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easyARguide – Interaktiver Frontalunterricht am Wassersystem

Das Projekt „easyARguide“ etabliert Augmented Reality (AR) erfolgreich als modernes Lehrmittel in der beruflichen Aus- und Weiterbildung und zeigt, wie der Einsatz verläuft. In Zusammenarbeit mit der SHK Innung Köln, einer Ausbildungsstätte, die für ihre innovativen und praxisnahen Lehrmethoden bekannt ist, wurde die Anwendung in realen Unterrichtssituationen erprobt und weiterentwickelt. Ziel war es mithilfe von easyARguide, komplexe technische Zusammenhänge anschaulich zu vermitteln.

Ursprünglich für die HoloLens entwickelt, steht der easyARguide inzwischen auch für Meta Quest und Android Tablets zur Verfügung. Dadurch lässt sich das System flexibel in unterschiedlichen Lernumgebungen nutzen – sei es im Klassenzimmer, in der Werkstatt oder direkt am Arbeitsplatz.

Ein besonderer Mehrwert liegt in der einfachen Erstellung eigener Lerninhalte. Über eine benutzerfreundliche No-Code-Oberfläche können Lehrkräfte direkt in der AR-Umgebung Schulungsmaterial gestalten. Inhalte wie 3D-Modelle, Texte, Bilder, Videos oder Animationen lassen sich alle ohne Programmierkenntnisse, also auch ohne eine damit verbundene externe Entwicklung, integrieren. So können Lerninhalte schnell und unkompliziert an neue Anforderungen angepasst werden.

Zugleich verknüpft der easyARguide Theorie und Praxis in einem didaktisch fundierten Aufbau. Ein integriertes adaptives Lernkonzept ermöglicht es, Inhalte auf unterschiedlichen Kompetenzstufen zu vermitteln und die Lernenden individuell zu begleiten.


Ausgangslage und Motivation

Im Mittelpunkt des umgesetzten Szenarios stand die Fehlersuche in einem komplexen Demonstratorwassersystem. Diese Aufgabe erfordert in der Praxis ein hohes Maß an technischem Verständnis und systematischer Problemlösung. Herkömmliche Lehrmethoden wie der Frontalunterricht stoßen hier oft an ihre Grenzen. Besonders bei der Vermittlung dynamischer Prozesse in komplexen Fehlerdiagnosen und technischer Zusammenhänge in Optimierungsmaßnahmen fällt es schwer, theoretisches Wissen greifbar und praxisnah zu vermitteln.

Vor diesem Hintergrund wurde gemeinsam mit der SHK Innung Köln ein praxisnahes Anwendungsszenario entwickelt, das den Einsatz von Augmented Reality im Unterricht erprobt. Die Innung brachte dabei ihre didaktische Erfahrung und den direkten Zugang zu Auszubildenden ein, also ideale Voraussetzungen, um neue Formen der Wissensvermittlung unter realen Bedingungen zu testen.

Durch interaktive Darstellungen in der AR-Umgebung sollen Lernende nicht nur passiv Wissen aufnehmen, sondern aktiv in Diagnose- und Entscheidungsprozesse eingebunden werden. Mit direkter Verknüpfung von visueller Information, technischen Details und Handlungsschritten eröffnet AR neue Wege, um Fehlerdiagnosen nachvollziehbar und anschaulich zu gestalten.

Ein besonderes Augenmerk lag darauf, die Inhalte so zu strukturieren, dass sie ohne Umwege in der AR-Anwendung erfahrbar werden. Statt abstrakter Beschreibungen erhalten die Schüler:innen die Gelegenheit, sich Schritt für Schritt durch reale Fehlerszenarien zu navigieren, Ursachen zu erkennen und geeignete Maßnahmen zur Behebung zu erarbeiten. So wird technisches Verständnis nicht nur gefördert, sondern in einem realitätsnahen Kontext angewendet und vertieft.


Vorgehensweise

Für das Szenario „Fehlersuche im Wassersystem“ nutzt die SHK Innung Köln den easyARguide in einer kombinierten Unterrichtsform, die klassische und digitale Elemente miteinander verbindet. Zum Einsatz kommt dabei eine Tablet-basierte Lösung, bei der der Ausbilder die AR-Inhalte wie interaktive Animationen und Simulationen über ein mobiles Endgerät steuert. Die Inhalte werden gleichzeitig auf ein großformatiges Whiteboard projiziert, sodass sie für die gesamte Lerngruppe sichtbar und nachvollziehbar sind.

Diese hybride Unterrichtsmethode ermöglicht es, traditionelle Erklärformate mit modernen AR-Visualisierungen zu verknüpfen. Komplexe Abläufe innerhalb des Wassersystems lassen sich so schrittweise analysieren und besprechen. Die animierten AR-Elemente helfen dabei durch ihre interaktive Darstellung, typische Fehlerquellen in einem Wassersystem sichtbar zu machen und Zusammenhänge zwischen Ursache und Wirkung verständlich zu vermitteln.

Als Grundlage dient eine eigens aufgebaute Demonstratorrohrwand, an der die simulierten Fehler und Optimierungsmöglichkeiten praxisnah durchgespielt werden können. Die Verbindung von realem Aufbau und virtuellen Informationen schafft eine lebendige Lernumgebung, in der theoretisches Wissen unmittelbar mit praktischer Anwendung verknüpft wird.

Schrittanzeige der Anleitung

Schrittanzeige der Anleitung

Hinweis aus Fehlerpotenzial

Hinweis aus Fehlerpotenzial

Verteilte Informationen am Wassersystem

Verteilte Informationen am Wassersystem

Umsetzung des Szenarios

Das umfassende AR-Szenario wurde mit dem Lernziel der Fehlersuche und Diagnose in einem Wassersystem entwickelt. Es bildet alle relevanten Abläufe entlang der Demonstratorrohrwand ab und führt in mehreren Schritten durch typische Fehlersituationen. Im Unterricht kam eine Kombination aus Tablet-Anwendung und großformatiger Projektion zum Einsatz:

  • Demonstration über Tablet-Bildschirmaufnahme: Der Ausbilder nutzte ein Tablet, um die AR-Anwendung zu steuern. Darin wurden Informationen wie Texte, Animationen, Videos und 3D-Objekte direkt in der virtuellen Umgebung eingeblendet. Diese veranschaulichten, wie sich bestimmte Fehler im Wassersystem erkennen und analysieren lassen.

  • Interaktive Projektion: Die Inhalte des Tablets wurden in Echtzeit auf ein Whiteboard projiziert. So konnte die gesamte Lerngruppe die dargestellten Abläufe mitverfolgen, auch ohne selbst ein AR-Gerät zu verwenden. Die Projektion ermöglichte einen gemeinsamen Blick auf die Diagnoseschritte und förderte den Austausch im Klassenverband.

  • Verknüpfung mit realer Technik: Die dargestellten Inhalte bezogen sich direkt auf eine reale Demonstratorrohrwand im Schulungsraum. Auf diese Weise entstand eine enge Verbindung zwischen der virtuellen Darstellung und dem physischen Aufbau, wodurch theoretisches Wissen unmittelbar in einen praktischen Zusammenhang gebracht wurde.

Durch diese vielfältig mediengestützte Präsentationsform wurde ein anschaulicher und interaktiver Unterricht ermöglicht, in dem komplexe Zusammenhänge nachvollziehbar vermittelt und im gemeinsamen Dialog erarbeitet werden konnten.

AR Unterricht am Wassersystem mit MetaQuest und Tablet

Demonstration über Tablet-Bildsschirmaufnahme

Aufbau des Whiteboards für Projektion

Aufbau des Whiteboards für Projektion

Erkenntnisse

Der Einsatz von Augmented Reality im klassischen Frontalunterricht erwies sich als wertvolle Ergänzung zu etablierten Lehrmethoden. Durch die Verbindung von visueller Unterstützung, interaktiven Elementen und realitätsnaher Darstellung konnten sowohl das Verständnis als auch die aktive Beteiligung der Lernenden deutlich gesteigert werden, aber auch Erkenntnis zu möglichen Verbesserungen gewonnen werden:

  • Verbessertes Verständnis: Die anschauliche Visualisierung komplexer Fehlerbilder ermöglichte es den Auszubildenden, technische Zusammenhänge leichter zu erfassen. Diagnoseschritte wurden klarer nachvollziehbar und das Verständnis für Ursache-Wirkungs-Beziehungen im System konnte gezielt vertieft werden.

  • Mehr Engagement und Interaktivität: Die neue Form der Darstellung führte zu einer höheren Aufmerksamkeit und aktiveren Beteiligung im Unterricht. Lernende zeigten mehr Eigeninitiative, stellten gezielte Fragen und setzten sich intensiver mit den Inhalten auseinander. Die Einbindung visueller und digitaler Elemente förderte somit nicht nur das Interesse, sondern auch die Qualität der Auseinandersetzung mit dem Thema.

  • Verbesserungspotenzial: Durch Rückmeldung der Teilnehmer haben sich Ideen entwickeln, wie die Visualisierung im Szenario noch mehr verbessert werden kann. Künftig sollten mehr interaktive Animationen und Simulationen eingebaut werden, die den Diagnoseprozess noch lebendiger und praxisnaher darstellen. Zudem bieten sich für diese Art der reinen Informationsvermittlung auch farblich gekennzeichnete virtuelle Modelle, wie bunte Pfeile für Warm-/ Kaltluft-Kreisläufe an, die derzeit noch nicht im easyARguide vorhanden sind.


Fazit und Ausblick

Die Erprobung des easyARguide hat gezeigt, wie wirkungsvoll Augmented Reality zur Unterstützung technischer Ausbildungsinhalte eingesetzt werden kann. Die Kombination aus realer Demonstrationsumgebung, interaktiver Steuerung per Tablet und gemeinsamer Projektion hat den Unterricht nicht nur anschaulicher, sondern auch lebendiger und zugänglicher gemacht. Lernende profitierten von einer besseren Nachvollziehbarkeit komplexer Abläufe und einer deutlich gesteigerten Motivation zur aktiven Teilnahme.

Die positiven Rückmeldungen aus dem Unterrichtsalltag bestärken die SHK Innung Köln darin, den eingeschlagenen Weg weiterzugehen. In Zukunft sollen weitere AR-gestützte Lehrkonzepte mit dem easyARguide erstellt und schrittweise in den Ausbildungsprozess integriert werden. Die Vision reicht dabei über das Klassenzimmer hinaus: Auch bei Betriebsbesichtigungen, internen Schulungen oder in der überbetrieblichen Ausbildung könnte AR einen festen Platz erhalten.

Entdecken Sie noch weitere Best Practices auf der Hauptseite des easyARguide Projektes.



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