3D-Inhalte helfen im Unterricht
München, Dezember 2011 - Trilogie oder Trias, Tris di Pasta oder drei heilige Könige: Die Drei dürfte eine der Zahlen sein, die uns am häufigsten begegnen ‑ nicht zuletzt wegen der drei räumlichen Dimensionen, durch die wir uns Tag für Tag bewegen. Allein bei der Aufnahme beziehungsweise dem Memorieren von Inhalten beschränken wir uns nach wie vor häufig auf zwei Dimensionen. Dabei gibt es gute Gründe, die dafür sprächen, der dritten räumlichen Dimension mehr Beachtung zu schenken. Zu diesem Ergebnis kommt jedenfalls eine Studie, die die International Research Agency im Auftrag des Anbieters für Projektionstechnologie DLP gemeinsam mit Gerätehersteller NEC durchgeführt hat.
Experten untersuchten dafür das Lernverhalten von Schüler in sieben europäischen Ländern mit und ohne 3D-Projektionen während des Unterrichts.
Das Ohr dreht sich ein wenig, Schallwellen treffen auf die Membran und regen sie zu Schwingungen an. Hammer, Amboss und Steigbügel sind genau zu erkennen. Sie beginnen mit leichten Bewegungen, die in das Innenohr übertragen werden. Die Augen starren gebannt auf den Vorgang, der sich direkt vor ihnen abspielt - geht es nach den Vorstellungen von Unternehmen wie NEC oder DLP, dann könnte 3D-Inhalte mit DLP-Projektoren bald integraler Bestandteil im Unterricht in deutschen Schulen werden. Das wäre eine wünschenswerte Entwicklung wie eine unabhängige europäische Studie, welche die International Research Agency im Auftrag des führenden Anbieters für Projektionstechnologie, Texas Instruments DLP, durchgeführt hat.
In sieben europäischen Ländern untersuchte die Studie, wie sich der Einsatz von 3D-Projektionen von herkömmlichen 2D-Unterrichtsmethoden in Bezug auf Verständnis, gelerntes Wissen und Verhalten während des Unterrichts unterscheiden. Das Fazit ist positiv, wie Vertreter aus der Wissenschaft bestätigen. Professorin Anne Bamford, Direktorin der International Research Agency, und Dr. Michael Kirch, Akademischer Rat der Ludwig-Maximilians-Universität München haben im Rahmen des Projektes "Learning in Future Education" ("LiFE") die Untersuchungen begleitet und sind vom Mehrwert der 3D-Darstellungen beim Lernen überzeugt.
Ergebnis: Mehr Verständnis und Motivation
"Die Verwendung von 3D-Projektionen bereichert die Vielfalt möglicher Veranschaulichungsformen und ist als solche zu befürworten. Die interaktive Darstellung der Inhalte ist im Gegensatz zu einem statischen Modell für viele Schüler verständnisfördernd. Das neue Medium unterstützt die Lernmotivation der Schüler, die durch die verwendeten Brillen äußerst fokussiert die Präsentationen verfolgten. Es wäre wünschenswert insbesondere bei Inhalten, die anderweitig schwer zu veranschaulichen sind, diese Technologie verwenden zu können", sagt Kirch.
Als Mann der Wissenschaft kann er diese Aussagen mit Zahlen unterfüttern, die er gemeinsam mit seiner Kollegin ermittelt hat: Demnach verbesserten sich durchschnittlich 86 Prozent der Schüler in den Tests durch den Einsatz von 3D-Lehrmaterialien; in einer Vergleichsgruppe, die 2D-Materialien nutzte, konnten nur 52 Prozent der Schüler besser abschneiden, wobei die erstgenannte Gruppe größere Fortschritte machte.
Die Einzelergebnisse der Schüler im Test lagen in den 3D-Klassen um durchschnittlich 17 Prozent höher, gegenüber 8 Prozent in den 2D-Klassen. Dabei waren bis auf ein einziges übrigens alle Kinder in der Lage, den 3D-Effekt auch wahrzunehmen. Besonders erstaunt war Kirch übrigens darüber, dass viele der Kinder meinten, auch die Lehrer seien dank 3D motivierter und "besser" gewesen in ihren Leistungen - eine Einschätzung, die allerdings als subjektiv gelten muss, war sie doch nicht Gegenstand der Untersuchung.
Anne Bamford bestätigt: "In sämtlichen Schulen, die an der Studie teilnahmen, lernten Schüler durch 3D neue Konzepte schneller, ihre Aufmerksamkeitsspanne wurde größer und resultierte in einer intensiveren Beschäftigung mit dem Lehrstoff. Die Ergebnisse legen nahe, dass 3D-Projektion unbedingt in Überlegungen zur Verbesserung des Lernens und der Mitarbeit einbezogen werden sollte."
Herausforderung: Inhalte und Integration
Bei aller Begeisterung müssen jedoch einige Einschränkungen erwähnt werden. So stellt Kirch klar, dass 3D-Unterstützung wirklich nur eine Unterstützung im Sinne einer Ergänzung sein solle. Keinesfalls ginge es darum, vollständig oder auch nur mehrheitlich auf 3D umzustellen. Die Rückmeldungen der Kinder hätten dies bestätigt. Sie schätzen zwar die neue Technologie, wünschen sich aber auch den "althergebrachten" Unterricht - eine Kombination alter und neuer Methoden dürfte also das Optimum darstellen.
"Zeigen, was sonst nicht gut gezeigt werden könnte", das ist laut Kirch der zentrale Vorteil. Da die Schulverlage jedoch nach wie vor nur sehr wenig deutschsprachiges 3D-Material anbieten, ist ein großflächiger Einsatz derzeit ohnehin noch nicht möglich.
Überhaupt ist 3D im Unterricht wohl eher ein Thema, das sich erst in einigen Jahren durchsetzen wird. Diese Meinung vertreten sogar die Hersteller von Projektoren. So bestätigt etwa Ulf Greiner, Product Line Manager Business Projektoren bei NEC Display Solutions Europe: "Der Einsatz ist hierzulande am Anfang. Die Technologie ist da, aber die Inhalte fehlen. Der Durchbruch wird noch einige Jahre dauern."
Der Preis der Projektoren sei jedenfalls kein Hindernis, diese lägen im Bereich konventioneller Geräte. Der Anschaffungspreis für die Shutter-Brillen liegt je nach Anbieter bei 20 bis 50 Euro und ist damit also auch kein Problem.
Im Versuch kamen ausschließlich Geräte mit DLP-Technologie zum Einsatz, bei der ein kleiner Chip mit Millionen beweglicher Spiegel das Bild erzeugt; - eine Technologie, die so auch im 3D-Kino eingesetzt wird. Bei der DLP 3D-Technik erzeugen Millionen mikroskopisch kleiner Spiegel das Bild mittels Lichtreflektion. Dieses Bildverfahren ist so schnell, dass es sogar zwei Bilder gleichzeitig darstellen kann: Eins für das linke Auge und eins für das rechte. Eine 3D-Brille kombiniert diese beiden Bilder und erzeugt so den 3D-Effekt. Die DLP Single-Chip-Version kommt bereits in über 50 Prozent aller verkauften Projektoren zum Einsatz.
Fazit: sinnvolle Ergänzung
Emmanuel Herbreteau, EMEA Market Development Manager, Texas Instruments DLP-Produkte: "Heute stehen Pädagogen vor einer ganz neuen Herausforderung - die Aufmerksamkeit technisch versierter Schüler zu fesseln, die in einer hochaufgelösten Welt mit Medien auf Abruf leben. Der Einsatz von 3D-Grafiken und -Videos als Lehrmaterialien im Unterricht hat hier einen überaus positiven Einfluss auf die Lernerfolge von Schülern.
Als langjähriger Technologiepartner für Aus- und Weiterbildung haben wir die Studie initiiert und wissen nun, dass die lebensechte 3D-Darstellung nicht nur die Aufmerksamkeit fördert, sondern Schülern im Unterricht eine interaktive 360-Grad-Ansicht von bisher nur 2D-Inhalten ermöglicht. Das bedeutet: Modelle sind jetzt besser greifbar als zweidimensionale Bilder und Videos." DLP-Projektor seien aufgrund des guten Preis-Leistungs-Verhältnisses und der guten Lebensdauer besonders für den Bildungssektor geeignet.
Die 3D-Technologie kann zweifelsfrei eine sinnvolle Ergänzung im schulischen Alltag sein. Sie bietet Schülern die Möglichkeit, die Inhalte anschaulich zu erfahren - ein nicht zu vernachlässigender Vorteil im teils abstrakten und dicht gepackten Lernalltag. Dennoch ist die Frage "Pro oder Contra 3D" nicht die dringlichste, die sich derzeit stellt. Darüber hinaus gäbe es Möglichkeiten, wesentlich kostengünstiger die Lernerfolge zu verbessern: Lerntechniken wie die Mnemotechnik, bei der Bilder und Geschichten zu Merksätzen werden, die das Gehirn nachhaltig wieder abrufen kann, finden im schulischen Alltag kaum Anwendung. Nicht umsonst nutzen Gedächtnisweltmeister derartige Technologien.
Dabei wären diese Techniken kostengünstig und sofort einzusetzen. Das Erstellen des ganz eigenen, persönlichen Merksatzes mag die Fantasie der Schüler außerdem doch mehr fördern, als das Action-Kino im Biologieunterricht. In Zukunft nutzen unsere Schüler hoffentlich das Beste aus allen Welten: Moderne Technologien wie 3D, intelligente Lerntechniken und altbewährte Methoden.
Wissenschaftliche Methodik der Studie
Die Studie fokussierte auf Schüler im Alter zwischen 10 und 13 Jahren. Als Themengebiet wählten die Forscher naturwissenschaftlichen Unterricht - beim Erlernen von zum Beispiel Sprachen dürften die Auswirkungen denn auch wohl weniger eindeutig sein. 740 Schüler, 47 Lehrer und 15 Schulen in Frankreich, Deutschland, Italien, den Niederlanden, Türkei, dem Vereinigten Königreich und Schweden nahmen an der Studie teil. Beginn der Untersuchungen war im Oktober 2010, Ende im Mai 2011. Kinder mit unterschiedlichem Hintergrund sowie mit Lernschwächen oder Verhaltensauffälligkeiten waren in die regulären Klassen integriert.
Die Schulen nahmen im Übrigen freiwillig an der Untersuchung teil, die Bandbreite bei und in den Instituten war groß: Private und staatliche Schulen, Jungen- beziehungsweise Mädchenschulen, Schulen im ländlichen Raum sowie in Städten, weiterführende und allgemeinbildende Schulen, technologisch gut und schlecht ausgerüstete Häuser unterschiedlichster Größe waren ebenso Teil des Programms wie erfahrene und weniger erfahrene Lehrkräfte.
Wichtig für die Güte der Erhebung: In jeder Schule gab es neben der 3D-Klasse auch eine Kontroll-Klasse, beide Klassen hatten dieselben Anweisungen, der 3D-Klasse standen jedoch die 3D-Ressourcen zur Verfügung. Das Forschungsteam unter Leitung von Professor Anne Bamford, Director der International Research Agency, führte Prä- und Posttests mit unterschiedlich zusammengesetzten Schüler- und Kontrollgruppen durch, um zu ermitteln, wie Schüler Informationen verstehen und behalten.
