AUGMENTED REALITY

& MOTIVATIE IN EDUCATIE

HOE EEN NIEUWE TECHNIEK DE MOTIVATIE IN HET ONDERWIJS KAN VERHOGEN.

Samantha Schoonen

Oss, 4 april 2013

2

AUGMENTED REALITY

& MOTIVATIE IN EDUCATIE

HOE EEN NIEUWE TECHNIEK DE MOTIVATIE IN HET ONDERWIJS KAN VERHOGEN..

Onderzoeksverslag voor Fontys Hogeschool ICT Student: Samantha Schoonen Studentnummer: 2153834 PCN: 227811 Profiel: ICT en Media Design Periode: 11 Klas: M63 Vak: Onderzoeksvaardigheden en Belevingstechnologie Workshops: Augmented Reality & Virtual Reality Gekozen verdiepingsonderwerp: Augmented Reality Docent Onderzoeksvaardigheden: Huub Prüst

Uitgiftedatum: 4 april 2013

3

VOORWOORD Dit onderzoeksverslag is geschreven naar aanleiding van een schoolopdracht voor het vak Onderzoeks-

vaardigheden voor de richting ICT en Media Design op de Fontys Hogeschool voor ICT in Eindhoven. Voor deze

opdracht heb ik 8 weken de tijd gehad om een onderzoek uit te voeren naar de techniek van Augmented

Reality en hoe dit toegepast kan worden om leerlingen en studenten in het onderwijs te motiveren om te

leren.

Voor dit onderwerk heb ik gekozen op basis van twee workshops die ik bij het vak belevingstechnologie heb

gehad. De keuze was daar Augmented of Virtual Reality. Deze twee technieken heb ik met elkaar vergeleken

voordat ik een keuze had gemaakt tussen de twee technieken, om van tevoren te kijken wat de mogelijkheden

en verschillen er tussen waren.

Augmented Reality heb ik later verder toegespitst op de mogelijkheden in het onderwijs, omdat ik zelf nog

student ben en ik wilde weten hoe het onderwijs van de toekomst eruit zou kunnen zien. In dit verslag zal het

uitgevoerde onderzoek besproken worden. De informatie in dit onderzoek is verzameld door Online Desk

Research, voornamelijk gebaseerd op gevonden artikelen, onderzoeken en scripties gerelateerd aan de

onderwerpen Augmented Reality, Motivatie en Educatie. De gebruikte bronnen zullen worden weergegeven als

(Auteur, Jaartal) en zijn terug te vinden in de referentielijst aan het einde van dit verslag.

Ik vond het een leuk onderzoek om te doen, maar ben er wel veel tijd mee kwijt geweest. Dit omdat er

ontzettend veel informatie en onderzoeken over dit onderwerp waren te vinden en het lastig was alle

informatie vlot door te lezen. De meeste onderzoeken waren in het Engels geschreven, waardoor ik soms de

teksten maar lastig kon begrijpen door het gebruik van Engelse woorden, waarvan de betekenis in het

Nederlands soms wat onduidelijk was. Ook koste het me veel tijd de juiste informatie te filteren en hiervan een

goed lopende tekst te schrijven.

In dit voorwoord zou ik graag mijn begeleider Huub Prüst bedanken voor de begeleiding bij dit onderzoek, en in

het bijzonder voor de feedback als ik even vast zat.

Samantha Schoonen

4

INHOUDSOPGAVE Voorpagina 2

Voorwoord 3

Inhoudsopgave 4

Samenvatting 5

1. Inleiding 6

2. Achtergrond 2.1 Probleemstelling 2.2 Doelstelling 2.3 Onderzoeksvraag

2.3.1 Deelvragen

7 7 8 8 8

3. Methodologie 3.1 Online Desk Research

9 9

4. Resultaten 4.1 Demotivatie in het Onderwijs

4.1.1 Vroegtijdige schoolverlaters 4.1.2 Motivatieproblemen 4.1.3 Conclusie demotivatie

4.2 Wat is Augmented Reality? 4.2.1 Overzicht van Toepassingsmogelijkheden 4.2.2 Mate van Technische volwassenheid 4.2.3 Globale Technische werking 4.2.4 Technische Complexiteit 4.2.5 Conclusie Augmented Reality

4.3 Augmented Reality in het onderwijs 4.3.1 Voordelen van AR in het onderwijs 4.3.2 Toepasmogelijkheden 4.3.3 Problemen met AR in het onderwijs 4.3.4 Conclusie AR in het onderwijs

4.4 Manieren van motiveren 4.4.1 Serious games 4.4.2 Conclusie motivatie

10 10 10 10 11 12 12 14 15 16 17 18 18 18 19 20 21 21 22

5. Conclusie en discussie 5.1 Conclusie 5.2 Discussie

23 23 23

6. Evaluatie, aanbevelingen 6.1 Evaluatie 6.2 Aanbevelingen voor verder onderzoek

24 24 24

Referenties

Boeken

Artikelen en rapporten

Online bronnen

25 25 25 26

Bijlagen A. Ontwikkeltools AR B. Verdiepingskeuze en argumentatie AR

28

5

SAMENVATTING Door de grote hoeveelheid leerlingen die vroegtijdig hun school verlaten, het lage slagingspercentage van

middelbare scholen en de opkomst van de WIFI-generatie & social media is er een onderzoek ingesteld. Het

algehele probleem zit hem in de nieuwe opkomende technieken en het gebrek aan motivatie om te leren door

leerlingen en studenten. In dit onderzoek wordt gekeken hoe de nieuwe techniek van Augmented Reality

ingezet kan worden in het onderwijs met als doel om leerlingen te motiveren om te leren.

Dit onderzoek is gebaseerd op online desk research, waarbij verschillende onderzoeken, artikelen en online

bronnen zijn gebruikt om antwoordt te krijgen op de deelvragen.

Een van de onderwerpen die behandeld wordt is de demotivatie in het onderwijs. Hierbij is gekeken naar de

factoren die een rol spelen bij voortijdige schoolverlaters. Ook is er gekeken naar de factoren die

motivatieproblemen veroorzaken, waarbij interne en externe factoren aan het licht zijn gekomen. Hieruit bleek

voornamelijk dat motivatie samenhangt met de schoolprestaties en het denkbeeld van de leerlingen.

De techniek Augmented Reality wordt uitgebreid behandeld. Zo wordt er ingegaan op de geschiedenis, en de

toepasmogelijkheden om er achter te komen waarvoor de techniek inzetbaar is en waarvoor deze al wordt

ingezet. Zo blijkt dat Augmented Reality al ingezet wordt voor onder andere advertenties en commercieel

gebruik, medische toepassingen, navigatie en informatie, maar ook voor entertainment en educatie. Deze

laatste twee vallen samen op het gebied van games. Bovendien is er gekeken naar de huidige status van de

techniek, waaruit blijkt dat de techniek zich al in een verder ontwikkelstadium bevind. Verder zijn de

problemen met de techniek aan het licht gekomen, waaruit bleek dat er nogal wat zwakke punten te vinden

zijn in zowel de hardware als software en ook op het gebied van design van ontwikkelde applicaties hiervoor.

Daarnaast is er gekeken naar de globale technische werking. Deze is gebaseerd op tracking methodes die zowel

image-based als location-based werken. Bovendien komt de technische complexiteit van de techniek aan bod.

Afhankelijk van de vaardigheden van de ontwikkelaars en de gekozen toolkit, is de techniek gemakkelijk te

gebruiken, aan te passen en uit te breiden voor onderwijsdoeleinden.

Doordat Augmented Reality al toegepast wordt in het onderwijs, wordt ook dit kort in een hoofdstuk

behandelt. Hierin komen verschillende voordelen van AR in het onderwijs aan bod, waaronder de koppeling

tussen theorie en praktijk en de mogelijkheid tot het verrijken van de lesstof. AR wordt in het onderwijs al

toegepast in lesboeken, games, veiligheidstraining en bij object modelling. De techniek kan bovendien ingezet

worden, zodat leerlingen leren op basis van ontdekking. Verder zijn er verschillende problemen met AR in het

onderwijs aan het licht gekomen. Hierbij is gekeken aar de technologische problemen op basis van apparatuur,

maar ook de pedagogische problemen van het invoeren van deze lestechniek in het onderwijs en de problemen

die het lesmateriaal voor studenten vormt.

Op het gebied van leerlingen motiveren om te leren is er gekeken naar hoe serious games dit aanpakken.

Hiervan zijn de positieve en negatieve effecten van games aan het licht gekomen, waarbij games ook

daadwerkelijk leerlingen kunnen stimuleren in het leerproces. Als er rekening wordt gehouden met de

behoeftes van de studenten, te weten, competentie, autonomie en verwantschappen, en dit verwerkt wordt in

een applicatie, dan kan dit naast motivatie om te leren tijdens het gebruiken van de app, ook de leerling hierna

nog stimuleren.

Als er aandacht besteedt wordt aan de hierboven genoemde factoren en behoeftes en de koppeling van

serious games en Augented Reality applicaties wordt gelegd, kunnen deze factoren, als ze op de juiste manier

worden verwerkt, een positieve invloed hebben op de motivatie van studenten om te leren. Een Augmented

Reality game kan dus bijdragen aan een verbeterde motivatie, betere schoolprestaties en op den duur minder

voortijdige schoolverlaters en een hoger slagingspercentage van middelbare scholieren.

6

1. INLEIDING De aanleiding van het onderzoek zijn onder andere de ontwikkelingen van nieuwe technieken, zoals

Augmented Reality (AR) en Virtual Reality (VR), en de grote hoeveelheid leerlingen die voortijdig stopt met hun

schoolopleiding of hun examens niet halen. Dat leerlingen stoppen met hun school of de lesstof niet goed

beheersen heeft met vele factoren te maken, en een ervan is demotivatie.

Het aantal voortijdige schoolverlaters dat stopt met school voordat ze hun diploma hebben behaald, is de

afgelopen jaren gegroeid. Ook het slagingspercentage, is met de komst van de nieuwe exameneisen, gedaald.

Een van de oorzaken is de opkomst van social media, waarin veel tijd gestoken wordt door leerlingen, en de

verslaving aan games. Het onderwijs zou dan niet leuk en interessant genoeg zijn om hiermee aan de slag te

gaan, met een gebrek aan motivatie als gevolg.

Als eerste is er een vooronderzoek gestart naar de verschillen tussen de technieken Augmented Reality en

Virtual Reality om te bepalen welke techniek het beste toegankelijk is voor de mensen van nu (bijlage B).

Hieruit is Augmented Reality als beste optie gekomen.

Het onderzoeksrapport legt uit hoe de techniek Augmented Reality kan worden ingezet om de motivatie, van

leerlingen in het onderwijs, te verbeteren.

Dit onderzoek is opgezet om inzicht te verkrijgen in: (a) de mogelijkheden van Augmented Reality, (b) de

motiverende en demotiverende factoren in het onderwijs, en (c) het verkrijgen van inzicht op hoe Augmented

Reality ingezet kan worden in het onderwijs. De uitkomsten en inzichten van dit onderzoek kunnen vervolgens

verwerkt worden tot een Augmented Reality applicatie die kan worden ingezet voor educatieve doeleinden, die

de motivatie van de leerlingen om te leren tegelijk zal verhogen en het onderwijs voor de leerlingen leuker zal

maken.

Dit onderzoek is relevant voor de maatschappij, omdat de uitkomsten van dit onderzoek gebruikt kunnen

worden voor ontwikkelaars van AR applicaties voor het onderwijs. Deze applicaties zullen uiteindelijk toegepast

worden in het onderwijs, waardoor leerlingen meer aan te sporen om te leren, en dus door te gaan met school

en hun best te doen om hun diploma te behalen. Dit resulteert uiteindelijk op een hoger slagingspercentage en

meer mensen met een gegrond diploma, wat goed is voor de Nederlandse kenniseconomie.

In het eerst volgende hoofdstuk wordt kort ingegaan op de achtergrondinformatie van voortijdige

schoolverlaters, het verlaagde slagingspercentage op middelbare scholen en nieuwe technologische

ontwikkelingen, en hoe dit geleid heeft tot het verder uitgewerkte onderzoek. In hoofdstuk 3 is informatie te

vinden over de gebruikte onderzoeksmethode. Hoofdstuk 4 zal informatie verschaffen over demotiverende

factoren, de techniek van Augmented Reality, de inzet van AR in het onderwijs en hoe leerlingen gemotiveerd

kunnen worden. In hoofdstuk 5 zullen de conclusies van het onderzoek besproken worden. Als laatste worden

hoofdstuk 6 een aantal aanbevelingen gegeven voor verder onderzoek.

7

2. ACHTERGROND 2.1 PROBLEEMSTELLING

Innovaties gaan steeds sneller en de technische vooruitgang is niet meer bij te houden. Overal om ons heen zien we de verschuiving naar het digitale tijdperk plaats vinden. Oude media bronnen worden vervangen door nieuwe digitale bronnen. Zo worden boeken vervangen door E-readers en kun je tegenwoordig de krant lezen op je tablet.

Deze digitalisering vindt niet alleen plaats in de werkende industrie, maar ook in het onderwijs. De kinderen die hiermee in aanraking komen is van een nieuwe generatie: ook wel de WIFI generatie genoemd (Hop & Delver, 2009). Ze krijgen al op zeer jonge leeftijd te maken met tablets en smartphones. Deze generatie is constant online via verschillende mediums. De kinderen zijn bij de technologische revolutie van het mobiele internet first users.

Verder zijn er op het middelbare onderwijs nog andere problemen aan de gang. Zo is er nog het probleem van de vroegtijdige schoolverlaters, de leerlingen die stoppen met hun middelbare school. Dit kan aan vele verschillende factoren liggen, waaronder leeftijd, etniciteit, cognitieve prestaties, stoornissen, handicaps en persoonlijkheidskenmerken (Holter, 2008). Deze factoren kunnen een slechte invloed hebben op de prestaties op school, maar ook op de motivatie van de leerlingen zelf.

Ook is er nog het probleem van het lagere slagingspercentage op HAVO & VWO. Deze trend is al vanaf het jaar 2009 waarneembaar. Een van de oorzaken voor een nog lager slagingspercentage is dat de exameneisen strenger zijn geworden. Eveneens zou een oorzaak kunnen zijn dat of de examens moeilijker worden, of het niveau van het onderwijs beneden maat is. Echter heeft dit wel als uitwerking op de leerlingen dat ze door deze feiten gedemotiveerd raken.

Andere fenomenen die geconstateerd zijn is de opkomst van social media, en dat deze een grote negatieve invloed hebben op het leerproces van jongeren, omdat deze veel tijd vergen. Verder zijn er volgens Melchers steeds meer leerlingen die verslaafd raken aan gamen. Al deze factoren leiden leerlingen af van hun leerdoelen (Truijman, 2011; Truijman, 2012). Dit zou te maken kunnen hebben met dat het onderwijs voor de leerlingen niet interessant en leuk genoeg is om hier echt mee aan de slag te gaan, waardoor een gebrek aan motivatie op treed en men daarom veel bezig is met social media en gaming (Van Miltenburg, 2012).

Het algemene probleem dat hierboven geschetst wordt, zit hem in het gebrek aan motivatie om te leren. School is niet leuk of interessant genoeg om hier veel tijd in te steken. De opkomst van het digitale tijdperk werkt hier nog niet aan mee.

Echter is de techniek Augmented Reality (AR) is in opkomst. Deze techniek legt een digitale laag over de werkelijkheid heen. Door middel van smartphone en tablet camera’s wordt de werkelijkheid waargenomen waar je met AR via een applicatie een visual toevoegt aan de werkelijkheid. Deze techniek is zeer breed en kent verschillende toepasmogelijkheden en wordt via diverse manieren getoond. Zo is deze techniek niet alleen toegankelijk via tablets en smartphones, maar wordt deze ook ontwikkeld voor helmen, brillen en contact lenzen. De applicaties die gemaakt worden zijn op verscheidene gebieden beschikbaar. Van archeologie tot toerisme en van commerciële doeleinden tot games (Wikipedia). De techniek van Augmented Reality wordt al toegepast op het onderwijs (Marlin Media, 2012). Op verschillende gebieden vind hierin ontwikkeling plaats. AR wordt gebruikt in onder andere studieboeken door daar een digitale laag overheen te leggen die afbeeldingen en onderwerpen in 3D kan tonen. Dit is gemakkelijk voor vakken zoals biologie, de anatomie van het menselijk lichaam, en geschiedenis, het visualiseren van oude gebouwen en kleding.

8

2.2 DOELSTELLING:

Inzicht verkrijgen in de mogelijkheden van Augmented Reality, motiverende en demotiverende factoren in het onderwijs en inzicht verkrijgen in hoe Augmented Reality in het onderwijs wordt ingezet. Het inzicht wat uit dit onderzoek volgt wordt vervolgens verwerkt tot een Augmented Reality applicatie die kan worden ingezet om de motivatie van leerlingen om te leren te verhogen op middelbare scholen.

2.3 ONDERZOEKSVRAAG:

Hoe kan de techniek van Augmented Reality ingezet worden in het onderwijs, zodat leerlingen meer gemotiveerd raken om te leren en hier ook meer plezier in krijgen?

2.3.1 DEELVRAGEN:

Wat zijn de redenen van de demotivatie van leerlingen in het Middelbare Onderwijs? o Wat zijn de redenen dat leerlingen vroegtijdig stoppen met hun school? o Welke factoren spelen een rol bij demotivatie?

Wat is Augmented Reality? o Overzicht van Toepasmogelijkheden

Waarmee is het begonnen? Wat kun je er nu mee? Waar wordt het voor gebruikt?

o Mate van technische volwassenheid Wat is de huidige status van de techniek? Is het volledig uit ontwikkeld of staat het nog in de kinderschoenen? Wat zou er in de toekomst mogelijk nog meer kunnen met deze techniek?

o Globale Technische werking Hoe werkt het?

o Technische Complexiteit Is de techniek gemakkelijk te leren, te gebruiken, aan te passen, uit te breiden en te

personaliseren. Welke kennis heb je daar voor nodig?

Wat zijn mogelijkheden van Augmented Reality in het Middelbare Onderwijs? o Wat zijn de voordelen van Augmented Reality in het onderwijs? o Op welke manier kan AR ingezet worden in het onderwijs?

Op welke manieren kan motivatie bij leerlingen geactiveerd worden? o Hoe zorgen games ervoor dat leerlingen gemotiveerd worden om te leren?

9

3. METHODOLOGIE

3.1 ONLINE DESK RESEARCH

De vragen op het onderzoek worden beantwoord door middel van de resultaten van Desk Research. Dit houdt in dat er artikelen en boeken gezocht worden op het web die op het gebied van gevonden informatie aansluiten bij de gestelde vragen. Niet alleen door bronnen op het web zelf, maar ook door het zoeken naar artikelen en boeken op Google Scholar en biep.nu. Verder wordt er gekeken naar de betrouwbaarheid van de bronnen en gekeken naar in welk jaar de onderzoeken zijn uitgevoerd om het onderzoek up-to-date te houden.

Voor dit onderzoek worden geen experimenten opgezet en ook geen enquêtes gemaakt, omdat dit onderzoek vooral toegespitst is op al gedane onderzoeken en er weinig tijd is om eventuele experimenten en enquêtes uit te voeren. Daarom zal dit onderzoek voornamelijk bestaan uit al eerder gevonden resultaten van bestaande experimenten.

10

4. RESULTATEN 4.1 DEMOTIVATIE IN HET ONDERWIJS

4.1.1 VOORTIJDIGE SCHOOLVERLATERS

Uit een onderzoek naar de factoren die een rol spelen bij voortijdige schoolverlaters door het Centraal Bureau van statistiek in 1990 (Holter, 2008), kwamen er een aantal risicofactoren aan het licht van deze groep. Zo blijkt dat jongens 7 maal meer risico lopen op voortijdig schoolverlaten. Jongens die uitvallen, doen dit vanwege hun gebrek aan motivatie en hun slechte schoolprestaties (Traag & Van der Velden 2008; Holter, 2008). Ook komt dit door externaliserende gedragsproblemen bij jongens, waarbij er te weinig controle is over de emoties wat leidt tot conflicten met andere mensen door agressie, overactief gedrag en ongehoorzaamheid. Een andere oorzaak, gevonden door de Inspectie van het Onderwijs (Herweijer, 2008; Holter, 2008), is dat 25% van de leerlingen die van de basisschool afkomen nog onvoldoende leesvaardigheid hebben opgedaan. Hierdoor kunnen ze de teksten uit lesboeken maar moeilijk lezen, wat uiteindelijk slechte invloed heeft op de motivatie en prestaties van de leerlingen. Van voortijdige schoolverlaters lopen de verdere risicofactoren uit een op verschillende vlakken. En zijn hierbij niet opgenomen. Meer informatie hierover is te vinden in het onderzoek: Oorzaken van voortijdig schoolverlaten door Holter (2008).

4.1.2 MOTIVATIEPROBLEMEN

De oorzaken van motivatieproblemen in het onderwijs is te wijten aan zowel Interne en externe factoren volgens Lens en DeCruyenaere (1991). De onderstaande informatie is verkregen uit een online artikel over de oorzaken van motivatieproblemen door Groeneveld (2005) INTERNE FACTOREN Zelfbeeld Dit heeft te maken met je eigen denkwijze op je een specifieke opdracht kan uitvoeren binnen typerende omstandigheden. Als leerlingen denken dat ze de taak niet kunnen uitvoeren, zal dit een negatief effect hebben op de motivatie om de taak te volbrengen. Hebben ze dit idee bij vele taken, dan kunnen er motivatieproblemen optreden die leiden tot faal-ontwijkende motivatie. Dit houdt in dat de leerlingen zich dan niet meer in zullen spannen om een taak te volbrengen. Ze hebben voor hun gevoel dan minder gefaald, doordat ze er geen inspanning voor hebben gedaan. (Ames, 1990) Houding Deze kinderen die lage verwachtingen hebben ontwikkelen de zelf regulatieve vaardigheden niet, waarbij ze kunnen reflecteren op hun eigen uitgevoerde taken. Ze ontwikkelen dan geen cognitieve, affectieve en gedragsmatige vaardigheden. Hierdoor kunnen ze moeilijk plannen en ook hun eigen leerproces niet sturen. Hierdoor kunnen de kinderen de relatie tussen inspanning en succes niet koppelen en zichzelf niet motiveren de inspanning te verrichten. (Ames, 1990; Mercer en Pullen, 2005). Doelen De leerlingen hebben verschillende doelen met betrekking tot leren, namelijk het beheersen en het presteren. De leerlingen met motivatieproblemen die het beheersen van de stof als doel hebben zijn wel gemotiveerd om te leren, nieuwe vaardigheden op te doen en de uitdaging aan te gaan en zetten zich ervoor in. Echter leerlingen die op presteren gericht zijn, denken meer na of ze een taak kunnen volbrengen, dan hoe ze dit moeten doen en kijken naar korte termijneffecten. Succes in hun prestatie is bij deze kinderen niet voldoende om hun te overtuigen dat ze de lesstof en taken goed kunnen volbrengen en blijven hun vermogen op dit vlak onderschatten. Dit omdat ze zich richten op de uitkomst van hun handelingen en niet op de strategie om de prestatie neer te zetten. Doen ze dit wel, dan zal dit een positieve invloed hebben op hun motivatie en positieve takgerichte feedback kan hierbij helpen. (Ames, 1990; Pintrich en Schunk, 2002; Wolters, 2004).

11

EXTERNE FACTOREN Vriendschappen Leerlingen die vrienden in de klas hebben die beter presteren, kan hierdoor gemotiveerd raken zelf harder te werken. Dit kan ook een negatief effect hebben dat, als de leerling even hard zijn best blijft doen en slecht blijft presteren, dan kan dit leiden tot demotivatie. (Wentzel, McNamara Barry en Caldwell, 2004) Ook leerlingen die geen vrienden in de klas hebben kunnen gedemotiveerd raken om naar school te gaan. Dit door een laag zelfbeeld, eenzaamheid en de vergrote kans op pesterijen. (Mercer en Pullen, 2005). Klasomgeving De leeromgeving kan bovendien bijdragen aan motivatieproblemen. Als er te weinig complimenten, beloningen of commentaar gegeven worden op het leerproces, de werkhouding of specifieke vaardigheden van de individuele leerling, kan de motivatie om een taak uit te voeren afnemen. Als de beloningen alleen prestatiegericht zijn of complimenten gericht worden op de gehele klas, heeft dit dezelfde nadelige gevolgen. Doordat cijfers alleen aan eindproducten worden toegekend, kunnen leerlingen taken kiezen die aansluiten bij hun eigen beeld van prestatieniveau, in plaats hun eigen interessegebied. (Ames, 1990; Pintrich en Schunk, 2002). Thuissituaties Uit een onderzoek van Pintrich en Shrunk (2002) is gebleken dat een groter deel leerlingen die ouders hebben met een laag sociaal economisch status motivatieproblemen ervaren. Ze hebben vaak de gelegenheid niet om thuis te leren en de waarde van onderwijs in te schatten. Als ouders laten merken wat het belang van onderwijs is kan dit zowel een positief als negatief effect hebben op de motivatie van hun kinderen. Als ouders hoge verwachtingen hebben en de keuzes van hun kinderen bepalen, heeft dit een slechte invloed.

4.1.3 CONCLUSIE DEMOTIVATIE

Er zijn verschillende factoren en oorzaken die leiden tot het voortijdig verlaten van het onderwijs. De hoofdoorzaken liggen bij een gebrek aan motivatie door slechte schoolprestaties. Deze demotivatie komt onder anderen door een slecht zelfbeeld, waardoor ze lage verwachtingen hebben van hun kunnen. Hun doel is vaker gefocusseerd op het presteren, dan het beheersen van de lesstof, waardoor de leerlingen bekijken of ze de taak kunnen volbrengen en niet hoe ze dit moeten doen. Externe factoren, zoals vrienden in de klas, de klasomgeving en thuissituaties hebben vooral effecten op het prestatieniveau wat van de leerlingen gevraagd wordt. Wordt er teveel verwacht van de leerlingen vanuit de ogen van de leerling, dan krijgen de leerlingen een negatief zelfbeeld met motivatieproblemen als gevolg.

12

4.2 WAT IS AUGMENTED REALITY?

4.2.1 OVERZICHT VAN TOEPASSINGSMOGELIJKHEDEN

DE GESCHIEDENIS VAN AUGMENTED REALITY

Waarmee is het begonnen?

De term Augmented Reality is pas ontstaan in de jaren 1990 (Sung, 2011; Carmigniani, 2010), maar voor die tijd waren er al verschillende installaties gemaakt. Vroeger maakte men al apparaten die de omgeving konden waarnemen en hierbij informatie gaven gebaseerd op de omgeving aan de gebruiker.

Morton Helig was de eerste onderzoeker die Sensorama bouwde in 1957. Dit was een machine die bedoeld was om een bioscoopervaring over te brengen waarbij al je zintuigen gebruikt zouden worden. Het had veel weg van een arcade machine. Er werd gebruik gemaakt van wind, een bewegende stoel, geluid en een stereoscopische 3D omgeving aan de voor en zijkanten van je hoofd. De ervaring die men beleefde was deze van een fietser door Brooklyn, gefilmd met behulp van 3 camera’s.

In 1966 werd een van de belangrijkste modellen van AR en VR uitgevonden, namelijk de head-mounted display, oftewel HMD. Deze uitvinding was gedaan door Professor Ivan Sutherland, vakgebied Electrical Engineering op de universiteit van Harvard. De helm was veel te zwaar voor een mensenhoofd en hing daarom in het laboratorium en kreeg de naam The Sword of Damocles. Ondanks de limitaties van computer technologie in die tijd was het een belangrijke stap geweest in het bruikbaar maken van zowel Augmented Reality als Virtual Reality.

Professor Tom Caudell is degene die de eer kreeg voor de formulering van Augmented Reality tijdens een project voor Boeing in Seattle, waaraan ook David Mizell mee werkte om kabels en draden van het vliegtuig zichtbaar te maken (Sung, 2011; Carmigniani, 2010). Om het productie en engineering werk gemakkelijker te maken kwam hij met de toepassing van Virutal Reality technologie en een complex software systeem die zorgde voor een overlay in het gebouw, waardoor zichtbaar werd hoe de bekabeling moest lopen. Tegelijkertijd was L.B. Rosenberg bezig met het bouwen van een virtuele gids, genaamd Virtual Fixtures, die gebruikers kunnen helpen met hun taak. Bovendien was hij de eerste die gepubliceerd had hoe een AR systeem menselijke prestaties kan verhogen. Verder waren Steven Feiner, Blair MacIntyre en Dorree Seligmann bezig met het project KARMA, een prototype voor een printer. Via een digitale 3D Graphics laag zouden de instructies voor de printer zichtbaar worden zonder naar de handleiding te hoeven verwijzen. In 1994 was er een artiest, Julie Martin, die de show Dancing in Cyberspace maakte, waar dansers en acrobaten in wisselwerking met virtuele geprojecteerde objecten werkten in dezelfde ruimte.

Tot 1999 was AR alleen toegankelijk voor de wetenschap. Het was duur, nam veel ruimte in beslag en de software was uitermate ingewikkeld. De techniek werd toegankelijk toen Hirokazu Kato van het Nara Institute of Science and Technology de ARToolKit vrijgaf aan de Open Source Community. Deze toolkit had de mogelijkheid om via een camera de echte wereld te volgen en deze te combineren met interactie met virtuele objecten. De 3D Graphics konden op elk OS platform gebruikt worden als overlay. Er was al een handheld apparaat met camera en internet verbinding beschikbaar om AR toegankelijk te maken voor de consument voordat de smartphones uitgevonden waren.

In het jaar 2000 ging Bruce Thomas met zijn team aan de slag met de eerste outdoor augmented reality video game, genaamd ARQuake. Door middel van een HMD en computerrugzak met gyroscoop en GPS sensoren, kon men in de echte wereld virtuele monsters en demonen verslaan.

Het is pas sinds 2008 dat de eerste hype begon dat er AR apps voor de smartphones uit kwamen. Mobilizy was de eerste met de Wikitude app waarbij Android gebruikers de wereld door hun mobiele telefoon camera konden waarnemen waarbij punten van bezienswaardigheden op het scherm getoond werden. De ARToolkit werd on 2009 ook in Adobe Flash geïmporteerd door Saqoosha, waardoor AR toegankelijk werd via de desktop webbrowsers en webcams. Ook werd Layer gelanceerd, een applicatie die location based met een overlay laat zien waar bijvoorbeeld bepaalde winkels zich bevinden.

13

TOEPASSINGSMOGELIJKHEDEN Wat kun je er nu mee? , Waar wordt het voor gebruikt? Naast dat Augmented Reality vooral als een visuele toevoeging wordt gezien, kan AR ook toegepast worden op andere zintuigen, zoals reuk, aanraking en gehoor (Carmigniani et al, 2010). Op dit gebied zou AR kunnen worden gebruikt voor het versterken of vervangen van verslechterde zintuigen bij mensen door “sensory substitution”. Zo kan er bij blinden en mensen die slechtziend zijn een AR zicht toegevoegd worden door het gebruik van audio signalen, of juist het gehoor bij doven verbeteren door het toevoegen van het visuele aspect. Ook kan er naast het toevoegen van virtuele objecten, de werkelijkheid verminderd worden, door echte objecten uit de omgeving te verwijderen. Dit door de achtergrond als laag over het object heen te leggen. De toepassingsmogelijkheden van AR zijn bijna grenzeloos. Zo worden er applicaties gemaakt op allerlei verschillende gebieden, zowel in de medici als voor entertainment, advertenties, onderhoud en reparatie, games, onderwijs, het helpen bij dagelijkse taken voor ingenieurs. (Carmigniani et al, 2010) De vier meest gebruikte types van applicaties worden gemaakt voor:

1) advertenties en commercieel gebruik 2) entertainment en educatie 3) medisch 4) navigatie en informatie

Entertainment & educatie en navigatie & informatie zijn de meest voorkomende applicaties die op de smartphones en tablets als apps toegankelijk zijn. Apps voor mobiele telefoons zijn nog steeds in ontwikkeling en het aantal smartphone gebruikers neemt nog steeds toe. Advertenties en commercieel gebruik Augmented Reality wordt bij commercieel gebruik vooral ingezet om online nieuwe producten te promoten door markers aan te bieden die de consument voor hun webcam kan houden. Hierop wordt dan een 3D plaatje van het nieuwe product getoond wat je van alle hoeken kunt bekijken. Ook is men bezig om deze techniek in te zetten om virtuele industriële prototypes snel te kunnen bouwen zonder hoge kosten. Zo zou men dan de producten kunnen testen, ontwikkelen en evalueren. Verder wordt het ook toegepast in fashion. Zo is er een schoenenwinkel in Milaan waar men virtuele schoenen kan passen met behulp van speciale sokken waarop infrarood reflectieve markers zijn geschilderd. Entertainment en educatie Voor entertainment wordt AR onder andere gebruikt voor uitleg en ondersteuning op het culturele vlak. Zo is er een mogelijkheid om AR te gebruiken om oude vervallen ruïnes virtueel te reconstrueren (Lee, 2012; Carmigniani et al, 2010). Ook wordt AR toegepast als een museum gids, waarbij je gewoon de smartphone kan gebruiken en een app kan downloaden of een speciaal apparaat mee krijgt van het museum zelf. Hierdoor wordt er meer interactie mogelijk gemaakt en is informatie gemakkelijker op te zoeken. Echter gebeurt dit op basis van de plek waar je staat in het museum en niet op basis van het 3D object wat je scant. Dit komt doordat mensen een vorm vanaf verschillende kanten kunnen herkennen en een computer niet. Bij schilderijen is dit echter geen probleem. Op het vlak van gamen worden er met behulp van augmented reality animaties aan bijvoorbeeld bordspellen toegevoegd. Deze dienen als extra sensatie, maar kunnen hiernaast ook een leerdoel hebben waarbij fouten visueel zichtbaar worden. Medische toepassingen In de medische wereld werd al gebruik gemaakt van beeldbegeleiding en operaties waarbij robothulp word ingezet. AR is pas later in de medische wereld toegepast toen Bichlmeier een systeem had gemaakt waarbij door de echte huid van een patiënt kon worden ‘gekeken’. Deze techniek werd toegepast bij operaties wat voor artsen diende als een soort van navigatie instrument. Voor AR in de medici zou een HMD handig zijn, doordat artsen dan, naast dat ze AR kunnen zien, ook beide handen vrij hebben voor eventuele ingrepen. Deze techniek neemt nogal wat problemen met zich mee waaronder AR diepte zien op de juiste plek en de instrumenten die gebruikt worden kunnen zien zonder dat hier overheen geprojecteerd wordt. Navigatie en informatie De applicaties die op dit gebied zijn gemaakt, zorgen ervoor dat de gebruiker voornamelijk de weg kan vinden en extra informatie krijgt over de plek waar hij of zij zich bevind door middel van GPS coördinaten.

14

4.2.2 MATE VAN TECHNISCHE VOLWASSENHEID

HUIDIGE STATUS VAN DE TECHNIEK Wat is de huidige status van de techniek?

Volgens het model van Gartner, de Hype Cycle for Emerging technologies (Murphy, 2012), bevind de techniek van Augmented Reality zich in de “Peak of Inflated Expectations”. In deze fase zijn er enkele succesvolle toepassingen van de technologie die uitgevonden worden. Maar meestal zijn het mislukkingen door onrealistische verwachtingen van de techniek. Sinds het jaar 2008 komt deze techniek voor op de Hype Cycle van Gartner en stond toen al halverwege de berg bij “Technology Triggers” (de Vries, 2010). Echter duurt het nog 5 tot 10 jaar voordat het “Plateau of Productivity“ bereikt is. Bij deze fase zijn alle voordelen van de techniek aangetoond en geaccepteerd. De techniek wordt stabieler en zal dan evolueren naar een volgende generatie. De hoogte van dit plateau is weer afhankelijk van de breedte van de toepasbaarheid van de technologie. (Carpenter, 2011)

Gartner Hype Cycle for emerging technologies 2012

PROBLEMEN IN DE TECHNIEK Is het volledig uit ontwikkeld of staat het nog in de kinderschoenen? Volgens Co-oprichter Vikas Reddy van Occipital is de techniek van AR nog niet volledig ontwikkeld. Dit omdat AR nog steeds niet het volle vermogen heeft om de echte wereld volledig te herkennen. Echter als de algoritmes en hardware van computer vision verbeterd, zal de camera de belangrijkste input zijn, niet alleen voor AR maar voor meerdere toepassingen. (Williams, 2012) in 2011 werd er een nieuwe techniek ontwikkelt, namelijk gesture recognition. Hiervoor was het alleen mogelijk om interactie met AR te krijgen via de touchscreen van je beeldscherm. Nu kan de camera van je telefoon ook handgebaren en vingergebaren herkennen die je voor de camera uit voert. Hierop kan de inhoud van de applicatie reageren. Het nadeel van deze technieken is wel dat de interfaces vooral bestaan uit mobiele telefoons en tablets. Hierdoor moet je deze nog steeds met één hand vasthouden en met de andere hand kun je de gebaren maken. Maar hier komt verandering in. (Simonite, 2011)

15

Er worden nu brillen ontwikkeld die de AR laten zien geprojecteerd over de echte werkelijkheid. Google Glass is een van de vele en is een van de head-mounted displays met Optical See-Through die in ontwikkeling is (Wikipedia Google Glass). See-through HMD’s zijn in ontwikkeling op basis van verschillende technieken. Dit soort brillen zijn gemakkelijk in gebruik en zijn volop in ontwikkeling. Deze kunnen gebruikt worden om instructies te geven bij het in elkaar zetten van gebruiksvoorwerpen en of het repareren van een auto. Ook helpt dit gemakkelijk de weg te vinden en in contact te blijven via social media met je vrienden. Deze techniek die nu voor brillen in ontwikkeling is, wordt ook ontwikkeld voor lenzen. Er wordt verder al nagedacht door Chris Aimone, InteraXon’s CTO om deze brillen te koppelen aan de mogelijkheden op de gebieden van hersengolfactiviteiten en AR (Williams, 2012). Op deze manier zou AR afgestemd kunnen worden op hetgene wat je nodig hebt op bijvoorbeeld het gebied van zichtbare informatie. Zo zou als je slaperig bent, gekeken kunnen worden naar waar je je bevind en er informatie gegeven kunnen worden over de hotels in de buurt. DE TOEKOMST Wat zou er in de toekomst mogelijk nog meer kunnen met deze techniek? De ontwikkelingen van Augmented Reality zijn nog in volle gang. Volgens Amber Case een Cybord Anthropologist en Co-oprichter van Geoloqi zal AR interessant worden wanneer de barrières voor het maken van speciale objecten, animaties, applicaties en ervaringen zullen dalen (Williams, 2012). AR wordt pas echt interessant als de ervaringen persoonlijk worden en je de ervaring kunt delen met je vrienden. AR zal in de toekomst misschien alledaagse saaie problemen kunnen oplossen met een realistische kleine interface. Er wordt vooral gedacht aan de minimale mogelijke interfaces en wordt er niet ontwikkeld vanuit nieuwe ideeën en technieken. Interfaces moeten in de toekomst zo ontworpen worden zodat data op een manier wordt getoond waardoor interactie op een makkelijke manier mogelijk wordt gemaakt. Ook zegt Chase dat er vooral nagedacht wordt over negatieve dingen, die vooral gericht zijn op volwassenen. Echter moet deze techniek volgens haar gericht worden op kinderen en wat het voor hun kan betekenen. Een ander probleem wat zich voor doet bevind zich niet zo zeer op de technische ontwikkeling, maar op de sociale ontwikkelingen. Bij mobiele systemen hebben de applicaties te maken met sociale aanvaardbaarheidsproblemen. De applicaties die ervoor gemaakt worden moeten subtiel en discreet zijn en geen onwillekeurige geluiden maken. Het wordt nog steeds als onbeleefd beschouwd om in het openbaar de telefoon erbij te pakken als deze af gaat of voor andere applicaties gebruikt wordt. Dit zal waarschijnlijk in de toekomst ontwikkelen door de nieuwe generaties en mee veranderen met de mode. (Carmigniani et al, 2010)

4.2.3 GLOBALE TECHNISCHE WERKING

Augmented Reality maakt gebruik van verschillende methodes die bij computer vision worden gebruikt, gerelateerd aan video tracking (Carmigniani et al, 2010). Deze methodes bestaan uit 2 fases, te weten tracking en reconstructie/herkenning. Eerst worden de AR markers, optische beelden of points of interest gedetecteerd door de camera. Hierbij wordt gebruik gemaakt van kenmerk detectie, hoek detectie, rand detectie en andere methodes om de camera beelden te interpreteren, genaamd beeldverwerking. Ten tweede worden een echte wereld coördinaten systeem gereconstrueerd op basis van de data die herkend is bij de beeldverwerkingsprocessen.

Bij Computer Vision wordt gebruik gemaakt van de tracking techniek feature-based en model-based (Carmigniani et al, 2010). De eerste methode is gebaseerd op het ontdekken van verbindingen tussen de kenmerken van de 2D afbeelding en de 3D coördinaten raamwerk in de echte wereld. De tweede methode maakt gebruik van het nalopen van het object, zoals een 2D afbeelding of 3D object op basis van onderscheidende kenmerken. Als de verbinding tussen het 2D beeld en 3D raamwerk is gemaakt, kan de camera de 3D vormen projecteren op de gevonden 3D coördinaten. Sommige methodes gebruiken vaste markers of objecten met bekende 3D geometrie (Carmigniani et al, 2010).

16

Andere methodes berekenen van tevoren de 3D structuur van de ruimte, waarbij het apparaat vast staat op een bekende positie. Als de 3D geometrie van de ruimte niet bekend is, kunnen er 2D of 3D markers in geplaatst worden. Deze methode heet Simultaneous Localization And Mapping (SLAM). Daarnaast is er nog Structure from Motion (SFM), waarbij er gekeken word naar feature point tracking en Bundle adjustment. Bundle adjustment wordt dan ingezet om de 3D coördinaten van een ruimte te verfijnen, door de parameters van beweging en optische eigenschappen van de camera te gebruiken om de precieze hoeken te berekenen met verschillende wiskundige methodes. De omgevingen kunnen zich binnen of buiten bevinden evenals de systemen verplaatsbaar of vast kunnen staan.

Bovendien wordt de techniek Thresholding gebruikt om 2D beelden te kunnen herkennen. Hierbij worden gekleurde beelden tot een zwart-wit plaatje omgezet. Deze methode is ingedeeld in 6 verschillende categorieën, te weten Histogram shape-based, Clustering-based, Entropy-based, Object attribute-based, de ruimtelijke methode en de locale methode (Sankur & Sergin, 2001). De thresholding techniek wordt gebruikt om eventuele markers en plaatjes te herkennen op basis van hun zwart-wit waardes, maar ook om eventuele beweging te detecteren en gezichtsherkenning.

Hierboven hebben we het alleen gehad over Image-based AR, gebaseerd op afbeeldingen en vormen. Met visual tracking kunnen een hoop objecten herkend worden, maar niet alles (wikipedia AR). Dit omdat sommige objecten van dezelfde categorie toch een andere vorm hebben, zoals bloemen, auto’s en eten. Daarom wordt er ook gebruik gemaakt van de andere technieken. Bij mobiele apparaten kan ook gebruik worden gemaakt van optische sensoren, gyroscopen en de solid state kompassen, Radio frequency identification en draadloze sensoren, GPS en de acceleratiemeter (Cafini, 2010). Al deze technologieën zijn verschillend op het niveau van nauwkeurigheid en perfectie.

Naast Image-based AR is er daarom ook een Location-Based AR, waarbij de locatie via de GPS wordt opgehaald (Cheng & Tsai, 2012). Hier wordt op basis van de locatie gekeken welke gebouwen er zich bij jou in de buurt bevinden en welke informatie er op het mobiele apparaat getoond moeten worden.

Om het visueel waarnemen te verbeteren worden er studies verricht over hoe het menselijk brein werkt om er zo achter te komen, hoe mensen zoveel dingen kunnen herkennen. Als deze kennis kan worden toegepast op computer vision zijn de mogelijkheden van tracking eindeloos.

4.2.4 TECHNISCHE COMPLEXITEIT

GEBRUIKERSGEMAK Is de techniek gemakkelijk te leren, te gebruiken, aan te passen, uit te breiden en te personaliseren.

De techniek voor Augmented Reality is erg complex. Het gebruiken, aanleren, aanpassen, uitbreiden en personaliseren van deze techniek is hierdoor afhankelijk van de gekozen ontwikkeltoolkit. Hiervan zijn er verschillende in omloop. Sommige zijn plug-ins voor speciale programma’s, weer andere zijn gefocust op webcam gebruik en bestaan uit javascripttaal die niet gemakkelijk te volgen is.

Ook zijn er verschillende applicaties al ontwikkeld voor de smartphone, zoals Layar, Wikitude, Around Me en Aurasma. De eerste 3 apps zijn vooral gericht op location-based technologie. Aurasma is een van de apps die gebaseerd is op image-based informatie. Van een aantal van deze apps zijn er ontwikkeltools beschikbaar die men als plug-in kan gebruiken bij het ontwikkelen van AR.

17

Echter is er hiervoor gekozen om alleen de belangrijke AR toolkits op een rijtje te zetten met de bijbehorende functionaliteiten. Hierbij is gekeken welke soorten AR gebruikt kunnen worden op basis van beeldherkenning of locatie ophalen. Verder is er gekeken naar de mogelijkheden tot interactie met Augmented Reality.

Bovendien moet er bij het uitzoeken van een ontwikkeltool erop gelet worden dat deze op het gewenste computersysteem draait, welk programma nodig zijn voor de ontwikkeling en voor welke apparaten de software ontwikkeld wordt. Daarnaast moet er ook gelet worden op de prijs en als laatste op de taal waarin de code in de scripts geschreven moet worden. Al deze factoren spelen mee tijdens het kiezen van de juiste toolkit voor AR.

Uit de analyse van verschillende plug-ins en tools (Bijlage A) (Wikipedia, AR software list) is gebleken dat er zowel tools zijn voor programmeurs, designers en/of beide. Er zijn verschillende moeilijkheidsgraden te vinden. De programmeurs zullen hierbij vooral werken in programma’s en omgevingen die zij prettig vinden om in te programmeren. Een designer kan beter kiezen voor het programma D’Fusion, ATOMIC Authoring Tool of DART. Degene die beide kunnen zullen vooral kiezen voor een speciaal ontwikkelplatform waarbij programmeren en het toevoegen van 2D en 3D objecten gemakkelijk gaat en zullen zich vooral richten op de tools die toegevoegd kunnen worden aan het Game Ontwikkelplatform Unity 3D. Op dit laatste ontwikkelplatform zijn een hoop mogelijkheden op het gebied van aanpassen, uitbreiden en personaliseren mogelijk, doordat er meerdere plug-ins aan het programma kunnen worden toegevoegd.

BENODIGDE KENNIS Welke kennis heb je daar voor nodig?

De kennis die je nodig hebt om deze toolkits te gebruiken verschilt per toolkit. Een van de soorten kennis die nodig is, is kennis van het programmeren. De programmeertaal is afhankelijk van de toolkit en het ontwikkelprogramma. Zo zijn er ontwikkelprogramma’s die op C#, C++ en JAVA gericht zijn. Voor minder ervaren programmeurs zijn er andere toolkits beschikbaar, zoals HTML5 en Javascript.

Hoe de toolkits gebruikt moeten worden staat niet bij elke toolkit gemakkelijk uitgelegd. Daarom moet er bij de keuze voor een toolkit ook gelet worden op de documentatie die ervoor beschikbaar is en of er tutorial programma’s zijn te vinden. Sommige toolkits moeten aan een speciale ontwikkelomgeving worden toegevoegd. Hierbij is het zaak om te letten op welke ontwikkelomgeving er gekozen wordt om scripts en 3D objecten te koppelen aan markers.

4.2.5 CONCLUSIE AUGMENTED REALITY

Augmented Reality is al vroeg ontstaan rond 1957. Sinds die tijd hebben de ontwikkelingen lange tijd stil gelegen tot de jaren 1999 In deze tijd werd de techniek ontwikkeld waar iedereen uiteindelijk op kon bouwen, namelijk de ontwikkeling van de Open Source ARToolKit. AR is toepasbaar in vele verschillende gebieden. Op het gebied van Entertainment en educatie wordt de techniek al toegepast, maar niet in brede zin. De technologische ontwikkelingen gaan hierin tegenwoordig hard. Het duurt echter nog een paar jaar voordat alle technische voordelen aangetoond en geaccepteerd zijn. In de toekomst is het mogelijk dat men uiteindelijk een bril draagt om AR waar te nemen, waarbij men via spraak, hersengolfactiviteiten en Gesture Recognition, alle acties die gewenst zijn uit kan voeren. De techniek werkt zowel met AR markers en afbeeldingen, 3D objecten als location-based. Afbeeldingen worden herkend op grond van hun contrasten en op basis daarvan wordt de 3D ruimte berekend, waarin een virtueel 3D object kan worden getoond. Bij location based komt er 2d of 3D informatie in beeld te staan. De techniek is ontwikkeld met verschillende toolikts en plug-ins voor verschillende ontwikkelplatformen en programma’s. Hierbij is het zowel mogelijk voor designers als programmeurs om ermee te werken. Kennis van de gekozen ontwikkleplatformen en programmeertalen is nodig om een AR applicatie te kunnen maken.

18

4.3 AUGMENTED REALITY IN HET ONDERWIJS

4.3.1 VOORDELEN VAN AR IN HET ONDERWIJS

Volgens een artikel van Yuen (2011) zijn er verschillende voordelen van de toepassingen van AR in het onderwijs. Hij heeft de voordelen voor het onderwijs op een rijtje gezet. AR kan zo bijvoorbeeld (a) studenten meer betrekken, stimuleren en motiveren om de lesstof te bekijken vanuit verschillende perspectieven. Verder kan Augmented Reality (b) helpen bij onderwerpen waarbij eerst geen ervaringen van de werkelijkheid beschikbaar waren, zoals bij Geografie, Astronomie, Wiskunde en Geometrie. Ook kan het (c) samenwerking tussen de studenten, docenten en studenten onderling bevorderen. Bovendien (d) stimuleert het de creativiteit en verbeeldingskracht van de studenten. (e) Studenten krijgen op deze manier ook meer controle om op hun eigen tempo en manier te leren. Als laatste (f) maakt AR het mogelijk om authentieke leeromgevingen te creëren die geschikt zijn voor verschillende leerstijlen.

Volgens SURFNet|Kennisnet (2011) en het Trendrapport PO & VO door Schouwenberg et al (2011), kan de inzet van Augmented Reality ervoor zorgen dat leerlingen en studenten de juiste informatie op het juiste moment krijgen aangeboden, waardoor deze kennis zinvol en betekenisvoller wordt. De koppeling tussen lesmateriaal en praktijk wordt hierdoor directer. Dit zou bijdragen aan een dieper begrip van de inhoud door de leerling, de leerlingen en studenten meer enthousiasmeren wat zorgt voor een levendiger onderwijs. Ook zou dit zelfstandig leren stimuleren en het onderwijs buiten de schoolmuren kunnen brengen door op pad te gaan met de smartphone.

4.3.2 TOEPASSINGSMOGELIJKHEDEN

Yuen (2011) heeft de vijf belangrijkste onderwijs applicaties van Augmented Reality Technologie behandelt. Dijt zijn AR Boeken, AR games, leren op basis van ontdekkingen, objecten modelleren en vaardigheidstrainingen.

Lesboeken

Op het gebied van boeken kan er zo met behulp van plaatjes in het boek en een camera een AR laag overheen gelegd worden met informatie via tekst, 3D models, video’s, geluid en animaties. Dit biedt ook mogelijkheden tot een digitaal pop-up boek waar de 2D afbeeldingen in 3D tot leven komen, zoals bij Digilog Book (Yuen, 2011) en het Magic Book van Billinghurst in 2001 (Lee, 2012). De content kan van verschillende hoeken bekeken worden met een AR Bril, smartphone of door het boek voor de desbetreffende camera te draaien. De inhoud van onderwijsboeken kan dus verrijkt worden door AR, waardoor er een betere koppeling tussen theorie en praktijk ontstaat (Schouwenberg et al, 2011). Naast verrijking met 3D modellen en filmpjes, kunnen er hierdoor ook snelle links naar websites in tekstboeken geplaatst worden voor extra informatie of oefenmateriaal.

Games

Natuurlijk is er ook een mogelijkheid tot AR Games voor het onderwijs. Het gameconcept wordt al toegepast om de basisprincipes van bepaalde onderwerpen gemakkelijker te laten begrijpen (Yuen,2011). Met AR is het nog gemakkelijker om verbindingen en relaties ten opzichte van onderwerpen te laten zien. Doordat de games vaak als basis een plat vlak hebben, is dit concept gemakkelijk toe te passen in vele disciplines. Ook is er de mogelijkheid op virtuele personages en objecten te creëren en deze op specifieke locaties in de werkelijkheid te plaatsen, waardoor er interactie kan ontstaan tussen de virtuele objecten en de spelers.

Er zijn echter in deze AR games nog wat ontwerpproblemen met de gebruikersinterface, maar naarmate de ontwerpers meer ervaring opdoen en dit probleem kunnen oplossen, dan zal AR een zeer effectieve manier zijn om de interesse en aandacht van de studenten vast te houden, terwijl ze verschillende vaardigheden leren.

Leren op basis van ontdekkingen

19

Leren op basis va ontdekking, heeft te maken met AR applicaties die informatie laten zien over de werkelijke wereld (Yuen, 2011). Er zijn al veel historische plaatsen die via de camera gescand kunnen worden en of AR dat location-based extra informatie laat zien over de plek in kwestie. Ook is het mogelijk om geluid en beeld van historische gebeurtenissen te laten zien in een overlay. Ook kunnen er planten, dieren en boodschappen herkent worden waarbij gewenste informatie getoond kan worden.

Voor studenten expedities kan dit bijdragen aan informatie gebaseerd op locatie met bijbehorende vragen en opdrachten die getoond kunnen worden door middel van AR. Daarnaast is er learnAR ontwikkelt, een online web applicatie, die via het tonen van 3D modellen informatie aanbiedt over verschillende onderwerpen aan de leerlingen, door middel van markers en een webcam, waardoor dit zowel op school als thuis toegankelijk is.

Door beelden van de natuur, geschiedenis of het menselijk lichaam te verrijken met AR door tekstuele informatie te tonen over het desbetreffende onderwerp, kan er een koppeling gemaakt worden met de praktijk (Schouwenberg et al, 2011). Zo kan natuuronderwijs ook echt in de natuur gegeven worden.

Objecten modelleren

Ook kan AR gebruikt worden bij het modelleren van objecten (Yuen, 2011). Hierbij krijgen leerlingen meteen visuele feedback en kunnen ze hun objecten vanuit verschillende hoeken bekijken door of de camera of het object snel te draaien. Door deze directe feedback kunnen ze meteen zien waar het model aangepast moet worden. Deze vorm van AR komt vooral van pas in het architectuur onderwijs.

Vaardigheidstraining

Vaardigheidstraining wordt vooral toegepast bij de mechanica van hardware of vliegtuigonderhoud. AR brillen of HMD kunnen bijvoorbeeld monteurs hierbij extra informatie leveren over bijvoorbeeld het reparatieproces, de benodigde gereedschappen en tekstuele instructies.

4.3.3 PROBLEMEN MET AR IN HET ONDERWIJS

Naast verschillende voordelen brengt de inzet van AR ook een aantal problemen met zich mee. De belangrijkste

problemen die voort zijn gekomen uit het onderzoek van Wu et al. (2013) worden in deze paragraaf besproken.

TECHNOLOGISCHE PROBLEMEN

Momenteel zitten Studenten en leraren nog vast aan de technologie die de dag van vandaag beschikbaar is, namelijk webcams, smartphones en tablets. De duurdere ontwerpen, zoals google glass en andere HMD, zijn nog niet beschikbaar voor het onderwijs. Bovendien kunnen de apparaten, die ingezet kunnen worden, vastlopen, fouten vertonen en verkeerde informatie weergeven vanwege hun instabiliteit.

Tevens sluit het interface ontwerp niet altijd aan op de acties die de studenten uit willen voeren, waardoor leerlingen problemen kunnen krijgen met het interpreteren van de AR informatie van het apparaat ten opzichte van de werkelijkheid. Ook het interpreteren en navigeren tussen de werkelijkheid en de fantasie kan door het verkeerde interface ontwerp bemoeilijkt worden. (Squire & Jan , 2007).

Bij location-based AR in het onderwijs zijn er ook transportkosten verbonden om de studenten op de desbetreffende locatie te krijgen (Klopfer & Sheldon, 2010). Echter geeft dit aan de locatie waar de studenten zich bevinden, wel een nieuwe betekenis en kan de leerling de context hiervan beter begrijpen. Locatie onafhankelijke applicaties hebben hierbij een voordeel dat ze op verschillende locaties te gebruiken zijn en dus flexibiliteit vertonen.

PEDAGOGISCHE PROBLEMEN

Een van de problemen in het onderwijs is dat zowel scholen als docenten weerstand kunnen bieden tegen het gebruik van AR. Bij AR in verband met leeractiviteiten wordt er ingespeeld op simulaties waarbij deelname belangrijk is. Dit is een andere benadering dan nu in de onderwijsmethoden gebruikt wordt (Kerawalla et al., 2006).

20

Verder is het niet duidelijk hoe de informatiestroom tussen AR en werkelijkheid moet lopen om leeractiviteiten in goede banen te leiden Klopfer and Squire (2008). En welke apparatuur hiervoor het beste ingezet kan worden. Bovendien zijn de applicaties die ontworpen zijn voor het onderwijs erg star en kan hier niet veel door de leraren aangepast worden om op de behoeftes van de studenten in te spelen of eventuele doelen te bereiken (Kerawalla et al., 2006). STUDIE PROBLEMEN Door de inzet van AR kunnen leerlingen overbelast worden door de grote hoeveelheid informatie die ze moeten verwerken, het aantal apparaten wat ze hiervoor moeten inzetten en de ingewikkelde taken die uitgevoerd moeten worden. Uit een rapport van Dunleavy et al (2009) is gebleken dat studenten van multitasking AR simulaties het gevoel kregen overweldigd en verward te worden. Ook worden er bij AR taken soms verschillende complexe vaardigheden van de studenten gevraagd, waaronder samenwerken, ruimtelijke navigatie, probleem oplossend vermogen, wiskundige benaderingen en technologische manipulatie. Bovendien kunnen studenten de toegevoegde realiteit op ten duur niet makkelijk onderscheiden van de werkelijkheid, waardoor de kans bestaat de werkelijkheid uit het oog te verliezen. Dit kan een bedreiging vormen voor de fysieke veiligheid van de studenten.

4.3.4 CONCLUSIE AR IN HET ONDERWIJS

Met AR is het mogelijk om het onderwijs te verbeteren. Er zijn verschillende voordelen van de inzet van AR in het onderwijs, waaronder ook het betrekken, stimuleren en motiveren van studenten om de lesstof vanuit verschillende perspectieven te bekijken. Theorie en praktijk kunnen worden gekoppeld. Lesboeken kunnen verrijkt worden met direct beschikbare extra informatie. Leerlingen hebben op bepaalde locaties meteen informatie tot hun beschikking door location based AR, waardoor er lesgegeven kan worden buiten het klaslokaal.

AR kan goed ingezet worden voor educatieve doeleinden, zolang er rekening wordt gehouden met de eventuele problemen van AR in het onderwijs. Als deze problemen op de juiste manier in applicaties voor het onderwijs verwerkt worden, kan AR grote potentie hebben om in dit vlak door te groeien.

21

4.4 MOTIVATIE IN HET ONDERWIJS

Een van de manieren om motivatie en prestatie van leerlingen en studenten te stimuleren is door middel van games. Omdat deze manier van motiveren het meeste relevantie heeft op Augmented Reality, vergeleken met andere manieren van motivatie, wordt alleen op het gebied van motivatie door games ingegaan.

4.4.1 SERIOUS GAMES

Wat zijn Serious Games? Volgens een onderzoek naar de basis van Serious Games van Susi (2007), zijn hiervan vele definities te vinden. Over sommige zaken zijn de definities het eens, maar variëren ook op verscheidene aspecten. Een van de definities waarover men het min of meer eens is, is dat serious games, games zijn die door middel van game technologie, naast het doel om mensen te entertainen ook een ander doel heeft. Deze doeleinden variëren van commerciële doeleinden, tot educatie en gezondheid.

Het verschil tussen serious games en entertainment games wordt hierin ook besproken (Susi, 2007). Hieronder een samenvatting van deze verschillen:

Serious Games Entertainment Games

Taken vs. ervaringen Focus op problemen oplossen Ervaringen opdoen

Focus Het educatie element en bewuste keuzes maken binnen het spel

Het entertainment element met vaak een kans strategie.

Simulaties Simulaties moeten correct werkend zijn.

Versimpelde simulatie processen

Communicatie Natuurlijke niet perfecte communicatie

Meestal perfecte communicatie

POSITIEVE EN NEGATIEVE EFFECTEN

Games hebben zowel negatieve als positieve effecten op de spelers (Susi, 2007). Zo kunnen er negatieve gevolgen zijn op het gebied van gezondheid, psychisch-sociale problemen optreden en gedrag van gewelddadige computergames kan worden gekopieerd.

De positieve effecten van games, zijn dat games het ontwikkelen van verschillende vaardigheden kunnen ondersteunen. Dit geld voor analytische-, ruimtelijke-, strategische- en motorische vaardigheden, maar ook voor inzicht, geheugentraining en leerprocessen. Volgens Mitchell en Savill-Smith (2004), kunnen zelfs gewelddadige games positieve effecten hebben, doordat deze kunnen dienen als een uitlaatklep voor frustratie.

Ook heeft onderzoek positieve effecten van games aangetoond op het gebied van onderwijs. Zo ondersteunen games de ontwikkeling van strategisch denken, plannen, communiceren, samenwerking, groepsbeslissingen maken en onderhandelingsvaardigheden. (Kirriemuir & McFarlane, 2004; Squire & Jenkins, 2003; Susi, 2007)

MOTIVATIE STIMULATIE IN SERIOUS GAMES

Uit een onderzoek van Deen en Schouten (2010) naar serious games en motivatie om te leren blijkt dat er verschillende factoren zijn die ervoor zorgen dat leerlingen en studenten gemotiveerd raken om te leren, zowel tijdens het spelen van een game als daarna. Om dit tot stand te brengen is het belangrijk dat er gekeken wordt naar geïdentificeerde regulatie. Dit zijn onderhandelingen met persoonlijke regels van waarden. Dit bevindt zich tussen externe regulatie, wat op basis van straffen en beloningen draait, en intrinsieke regulatie, gebaseerd op een persoonlijke bereidheid om te handelen. Deze geïdentificeerde regulatie stelt studenten in staat om leermomenten in het verband met de game te herkennen en raken hierdoor meer gemotiveerd om te leren. Om deze regulatie te bewerkstelligen, moeten de regels van het spel aansluiten op de behoeftes van competentie, autonomie en verwantschappen met andere studenten.

22

Competentie

De competentie behoefte kan worden bereikt op verscheidene manieren. Dit heeft te maken met de mogelijkheid om de student te laten geloven / weten dat hij of zij de capaciteit heeft om de taak te volbrengen. Of beschikt over de benodigde / opgedane kennis. Hierbij wordt kennis die eerder opgedaan is in het spel voortgeborduurd. Telkens komt hier een nieuwe vaardigheid bij. Ook kan dit bewerkstelligd worden met geleidelijke feedback. Hierbij wordt hetgene, wat geleerd is en wat nog geleerd moet worden, getoond aan de speler. De feedback is hierbij opbouwend en positief.

Autonomie

Autonomie is de mogelijkheid en kans om belangrijke beslissingen in de gameplay zelf te nemen. Hierdoor is de student in staat de regulering en resultaten van een beslissing te begrijpen. Ook geeft dit de studenten keuzevrijheid, waardoor hun eigen acties zowel positieve als negatieve gevolgen kunnen hebben. Verder schijnt er een overeenkomst te zijn in speelstijlen en leerstijlen volgens Deen (2007). Hij zet deze uiteen in vier verschillende ontwikkelstijlen, de theoretische stijl, pragmatische stijl, interpersoonlijke stijl en een zelf-expressieve stijl. Theoretische spelers lezen vooral achtergrondinformatie over de gameplay. Pragmatische spelers daarentegen leren en gamen door middel van een trial en error strategie. De interpersoonlijke spelers leren en spelen door middel van praten over hun problemen met hun mede spelers op forums. Een andere vorm hiervan zijn de zelf-expressieve spelers die om de regels van de game heen werken door vals te spelen en hun eigen doelen te stellen en na te streven.

Verwantschappen (Relatedness)

De hierboven genoemde behoeftes kunnen alleen bestaan in relatie tot de vaardigheden van medespelers. Daarom ook de competentie dat spelers hun competenties en autonomy kunnen vergelijken met anderen, wat alleen mogelijk is in een sociale omgeving. Deze sociale omgeving zorgt dat de behoefte aan verwantschappen voldaan wordt.

Door studenten te motiveren om te leren, kan dit duidelijk maken aan de studenten wat ze kunnen en waarin ze vooruitgang boeken. Dit heeft dan niet zo zeer te maken met de vaardigheden om de game te spelen, maar meer met het vervaardigen van nieuwe kennis.

4.4.2 CONCLUSIE MOTIVATIE

De positieve effecten op het gebied van leren en motivatie door middel van serious games zijn door een aantal onderzoeken bewezen. Om motivatie om te leren met deze games te bewerkstelligen moeten de spelregels aansluiten op de behoeften van competentie, autonomie en verwantschap met andere studenten. Deze laatste is het aller belangrijkste, omdat studenten zich moeten kunnen meten met andere studenten. Als op deze behoeftes gelet worden tijdens het maken van educatieve AR applicaties voor het onderwijs, dan kan er door middel van de inbreng van gamefactoren en prestatiefactoren ervoor gezorgd worden dat AR in het onderwijs bij kan dragen aan het motiveren van leerlingen om te leren.

23

5. CONCLUSIES & DISCUSSIE 5.1 CONCLUSIE

De techniek Augmented Reality kan op verschillende manieren ingezet worden in het onderwijs om leerlingen meer te motiveren om te leren en meer plezier te geven in het leerproces.

De reden namelijk dat leerlingen voortijdig hun school verlaten heeft namelijk vooral te maken met hun schoolprestaties die onder de maat zijn. Deze slechte schoolprestaties komen voort uit verschillende factoren, zowel interne als externe factoren. Sommige van deze factoren kunnen met behulp van AR verminderd worden. Als er rekening wordt gehouden met deze factoren bij het ontwerpen en ontwikkelen van lesmaertiaal, kan dit bijdragen aan een verbeterde motivatie om te leren, wat ook tegelijk kan zorgen voor betere schoolprestaties. Als er betere schoolprestaties door de leerling neergezet worden, heeft dit weer een positief effect op de motivatie van de leerling zelf, omdat hij of zij doorheeft dat hij of zij de taak in kwestie aan kan.

Augmented Reality, de toegevoegde virtuele realiteit aan de werkelijkheid, heeft veel potentie om doorontwikkeld en ingevoerd te worden voor het onderwijs. AR is door Image-based en lacation-based tracking technologie op verschillende vlakken in het onderwijs inzetbaar. De techniek bevindt zich nu al in een later ontwikkelstadium en nieuwe apparatuur hiervoor is in ontwikkeling. Echter zijn nog niet alle mogelijkheden van AR ontdekt. De techniek is gemakkelijk te leren, aan te passen en uit te breiden voor onderwijsdoeleinden, mits de ontwikkelaars de gewenste kennis, programmeertalen en ontwerptechnieken onder de knie hebben.

De AR applicaties met educatieve doeleinden doorvoeren in het onderwijs heeft zijn voordelen, maar brengt ook de nodige problemen met zich mee. Als er tijdens de ontwikkeling van AR applicaties gelet wordt op deze problemen, zoals de aansluiting op de leermethodes die nu in het onderwijs gebruikt worden, kan er op dit gebied veel gewonnen worden. Zo kan de weerstand en de barrières, van scholen en docenten om AR in te zetten, worden verlaagd. Verder moeten de applicaties aansluiten bij het niveau van de studenten en niet al te complex worden.

Om motivatie in het onderwijs te verbeteren worden al games ingezet, en in het bijzonder serious games met educatieve doeleinden. Uit het onderzoek naar games die studenten motiveren om te leren zijn een aantal behoeftes van de studenten naar voren gekomen, namelijk competentie, autonomie en verwantschap. Op het gebied van motivatie kan een serious game zo inspelen op positieve opbouwende feedback (competentie), wat belangrijk is om demotivatie tegen te gaan. Als tijdens het ontwikkelen van educatieve AR applicaties gelet wordt op deze behoeften, dan kan dit leerlingen motiveren om te leren, zelfs nadat ze hebben gewerkt met de apps.

Om leerlingen in het onderwijs te motiveren te leren en hierin meer plezier te geven, moeten ontwikkelaars van educatieve AR applicaties met de volgende factoren rekening houden, namelijk: (a) Letten op de externe en interne factoren die motivatie in het onderwijs beïnvloeden, (b) rekening houden met de problemen die AR in het onderwijs met zich mee brengt en (c) zorgen dat de AR applicaties aansluiten op de behoeftes die studenten hebben om gemotiveerd te worden om te leren.

5.2 DISCUSSIE

Op het gebied van inzicht in factoren van demotivatie van studenten kan een heleboel gewonnen worden. Als niet alleen ontwikkelaars, maar ook leerlingen en leraren hier meer inzicht in zouden hebben, zou dit al vermindert kunnen worden zonder de inzet van AR. AR heeft namelijk geen invloed op de vrienden van de leerling in de klas, de klasomgeving, het handelen van de leraren en al helemaal niet op de thuissituatie waarin leerlingen zich bevinden. Echter kan AR er wel voor zorgen dat leerlingen gemotiveerd blijven om te leren, naar school te gaan en het leerproces leuker maken. Hierdoor zou het aantal schoolverlaters verlaagd kunnen

24

worden, het slagingspercentage kunnen verhogen, en leerlingen duidelijk kunnen maken wat het belang van onderwijs is.

Op het gebied van AR is er meer mogelijk dan in dit onderzoek besproken is. De techniek is nog volop in ontwikkeling met nieuwe apparatuur in het vooruitzicht, wat uiteindelijk ook weer voor en nadelen zal hebben en andere mogelijkheden van inzet.

Door de grote hoeveelheid onderzoeken die verricht zijn, is het lastig om uit alle bronnen de juiste informatie te filteren. Op het gebied van AR in onderwijs zou het zo kunnen zijn dat sommige voor en nadelen niet in dit onderzoek voorkomen, maar wel opgenomen zouden moeten worden bij het ontwikkelen van een applicatie. Dat AR in het onderwijs zorgt voor een verbeterde motivatie is bewezen. Bij de ontwikkeling van deze applicatie is echter geen rekening gehouden met de complexiteit van de app en de vaardigheden van de desbetreffende studenten.

Op het gebied van Serious Games, moet er niet alleen gekeken worden naar de behoeftes die de studenten nodig hebben, om hun motivatie om te leren, te bewerkstelligen, maar ook naar andere belangrijke game factoren. Want een game wordt pas echt goed als er ook gelet wordt op het kernconcept van de game, en dat deze aansluit op de leerdoelen van de spelers. Mist het concept het leerdoel, dan hebben leerlingen hier uiteindelijk nog niets aan. Daarnaast moet er gelet worden op de fun factor, zodat de leerlingen plezier krijgen in het leren, en de lesstof op een vernieuwde wijze getoond wordt.

Door serious games en AR te combineren en te letten op de besproken factoren tijdens het ontwikkelproces, zouden de voordelen op het gebied van motivatie om te leren elkaar kunnen versterken. Dit zou echter verder onderzocht moeten worden.

6. EVALUATIE & AANBEVELINGEN 6.1 EVALUATIE

De verbeteringen voor dit onderzoek zitten in het verzamelen en sorteren van de informatie. Dit ging niet altijd op een zeer gestructureerde manier, doordat er een overvloed aan informatie en onderzoek online te vinden is. Ook was het lastig om dit project af te bakenen binnen de onderzoeksrichtingen.

6.2 AANBEVELINGEN VOOR VERDER ONDERZOEK

Om AR en serious games goed te combineren, zou er gekeken kunnen worden naar de structuur en opbouw van serious games en factoren zoals het beloningsstelsel hierin. Verder kan er gekeken worden naar de belangrijke spelelementen en hoe deze in een game gebruikt kunnen worden. Dit kan dan uiteindelijk toegepast worden om een goede AR educatie game te maken, die begrijpelijk is, fijn speelt, en waarin de speler zich betrokken voelt bij het spel.

Bovendien zou er verder ingegaan kunnen worden op andere motiverende factoren die in dit onderzoek niet aan bod zijn gekomen.

Tevens kan er onderzoek verricht worden naar het interface design van desbetreffende AR applicaties en wat de dag van vandaag wel en niet werkt. De interactiemogelijkheden met AR applicaties kunnen op deze manier duidelijker en minder ingewikkeld gemaakt worden voor zowel leerlingen als docenten. Ook is dit design afhankelijk van het apparaat wat voor AR wordt gebruikt.

25

REFERENTIES BOEKEN

Ames, C.A., (1990), Motivation: What Teachers Need To Know. Teachers College Record, 91(3), p.409-422.

Carmigniani, J., Furht, B., Anisetti, M., Ceravolo, P., Damiani, E., Ivkovic, M., (2010, 14 december), Augmented reality technologies, systems and applications, Multimed Tools Appl (2011) 51:341–377

Dunleavy, M., Dede, C. & Mitchell, R., (2009). Affordances and limitations of immersive participatory augmented reality simulations for teaching and learning. Journal of Science Education and Technology, 18(1), 7–22.

Kerawalla, L., Luckin, R., Seljeflot, S., & Woolard, A. (2006). “Making it real”: exploring the potential of augmented reality for teaching primary school science. Virtual Reality, 163–174.

Klopfer, E. & Sheldon, J., (2010), Augmenting your own reality: student authoring of science-based augmented reality games. New Directions for Youth Development, 128, 85–94.

Klopfer, E. & Squire, K., (2008), Environmental detectives: the development of an augmented reality platform for environmental simulations. Educational Technology Research and Development, 56(2), 203–228.

Lee, K., (2012, maart/april), Augmented Reality in Education and Training. University of Northern Colorado, Techtrends Volume 52, Number 2, 13-21.

Lens, W. & DeCruyenaere, M., (1991). Motivation and De-motivation In Secondary Eduction: Student Characteristics.Learning and Instruction, 1(2), p.145-159.

Mercer, C.D. & Pullen, P.C., (2005), Students with Learning Disabilities. Sixth Edition. Upper Saddle River: Merril Prentice Hall.

Pintrich, P.R. & Schunk, D.H., (2002), Motivation in Education. Theory, Research, and Applications. 2nd Edition. Upper Saddle River: Merril Prentice Hall.

Wentzel, K.R., McNamara Barry, C. & Caldwell, K.A., (2004), Friendship In Middle School: Influences On Motivation And School Adjustment. Journal of Educational Psychology, 96, p.195-203.

Wolters, C.A., (2004). Advancing Achievement Goal Theory: Using Goal Structures And Goal Orientations To Predict Students' Motivation, Cognition, And Achievement. Journal Of Educational Psychology, 98, p.236-250.

Wu, H., Lee, S.W-Y., Chang, H-Y. & Liang, J-C., (2012, 26 oktober), Current status, opportunities and challenges of augmented reality in education,Computers & Education 62, 41-49.

Yuen, S. Yaoyuneyong, G. & Johnson, E., (2011), Augmented reality: An overview and five directions for AR in education. Journal of Educational Technology Development and Exchange, 4(1), 119-140.

ARTIKELEN & RAPPORTEN

Cheng, K. & Tsai, C., (2012, 3 augustus), Affordances of Augmented Reality in Science Learning: Suggestions for Future Research, Journal of Science Education and Technology, Springer Science+Business Media.

Deen, M., (2007). Versnelde Kennisontwikkeling in Games. Utrecht University.

Deen, M. & Schouten, B.A.M., (2010), Games that Motivate to Learn: Design Serious Games by Indentified Regulations, Fontys University of Applied Sciences, The Netherlands.

Herweijer, L., (2008). Gestruikeld voor de start: de school verlaten zonder startkwalificatie. Den Haag: Sociaal Cultureel Planbureau.

Holter, N., (2008, september). Oorzaken van voortijdig schoolverlaten, Nederlands Jeugdinstituut.

Kirriemuir, J. & McFarlane, A., (2004) Literature review in games and learning. Futurelab Report 8.

26

Mitchell, A. & Savill-Smith, C., (2004) The use of computer and video games for learning: Areview of the literature. Learning and Skills Development Agency.

Sankur, B., Sezgin, M., (2001), Image thresholding techniques, A survey over categories, Turkey.

Schouwenburg, F., Ottenheijm, S., Rubens, W., Schut, S & Vorstenbosch, P., (2011, november), Trendrapport PO en VO: Technologieën van de toekomst, Kennisnet: Leren vernieuwen, Druk: OBT bv. Den Haag.

Squire, K. & Jenkins, H., (2003), Harnessing the power of games in education. Insight, Volume 3, 5-33

SURFnet|Kennisnet, (2011), innovatieprogramma: Augmented Reality, Variëteit in leren.

Susi, T., Johannesson, M. & Backlund, P., (2007), Serious Games – An overview, Technical Report HS-IKI-TR-07-001, School of Humanities and Informatics, University of Skövde, Sweden.

Traag, T., & Van der Velden, R.K.W., (2008). Early school-leaving in the Netherlands. The role of student-, family- and school factors for early school-leaving in lower secondary education. Maastricht: Research Centre for Education and the Labour Market.

de Vries, C., (2010, 11 juni), Augmented Reality, The New Everyday Life, Afstudeerscriptie Digitale Communicatie Hogeschool Utrecht, p21-22.

ONLINE BRONNEN

Cafini, O., (2010, 16 april), Augmented Reailty on iPhone Applications, Diavoorstelling, Gevonden op: http://www.slideshare.net/OmarCaf/augmented-reality-on-iphone-applications

Carpenter, H., (2011, 25 september), Hype Cycle for Emerging Technologies 2011: Idea Management Enlightenment, Gevonden op: http://www.innovationexcellence.com/blog/2011/09/25/hype-cycle-for-emerging-

technologies-2011-idea-management-enlightenment/

Djeljosevic, D., Virtual Reality Vs, Augmented Reality, eHow.com, Gevonden op: http://www.ehow.com/facts_5506973_virtual-reality-vs-augmented-reality.html

Groeneveld, E., (2005). Motivatieproblemen op school: Oorzaken. Gevonden op: http://www.motivatieproblemenopschool.nl/index.php?section=Oorzaken

Hop, L., & Delver, B., 5 november 2009, De WIFI-generatie, Gevonden op: http://www.wifigeneratie.nl/index.php?option=com_content&view=category&id=17&layout=blog&Itemid=26

Marlin Media, (2012, 20 september), Augmented Reality in het onderwijs: Hype or Hope?, Gevonden op: http://www.mediamarlin.nl/?p=1209

Milgram, P., & Kishino, F., (1994, 8 juli), A taxonomy of mixed reality visual displays, IEICE Transactions on Information Systems, Vol E77-D, No.12 December 1994. Gevonden op http://etclab.mie.utoronto.ca/people/paul_dir/IEICE94/ieice.html

Van Miltenburg, T., (2012, 16 januari), Meer eindexamenkandidaten, lagere slaginspercentages in havo en vwo, CBS, Gevonden op: http://www.cbs.nl/nl-NL/menu/themas/onderwijs/publicaties/artikelen/archief/2012/2012-3554-

wm.html

Murphy, J., (2012, 20 augustus), Gartner 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies, Gevonden op: http://joemurphylibraryfuture.com/gartner-2012-hype-cycle-for-emerging-technologies/

Oosterveer, D., (2012, 3 oktober), Smartphone bezit in Nederland groeit naar 58 procent, Marketingfacts: Platform voor interactieve marketing, Gevonden op: http://www.marketingfacts.nl/berichten/marktaandeel-

smartphone-in-nederland-groeit-naar-58-procent

Oracle ThinkQuest, How will Virtual Reality Control Us?, Projects bij Students for Students, Gevonden op: http://library.thinkquest.org/11091/vhow.htm

Simonite, T., (2011, 15 september), Augmented Reality Meets Gesture Recognition, Gevonden op: http://www.technologyreview.com/news/425431/augmented-reality-meets-gesture-recognition/

Sung, D., (2011,1 maart), The History of Augmented Reality, Gevonden op: http://www.pocket-

lint.com/news/38803/the-history-of-augmented-reality

27

Truijman, J., (2011, 19 april), Lagere slagingspercentages havo en vwo, NOS, Gevonden op: http://nos.nl/artikel/234250-lagere-slagingspercentages-havo-en-vwo.html

Truijman, J., (2012, 13 maart), Meer Examenkanddaten zakken, NOS, Gevonden op: http://nos.nl/artikel/351112-meer-eindexamenkandidaten-zakken.html

Wikipedia, Augmented Reality, Gevonden op: http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality

Wikipedia, Google Glass, Gevonden op: http://en.wikipedia.org/wiki/Google_Glass

Wikipedia, AR software list, Gevonden op: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_augmented_reality_software

Williams, A., (2012. 25 november), Four Perspectives On Augmented Reality And It’s Future, TechCrunch, Gevonden op: http://techcrunch.com/2012/11/25/5-ways-augmented-reality-is-starting-to-get-real/

28

BIJLAGEN

Appendix A: Ontwikkeltools AR

Appendix B: Verdiepingskeuze en argumentatie AR

APPENDIX A

ONTWIKKELTOOLS AR

Tabel: Z.O.Z.

Legenda

Groen Positieve eigenschappen ontwikkeltool

Oranje Negatieve eigenschappen ontwikkeltool

Image-based Location-based Gesture Recognition

Ontwikkelplatform Script-taal plugin/ tool /bibiotheek

IOS/Android/Desktop Gratis / Licence 2D / 3D Markers GPS Kompas

JSARToolKit + (Webgl + Three.js)

ja ja nee nee Ja, Beweging detectie.

Linux, Mac OS, Windows OS

HTML5, JavaScript, CSS

WebRTC API Webcam, Browsers Gratis, Open Source

ARToolKit NyARToolKit FLARToolKit OSGART

nee Ja, multi-markers

nee nee Nee, knoppen SGI, Linux, Mac OS, Windows OS

C, C#, JAVA, AS 3.0, Matlab

Microsoft Visual Studios, Unity plugin, Weltenbauer

Desktop, Webplayer, special: Flash, Silverlight Symbian, Android, IOS, Windows Phone

Gratis, Open Source GPL, Non-commercial

Unity AR Toolkit Uart

? ja nee nee ? Mac OS, Windows OS C# Unity 3D, 3 plug-ins

Webcam? Gratis, Open Source

Metaio 3D tracker Movies, MD2 Anime

Ja, map tracking

Ja, snapping

nee Nee, knoppen Mac OS, Windows OS C+++, AREL, Objective C, Java

Unity3D SDK

IOS, Android, Windows PC

Gratis versie, Non-commercial & betaalde versie

D’Fusion 2D & 3D Multitarget, facetracking

ook nee nee Nee, knoppen Linux, Mac OS, Windows OS

Lea en C#, Actionscript

D’FusionStudio, Unity3D, Flash

Android & IOS, multiwebbrowser

Gratis versie, Non-commercial

Vuforia / QCAR API

2D, 3D, Multitarget, facetracking

ook ja GyroDroid Nee, knoppen Mac OS, Windows OS C#, javascript

Xcode, Eclipse and Unity

Android, IOS, werkt niet op webcam

Gratis versie, Non-commercial

DroidAR ja Ja, google maps

Magnetometer accelerometer gyroscope

Nee, knoppen Windows Java, C/C++ Library for Java Eclipse

Framework voor Android

Gratis, Open Source

Argon (WebGl & Vuforia)

3D shape buildings

nee ja Orientation sensors

Nee, knoppen Mac OS, Windows OS KML/HTML, JavaScript, CSS, GoogleEarth

KHARMA framework, HTTP server hosting

IOS only Gratis, Open Source

String ja 1 of meer

nee nee Nee, knoppen Mac OS en Unity op windows

Xcode of C#, javascript

Unity SDK IOS Niet gratis, prijs afhankelijk.

Studierstube Tracker

Template-, ID-, DataMatrix-, Frame-, Split- & Grid markers

nee nee Nee, knoppen, 3D windows, sliders, trackball

MacOS, Windows XP, Windows CE, Linux, Symbian

JAVA, Python

? IOS, Windows Phone Niet gratis

Goblin XNA ? ja nee nee Nee, knoppen en meer

Windows XP, Vista, 7 C# Visual Studios 2008, XNA Game Studio 4

Windows Phone 7.5 Gratis, BSD licence

Popcode 2D ook nee nee knoppen Windows XP, Vista, 7 javascript Kladblok? Android, IOS Gratis, Non-commercial

ATOMIC Authoring Tool

? Ja nee nee geen Linux, Mac OS, Windows OS, Ubuntu

Processing Programma gericht op Designers

Webcam Gratis, Open Source GNU GPL

APPENDIX B

VERDIEPINGSKEUZE EN ARGUMENTATIE AR

Ik heb gekozen voor het onderwerp Augmented Reality boven Virtual Reality op basis van een aantal verschillen tussen deze technieken.

Beide onderwerpen liggen zo dicht bij elkaar dat de technieken zelfs overlappen op sommige gebieden. Bij Augmented Reality leg je zo een digitale laag over de werkelijkheid heen. Dit gebeurt met behulp van onder andere beelden die herkend kunnen worden door een camera en hier overheen een 3D beeld kunnen neerleggen. De workshop bij Virtual Reality was niet veel anders dan deze van Augmented Reality. Hierbij werd de gehele werkelijkheid van een beeld veranderd en gedigitaliseerd. Bij Virtual Reality wordt dus de gehele werkelijke wereld vervangen door een gesimuleerde wereld.

Fig. 1 Milgram’s Reality-Virtuality Continuum (Milgram & Kishino, 1994)

Bij beide technieken zien de 3D visuals die gebruikt en gemaakt zijn er niet realistisch genoeg uit om in te blenden met de echte wereld. In een Augmented Reality kan de 3D visual die op de werkelijkheid aan moet sluiten, de beleving die de gebruiker zou moeten ervaren, verstoren. Bij Virtual Reality is dit probleem veel groter, omdat hierbij een volledige wereld tot in het detail nauwkeurig moet worden gerealiseerd om dicht bij de beleveniservaring te komen. Bij Augmented Reality beperkt dit zich tot een kleiner gebied. Echter komt hierbij wel het probleem dat de digitale laag die gecreëerd wordt ook echt in de werkelijkheid zou moeten in blenden en fotorealistisch over moet komen. Een ander nadeel van Augmented Reality is dat deze in real-time gerenderd moet worden en de computer dus constant bezig is met het berekenen van hoe het digitale beeld weergegeven moet worden. Hierdoor kan een vertraging in dit proces ervoor zorgen dat de gebruikerservaring veranderd. (Djeljosevic)

Augmented Reality is op dit moment een techniek die toegankelijk is voor vele mensen. De techniek staat namelijk in verbinding met de smartphone of tablets die vele consumenten al hebben. Het aantal smartphone gebruikers is nog steeds groeiende. Ongeveer 58% van de Nederlandse consumenten in 2012 heeft er een, vergeleken met 42 % in 2011. Virtuele simulatie kamers daarentegen zijn minder toegankelijker voor de consument, omdat deze techniek momenteel nog relatief veel ruimte in neemt. Zelfs met de VR brillen die op de markt gaan komen, zal de consument een ruimte moeten reserveren om deze te gebruiken, waarbij objecten uit de werkelijkheid niet in de weg mogen staan voor de VR beleving. De AR techniek heeft voor de consument dus een lagere instapdrempel. (Oosterveer, 2012)

Verder heeft Augmented Reality ook minder negatieve bijwerkingen op het menselijke lichaam dan de Virtuele wereld. In de virtuele wereld kunnen mensen zichzelf verliezen. Volgens sommige studies zien mensen wazig nadat ze 10 minuten in de virtuele wereld te hebben doorgebracht. De diepteview werd in een van de onderzoeken vergroot, wat comfortabeler was voor de ogen, maar staar veroorzaakte. Proefpersonen moesten verteld worden om soms even weg te kijken. Ook zijn er mensen die op lange termijn over objecten struikelen in de echte wereld. Deze effecten zijn niet erg groot, maar kunnen groeien. (Oracle ThinkQuest)

Over de techniek achter Augmented Reality is voldoende informatie te vinden op het web. Deze techniek is nu pas echt in opkomst. De techniek heeft ook al meerdere toepassingsmogelijkheden dan Virtual Reality. Deze laatste techniek wordt voornamelijk gebruikt voor verschillende simulaties.