Baubetrieb und Bauwirtschaft

AR-supported Teaching

Digitalisierungscall .dcall Lehre - innovative Lehr- und Lernkonzepte

Im Zuge ihrer Digitalisierungsstrategie schrieb die TU Wien einen Call für innovative Lehr- und Lernkonzepte aus. Aus 38 eingereichten Projekten wurden 9 Projekte zur Förderung ausgewählt. Eines der geförderten Projekte ist dieses Projekt zum "AR-supported Teaching".

2D-Lehrmaterialien und AR-Projektlösungen

Die derzeitigen Lehrmaterialien sind auf 2-dimensionale Darstellung beschränkt. Die Beschreibungen von Inhalte erfolgt daher meist auditativ oder wird auf 2D-Abbildungen reduziert. Die Interaktion mit Lehrmaterialien ist ebenfalls dadurch beschränkt. Die räumliche Vorstellung der Inhalte wird dabei nicht direkt unterstützt und manchen Lernenden fällt dies daher schwerer. Im Präsenzunterricht kompensieren dies die Lehrenden durch die Erklärungen des Inhalts in der direkten Interaktion mit den Studierenden. Bei Missverständnissen kann sofort nachgefragt werden. Die Corona-Krise erforderte den Umstieg auf Distance Learning. Im Distance Learning ist der direkte Eingriff der Lehrenden zu fragen erschwert. Das plastische, räumliche Erklären fällt weg.
Die meisten AR-Lösungen sind derzeit "Projektlösungen", d.h. sie werden speziell für eine Aufgabe erstellt. Sollen neue Modelle oder andere Arbeitsschritte für die Lehre erzeugt werden, müssen diese in der Regel durch eine Person mit Programmierkenntnissen erfolgen. Dieser Zustand führt zu zwei großen Problem:

  • Selbständige Erstellung von AR-Lehrmaterial durch das Lehrpersonal ist nicht oder sehr schwer möglich (ein Multiplikationseffekt von AR-Lehrmaterial wird dadurch behindert) und
  • hohe Abhängigkeit von externen Softwareunternehmen.

Lösungsvorschlag und Anforderung an das Projekt

In der vom ZDB vergebenen und gemeinsam mit Prof. Kaufmann (Informatik, E193-02 Computer Graphics) betreuten, interdisziplinären Master Thesis "AR Training Application and Authoring Tool for 3D BIM Visualization" wurde eine AR-Prototyp für den Einsatz in der Lehre im Bauwesen entwickelt. Diese AR-Lehrplattform besteht aus zwei Applikationen: dem AR-Editor und eine AR-App für Mobil Devices. Der Editor soll von Lehrpersonal ohne tiefgreifende Informatikkenntnisse bedient werden können und die einfache und flexible Erstellung bestimmter Szenen/Lehrinhalte (Import/Export von Modellen mittels IFC, Annotation, Animation) ermöglichen. Dieses dCall-Projekt möchte aufbauend auf die Master Thesis eine praxistaugliche AR-Lehrplattform erstellen. Die in der Master Thesis verwendeten 3D-Modelle sind openBIM-Modelle (IFC). Die Entwicklung im Projekt erweitert dies auf OBJ-und FBX-Dateien (z.B. 3D-Objekte) und somit auf Lehrinhalte anderer Fakultäten. Somit ist dann der Einsatz von AR skalierbar.

AR-Editor für Lehrende und AR-App für Studierende

Ziel dieses Projektes ist die Weiterentwicklung des oben beschriebenen Lehrplattformprototyps und dessen Implementierung in die Lehre inklusive Evaluierung der Lehrauswirkung. Die Lehrplattform soll Lehrenden ohne Programmierkenntnisse ermöglichen, eigene Lehrinhalte in AR-Szenen im Editor überzuführen. Die Studierenden rufen die AR-Lehrinhalte dann über Smartphone oder Tablet ab. Die Zielstruktur der AR-Lehrplattform ist in der folgenden Abbildung beschrieben. Grundlage bildet ein 3D-Modell (derzeit IFC-Dateien – im Zuge dieses Projektes auf OBJ- und FBX-Dateien erweitert). Das Lehrpersonal öffnet diese Modelle im Editor und bearbeitet sie dort. Die Lehrenden können Bilder, Videos, Kommentare an die Modellteile anhängen. Eine Zuordnung dieser Notationen und einzelnen Modellbestandteile an Buttons ermöglicht das individuelle Ein- und Ausblenden. Dies ermöglicht die user-gesteuerte Darstellung einzelner Arbeits- oder Aufbauschritte. Die Studierenden erhalten über einen Server für die LVA die entsprechende AR-Szenen und können mit diesen interagieren. Die Möglichkeit der Echtzeit-Interaktion des Lehrenden in die AR-Szene und die Einbindung in HMD (AR-Brillen) wird evaluiert und je nach Ressourcenaufwand implementiert.

Projektmitarbeiter_innen

DI Harald Urban, BSc
DI Konstantin Höbart, BSc
Alexander Gerger, BSc
Gabriel Pelikan

Projektlaufzeit: 01.10.2020 - 30.09.2021