ARK2

Augmented Reality für Klimadaten 2

Zielsetzung

Die Abbildung räumlicher Datensätze erfolgt häufig durch Karten. Leider führt die Projektion der Erdoberfläche auf eine Karte zu Verzerrungen und Rändern. Infolgedessen erscheinen eigentlich nahe beieinander liegende Punkte unter Umständen weit voneinander entfernt, und die Größenverhältnisse werden nicht mehr intuitiv richtig wahrgenommen. Dieses Problem tritt bei der Darstellung auf einem Globus nicht auf. 


In der ersten Ausschreibungsrunde von DigiTeLL entstand im Rahmen des Partnerships "ARK" (AR für Klimadaten) ein Prototyp einer Augmented Reality (AR) App. Diese App präsentiert Klimadaten auf einem virtuellen Globus und umgeht so die Verzerrungen und Randprobleme. Die eigenständige Erkundung von Datensätzen auf einer virtuellen Erde ermöglicht eine realistischere Vorstellung der Welt. 


Im Rahmen der Partnerschaft "AR für Kartendaten" (ARK2) wird die AR-App nun erweitert und verbessert. Ziel ist es, globale und regionale Datensätze ohne Verzerrung durch die Projektion auf eine Fläche zu betrachten. Die App eignet sich daher hervorragend zur Illustration von Zusammenhängen und Dynamiken auf der Erdkugel, die in zweidimensionalen Karten oft unzureichend dargestellt und verstanden werden können. Eine interaktive, dreidimensionale Darstellung erleichtert deutlich das Verständnis von zum Beispiel Klimadaten. Die weiterentwickelte AR-App kann sowohl in Präsenz als auch online genutzt werden und lässt sich mühelos in die digitale Lehre integrieren. Die Möglichkeit, eigene Datensätze zu erstellen und einzubinden, ermöglicht es den Lernenden, sich aktiv an der Weiterentwicklung der AR-App zu beteiligen. 


Im Rahmen dieses Partnerships wird die AR-App in weiteren Fachbereichen und Anwendungsgebieten erprobt und den spezifischen Anforderungen angepasst. Bisher wurde sie ausschließlich in der Meteorologie und Klimatologie getestet.


Rahmendaten
Learning Design:Einstieg, Selbststudium
Sozialform:Individualarbeit, Kleingruppen, Selbststudium
Zeitlicher Rahmen:Kontinuierlich
Voraussetzungen

Vorraussetzung für die Anwendung der AR-App ist ein Smartphone oder Tabet mit Android. Eine Apple-Version befindet sich noch in der Entwicklung.


Evalutaionsergebnisse aus der Pilotphase

Die AR-App wurde im Rahmen einer Veranstaltung des Masterstudienganges Meteorologie erfolgreich erprobt. Die Lehrveranstaltung wurde im Wintersemester 2022/2023 und 2023/2024 angeboten und setzt auf eine dreigeteilte Struktur: Im ersten Drittel wurden im Flipped Classroom (FC) Format Kenntnisse über Klimadaten, Satellitendaten und ihre Verarbeitung vermittelt. Die Lernenden hatten im zweiten Drittel die Möglichkeit, das Gelernte in studentischen Projekten anzuwenden. Dabei wurden selbstgewählte Forschungsfragen erforscht, und die gewonnenen Erkenntnisse fanden im dritten Drittel Eingang in die AR-App. Außerdem wurden die Ergebnisse in der Veranstaltung präsentiert. 


Während der FC-Phase kam automatisiertes Feedback in den Web Based Trainings (WBTs) zum Einsatz, um den Lernprozess zu optimieren. Außerdem führten die Studierenden während der Projektphase Projektjournale, die im Rahmen eines formative Peer Assessments anhand eines detaillierten Kriterienkatalogs kommentiert wurden. Während Vorführungen der AR-App gab es Feedback, dass die Steuerung noch etwas unintuitiv sei. Dies wurde in ARK2 bereits durch Integration eines speziellen Unity-Paketes zur Touch-Eingabe verbessert. Weitere Verbesserungsvorschläge und Feedback werden kontinuierlich gesammelt.


DigiTeLL Querschnittsthemen

Durch die Möglichkeit, die App auch asynchron auf eigenen oder Leihgeräten zu nutzen wird Lernenden mit wenig zeitlicher Flexibilität, zum Beispiel durch Betreuungsverantwortung oder Krankheit, eine Nutzung erleichtert. Die nötige technische Ausstattung soll möglichst gering gehalten werden, denn die betrachteten Phänomene sind global und betreffen alle. In der Lehrveranstaltung wurde auf die Möglichkeit hingewiesen, einen Semesterlaptop auszuleihen. Außerdem trägt das Partnership dazu bei, dass verzerrte Längen- und Größenverhältnisse, wie sie in klassischen Kartendarstellungen auftreten, vermieden werden.

Bei Anwendung der AR-App soll darauf geachtet werden, dass durch Nutzung der App keine weiteren Barrieren geschaffen werden, sondern diese idealerweise zum Beispiel durch die Möglichkeit einer Sprachausgabe verringert werden. Außerdem sollen beruhend auf den Erfahrungen aus der Erprobung des Prototypen Verbesserungen in der Bedienung eingepflegt werden. Hier soll besonders auf eine höhere Barrierefreiheit hingearbeitet werden, soweit dies in AR/VR-Anwendungen möglich ist.

Eine weitere im Projekt geplante Anwendung ist die Erstellung von Datensätzen durch Lernende, die in die App eingebunden werden. Eine solche Veranstaltung, in der Lernende Datensätze für die App erstellen, wird Vorfeld des Projektzeitraums angeboten und soll im Wintersemester 2023/2024 in weiterentwickelter Form wiederholt werden. Bei dieser Lehrveranstaltung werden im ersten Drittel im Flipped Classroom (FC) Format die Grundlagen zu Klimadaten, Satellitendaten und ihrer Verarbeitung bearbeitet Im zweiten und dritten drittel realisieren die Lernenden studentische Projekte, in denen selbstgewählte Forschungsfragen beantwortet werden und deren Ergebnisse dann in die AR-App eingebunden werden. Während der FC Phase kommt automatisiertes Feedback in den Web Based Trainings (WBTs) zum Einsatz. Während der Projektphase werden Projektjournale geführt, die im Rahmen eines formative Peer Assessments gegenseitig nach einem Kriterienkatalog kommentiert werden. Eine Übertragung/Anpassung des Konze 


In dem Learning Design "Satellitendaten in der Klimatologie" werden mit der Planung und Realisierung eigener Projekte und Datenprodukte, Projektjournalen zur Dokumentation und Präsentationen Kompetenzen geprüft, die auch während der Masterarbeit, Promotion und vielen Berufsfeldern benötigt werden.

Eine Übertragung/Transfer auf andere Fachbereiche ist auf mehrere Arten möglich: Zum einen kann die App zur Darstellung von Datensätzen auf einem virtuellen Globus genutzt werden, zum Beispiel in Vorlesungen, Tutorien oder Übungen. Hier wären weitere Mögliche Datensätze Verbreitungsgebiete, Klimazonen, Wanderbewegungen, oder Plattentektonik. 

Eine Vernetzung mit interessierten Lehrenden und Erfassung ihrer Bedarfe erfolgt kontinuierlich und eine Kontaktaufnahme durch Interessenten ist sehr gewünscht.

Durch die Möglichkeit, die App auch asynchron auf eigenen oder Leihgeräten zu nutzen wird Lernenden mit wenig zeitlicher Flexibilität, zum Beispiel durch Betreuungsverantwortung oder Krankheit, eine Nutzung erleichtert. Die nötige technische Ausstattung soll möglichst gering gehalten werden, denn die betrachteten Phänomene sind global und betreffen alle. In der Lehrveranstaltung wurde auf die Möglichkeit hingewiesen, einen Semesterlaptop auszuleihen. Außerdem trägt das Partnership dazu bei, dass verzerrte Längen- und Größenverhältnisse, wie sie in klassischen Kartendarstellungen auftreten, vermieden werden.

Bei Anwendung der AR-App soll darauf geachtet werden, dass durch Nutzung der App keine weiteren Barrieren geschaffen werden, sondern diese idealerweise zum Beispiel durch die Möglichkeit einer Sprachausgabe verringert werden. Außerdem sollen beruhend auf den Erfahrungen aus der Erprobung des Prototypen Verbesserungen in der Bedienung eingepflegt werden. Hier soll besonders auf eine höhere Barrierefreiheit hingearbeitet werden, soweit dies in AR/VR-Anwendungen möglich ist.

Eine weitere im Projekt geplante Anwendung ist die Erstellung von Datensätzen durch Lernende, die in die App eingebunden werden. Eine solche Veranstaltung, in der Lernende Datensätze für die App erstellen, wird Vorfeld des Projektzeitraums angeboten und soll im Wintersemester 2023/2024 in weiterentwickelter Form wiederholt werden. Bei dieser Lehrveranstaltung werden im ersten Drittel im Flipped Classroom (FC) Format die Grundlagen zu Klimadaten, Satellitendaten und ihrer Verarbeitung bearbeitet Im zweiten und dritten drittel realisieren die Lernenden studentische Projekte, in denen selbstgewählte Forschungsfragen beantwortet werden und deren Ergebnisse dann in die AR-App eingebunden werden. Während der FC Phase kommt automatisiertes Feedback in den Web Based Trainings (WBTs) zum Einsatz. Während der Projektphase werden Projektjournale geführt, die im Rahmen eines formative Peer Assessments gegenseitig nach einem Kriterienkatalog kommentiert werden. Eine Übertragung/Anpassung des Konze 


In dem Learning Design "Satellitendaten in der Klimatologie" werden mit der Planung und Realisierung eigener Projekte und Datenprodukte, Projektjournalen zur Dokumentation und Präsentationen Kompetenzen geprüft, die auch während der Masterarbeit, Promotion und vielen Berufsfeldern benötigt werden.

Eine Übertragung/Transfer auf andere Fachbereiche ist auf mehrere Arten möglich: Zum einen kann die App zur Darstellung von Datensätzen auf einem virtuellen Globus genutzt werden, zum Beispiel in Vorlesungen, Tutorien oder Übungen. Hier wären weitere Mögliche Datensätze Verbreitungsgebiete, Klimazonen, Wanderbewegungen, oder Plattentektonik. 

Eine Vernetzung mit interessierten Lehrenden und Erfassung ihrer Bedarfe erfolgt kontinuierlich und eine Kontaktaufnahme durch Interessenten ist sehr gewünscht.

Neuigkeiten

Falls Sie Interesse an der AR-Anwendung haben melden Sie sich sehr gerne bei mir!

 

Team

Dr. Anika Obermann-Hellhund

Projektleitung

FB 11 Geowissenschaften/Geographie Institut für Atmosphäre und Umwelt


Telefon: +49 (0)69 798 40234

E-Mailobermann@iau.uni-frankfurt.de