Augmented Reality-een nieuwe onderwijs-en leermethode komt

Pagina 3

Augmented Reality (AR) is een veelbelovende technologie, waar ech-ter weinig of geen ervaringen bestaat bij docenten en trainers. Het probleem is om de mogelijkheden van deze techniek in de klas uit te proberen. Dit komt voornamelijk door de hoge prijs van de relevante hardware (AR bril), de momenteel geringe hoeveelheid lesmateriaal, geen toepasselijke ervaringen met betrekking tot het meten van de didactische waarde van AR-simulaties en het probleem om gemak-kelijk lesinhoud voor AR te kunnen maken.

Deze handleiding biedt lezers praktische adviezen over:

• Waar en in welke situatie AR zinvol is (beslissings parameters)

• De keuze van AR brillen? (Checklist van relevante specificaties)

• Voorbeeld lesscenario’s en praktische lesvoorbeelden.

• De resultaten zijn gebaseerd op inzichten in de behoeften van docenten en opleiders in het beroepsonderwijs (VET, zie bijlage met enquêteresultaten).

Wat is augmented reality?

Augmented Reality verbetert iemands waarneming van de werk-elijkheid door digitale gegevens en beelden over de fysieke wereld heen te leggen. Als hierbij de virtuele objecten kunnen worden ge-manipuleerd in de ruimte, is er sprake van Mixed Reality (MR). Virtual Reality (VR) daarentegen vervangt de echte wereld door een volledig gesimuleerde omgeving.

Nut?

AR stelt gebruikers in staat fysiek en digitaal informatie gelijktijdig te verwerken. Dit verbetert het vermogen om informatie preciezer en sneller te verwerken en op te nemen, beslissingen sneller te nemen en taken sneller en efficiënter uit te voeren.

Pagina 4

WAAR IS HET VOORDEEL?

AR-verrijkte onderwijs- en leerscenario‘s kunnen wor-den toegepast in theoretische en praktische leersi-tuaties. Hierbij is het van belang dat niet de techniek maar de didactiek centraal staat (eerst didactiek en op de tweede plaats technologie).

Het gebruik van Augmented Reality moet bijdragen aan beter gemotiveerde leerlingen, die sneller en betere leerresultaten behalen. Onderstaande vragen voor AR-gebruik op theoretische en praktische onder-wijs- en leeromgevingen moeten vooraf worden be-antwoord:

• Wat moet worden gevisualiseerd (didactische behoeften)?

• Welke Augmented Reality-bril is hierbij geschikt?

• Hoe kan ik de relevante visualisatie maken of verkrijgen?

• Waar kan ik meer te weten komen over het ge-bruik van Augmented Reality?

TOEPASSINGSGEBIEDEN?

Augmented Reality heeft een verscheidenheid aan mogelijkheden in het beroepsonderwijs, zoals visuali-satie in een reële beroepssituatie, instructies, interac-tie en foutsimulatie. Het helpt onder andere om:

• Diverse gegevens in de werkelijkheid te visualise-ren en zo beter te begrijpen,

• Om tijd te besparen; b. v. hoe iets wel of niet functioneert.

Bij theoretisch lessen kan AR worden gebruikt om informatie te visualiseren. In praktische trainingsom- gevingen hebben instructies en (fout)simulaties de voorkeur. Het repareren van een kapotte auto is zo‘n praktisch leerscenario. Met behulp van een AR-bril, kan de informatie / procedure over het repareren van een defect direct in de praktijk in bijzijn van de auto worden gevisualiseerd. Bovendien kunnen verdere leereffecten worden bereikt en ondersteund door de reparatie met een AR-bril te simuleren.

AR helpt om basisprincipes van hoe iets werkt te be-grijpen. Met een bredere beschikbaarheid van hard- en software en leerinhoud voor AR zal deze techniek een belangrijke aanvulling vormen op reeds bestaand leermethodieken. De beschikbaarheid zal binnen het beroepsonderwijs voornamelijk moeten worden geï-nitieerd door het beroepenveld.

Waar heb ik Augmented Reality voor nodig?

Eerlijk gezegd heeft u dat waarschijnlijk nu nog niet, behalve dat u een early adopter bent van technologie en u uw huidige onderwijs- en leer-methoden in theoretische en praktische training wilt verrijken om uw studenten te motiveren en kennis wilt laten maken met de nieuwste leermethodieken.

Om AR te introduceren in het huidige onderwijs- en leeromgevin-gen, moeten er een aantal problemen worden opgelost, zoals:

• de beschikbaarheid van nu nog relatief dure AR-brillen,

• het creëren van nieuwe en het wijzigen van bestaande AR-leerinhoud,

• het kiezen van de juiste onderwijs- en leervormen.

Deze problemen kunnen worden opgelost door AR te gebruiken in leer-groepen waarbij bij één of twee station wordt gewerkt met een AR-bril, of werkvormen waarbij rouleert de AR-bril wordt ingezet. Klassikale in-structie is in bepaalde situaties ook mogelijk als het beeld wordt gepro-jecteerd op de beamer.

Om het potentieel van AR-onderwijs te vergroten, in theoretische en praktische trainingsomgevingen, zijn de volgende aanbevelin-gen essentieel.

Reële beroepssituatie in school brengen – Voorbeelden:

• Werking van zichtbare delen van machines

• Functionerende niet-zichtbare delen van machines

• Functionerende niet-zichtbare chemische, biologische of fysische processen

• Werken met gevaarlijke stoffen

• Werken met dure apparatuur

• Foutsimulatie bij het gebruik van technische apparatuur, enz.

• Individuele instructie van veel leerlingen of studenten op hetzelfde moment

Pagina 6

Bestaande onderwijs- en leermethoden verrijken.

• Demonstratie / simulatie – b. v. het delen van gebruikerservaringen door het projecteren van de virtuele ondersteuning in bepaalde reële situa-ties.

• De verwerking van theoretische kennis – b. v. het onderbouwen van kennis met visualisaties in de reële omgeving.

• Projectgericht leren – b. v. het simuleren van beroepstaken

• Beoordeling van competenties – b. v. (fout-) simu-laties om vaardigheden te testen

Keuzecriteria AR-brillen:

• Prijs

• Gewicht, draagcomfort

• Ondersteunende software platforms (b. v. Unity)

• Compatibiliteit met standaard office software

• Standalone of bedrade AR-bril

• Zichthoek door de bril

• Batterijduur (zie pagina 7)

Lesscenario’s met AR

• Afwisseling in didactische werkwijzen is belang-rijk om studenten te motiveren en uit te dagen tot leren. Een instructie over de werking van een machine wordt al gauw saai als dit alleen wordt verteld zonder enige interactie en echte erva-ring / beleving.

• Organisatievormen: in verband met de relatief hoge kosten van AR-brillen zijn er deze beperkt tot: presentatie door docent / trainer via beamer of individuele ervaring in leerstations

Effectmeting bij studenten - betere motivatie (vastgesteld door onderzoek en gesprekken) en / of betere testresultaten worden verwacht

De beste manieren om docenten en trainers te motiveren om AR in te zetten in theoretische en praktische lessen is door het aanbieden van work-shops, het leveren van kant-en-klare lesmateriaal, en geven van didactische en organisatorische tips.

Pagina 7

elke AR-bril is geschikt?

Er is een groeiend aantal producenten van AR-brillen. Bijna maandelijkse komen er nieuwe AR-brillen op de markt. Bij de selectie van een ge-schikte AR-bril is het helaas nog zo dat er bijna geen informatie te vinden is over het educatief gebruik van de aan geprijsde AR-bril.

Een alternatief voor een AR-bril zijn smartphones of tablets die geschikt zijn voor AR-gebruik. Ze zijn het best te gebruiken tijdens meer theoreti-sche leersituaties, omdat je deze in de hand moet houden. In praktische leer- en trainingssituaties moeten veela beide handen vrij zijn. Bij gebruik in theoretische en praktische leersituaties zijn AR-brillen in het voordeel. Zie ook het vergelijkingsblad AR-glas in bijlage 1.

Checklist voor AR brillen:

• Prijs

• Gewicht

• Ondersteunende software platforms (b. v. Unity)

• Batterijduur

• Mogelijkheid om hoofd bewegingen te registreren („head tracker”)

• Zichthoek van de AR-bril (e.g.130°)

• Aan- en besturing (voice, buttons, special controlers etc.)

• Geluid

• Camera (Megapixel)

• Connectivity (Wi-Fi, Mini USB etc.)

• Bestaande gratis of te kopen modellen

• Compatibiliteit met standaard Office software

• Standalone of bedrade AR-bril

• Klanten support

• Garantie

Pagina 9

Open List of producers (2018)

Microsoft: Hololens 1 + 2https: / / www.microsoft.com / en-us / hololens

Google: Google Glass 2https: / / x.company / glass /

Meta: Meta 2http: / / www.metavision.com /

Epson: Epson Moverio BT-200https: / / epson.com / For-Work / Wearables / Smart-Glasses / c / w420

Vuzix: Vuzix M100 Smart Glasseshttps: / / www.vuzix.com / Products / m100-smart-glasses

Sony: Sony SmartEyeglasshttps: / / developer.sonymobile.com / products / smarteyeglass /

Daqri: Daqri smart glasseshttps: / / daqri.com / products / smart-glasses /

Magic Leap: Magic Leap One glasseshttps: / / www.magicleap.com /

Strategische AR-toepassing -Vier use cases voor beroepsonderwijs en -opleiding (VET)

Voor de introductie van AR in theoretische en praktische trainingsomgevingen kan het TPACK-model worden gebruikt. Het model is ontworpen rond het idee dat inhoud (wat je leert) en pedagogie (hoe je lesgeeft) de basis moeten zijn voor de introductie van techno-logie om het leren te verbeteren.

Het gebied, waar de drie cirkels elkaar overlappen, waar de drie soorten kennis samen-komen, is de gewenste status om technologie, pedagogiek en kennis te combineren.

Technologische kennis, om met AR te werken in theoretische en praktische trainings-omgevingen, vereist onder andere kennis omtrent het gebruik van AR-hardware en ken-nis van de bestaande infrastructuur (Wifi enz.).

www.tpack.org / (21.01.2018)

Pagina 11

Pedagogical knowledge verwijst naar kennis van methoden van lesgeven en leren, zoals lesplanning en beoordeling van studenten.

Content knowledge verwijst naar kennis van docen-ten en trainers over het te leren of te onderwijzen on-derwerp.

Voor het combineren van inhoud, technologische en peda-gogische kennis (TPACK) moeten de relevante les, inhoud en didactische methoden worden gekozen.

De volgende grafiek geeft een overzicht, met voor-be-elden uit de automobielsector, architectuur, che-mie en IT, waarbij het onderwijzen van bepaalde principes of werkstappen de meeste voordelen heeft.

Voor AR-gebruik bij autotechniek, b. v. om te leren hoe een auto moet worden geïnspecteerd, zijn op instruc-ties gebaseerde scenario‘s in praktische trai-nings-omgevingen de beste onderwijs- en leermetho-de. Voor IT, b. v. het upgraden van het RAM-geheugen van een computer, (remote) AR-instructies zijn de bes-te keuze. In het vakgebied van de architectuur hebben simu-laties de voorkeur. Voor de training in de chemie foutsimulatie (b. v. juiste meting met gaschroma-to-grafie) hebben het optimale invloed op het bereiken van de leerdoelen.

Samengevat; de voordelen van het gebruik van AR liggen vooral bij praktische instructie en praktijksimu-la-ties, wanneer ze een duidelijk toegevoegde waarde hebben ten opzichte van bestaande leermethoden.

Practicaltrainingenvironment

Theoreticaltrainingenvironment

Instruction Simulation

Revision Presentation

Gas chromatography

Molecular processes

Inspection/repair of car

Operation of electrical carcomponents

Visualisation of buildings

Placing virtual designs in realisticenvironment

Computer Structure

Upgrading RAM in computer

Pagina 12

Onderstaand vier korte voorbeelden, hoe AR in lessen te integreren:

AR-visualisatie in de chemie (praktische training)

• Leerscenario: foutsimulatie van apparatuur voor gaschromatografie

• Leerinhoud: Werking van gaschromatografie - meetprincipes en simulatie van verschillende virtuele fouten (verschillende leerpaden)

• Onderwijs- en leermethode: groepswerk en leerstations

• Meting van het leerresultaat: praktische vragenlijst en simulatie resultaten

AR-visualisatie bij architectuurlessen (theoretische training)

• Leerscenario: virtuele ontwerpen in een realistische omgeving plaatsen

• Leerinhoud: digitale ontwerpen maken en deze beoordelen in een realistische omgeving

• Onderwijs- en leermethode: werkstations en leerstations

• Meting van het leerresultaat: praktische vragenlijst en virtuele presentaties

AR-visualisatie in IT (theoretische training) • Leerscenario: computerstructuur

• Leerinhoud: presentatie van computerstructuur en componenten

• Onderwijs- en leermethode: werk- en leerstations

• Meting van leerresultaten: praktisch virtuele toets

Geïnteresseerd in meer informatie over AR voor onderwijs en opleiding?

Geïnteresseerd waar u AR-leerinhouden en tips kunt ophalen voor het beroepsonderwijs?

www.AR4VET.com

Enquêteresultaten: samenvatting van de behoeften vragenlijst m.b.t. het gebruik van augmented reality

De enquête werd uitgevoerd in het najaar van 2017, in vijf EU-landen (Cy-prus, Finland, Duitsland, Nederland en Slovenië), onder ongeveer 100 (bedrijfs) trainers en docenten, en managers op het gebied van beroep-sonderwijs. De vraag naar het gebruik van Augmented Reality (AR), als nieuwe onderwijs- en leermethoden, verschilt sterk tussen IT, automoti-ve, architectuur en chemie opleidingen.

The starting point (STEP 1) was the analysis of the current use of typi-cal hard- and software in theoretical and practical training. Surprisingly was, that there is no real difference of hardware and software use bet-ween theoretical and practical training (Graph 1 and 2). This might be due to the fact, that proven equipment and programs have a hybrid use in both kinds of training. This hybrid approach of using the existing in-frastructure is reflected by the ex- tensive use of computers, black- and chalkboards as well as bea- mers / projectors and the rise of new equip-ment such as tablets as smartboards. VR and AR glasses were only used in practical trai- ning environments.

X-axis: option, Y-axis: no. of answers; same structure applies for all following graphs

Pagina 15

Het gebruik van standaardsoftware, zoals MS Office / Office 365, in combinatie met video‘s en zoekmachines en e-learningplatformen, zijn bepalend voor de toepassing van software voor onderzoek, visu-alisatie en zogenaamde „opslagleren“ - doeleinden, zoals e-learning. Extra, vrij beschikbare software, zoals WhatsApp en Kahoot, wordt gebruikt voor speciale individuele behoeften.

De contexten, waar digitale media worden gebruikt in de klas, laat zien dat onderzoeks-, presentatie- en probleemoplosdoelen domi-neren. Leer- werkstations met digitale leermiddelen worden relatief minder gebruikt (grafiek 3). Dit kan het gevolg zijn van het feit dat relevante software beschikbaar is voor alle studenten op voor hun relevante apparaten. De leerstationbenadering een mogelijkheid om vrij nieuwe, dure of speciale apparatuur, zoals AR-brillen in te zetten in het onderwijs.

Pagina 16

Het gebruik van nieuwe onderwijs- en leermethoden, zoals AR, vereist eerdere ervaringen met digitale media. Het huidige gebruik wordt als positief beoordeeld. De invloed op de leerkwaliteit en -re-sultaten worden gunstig beoordeeld (grafiek 4).

Pagina 17

Der Nutzen für Ausbilder und Lehrer bei der Anwendung digitaler De voordelen voor doenten en opleiders hebben voornamelijk betrek-king op het verwerven van kennis, het toepassen van vaardigheden en het verkrijgen van mediacompetentie (grafiek 5). Kennis van en vaardigheden met digitale media worden als zeer belangrijk gewaar-deerd bij de introductie van nieuwe leermethode.

In STAP 2 analyseerden we de potentiële toegevoegde waarde van nieuwe hardware, die in de les worden gebruikt, voor presentatie, instructie, (fout-) simulatie en reflectie. De toegevoeg-de waarde van AR wordt meer gezien in het veld van (fout-) simulatie en minder bij presentatie en instructie, waarbij hardware zoals computer, smart-phones, smartboards en tablets domineren (grafiek 6).

Pagina 18

Pagina 19

Wanneer het gaat om (fout-) simulatiebehoeften, in het domein van extra softwaregebruik (grafiek 7), domineert serious gaming en niet standaardsoftware, zoals MS Office / Office 365. Dit toont aan dat er een kloof is waarbij AR-gerelateerde software van toegevoegde waarde kan zijn.

De relevante visualisatiebehoeften zijn behoorlijk breed. Dit komt door het feit dat de meeste docenten en trainers nog geen AR-bril hebben gedragen. Vanuit een theoretisch kader is invulling geven aan de vraag hoe deze nieuwe technologie kan worden ingezet.

Gebied Visualisatie voor Voorkeurles- en leermethoden

Architectuur het plaatsen van virtueel ontwerp in een realistische omgeving, assemblage en reparatie met instructies op afstand van een specialist, laat zien hoe het eruit ziet

Simulatie Instructie

Automotive Controle en reparatie van automotoren, structuren enhet lokaliseren componenten

Instructie

Chemie het functioneren van het moleculaire processen en meetinstrumenten (b. v. gaschromatografie)

Simulatie

IT computer structuren, programmeren, database, basis algoritmes

PresentatieInstructieSimulatie

Pagina 20

In STAP 3 analyseerden we de trainingsbehoeften voor leraren en trainers om met Augmented Reality te kunnen werken. Bijna alle vormen van trainingen (on- en offline) zijn wenselijk (grafiek 8).

Pagina 21

Workshops, video‘s, kant-en-klare leer- en lesmaterialen en ook Blended learning vormen (grafiek 9) zijn de meest gewenste vor-men om kennis en vaardigheden op te doen met AR.

Arthur C. Clarke zei ooit dat „elke vrij geavanceerde technologie niet te onderscheiden is van magie.“ Het gebruik van augmented reality in de klas en praktische trainingsomgevingen is nog steeds magisch voor docenten en trainers, doordat AR een nieuwe en on-bekende technologie is. Maar de magie kan worden goed worden ingezet in het onderwijs. AR4VET wil docenten en trainers helpen om een wonder te verrichten.

De steun van de Europese Commissie voor de

productie van deze publicatie houdt geen

goedkeuring van de inhoud in. De inhoud geeft de

standpunten van de auteurs weer en de Commissie

kan niet aansprakelijk worden gesteld voor het

gebruik dat eventueel wordt gemaakt van de daarin

opgenomen informatie.