fördern nicht nur soziale Kompetenzen wie Kommunikation und Teamfähigkeit, sondern auch das Gemeinschaftsgefühl der Lernenden (Dede, 2009).

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das mentale Wohlbefinden von Schüler*innen beim Erwerb von XR-Kompetenzen durch eine Kombination aus klarer Strukturierung der Inhalte, emotionaler Einbindung und gezielten Maßnahmen zur Stressreduktion gefördert werden kann. Lehrende sollten darauf achten, dass XR-Technologien nicht isoliert eingesetzt werden, sondern Teil eines ganzheitlichen pädagogischen Konzepts sind. Durch den bewussten Umgang mit kognitiver Belastung, sozialer Interaktion und emotionaler Unterstützung können XR-Technologien das Lernen bereichern und gleichzeitig das mentale Wohlbefinden der Schüler*innen stärken.

Quellen:
Dede, C. (2009). Immersive Interfaces for Engagement and Learning. Science, 323(5910), 66-69.

Hamari, J., et al. (2014). Does Gamification Work? A Literature Review of Empirical Studies on Gamification. Proceedings of the 47th Hawaii International Conference on System Sciences, 3025-3034.

Hidi, S., & Renninger, K. A. (2006). The four-phase model of interest development. Educational Psychologist, 41(2), 111-127.

Knaust, T., Felnhofer, A., Kothgassner, O., Höllmer, H., Gorzka, R., & Schulz, H. (2022). Die räumliche Präsenz mediiert den Einfluss von Immersivität auf Entspannung: Eine Sekundäranalyse. Digital Psychology, 3(2), 7–26. https://doi.org/10.24989/dp.v3i2.2046

Makransky, G., & Petersen, G. B. (2021). The Cognitive Affective Model of Immersive Learning (CAMIL): A Theoretical Research-Based Framework for Learning in Immersive Virtual Reality. Educational Psychology Review, 33(3), 937–958.

Navarro-Haro, M. V., et al. (2019). Mindfulness-Based Virtual Reality Interventions for Stress Reduction. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 25(5), 1921-1931.

Pekrun, R. (2006). The control-value theory of achievement emotions: Assumptions, corollaries, and implications for educational research and practice. Educational Psychology Review, 18(4), 315-341.

Sweller, J. (2010). Element interactivity and intrinsic, extraneous, and germane cognitive load. Educational Psychology Review, 22(2), 123-138.

Wiederhold, B. K., & Wiederhold, M. D. (2008). Virtual Reality Therapy for Anxiety Disorders. Cyberpsychology & Behavior, 11(3), 348-352.

Zimmerman, B. J. (2000). Self-efficacy: An essential motive to learn. Contemporary Educational Psychology,25(1),82–91

Wie können Lehrende dabei unterstützt werden, offen an die Möglichkeiten und Herausforderungen von XR im Unterricht heranzugehen?

XR-Technologien (Extended Reality) bieten Lehrenden die Möglichkeit, Lernumgebungen zu gestalten, die in analogen Kontexten kaum realisierbar wären. Beispiele hierfür sind virtuelle Exkursionen, kollaborative Projekte in virtuellen Räumen oder Simulationen, die realitätsnahe Erfahrungen vermitteln. Der Einsatz von XR erweitert die Grenzen des Möglichen und steigert die Motivation der Lernenden. Diese Entwicklung erfordert eine Offenheit gegenüber neuen didaktischen Prinzipien, die klassische Lehrmethoden mitunter herausfordern und ergänzen. Neben den technischen Ressourcen sind strukturelle und pädagogische Unterstützung erforderlich.

Damit Lehrende von den Vorteilen immersiver Technologien profitieren können, sollte zunächst ein niederschwelliger Zugang gewährleistet sein. Schulleitungen und Träger können hierfür beispielsweise einen gemeinsamen Gerätepool organisieren, in dem Virtual-Reality-Brillen oder Augmented-Reality-Tools ausgeliehen werden können. Parallel ermöglichen schulintern organisierte Einführungsveranstaltungen, etwa durch medienaffine Kolleginnen und Kollegen, einen ersten, unverbindlichen Kontakt mit XR-Anwendungen. So entsteht eine Kultur des gemeinsamen Lernens und Experimentierens.

Eine weitere zentrale Maßnahme ist die Integration praxisnaher Fortbildungen, die nicht nur das technische Handling vermitteln, sondern auch konkrete didaktische Konzepte aufzeigen. Lehrende sollen etwa durch Hospitationen in Pilotprojekten oder Workshops lernen, wie sich XR-Settings sinnvoll strukturieren lassen. Hierbei sind Konzepte wie das TPACK-Modell (Mishra & Koehler, 2006) wertvoll, da sie die Balance zwischen technischen, fachlichen und pädagogischen Aspekten verdeutlichen. Ebenso kann das CAMIL-Modell (Makransky & Petersen, 2021) unterstützen, um Faktoren wie Präsenz, Motivation und Selbstwirksamkeit zu berücksichtigen.

Darüber hinaus empfiehlt sich eine Begleitung durch erfahrene „XR-Buddies“. Dabei stehen medienerfahrene Lehrende oder externe Expert*innen als Ansprechpersonen bereit, geben Feedback zu ersten Unterrichtseinheiten und unterstützen bei technischen Hürden. Besonders hilfreich ist ein schrittweiser Einstieg mit kleinen Projekten, um neue didaktische Prinzipien risikofrei auszuprobieren. Beispielsweise können einzelne Unterrichtssequenzen mit XR-Komponenten angereichert werden, bevor umfangreiche, ganze Lernszenarien gestaltet werden.

Ein nicht zu unterschätzender Aspekt ist schließlich die Reflexion über mögliche Herausforderungen. XR-Kontexte sind intensiver, können für Lernende unter Umständen kognitiv anspruchsvoller sein und erfordern daher differenzierte Methoden zur Überprüfung des Lernniveaus. Lehrende sollten hierzu im Kollegium und durch Austausch in schulübergreifenden Netzwerken kompetent begleitet werden.

Offenheit gegenüber den vielfältigen Potenzialen von XR-Technologien lässt sich nur dann nachhaltig fördern, wenn Lehrende ganzheitliche Unterstützung erfahren. Dies beinhaltet den Zugriff auf Geräte, relevante Fortbildungen und kollegiale Beratung. Erfolgt ein schrittweises Heranführen an immersive Szenarien, bleiben Neugier und Offenheit erhalten. So wird XR nicht als kurzfristiger Technik-Hype wahrgenommen, sondern als wirkungsvolles Instrument, das neue didaktische Wege ebnet und den Unterricht substantiell bereichern kann.

Quellen:
Makransky, G., & Petersen, G. B. (2021). The cognitive affective model of immersive learning (CAMIL): A theoretical research-based model of learning in immersive virtual reality. Educational Psychology Review, 33(3), 937–958. https://doi.org/10.1007/s10648-020-09586-2

Mishra, P., & Koehler, M. J. (2006). Technological Pedagogical Content Knowledge: A Framework for Teacher Knowledge. Teachers College Record, 108(6), 1017–1054. https://doi.org/10.1111/j.1467-9620.2006.00684.x

Wie kann das Engagement von Schüler*innen beim Erwerb von XR-Kompetenzen gefördert werden?

Extended Reality (XR)-Technologien wie Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) bieten eine Vielzahl an Möglichkeiten, das Engagement von Schüler*innen im Lernprozess zu fördern. Immersive und interaktive Lernumgebungen können das Interesse der Lernenden wecken, ihre Motivation steigern und eine tiefere Auseinandersetzung mit den Lerninhalten ermöglichen. Gleichzeitig stellen diese Technologien jedoch spezifische Herausforderungen dar, die gezielt adressiert werden müssen, um ein nachhaltiges Engagement sicherzustellen.

Ein zentraler Ansatz zur Förderung des Engagements ist die Schaffung immersiver Lernumgebungen, die realitätsnahe und interaktive Erfahrungen ermöglichen. Beispielsweise können Schüler*innen in VR-Anwendungen historische Ereignisse „miterleben“ oder in AR-gestützten Szenarien chemische Experimente durchführen. Solche Erlebnisse erzeugen ein Gefühl von Präsenz, das laut dem CAMIL-Modell (Makransky & Petersen, 2021) eine entscheidende Rolle für das Engagement spielt. Präsenz beschreibt das Gefühl, tatsächlich in der virtuellen Umgebung anwesend zu sein, was das Interesse steigert und tiefere kognitive Prozesse aktiviert (Slater, 2018). Um dies zu fördern, sollten XR-Anwendungen mit realistischer Grafik und intuitiven Interaktionsmöglichkeiten gestaltet werden.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Handlungsfähigkeit der Lernenden, also ihre Fähigkeit, Entscheidungen zu treffen und die virtuelle Umgebung aktiv zu beeinflussen. Offene Szenarien und personalisierte Lernpfade ermöglichen es den Schüler*innen , eigenverantwortlich zu handeln und Problemlösungsfähigkeiten zu entwickeln (Ryan & Deci, 2000). Gamification-Elemente wie Belohnungssysteme oder spielerische Herausforderungen können zusätzlich die intrinsische Motivation fördern und das Engagement erhöhen (Hamari et al., 2014).

Herausforderungen wie kognitive Überlastung können jedoch das Engagement beeinträchtigen. Immersive Umgebungen sind oft reich an visuellen und auditiven Reizen, was zu einer Überforderung führen kann (Sweller, 2010). Um dem entgegenzuwirken, sollten Inhalte klar strukturiert und in kleinere Lerneinheiten unterteilt werden. Reflexionsphasen und gezieltes Feedback helfen den Lernenden, Informationen besser zu verarbeiten und ihren Fortschritt nachzuvollziehen (Zimmerman, 2000). Adaptive Systeme können zudem den Schwierigkeitsgrad individuell anpassen und so die kognitive Belastung reduzieren.

Soziale Interaktion ist ein weiterer Schlüssel zur Förderung des Engagements. XR-Technologien ermöglichen kollaboratives Lernen in virtuellen Teams, was nicht nur die Motivation steigert, sondern auch soziale Kompetenzen wie Kommunikation und Teamarbeit fördert (Dede, 2009). Virtuelle Plattformen für gemeinsames Arbeiten oder Multiplayer-Szenarien in VR bieten hierbei vielfältige Möglichkeiten.

Emotionale Einbindung spielt ebenfalls eine zentrale Rolle für das Engagement. Positive Emotionen wie Freude oder Neugier fördern das langfristige Behalten von Wissen (Pekrun, 2006). Storytelling-Elemente oder narrative Szenarien können emotionale Verbindungen zu den Lerninhalten herstellen und so das situative Interesse steigern (Hidi & Renninger, 2006).

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass XR-Technologien ein großes Potenzial zur Förderung des Engagements von Schüler*innen bieten. Durch die bewusste Gestaltung immersiver Umgebungen, die Berücksichtigung individueller Bedürfnisse und den Einsatz von Gamification-Elementen können Lehrende das Interesse der Lernenden wecken und sie aktiv in den Lernprozess einbinden. Gleichzeitig müssen Herausforderungen wie kognitive Überlastung durch klare Strukturierung der Inhalte und soziale Isolation durch kollaborative Ansätze gezielt adressiert werden. So können XR-Technologien nicht nur das Lernen bereichern, sondern auch nachhaltiges Engagement fördern.

Quellen:
Dede, C. (2009). Immersive Interfaces for Engagement and Learning. Science, 323(5910), 66-69.

Hamari, J., Koivisto, J., & Sarsa, H. (2014). Does Gamification Work? A Literature Review of Empirical Studies on Gamification. Proceedings of the 47th Hawaii International Conference on System Sciences, 3025-3034.

Hidi, S., & Renninger, K. A. (2006). The four-phase model of interest development. Educational Psychologist, 41(2), 111-127.

Makransky, G., & Petersen, G. B. (2021). The Cognitive Affective Model of Immersive Learning (CAMIL): A Theoretical Research-Based Framework for Learning in Immersive Virtual Reality. Educational Psychology Review, 33(3), 937–958.

Pekrun, R. (2006). The control-value theory of achievement emotions: Assumptions, corollaries, and implications for educational research and practice. Educational Psychology Review, 18(4), 315-341.

Ryan, R. M., & Deci, E. L. (2000). Intrinsic and extrinsic motivations: Classic definitions and new directions. Contemporary Educational Psychology, 25(1), 54-67.

Slater, M. (2018). Immersion and the illusion of presence in virtual reality. British Journal of Psychology, 109(3), 431-451.

Sweller, J. (2010). Element interactivity and intrinsic, extraneous, and germane cognitive load. Educational Psychology Review, 22(2), 123-138.

Zimmerman, B.J. (2000). Self-efficacy: An essential motive to learn. Contemporary Educational Psychology,25(1),82–91

Wie können Lehrende, ihren XR-gestützten Unterricht effizient beurteilen?

Dieser Bereich konzentriert sich darauf, Lehrende mit der notwendigen Unterstützung auszustatten, um sowohl summative als auch formative Bewertungen in XR-Umgebungen durchzuführen. Dies ist essenziell, da es die Bewertung der pädagogischen Effektivität ermöglicht – einschließlich der technologischen Integration, didaktischer Strategien, der XR-Kompetenz der Studierenden und ihres psychischen Wohlbefindens – mit dem Ziel, die Gesamtqualität des Bildungsmodells zu verbessern. Zudem etabliert es eine kontinuierliche Feedback-Schleife, die weitere Optimierungen in der Lehrpraxis und der Curriculum-Entwicklung steuert.

In XR-Umgebungen liefern summative Bewertungen eine abschließende Beurteilung des Lernfortschritts, während formative Bewertungen laufendes Feedback während des gesamten Lernprozesses bieten. Diese Bewertungsformen in XR-Kontexten bieten sowohl einzigartige Chancen als auch Herausforderungen. So ermöglichen XR-Technologien die Simulation realer Szenarien, was eine authentischere Bewertung praktischer Fähigkeiten und der Anwendung von Wissen erlaubt.

Die Bewertung der Effektivität der technologischen Integration beinhaltet die Analyse, wie gut XR-Tools in den Lehrplan eingebettet sind. Dazu gehört die Untersuchung der Benutzerfreundlichkeit von XR-Schnittstellen, der Zuverlässigkeit der Technologie und ihrer Fähigkeit, Lernziele zu verbessern. XR-Umgebungen bieten innovative Möglichkeiten zur Umsetzung didaktischer Strategien. Bewertungen in diesem Bereich konzentrieren sich darauf, inwieweit diese Strategien die einzigartigen Potenziale von XR nutzen, wie immersive Erzählweisen, 3D-Visualisierung und interaktive Simulationen.

Die Bewertung der XR-Kompetenz der Lernenden ist entscheidend, um sicherzustellen, dass sie sich effektiv in diesen neuen Lernumgebungen bewegen und lernen können. Dazu gehört die Analyse ihrer Fähigkeit, mit XR-Schnittstellen zu interagieren, räumliche Beziehungen in virtuellen Umgebungen zu verstehen und sich kritisch mit XR-Inhalten auseinanderzusetzen. Die Entwicklung standardisierter Messinstrumente zur Erfassung der XR-Kompetenz ist ein wichtiger Bestandteil dieses Bewertungsrahmens. Die Auswirkungen von XR-Umgebungen auf das psychische Wohlbefinden der Studierenden sind ein weiterer kritischer Bereich der Bewertung. Dazu gehören Faktoren wie kognitive Belastung, Bewegungskrankheit sowie potenzielle Risiken wie Sucht oder Realitätsflucht.

Das Bewertungsmodell für XR-Umgebungen ist darauf ausgelegt, eine dynamische Feedback-Schleife zu schaffen. Diese ermöglicht iterative Verbesserungen in mehreren zentralen Bereichen: Durch die Analyse von Bewertungsdaten können Lehrende ihre Unterrichtsmethoden optimieren, um XR-Technologien effektiver zu nutzen. Erkenntnisse aus den Bewertungen leiten die Entwicklung und Anpassung von XR-gestützten Curricula. Rückmeldungen aus Bewertungen fließen in die Gestaltung effektiverer und benutzerfreundlicherer XR-Bildungstools ein. Die Ergebnisse der Bewertungen helfen dabei, Bereiche zu identifizieren, in denen Studierende zusätzliche Unterstützung beim Lernen in XR-Umgebungen benötigen.

Dieses umfassende Bewertungsmodell stellt sicher, dass XR-basierte Bildung nicht nur effektiv, sondern auch inklusiv und anpassungsfähig bleibt.

Welche Art von Analysedaten bieten XR-Lern-Apps und wie können sie für die Bewertung genutzt werden?

XR-Lern-Apps bieten verschiedene Analysedaten, die für die Bewertung verwendet werden können. Zu wissen, welche Analysen der von Ihnen verwendeten Apps für welche Art von Bewertung verwendet werden können, kann eine wichtige Hilfe bei der Analyse der Bedürfnisse und Kompetenzen Ihrer Schüler*innen sein.

Mit Hilfe der Lernanalyse können Schüler*innen eine Stufe der App bestehen oder nicht bestehen. Einige Apps zeigen sogar Vorschläge oder Hilfestellungen an, die auf dem Verhalten des Schülers basieren. Obwohl es mehrere Möglichkeiten gibt, die Leistung der Lernenden in XR aufzuzeichnen, ist dies immer noch eine Herausforderung für die Entwickler (Secretan, Wild & Guest, 2019).

In XR-Umgebungen können Daten aus den Entwurfsdokumenten der Lehrende, der Planungs-, Implementierungs- und Reflexionsphase gesammelt werden (Paananen et al., 2023). Diese Umgebungen ermöglichen leistungsbasierte und simulationsbasierte Bewertungen sowie adaptive, eingebettete Bewertungen, die virtuelle Präsenz und Interaktionen nutzen (Ziker et al., 2020).

Was und wie kann formative Evaluierung zur qualitätsvollen Bewertung von XR beitragen?

Die formative Evaluation trägt zur qualitativ hochwertigen Bewertung von XR bei, indem sie eine Reihe von methodischen Ansätzen einsetzt, die eine kontinuierliche Verfeinerung und Effektivität des XR-basierten Lernens gewährleisten. Eine der effektivsten Methoden ist das iterative Sammeln von Feedback, bei dem während des gesamten Lernprozesses Erkenntnisse von Studierenden und Lehrenden gesammelt werden. Dieser Ansatz ermöglicht es den Lehrenden, die Erfahrungen der Benutzer*innen zu bewerten, potenzielle Hindernisse bei XR-Interaktionen zu erkennen und notwendige Änderungen in Echtzeit vorzunehmen. Qualitative Methoden wie strukturierte Beobachtungen und Protokolle zum lauten Nachdenken verbessern diese Bewertung weiter, indem sie die kognitiven und emotionalen Reaktionen der Schüler*innen erfassen, während sie sich mit XR-Umgebungen beschäftigen.

In XR-Plattformen eingebettete Bewertungen bieten einen weiteren wertvollen methodischen Ansatz, indem sie leistungsbasierte Bewertungen direkt in virtuelle Erfahrungen integrieren. Diese Bewertungen verfolgen die Interaktionen, Entscheidungsprozesse und das Engagement der Lernenden, ohne den Lernfluss zu unterbrechen. Der Einsatz von Lernanalysen und biometrischen Datenerhebungen wie Eye-Tracking und Bewegungsanalysen ermöglicht tiefere Einblicke in das Nutzer*innen verhalten und hilft Pädagog*innen zu verstehen, wie Lernende durch digitale Räume navigieren und mit ihnen interagieren. Dieser datengestützte Ansatz ermöglicht eine präzisere Anpassung der Komplexität der Inhalte und des Unterrichtsdesigns.

Ein weiteres methodisches Verfahren ist der Einsatz von adaptiven Tests, bei denen der Schwierigkeitsgrad von Aufgaben oder Simulationen auf der Grundlage der Antworten und Leistungen der Lernenden angepasst wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Lernenden Herausforderungen erhalten, die auf ihre individuellen Fähigkeiten zugeschnitten sind, während die Lehrende einen kontinuierlichen Einblick in ihre Fortschritte erhalten. Darüber hinaus kann die formative Evaluation in XR durch vergleichende Analysen durchgeführt werden, bei denen verschiedene Unterrichtsdesigns, Interaktionsmodelle oder XR-Modalitäten getestet werden, um ihre Auswirkungen auf die Lernergebnisse zu ermitteln. A/B-Tests ermöglichen es Forschern beispielsweise, die Wirksamkeit verschiedener XR-basierter Lehrstrategien durch den Vergleich mehrerer Versionen derselben Erfahrung zu bewerten.

Mixed-Methods-Ansätze verstärken die formative Evaluation noch, indem sie qualitatives Feedback mit quantitativen Leistungskennzahlen kombinieren. Umfragen und Interviews erfassen die subjektiven Erfahrungen der Studierenden, während die Echtzeitverfolgung von Engagement und Abschlussraten objektive Daten zur Lerneffizienz liefert. Diese Integration verschiedener Bewertungsmethoden gewährleistet ein umfassendes Verständnis der pädagogischen Wirkung von XR und unterstützt die kontinuierliche Verbesserung der Unterrichtsgestaltung.

Durch die Nutzung dieser methodischen Ansätze spielt die formative Evaluation eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der XR-basierten Bildung und stellt sicher, dass diese immersiven Technologien effektiv, ansprechend und anpassungsfähig an unterschiedliche Lernbedürfnisse bleiben.

Was kann Peer Fedback zur qualitätsvollen Nutzung von XR beitragen?

Peer-Feedback spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Qualität des Einsatzes von XR (Extended Reality) in der Bildung, indem es kollaboratives Lernen fördert, das Engagement verbessert und XR-basierte Unterrichtsstrategien verfeinert. Wenn Schüler*innen die Interaktionen und Leistungen der anderen in XR-Umgebungen aktiv bewerten, entwickeln sie ein tieferes Verständnis für den Lernstoff und verbessern gleichzeitig ihr kritisches Denken und ihre Reflexionsfähigkeiten. Dieser Prozess ermutigt die Lernenden, ihre Erfahrungen zu artikulieren, verschiedene Problemlösungsansätze zu analysieren und konstruktive Vorschläge zu machen, was alles zu einer sinnvollen und interaktiven Lernerfahrung beiträgt.

Einer der wichtigsten Vorteile des Peer-Feedbacks in XR ist die Fähigkeit, eine unterstützende und dynamische Lernumgebung zu schaffen, in der die Lernenden von den Erfolgen und Herausforderungen der anderen lernen. Da XR immersive und oft komplexe Lernerfahrungen bietet, können die Lernenden unterschiedlich an die Aufgaben herangehen, was zu verschiedenen Strategien und Perspektiven führt. Durch strukturierte Peer-Evaluierungen lernen die Studierenden alternative Methoden der Interaktion und Problemlösung in virtuellen Umgebungen kennen und erweitern so ihr Verständnis und ihre Anpassungsfähigkeit. Dieser Austausch von Erkenntnissen fördert das Gefühl der Eigenverantwortung für den Lernprozess und befähigt die Studierenden, eine aktive Rolle bei der Gestaltung ihrer eigenen Bildungsreise zu übernehmen.

Darüber hinaus hilft das Feedback der Lernenden, Probleme mit der Benutzer*innenfreundlichkeit und Lernbarrieren zu erkennen, die den Lehrenden oder den Entwicklern von XR-Erfahrungen nicht sofort auffallen. Während die Lernenden durch virtuelle Umgebungen navigieren, können sie spezifische Herausforderungen, wie z. B. Schwierigkeiten mit der Benutzeroberfläche, kognitive Überlastung oder technische Beschränkungen, erkennen und direktes Feedback geben, das zu notwendigen Anpassungen führt. Dieser Einblick in Echtzeit trägt zur iterativen Verfeinerung von XR-Tools und Bildungsinhalten bei und stellt sicher, dass die Lernerfahrungen zugänglich und benutzerfreundlich bleiben und mit den pädagogischen Zielen übereinstimmen.

Außerdem unterstützt die Integration von Peer-Bewertungen in XR-Lernumgebungen die Entwicklung von Kommunikations- und Kooperationsfähigkeiten, die sowohl für den akademischen als auch für den beruflichen Erfolg unerlässlich sind. Wenn Studierende in virtuellen Umgebungen Feedback geben und erhalten, üben sie, ihre Gedanken klar zu formulieren, konstruktive Kritik zu üben und auf Vorschläge in einer respektvollen und produktiven Weise zu reagieren. Dies verbessert nicht nur ihre Lernerfahrung, sondern bereitet sie auch auf reale Szenarien vor, in denen Teamarbeit und effektive Kommunikation unerlässlich sind.

Durch die Einbeziehung von Peer-Feedback in die Bewertung der XR-basierten Ausbildung können Lehrende einen interaktiveren, reflektierteren und studierendenzentrierten Ansatz beim Lernen fördern. Der kontinuierliche Austausch von Perspektiven trägt dazu bei, die Qualität von XR-Anwendungen zu verfeinern, sie ansprechender und pädagogisch fundierter zu machen und auf die unterschiedlichen Bedürfnisse der Lernenden einzugehen.

Wie können neue Technologien kooperative Lernprozesse zur Förderung der visuell-räumlichen Kompetenz unterstützen?

Um die visuell-räumliche Kompetenz gezielt zu fördern, gewinnen kooperative Lernprozesse in Verbindung mit neuen Technologien zunehmend an Bedeutung (Schulz-Zander & Tulodziecki, 2009).

Kooperatives Lernen basiert auf dem sozial-konstruktivistischen Ansatz von Lev Vygotsky (1978), der betonte, dass Wissen am effektivsten durch soziale Interaktion erworben wird. Ergänzt wird dies durch Jean Piagets (1985) Theorie des kognitiven Konflikts, die besagt, dass sich Lernende durch die Auseinandersetzung mit anderen weiterentwickeln. Neuere Forschungen zeigen, dass kooperative Lernformen insbesondere in problemorientierten Szenarien effektiver sind als individualisierte Lernansätze (Kyndt et al., 2013).

Der Einsatz innovativer Technologien unterstützt und verbessert kollaborative Lernprozesse, indem sie immersive, interaktive und adaptive Lernumgebungen schaffen.

Virtual Reality (VR) ermöglicht es Lernenden, gemeinsam in immersive Umgebungen einzutauchen und komplexe räumliche Aufgaben zu bearbeiten. In der Architektur und den Naturwissenschaften können 3D-Modelle kooperativ modifiziert, simulierte Experimente durchgeführt oder interaktive Konstruktionen getestet werden (Vasilchenko et al., 2020). Besonders in der medizinischen Ausbildung erlaubt VR das gemeinsame Erkunden anatomischer Strukturen oder das Planen chirurgischer Eingriffe, wodurch das räumliche Vorstellungsvermögen, Teamarbeit und Problemlösungsfähigkeit gefördert werden (Jisc, 2024).

Augmented Reality (AR) erweitert die physische Umgebung um digitale Inhalte und erleichtert so das gemeinsame Erkunden abstrakter Konzepte. In der Geografie können interaktive Karten zur Analyse topografischer Strukturen genutzt werden (Alliance4XR, 2024). In den Naturwissenschaften visualisieren Schüler*innen chemische Reaktionen durch AR-Modelle und experimentieren gemeinsam, während in der Ingenieurausbildung AR-gestützte Baupläne und technische Prozesse in Echtzeit analysiert werden. Diese Technologien fördern die Zusammenarbeit, indem verschiedene Perspektiven integriert und Hypothesen überprüft werden (Buether, 2010).

Künstliche Intelligenz (KI) kann kollaborative Lernprozesse optimieren, indem sie Gruppeninteraktionen analysiert und gezielt unterstützt.
Adaptive Lernplattformen bieten:
Echtzeit-Analysen zur Identifikation von Gruppenstärken und -schwächen.
Automatisiertes Peer-Feedback mit individualisierten Rückmeldungen.
Dynamische Gruppenzusammenstellungen zur Förderung heterogener Teams (Schulz-Zander & Tulodziecki, 2009).

Ein Beispiel sind KI-gestützte Simulationsplattformen, auf denen Lernende gemeinsam komplexe Probleme lösen, wobei intelligente Algorithmen die Interaktion optimieren.

Praxisbeispiele für kooperatives Lernen mit Technologie
Mathematik mit VR: Gemeinsames Arbeiten an virtuellen Geometrie-Modellen zur Erkundung räumlicher Zusammenhänge (Kavenius, 2024).
Naturwissenschaften mit AR: Interaktive chemische Reaktionen oder physikalische Simulationen zur Förderung kooperativer Problemlösung (Jisc, 2024).
Technische Ausbildung mit KI: Gemeinsames Bearbeiten digitaler Konstruktionspläne und Simulation technischer Prozesse (Alliance4XR, 2024).
Geschichtsunterricht mit VR-Exkursionen: Virtuelle Gruppenbesuche historischer Stätten zur gemeinsamen Reflexion und Diskussion (Vasilchenko et al., 2020).

Durch die gezielte Integration dieser Technologien in den Unterricht lassen sich kollaborative Lernprozesse effektiver gestalten, indem sie interaktive, immersive und adaptive Lernmöglichkeiten bieten.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass innovative Technologien eine effektive Unterstützung kooperativer Lernprozesse ermöglichen, die über traditionelle Unterrichtsmethoden hinausgeht. VR schafft immersive Räume für gemeinsames Lernen, AR ergänzt reale Umgebungen mit interaktiven Inhalten, und KI-gestützte Plattformen analysieren Gruppenprozesse und optimieren Lernfortschritte. Durch die Kombination dieser Technologien kann die visuell-räumliche Kompetenz gezielt gefördert und gleichzeitig kollaboratives Problemlösen gestärkt werden. Die Integration dieser digitalen Werkzeuge in den Bildungsalltag stellt eine zukunftsweisende Entwicklung dar, die Lernprozesse interaktiver, dynamischer und nachhaltiger gestaltet.

Quellen:
Literatur:

Alliance4XR. (2024). XR in Education: Transforming Learning with Immersive Experiences. https://alliance4xr.eu/2024/10/25/xr-in-education-transforming-learning-with-immersive-experiences/

Buether, A. (2010). Die Bildung der räumlich-visuellen Kompetenz: Neurobiologische Grundlagen für die methodische Förderung der anschaulichen Wahrnehmung, Vorstellung und Darstellung im Gestaltungs- und Kommunikationsprozess. Nr. 23 der Schriftenreihe Burg Giebichenstein Kunsthochschule Halle.

Hattie, J. (2009). Visible Learning: A synthesis of over 800 meta-analyses relating to achievement. Routledge.

Jisc. (2024). Extended Reality in Learning and Teaching Report 2023/24. https://www.jisc.ac.uk/reports/extended-reality-in-learning-and-teaching-report-2023-24

Kavenius, E. (2024). Learning XR – Extended Reality as a Tool in Education and Training. LinkedIn. https://www.linkedin.com/pulse/learning-xr-extended-reality-tool-education-eeva-kavenius-jrrhf

Kyndt, E., Raes, E., Lismont, B., Timmers, F., Cascallar, E., & Dochy, F. (2013). A meta-analysis of the effects of face-to-face cooperative learning. Educational Research Review, 10, 133-149.

Schulz-Zander, R., & Tulodziecki, G. (2009). Pädagogische Grundlagen für das Online-Lernen. In L. J. Issing & P. Klimsa (Hrsg.), Online-Lernen: Handbuch für Wissenschaft und Praxis (S. 35-45). Oldenbourg.

Vasilchenko, A., Li, J., Ryskeldiev, B., Sarcar, S., Ochiai, Y., Kunze, K., & Radu, I. (2020). Collaborative Learning & Co-Creation in XR. In CHI EA ’20: Extended Abstracts of the 2020 CHI Conference on Human Factors in Computing SystemsVygotsky, L. S. (1978). Mind in Society: The Development of Higher Psychological Processes. Harvard University Press.

Wie lassen sich neue Technologien zur individuellen Förderung der visuell-räumlichen Kompetenz nutzen?

In einer digitalisierten Lernwelt eröffnen neue Technologien innovative Möglichkeiten, um individuelle Lernprozesse gezielt zu fördern und an die Stärken, Schwächen und das Lerntempo der Schüler*innen anzupassen (Jisc, 2024). Individualisiertes Lernen ist ein zentraler pädagogischer Ansatz, der diese Flexibilität ermöglicht. Technologien wie Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und künstliche Intelligenz (KI) bieten neue Möglichkeiten, um visuell-räumliche Kompetenzen gezielt zu fördern (Schulz-Zander & Tulodziecki, 2009).

Das Konzept des individualisierten Lernens basiert auf konstruktivistischen Lernansätzen. John Dewey (1938) betonte, dass Lernen am effektivsten durch praktische Erfahrungen, Reflexion und soziale Interaktionen erfolgt. Dabei spielen die individuellen Interessen und bisherigen Erfahrungen der Lernenden eine zentrale Rolle, da neues Wissen auf bereits vorhandenem Wissen aufbaut. In diesem Sinne förderte Maria Montessori (2021) selbstständiges und entdeckendes Lernen, um die Eigenverantwortung der Lernenden zu stärken. Lev Vygotsky (1978) argumentierte, dass Lernprozesse besonders wirksam sind, wenn sie sich an das jeweilige Entwicklungsniveau anpassen. Hattie (2009) zeigte zudem, dass personalisierte Lehrmethoden signifikante Lernfortschritte ermöglichen, insbesondere durch gezieltes Feedback.

Digitale Technologien setzen diese Theorien um, indem sie Lernumgebungen schaffen, die sich adaptiv an den Lernfortschritt anpassen.
Virtual Reality (VR) ermöglicht immersive Lernumgebungen, in denen Lernende eigenständig räumliche Zusammenhänge erkunden. Sie können geometrische Objekte manipulieren, chemische Reaktionen simulieren oder technische Prozesse interaktiv erforschen (Kavenius, 2024). VR fördert durch interaktive Simulationen nicht nur das Verständnis abstrakter Konzepte, sondern auch die räumliche Vorstellungskraft (Jisc, 2024).

+D81Augmented Reality (AR) ergänzt reale Lernumgebungen mit digitalen Elementen und macht abstrakte Konzepte visuell greifbar. In der Geografie beispielsweise nutzen Schüler*innen interaktive Karten zur Analyse topografischer Strukturen, während in der Mathematik 3D-Modelle geometrischer Figuren die räumliche Vorstellungskraft unterstützen (Alliance4XR, 2024). AR-Anwendungen ermöglichen es Lernenden, in ihrem eigenen Tempo zu arbeiten, indem sie durch personalisierte Inhalte auf unterschiedliche Niveaus angepasst werden (Buether, 2010).

KI-gestützte adaptive Lernplattformen ermöglichen eine präzise Anpassung des Lernprozesses durch die Analyse individueller Stärken und Schwächen. Adaptive Plattformen bieten:
Dynamische Lernanalysen, um personalisierte Übungen zu generieren.
KI-gestütztes Feedback, das gezielte Verbesserungen vorschlägt.
Automatisierte Tutorensysteme, die personalisierte Unterstützung bieten (Schulz-Zander & Tulodziecki, 2009).

Digitale Geometrie-Plattformen nutzen KI, um Schüler*innen dabei zu unterstützen, räumliche Konstruktionen zu entwerfen und in Echtzeit Korrekturen vorzunehmen.
P+D78raxisbeispiele für individualisiertes Lernen mit neuen Technologien wären beispielsweise:
Mathematik mit VR: Interaktive 3D-Modelle zur Erforschung geometrischer Strukturen (Kavenius, 2024).
Biologie mit AR: Detaillierte 3D-Visualisierungen von Organen und biologischen Prozessen (Alliance4XR, 2024).
Sprachunterricht mit KI: Individuell angepasste Sprachlernprogramme mit dynamischer Rückmeldung (Jisc, 2024).
Technische Ausbildung mit VR: Simulation von Maschinenmodellen zur individuellen Problemlösung (Vasilchenko et al., 2020).

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass innovative Technologien eine flexible und adaptive Gestaltung individueller Lernprozesse ermöglichen, die über traditionelle Methoden hinausgeht. VR schafft immersive Erlebnisse, AR verbindet Theorie mit Praxis und KI-gestützte Plattformen bieten personalisierte Lernpfade. Diese Technologien verbessern nicht nur die visuell-räumliche Kompetenz, sondern fördern auch die Motivation und Selbststeuerung der Lernenden. Eine didaktisch sinnvolle Integration in den Bildungsalltag ist entscheidend, um das Potenzial dieser Technologien optimal zu nutzen.

Quellen:
Alliance4XR. (2024). XR in Education: Transforming Learning with Immersive Experiences. https://alliance4xr.eu/2024/10/25/xr-in-education-transforming-learning-with-immersive-experiences/

Buether, A. (2010). Die Bildung der räumlich-visuellen Kompetenz: Neurobiologische Grundlagen für die methodische Förderung der anschaulichen Wahrnehmung, Vorstellung und Darstellung im Gestaltungs- und Kommunikationsprozess. Nr. 23 der Schriftenreihe Burg Giebichenstein Kunsthochschule Halle.

Dewey, J. (1938). Experience and education. Macmillan Company.

Hattie, J. (2009). Visible Learning: A synthesis of over 800 meta-analyses relating to achievement. Routledge.

Jisc. (2024). Extended Reality in Learning and Teaching Report 2023/24. https://www.jisc.ac.uk/reports/extended-reality-in-learning-and-teaching-report-2023-24

Kavenius, E. (2024). Learning XR – Extended Reality as a Tool in Education and Training. LinkedIn. https://www.linkedin.com/pulse/learning-xr-extended-reality-tool-education-eeva-kavenius-jrrhf

Montessori, M. (2021). Grundlagen meiner Pädagogik und weitere Aufsätze zur Anthropologie und Didaktik. 13., unveränd. Edition. Freiburg im Breisgau: Verlag Herder.

Schulz-Zander, R., & Tulodziecki, G. (2009). Pädagogische Grundlagen für das Online-Lernen. In L. J. Issing & P. Klimsa (Hrsg.), Online-Lernen: Handbuch für Wissenschaft und Praxis (S. 35-45). Oldenbourg.

Vasilchenko, A., Li, J., Ryskeldiev, B., Sarcar, S., Ochiai, Y., Kunze, K., & Radu, I. (2020). Collaborative Learning & Co-Creation in XR. In CHI EA ’20: Extended Abstracts of the 2020 CHI Conference on Human Factors in Computing SystemsVygotsky, L. S. (1978). Mind in society: The development of higher psychological processes. Harvard University Press.

Wie kann XR Lehrende dabei unterstützen, Diversität und Inklusion in den Unterricht zu integrieren?

Aus der Perspektive von Lehrenden eröffnet Diversität in XR transformative Möglichkeiten für den Bildungsbereich, indem sichergestellt wird, dass XR-Umgebungen für Schüler*innen aller Hintergründe und Fähigkeiten zugänglich und inklusiv sind. XR bietet Lehrenden leistungsstarke Werkzeuge, um Vielfalt und Inklusion im Unterricht zu fördern. Lehrende können virtuelle Verkörperungen in XR nutzen, damit Schüler*innen in verschiedene Identitäten schlüpfen, Empathie entwickeln und Vorurteile hinterfragen. Dieser immersive Ansatz eignet sich besonders gut für das Lehren kultureller Vielfalt, historischer Perspektiven und komplexer gesellschaftlicher Themen.
Zudem ermöglicht XR die Gestaltung anpassbarer Lernumgebungen, die auf unterschiedliche Lernstile und Bedürfnisse zugeschnitten sind. Diese Flexibilität erlaubt es Lehrenden, individuelle Anforderungen effektiv zu berücksichtigen und ein integratives Lernklima zu schaffen. Sprachunterstützung – etwa mehrsprachige Optionen oder Gebärdensprache in XR-Anwendungen – stellt sicher, dass Schüler*innen aus verschiedenen sprachlichen Hintergründen uneingeschränkt teilnehmen können.

Durch Projekte wie ” Kulturelle Fenster” können Lehrende mit ihren Klassen virtuelle Exkursionen unternehmen, um verschiedene Kulturen und sozioökonomische Lebenswelten zu erkunden. Dadurch wird das globale Bewusstsein geschärft und das interkulturelle Verständnis gefördert – ohne die Einschränkungen physischer Reisen. Die Barrierefreiheitsfunktionen von XR, die unterschiedliche Behinderungen berücksichtigen, sorgen für eine noch inklusivere Klasse, da alle Schüler*innen vollständig an den Lernaktivitäten teilnehmen können. XR-Umgebungen bieten zudem geschützte Räume, in denen sich marginalisierte Schüler*innen sicher ausdrücken können.

Interaktive historische Nachstellungen mithilfe von XR erlauben es Lehrenden, Geschichte aus unterschiedlichen Blickwinkeln lebendig werden zu lassen und so das Verständnis der Schüler*innen für vielfältige historische Narrative zu vertiefen. Außerdem ermöglichen XR-Plattformen globale Gemeinschaftsprojekte, fördern interkulturelle Zusammenarbeit und ein “weltbürgerliches” Denken. Dank der Anpassungsfähigkeit von XR können Lehrende personalisierte Lernwege entwickeln, die den kulturellen Hintergrund, den Lernstil und die individuellen Bedürfnisse der Lernenden berücksichtigen.

Wenn Lehrende Diversität in XR bewusst umsetzen, entstehen ansprechendere, realitätsnähere und inklusivere Lernumgebungen. Dieser Ansatz bereichert nicht nur das Bildungserlebnis, sondern trägt auch zu einer empathischeren und verständnisvolleren Gesellschaft bei. Da sich XR-Technologien stetig weiterentwickeln, ist es für Lehrende essenziell, Vielfalt und Inklusion in den Vordergrund zu stellen, damit virtuelle Lernräume die reiche Bandbreite menschlicher Erfahrungen widerspiegeln und würdigen.