Unterstützung der Abstraktionsfähigkeiten mithilfe von Augmented Reality

Kurzzusammenfassung:

In diesem Lehr-Lern-Arrangement (LLA) wurde das Potenzial von Augmented Reality (AR) untersucht, um die Visualisierung abstrakter Konzepte zu ermöglichen, sowie die erste Iteration eines Unterrichtsexperiments präsentiert, in dem die Verwendung von AR als Unterstützung für Abstraktionsfähigkeiten bewertet wurde. Studierende wurden mit der Aufgabe konfrontiert, Informationen am Beispiel einer Kaffeemaschine verschiedenen Interessengruppen vorzustellen und zu erklären. Die Ergebnisse zeigen, dass es für Studierende hilfreich ist, einen visuellen App-Prototyp zu haben, insbesondere einen, der auf verschiedenen Ebenen zerlegt werden kann. Das Hauptziel war es, Studierende für die Notwendigkeit zu sensibilisieren, über bestimmte Rollen und Perspektiven nachzudenken und Informationen für verschiedene Interessensgruppen zu abstrahieren.


Übersicht

Ziele:

  • Die Studierenden verstehen die Notwendigkeit der Abstraktion für bestimmte Rollen und Perspektiven.
  • Die Studierenden lernen Informationen zu abstrahieren.

Didaktische Funktion(en):

  • Abstraktes Denken fördern und unterstützten

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Sozialform(en):

Einzelarbeit

Anzahl der Lernenden:

ab 1 Personen


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

Lehrperson muss AR Brille bedienen können und hinreichende Kenntnisse in UML haben

Ausstattung & Medien:

Schreibmaterial pro Lernendem, Seminarraum,


Ablauf

Beispiele oder Materialien:

Creative Commons Lizenzvertrag
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Beispielaufgabe:

Die Studierenden sollten einzeln die Rolle des Erfinders einer Kaffeemaschine übernehmen und diese einem (Software-) Entwickler anhand einer Merkmalsliste und einem technisch unerfahrenen Kunden erklären.

Angenommen Sie sind der Erfinder des ersten Kaffeeautomaten – das heißt niemand außer Ihnen kennt seine Funktionsweise. Der Kaffeeautomat hat alle unten aufgeführten Funktionen. Sie wollen nun die Software für den Kaffeeautomaten entwickeln lassen. Erklären Sie dem Entwickler die Funktionsweise des Kaffeeautomaten, sodass er die Software entwickeln kann. Nachdem der Kaffeeautomat fertig entwickelt ist, stellen Sie ihn auf einer Messe vor. Ein technisch unerfahrener Kunde kommt auf Sie zu und zeigt Interesse an Ihrem Kaffeeautomaten. Erklären Sie Ihrem Kunden die Funktionsweise des Kaffeeautomaten, sodass er ihn zuhause einsetzen kann.

Aufgabe: Sehen Sie sich die Kaffeemaschine genau an. Gehen Sie durch die verschiedenen Abstraktionsebenen und erklären Sie die Unterschiede.

Aufgabe: Wenn Sie sich nochmal an Erklärungen für den Kunden/Entwickler zurückerinnern, würden Sie etwas ändern? Warum?

Hinweise zur Vorbereitung:

Konzeption des Szenarios und Implementierung und Bereitstellung der Applikation.

Hinweise zur Nachbereitung:

Auswertung der Audioaufnahmen kann zeitaufwendig sein.

Die Daten müssen mit relevanten Codes gekennzeichnet werden, um die Aussagen der Teilnehmer kategorisieren.

Hinweise zur Dauer: Gesamt ca. 150 Stunden: 1 volle Woche (ca. 50 Stunden) + drei Einzeltermine + Vorarbeitszeit von etwa (ca. 70-100 Stunden)


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

Eine qualitative Auswertung der Befragungsergebnisse zeigt, dass die Studierenden die Notwendigkeit und Wichtigkeit unterschiedlicher Perspektiven erkennen.
Die Studierenden finden es gut, zwischen den Abstraktionsstufen wechseln zu können und die Möglichkeit zu haben, die Maschine zu zerlegen.

Grenzen und Schwächen:

Die Ergebnisse zeigen keine Verbesserung der Abstraktionsfähigkeiten nach Verwendung der Anwendung. Die Teilnehmer erzielten im Durchschnitt eine hohe Punktzahl und hatten im Allgemeinen wenig bis gar keine Änderungen, die sie in Phase drei vornehmen wollten.
(Mind.) Zwei Teilnehmer haben die Aufgabenstellung insofern falsch interpretiert, dass sie eindeutig nicht über einen Softwareentwickler, sondern über einen Hardwareentwickler sprachen.

Sonstige Hinweise:

Studierende sollten explizit darauf hingewiesen werden, dass sie den Kaffeeautomaten einem Software und keinem Hardware Developer erklären sollen.


Literatur und weiterführende Hinweise
  • Akcayir M., and Akcayir, G. (2016): Advantages and challenges associated with augmented reality for education: A systematic review of the literature. Educational Research Review 20, S. 1–11.
  • Kramer J. and Hazzan O. (2006): Introduction to The Role of Abstraction in Software Engineering. Proceedings of the 2006 international workshop on Role of abstraction in software engineering (ROA ’06), S. 1–2.
  • Rumbaugh, J.; Blaha M.; Premerlani, W.; Eddy, F. and Lorenson, W. (1991): Object-Oriented Modeling and Design. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J.
  • Kramer, J. (2007): Is Abstraction the key to computing? Abstraction: What is it? Why is it so important? Communications of the ACM, 50(4), S. 37–42.
  • Balzert, H., & Balzert, H. (2009):  Was ist Software? (H. Balzert, Hrsg.), Lehrbuch der Softwaretechnik: Basiskonzepte und Requirements Engineering (3. Aufl.). Heidelberg: Spektrum.
  • Kramer, J. (2006): Abstraction in Computer Science & Software Engineering: A Pedagogical Perspective. System Design Frontier Journal, 3(12), S. 1–9.
  • Pennington, N., Lee, A. Y., & Rehder, B. (1995). Cognitive Activities and Levels of Abstraction in Procedural and Object-Oriented Design. Human-Computer Interaction, 10(2–3), S. 171–226.
  • Rumbaugh, J., Eddy, F., Blaha, M., & Premerlani, W. (1991): Object-Oriented Modeling and Design. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall.