Technologische Herausforderungen bei der Integration von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen in den Bildungssektor

Inhaltsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Problemstellung
1.3 Forschungsziel
1.4 Ziele und Nicht-Ziele
1.5 Relevanz der Arbeit

2 Theoretischer Teil
2.1 Bildungswesen und Digitalisierung
2.1.1 Entwicklung der Digitalisierung im Bildungswesen
2.1.2 Übersicht bisheriger Forschungen im Bereich Bildungswesen und Digitalisierung in Verbindung mit Virtual Reality (vr)
2.2 Virtual Reality
2.2.1 Grundlagen und Entwicklung der VR-Technologie
2.2.2 Übersicht bisheriger Forschungen im Bereich VR
2.3 Virtual Reality im Kontext der Bildung
2.3.1 Anwendungen und Potenziale von VR im Bildungswesen
2.3.2 Relevante Theorien und Konzepte für VR im Bildungsbereich

3 Methodik
3.1 Forschungsmethoden
3.2 Vorgehen bei der Datensammlung und -analyse
3.3 Begründung der Auswahl der Forschungsmethodik

4 Ergebnisse
4.1 Verfügbarkeit von Hardware
4.2 Unterstützung verschiedener Plattformen
4.3 Netzwerkbedingungen
4.4 Sicherheit

5 Diskussion
5.1 Interpretation der Ergebnisse
5.2 Empfehlungen für Bildungsinstitutionen und politische Entscheidungsträ­ ger
5.3 Kritische Bewertung der VR-Technologie im Bildungsbereich
5.4 Vorschläge für zukünftige Forschungen
5.5 Grenzen der Studie und Forschungseinschränkungen

6 Fazit
6.1 Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse
6.2 Beantwortung der Forschungsfrage

Literatur

Anhang

0.1 Definition von Schlüsselbegriffen im Bildungskontext

0.2 Überblick über das traditionelle Bildungswesen

Abstract (English)

The integration of virtual reality (VR) into the education system represents an innovative opportunity to improve teaching and learning processes. This bachelor thesis examines the technological challenges that arise when implementing VR-based teaching and lear­ning facilities. By systematically analysing the literature, various aspects are examined, including the availability and compatibility of the required hardware, support for diffe­rent platforms, network conditions and security aspects.

This study is driven by the understanding that Virtual Reality holds the capacity to fun­damentally alter the educational landscape, offering immersive and interactive experi­ences that enhance learning. However, despite its great potential, there are significant technological barriers that need to be overcome to enable the widespread integration of VR in educational institutions.

The results of this thesis show that the availability of hardware and the support of dif­ferent platforms are key factors influencing the adoption of VR in education. Network conditions and security aspects also play a crucial role, as they must ensure the quality of the VR experience and the protection of user data.

Finally, recommendations are made for educational institutions and political decision­makers on how they can address the identified challenges and promote the successful integration of VR technology in the education sector.

Zusammenfassung

Die Integration von Virtual Reality (VR) in das Bildungswesen stellt eine innovative Möglichkeit dar, Lehr- und Lernprozesse zu verbessern. Diese Bachelorarbeit untersucht die technologischen Herausforderungen, die bei der Integration von VR-basierten Lehr- und Lerneinrichtungen entstehen. Durch eine systematische Literaturanalyse werden verschiedene Aspekte beleuchtet, darunter die Verfügbarkeit und die Kompatibilität der erforderlichen Hardware, die Unterstützung verschiedener Plattformen, Netzwerkbe­dingungen sowie Sicherheitsaspekte.

Die Motivation hinter dieser Arbeit liegt in der Erkenntnis, dass VR das Potenzial hat, das Bildungswesen grundlegend zu verändern, indem es immersive und interaktive Lerner­fahrungen bietet. Trotz des großen Potenzials gibt es jedoch signifikante technologische Barrieren, die überwunden werden müssen, um eine breite Integration von VR in Bil­dungseinrichtungen zu ermöglichen.

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Verfügbarkeit von Hardware und die Unter­stützung verschiedener Plattformen wesentliche Faktoren sind, die die Einführung von VR im Bildungswesen beeinflussen. Netzwerkbedingungen und Sicherheitsaspekte spie­len ebenfalls eine entscheidende Rolle, da sie die Qualität der VR-Erfahrung und den Schutz der Nutzerdaten gewährleisten müssen.

Abschließend werden Empfehlungen für Bildungsinstitutionen und politische Entschei­dungsträger ausgesprochen, wie sie die identifizierten Herausforderungen adressieren und eine erfolgreiche Integration von VR-Technologie im Bildungsbereich vorantreiben können.

Tabellenverzeichnis

3.1 Konzeptmatrix

Abbildungsverzeichnis

1.1 Prognose zum Umsatz mit VR weltweit (Tenzer, 2023)

1.2 Zustimmung zur Nutzung von VR-Technologie (Statista Research Depart­ment, 2023b)

1.3 Erfahrungen mit VR-Inhalten (Statista Research Department, 2023a)

3.1 Systematische Literaturanalyse

Abkürzungsverzeichnis

AISeL Association for Information Systems eLibrary

AR Augmented Reality

BMBF Bundesministeriums für Bildung und Forschung

DOF Degrees of Freedom

FOV Field of View

HMD Head-Mounted Display

ICT Information and Communication Technology

MOOCs Massive Open Online Courses

VR Virtual Reality

VRLE virtuelle Lernumgebungen

1 Einleitung

Mit der raschen Entwicklung und zunehmenden Zugänglichkeit von VR ergeben sich im Bildungswesen innovative Möglichkeiten, den Lernprozess zu revolutionieren (Willems, 2022). VR-Technologien versprechen immersive und interaktive Lernumgebungen, die es ermöglichen, komplexe Konzepte auf eine anschauliche Weise zu erleben und das Lern­verständnis zu verbessern (i3-Technologies, 2023; Radianti et al., 2020). Dennoch stehen Bildungseinrichtungen vor Herausforderungen, VR-basierte Lehr- und Lernumgebungen nahtlos zu integrieren. Dazu gehören technische Anforderungen wie geeignete Hardwa­re und Software sowie finanzielle Aspekte wie Investitionen in Schulungen und Ausrüs­tung (Schollän, 2019; Stoll, 2017). Diese Bachelorarbeit wird sich mit diesen Herausforde­rungen auseinandersetzen und Lösungsansätze entwickeln, um die Potenziale von VR in der Bildung voll auszuschöpfen.

1.1 Motivation

Ein Indikator, der das Interesse an dieser Technologie darstellt, ist die Wachstumspro­gnose. In Abbildung 1.1 wird eine Vorausschau auf die Entwicklung des globalen Um­satzes aus der Virtual-Reality-Branche im Zeitraum von 2021 bis 2026 präsentiert, wo­bei die Umsatzzahlen in Milliarden US-Dollar angegeben sind. Im Jahr 2021 betrug der Umsatz 8,3 Milliarden US-Dollar. Für das Jahr 2022 wurde eine Steigerung auf 11,97 Mil­liarden US-Dollar erwartet. Diese Zahlen allein verdeutlichen den rasanten Anstieg des wirtschaftlichen Potenzials von VR. Bis 2026 wird der Umsatz voraussichtlich auf 28,84 Milliarden US-Dollar steigen (Tenzer, 2023).

Die beeindruckende Wachstumsprognose spiegelt das gesteigerte Interesse von Unter­nehmen, Investoren und Bildungseinrichtungen an VR-Technologien wider. Neben der Gaming-Industrie profitieren auch zahlreiche andere Sektoren, darunter die Bildung, von diesem Wachstum. Die zunehmenden Investitionen und die steigende Marktnachfrage deuten darauf hin, dass VR mehr als nur eine kurzfristige Erscheinung ist.

Abb. in Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.1: Prognose zum Umsatz mit VR weltweit (Tenzer, 2023)

Die Statistik in Abbildung 1.2 zur Nutzungsbereitschaft von VR-Brillen verdeutlicht das gesteigerte Interesse der Bevölkerung an dieser Technologie. Insbesondere ist zu bemer­ken, dass 20% der Befragten angaben, bereits Erfahrungen mit VR-Brillen gemacht zu haben und beabsichtigen, diese in der Zukunft erneut zu nutzen. Dies deutet darauf hin, dass VR-Technologien in gewissem Maße bereits in den Alltag dieser Personen integriert sind und als attraktiv genug angesehen werden, um sie wiederholt zu verwenden. Wei­tere 39% der Befragten haben bisher keine Erfahrung mit VR-Brillen, zeigen jedoch ein Interesse daran, diese in der Zukunft zu nutzen. Dies deutet auf eine beträchtliche Be­reitschaft hin, neue Technologien wie VR zu erkunden und in den eigenen Lebensstil zu integrieren. Hingegen haben 6% der Befragten angegeben, bereits VR-Brillen genutzt zu haben, beabsichtigen jedoch nicht, sie erneut zu verwenden. Dies könnte auf weniger zu­friedenstellende Erfahrungen oder auf spezifische Gründe zurückzuführen sein, die die erneute Nutzung verhindern. Schließlich gaben 33% der Befragten an, weder bisher VR- Brillen genutzt zu haben, noch dies in der Zukunft zu planen. Dies könnte auf Vorbehal­te, mangelndes Interesse oder Unkenntnis der Technologie hinweisen (Statista Research Department, 2023b).

Abb. in Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.2: Zustimmung zur Nutzung von VR-Technologie (Statista Research Department, 2023b)

Abbildung 1.3 zeigt, dass VR in verschiedenen Anwendungsbereichen genutzt wird, wo­bei bestimmte Bereiche besonders hervorstechen. Hier sind die am häufigsten genutzten Anwendungsfelder von VR:

In erster Linie sind es Computer- und Videospiele, die von 91% der Befragten genutzt wurden. Dies unterstreicht die etablierte Rolle von VR als Plattform für immersive Spie­lerlebnisse. Ein weiteres beliebtes Anwendungsfeld ist das virtuelle Bereisen von Orten, das bei 77% der Befragten Anklang fand. VR ermöglicht es den Nutzern, virtuell Orte zu erkunden, die sie physisch nicht besuchen können. Zudem wurde VR von 70% der Befragten für Filme, Serien und Videos genutzt. Dies zeigt das Interesse an immersiven Unterhaltungserlebnissen. Die Teilnahme an Musikkonzerten in VR wurde von 41% der Befragten genutzt, was auf das Potenzial von VR für immersive Live-Unterhaltung hin­weist. Schließlich nutzten 29% der Befragten VR für sportliche Aktivitäten, was zeigt, dass VR nicht nur für Unterhaltung, sondern auch für sportliche Aktivitäten wie virtuelles Fit­nesstraining genutzt wird (Statista Research Department, 2023a).

Ein besonders interessanter Aspekt ist die Anwendung von VR in Bildungs- und Lernpro­jekten, die von 13% der Befragten genutzt wurde. Dies deutet auf das vielversprechende Potenzial von VR im Bildungsbereich hin und betont die Notwendigkeit einer gründli­chen Untersuchung der Integration von VR in Bildungseinrichtungen. Die Nutzung die­ses Mediums in Bildungskontexten eröffnet Raum für weiterführende Forschung und Evaluierung, um erfolgreiche Anwendungsmodelle zu identifizieren und das ungenutz­te Potenzial voll auszuschöpfen (Statista Research Department, 2023a).

Abb. in Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.3: Erfahrungen mit VR-Inhalten (Statista Research Department, 2023a)

1.2 Problemstellung

Trotz des aufregenden Potenzials von VR im Bildungsbereich sind jedoch eine Reihe von Herausforderungen zu bewältigen. Diese Herausforderungen bergen das Potenzial, den nahtlosen Einsatz von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen im Bildungsbetrieb zu behindern (Digital Defynd, 2024).

Die Problemstellung dieser Bachelor-Arbeit liegt darin, jene technologischen Herausfor­derungen zu identifizieren und zu analysieren, die mit der Einführung von VR in Bil­dungseinrichtungen verbunden sind.

Diese Herausforderungen erstrecken sich über verschiedene Aspekte, darunter die tech­nische Infrastruktur, die Entwicklung von VR-Inhalten, die Integration von VR-Technologie in bestehende Bildungspraktiken und finanzielle Überlegungen (Digital Defynd, 2024).

Die Identifizierung und Analyse dieser technologischen Herausforderungen sind von entscheidender Bedeutung, um mögliche Lösungsansätze zu entwickeln. Diese Lösungs­ansätze sollen dazu beitragen, Hindernisse zu überwinden und die erfolgreiche Integra­tion von VR im Bildungsbereich zu ermöglichen. Diese Problemstellung ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Barrieren zu verstehen, die der breiten Einführung von VR im Bildungsbereich entgegenstehen könnten, und nach innovativen Wegen zu suchen, um diese Hindernisse zu bewältigen.

1.3 Forschungsziel

Ein breites Spektrum technologischer Hürden begleitet den Einzug von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen in die Bildungseinrichtungen. Damit diese Technologien ef­fektiv und nachhaltig genutzt werden können, ist es von grundlegender Bedeutung, die­se Herausforderungen im Detail zu identifizieren und zu verstehen. Aus diesem Grund richtet sich der Fokus der Bachelor-Arbeit auf die Untersuchung dieser technologischen Herausforderungen und die Suche nach Lösungsansätzen, um VR-basierte Lehr- und Ler­numgebungen nahtlos in den Bildungsbetrieb zu integrieren.

Forschungsfrage:

Welche technologischen Herausforderungen müssen überwunden werden, um VR- basierte Lehr- und Lernumgebungen nahtlos in den Bildungssektor zu integrieren?

Diese Forschungsfrage ermöglicht eine eingehende Untersuchung der technologischen Hürden bei der Implementierung von VR im Bildungssektor. Ziel ist es, nicht nur die Herausforderungen zu identifizieren, sondern auch ihre Ursachen und Auswirkungen zu beleuchten. Die Arbeit strebt an, praxisnahe Lösungsstrategien zu entwickeln, um die identifizierten Herausforderungen zu bewältigen und den Bildungsbetrieb langfristig zu verbessern.

1.4 Ziele und Nicht-Ziele

Das Hauptziel dieser Bachelor-Arbeit ist die Erforschung und Analyse der technologi­schen Herausforderungen, die bei der Integration von VR-basierten Lehr- und Lernum­gebungen im Bildungssektor auftreten. Diese Analyse wird durch eine gründliche Litera­turrecherche und die Auswertung relevanter Fallstudien und Best Practices unterstützt.

Konkrete Ziele der Arbeit sind die Identifikation der technologischen Herausforderun­gen, einschließlich Aspekten wie der erforderlichen technischen Infrastruktur, der Ent­wicklung von VR-Inhalten, der Nutzerakzeptanz, der Integration von VR-Technologie in bestehende Bildungspraktiken und finanzieller Überlegungen.

Des Weiteren beabsichtigt diese Arbeit, bereits existierende Lösungsansätze, die in der Literatur und in der Praxis vorgeschlagen wurden, eingehend zu analysieren. Dies er­möglicht es, bewährte Methoden zu identifizieren und zu bewerten, die zur Bewältigung der ermittelten technologischen Herausforderungen beitragen können.

Als praktische Leitlinie für Bildungseinrichtungen und Entscheidungsträger im Bildungs­bereich werden Empfehlungen formuliert, um die Integration und Nutzung von VR- basierten Lehr- und Lernumgebungen zu optimieren.

Nicht Ziel dieser Arbeit ist es jedoch, eine umfassende pädagogische oder didaktische Be­wertung von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen durchzuführen. Die Arbeit kon­zentriert sich primär auf technologische Aspekte und die Identifikation von technologi­schen Herausforderungen und Lösungen im Zusammenhang mit VR in der Bildung. Päd­agogische und didaktische Fragestellungen werden zwar berücksichtigt, jedoch nicht im gleichen Detailgrad behandelt.

1.5 Relevanz der Arbeit

Die vorliegende Bachelor-Arbeit zur Integration von VR im Bildungsbereich ist von großer Relevanz in Anbetracht der aktuellen Bildungstrends und der raschen Entwicklung von VR-Technologien. Die Arbeit adressiert eine Vielzahl von wichtigen Aspekten, die die Bildungslandschaft und die Zukunft des Lernens maßgeblich beeinflussen.

Die Identifizierung und Lösung der technologischen Herausforderungen, die mit der In­tegration von VR einhergehen, sind von entscheidender Bedeutung, um das Innovations­potenzial voll auszuschöpfen.

Die wachsende Prognose des weltweiten Umsatzes mit VR, wie in Abbildung 1.1 dar­gestellt, zeigt ein deutliches Interesse an dieser Technologie. Insbesondere im Bildungs­bereich wächst das Interesse von Bildungseinrichtungen, Unternehmen und Investoren. Die steigenden Investitionen in VR-Technologien für Bildungszwecke deuten darauf hin, dass diese Entwicklung mehr als nur eine vorübergehende Erscheinung ist. Bildungsein­richtungen müssen sich daher auf die Herausforderungen und Chancen vorbereiten, die mit dieser Technologie verbunden sind.

Die Identifizierung der technologischen Herausforderungen und die Entwicklung von Lösungsansätzen sind von großem Nutzen für Bildungseinrichtungen und politische Entscheidungsträger. Diese Akteure benötigen fundierte Empfehlungen, um die Integra­tion von VR im Bildungsbereich erfolgreich zu gestalten. Die vorliegende Arbeit trägt dazu bei, bewährte Praktiken und Strategien zu identifizieren, die den Bildungseinrich­tungen helfen können, die technologischen Hürden zu überwinden und die Qualität der Bildung zu verbessern.

2 Theoretischer Teil

Im theoretischen Teil dieser Arbeit werden grundlegende Konzepte im Bereich des Bil­dungswesens, der Digitalisierung und VR behandelt. Dabei wird zunächst die historische Entwicklung der Digitalisierung im Bildungswesen betrachtet und ein Überblick über bisherige Forschungen in diesem Bereich gegeben. Anschließend erfolgt zunächst eine Untersuchung der VR-Technologie, ihrer Entwicklung und relevanter Begrifflichkeiten im Bildungskontext.

2.1 Bildungswesen und Digitalisierung

In diesem Abschnitt wird das Thema Bildungswesen und Digitalisierung behandelt. Hierzu werden relevante Schlüsselbegriffe im Bildungskontext definiert, um eine Grundlage für die spätere Betrachtung der Integration von VR im Bildungsbereich zu schaffen.

2.1.1 Entwicklung der Digitalisierung im Bildungswesen

Die Entwicklung der Digitalisierung im Bildungswesen hat in den letzten Jahrzehnten eine tiefgreifende Veränderung der Bildungslandschaft bewirkt. Dieser Wandel erstreckt sich über verschiedene Aspekte der Bildung, beginnend mit der Einführung von Com­putern und dem Internet in den Schulen und Hochschulen in den 1990er Jahren. Mit dem Aufkommen der digitalen Technologie wurde der Zugang zu Informationen und Bildungsinhalten wesentlich einfacher und breiter zugänglich. Lehrer und Schüler be­gannen, Computer in den Klassenzimmern zu verwenden, um auf vielfältige Ressourcen zuzugreifen, die zuvor in gedruckter Form beschränkt waren. Das Internet eröffnete eine Welt voller Wissen und ermöglichte es, Informationen, Forschungsmaterialien und Lehr­mittel online zu teilen und abzurufen (Eickelmann, 2018; Miller-Kipp & Matthes, 2020; Plünnecke, 2020).

E-Learning-Plattformen und Online-Kurse haben die Bildung noch flexibler gemacht. Lernende können nun von überall auf der Welt auf Kurse zugreifen und ihren eigenen Lernfortschritt steuern. Massive Open Online Courses (MOOCs) haben eine globale Ge­meinschaft von Lernenden geschaffen und den Austausch von Wissen und Ideen ge­fördert (Deimann, 2021). Die Verfügbarkeit von digitalen Lehr- und Lernmaterialien hat weiter zugenommen. Lehrbücher und Lehrmaterialien sind in digitaler Form verfügbar, was die Interaktivität und Anpassungsfähigkeit der Lerninhalte erhöht. Multimediale Elemente, E-Books und Online-Übungen bieten den Lernenden eine vielfältige Lerner­fahrung. Interaktive Lernwerkzeuge, wie Simulationen und virtuelle Labore, haben das Lernen praxisnäher und spannender gemacht (Meinel, 2020). Diese Werkzeuge ermög­lichen es den Lernenden, komplexe Konzepte zu verstehen und praktische Fähigkeiten zu entwickeln. Gamification-Elemente in Bildungssoftware fördern die Motivation und aktive Beteiligung der Schüler (Birkelbach et al., 2019).

Adaptive Lernsysteme nutzen künstliche Intelligenz, um personalisierte Lernpfade für die Schüler zu erstellen. Diese Systeme passen sich an das individuelle Lerntempo und die Bedürfnisse jedes Lernenden an, was den Lernerfolg maximiert und Schwachstellen identifiziert (Daniel & Maaz, 2023). Blended Learning kombiniert traditionelle Präsenz­lehre mit digitalen Elementen, was die Vorteile von traditionellem und digitalem Lernen in ausgewogener Form vereint. Zugänglichkeit und Inklusion werden durch barrierefreie Technologien und spezielle Anwendungen verbessert (Schöftner et al., 2020).

Die Möglichkeit des kollaborativen Lernens wurde durch digitale Technologie verbes­sert. Schüler und Studierende können online zusammenarbeiten, Ideen austauschen und Teamarbeit-Fähigkeiten entwickeln. Diese Fähigkeiten sind in der modernen Arbeitswelt von entscheidender Bedeutung. Durch die Digitalisierung können Bildungsdaten erfasst und analysiert werden. Lehrer und Bildungsinstitutionen nutzen diese Daten, um den Lernfortschritt zu verfolgen und personalisierte Empfehlungen zu geben. Dies fördert eine datengestützte Bildungsplanung und -bewertung (Birkelbach et al., 2019).

Die Digitalisierung im Bildungswesen hat nicht nur die Nutzung von Computern und dem Internet in den Unterricht integriert, sondern auch innovative Technologien wie VR in die Lehr- und Lernprozesse einbezogen. VR hat das Potenzial, die Art und Weise, wie Bildung vermittelt wird, zu verändern, in dem Lernprozesse unterstützt werden (Zobel et al., 2018).

2.1.2 Übersicht bisheriger Forschungen im Bereich Bildungswesen und Digitalisierung in Verbindung mit VR

Die Integration von VR im Bildungssektor ist ein dynamisches Forschungsfeld, das viele Aspekte von Lehren betrifft. Die folgende Literaturübersicht gibt einen Einblick in die technologischen Herausforderungen und möglichen Lösungen für die Integration von VR in Bildungseinrichtungen:

Die Integration von VR-Technologie in den Bildungsbereich, insbesondere in der Sekun­darstufe, birgt sowohl Chancen als auch Herausforderungen. Eine aktuelle Studie in ei­ner schwedischen Oberschule zielt darauf ab, die Effektivität des Einsatzes von VR beim Schwedisch-Unterricht zu untersuchen. Die Forschung konzentriert sich auf die Anwen­dung von VR-Technologie zur Steigerung der Motivation der Schüler beim Lesen und Schreiben. In dieser Studie werden VR-basierte Lehrmethoden implementiert und getes­tet, wobei eine Steigerung der Schülermotivation festgestellt wird. Die Schüler sind in der Lage, ihre Lernumgebung durch Co-Design und Individualisierung aktiv mitzugestal­ten, was zu einer erhöhten Problemlösungsfähigkeit und Selbstreflexion führt (Graeske & Sjöberg, 2021).

Die Studie stellt fest, dass VR-Technologie das Potenzial hat, das Lernen zu intensivieren, indem sie immersive dreidimensionale Erfahrungen bietet. Sie ermöglicht es den Schü­lern, virtuelle Umgebungen zu erkunden und sich mit ihnen zu beschäftigen, was die Motivation und das Engagement fördert. Gleichzeitig werden jedoch auch Herausforde­rungen identifiziert. Dazu gehören die Kosten für die Ausrüstung, die technische Exper­tise, die für die Handhabung erforderlich ist, und die logistischen Herausforderungen bei der Verwaltung der VR-Ausrüstung im Klassenzimmer. Es gibt Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit und Relevanz von VR-Inhalten für den Bildungsbereich, insbesondere in Bezug auf die sprachliche Anpassung und die Ausrichtung auf den Lehrplan (Graeske & Sjöberg, 2021).

Die Studie betont die Bedeutung der Integration von VR in den bestehenden Lehrplan und die Notwendigkeit, VR-Technologie nicht isoliert, sondern als Teil eines umfassen­den pädagogischen Ansatzes zu betrachten. Sie unterstreicht die Relevanz der TPACK- Kompetenzen (Technological Pedagogical Content Knowledge) für Lehrkräfte, die di­gitale Technologien in ihren Unterricht integrieren. Diese Kompetenzen umfassen die Kombination von Fachwissen, pädagogischem Know-how und technologischem Verständ­nis. Darüber hinaus wird die Bedeutung der Partizipation der Schüler an der Gestaltung ihres Lernprozesses hervorgehoben, um ein Gefühl der Eigenverantwortung und des En­gagements zu fördern (Graeske & Sjöberg, 2021).

Die Studie zeigt, dass trotz einiger Herausforderungen und Einschränkungen VR-Technologie das Potenzial hat, das Lernen in Bildungseinrichtungen zu bereichern und zu intensivie­ren. Sie bietet neue Möglichkeiten für interaktives und erlebnisreiches Lernen, erfordert jedoch eine sorgfältige Planung und Integration in den Lehrplan, um effektiv zu sein (Graeske & Sjöberg, 2021).

Der Artikel, mit dem Titel „Challenges and strategies for educational virtual reality“, bietet einen eingehenden Einblick in die Problematiken und Lösungsansätze im Zusam­menhang mit der Integration von VR-Technologie in den Bildungsbereich, insbesondere in akademischen Bibliotheken. Die Hauptthemen, die in diesem Artikel behandelt wer­den, umfassen die generellen Vorzüge von VR, dessen Anwendungsmöglichkeiten in For­schung und Lehre, die Einbindung in den schulischen Kontext sowie institutionelle Er­fahrungen bei der Einführung von VR (Cook et al., 2019).

Ein zentraler Schwerpunkt liegt auf der wachsenden Akzeptanz von VR in Bibliotheken als Unterstützung für Forschung und Bildung. VR eröffnet verbesserten Zugang zu di­gitalen Sammlungen, bietet neue Werkzeuge für die Forschung und schafft immersive Lernumgebungen für Studierende. Trotz der Vorteile und der sinkenden Kosten im Be­reich VR-Technologie bestehen weiterhin Bedenken hinsichtlich der finanziellen Aufwen­dungen und der Nachhaltigkeit dieser Technologien in Bibliotheken, da es an etablierten Standards und bewährten Praktiken für die Implementierung von 3D/vr mangelt (Cook et al., 2019).

Der Artikel erörtert ebenfalls die Bedeutung von Herausforderungen im Bereich des nutzerzentrierten Designs, darunter die Bewältigung von Problemen wie der Simulator­Krankheit und der Lernkurve bei der Benutzung von VR-Benutzeroberflächen. Darüber hinaus werden Fragen der Barrierefreiheit und Inklusion sowie die Herausforderungen bei der Auswahl von Hardware und den damit verbundenen Kosten betont. Die Einbin­dung von VR in Forschung und Lehre wird ebenso detailliert behandelt. Hierbei wird besonders auf die Notwendigkeit hingewiesen, effektive Strategien zur Bewertung des Einflusses von VR auf Lernergebnisse zu entwickeln und wie VR dazu beitragen kann, das Engagement der Studierenden und deren Selbstwirksamkeit zu steigern. Der Artikel diskutiert auch Ansätze zur Überwindung von Herausforderungen im Zusammenhang mit der Erstellung von VR-Inhalten und der Verbreitung von VR-Lernmodulen in akade­mischen Umgebungen (Cook et al., 2019).

Abschließend wird im Artikel die Rolle von Bibliotheken bei der Erweiterung des Zu­gangs zu VR-Technologien beleuchtet und wie diese Technologien genutzt werden kön­nen, um innovative Interaktionsmöglichkeiten mit den Ressourcen der Bibliothek zu schaffen. Dies schließt die Bereitstellung von VR-Technologie für diverse Benutzergrup­pen ein sowie die Nutzung von VR zur Visualisierung von Verknüpfungen zwischen ver­schiedenen Texten und Wissensgebieten. Zusammenfassend unterstreicht dieser Artikel die Notwendigkeit einer interinstitutionellen und interdisziplinären Zusammenarbeit, um die vielfältigen Herausforderungen im Zusammenhang mit 3D/vr zu bewältigen. Er betont zudem das transformative Potenzial von VR als Technologie im Bildungsbe­reich (Cook et al., 2019).

Der Artikel „Implementing a Desktop VR Tool in a European University: Priorities and Challenges“ präsentiert eine detaillierte Untersuchung zur Implementierung eines Desktop- VR-Tools (CloudClass) in europäischen Hochschulbildungsstätten. Der Fokus liegt auf der Identifikation der Anforderungen und Herausforderungen, die mit der Integration von VR-Technologien in den Bildungssektor verbunden sind. Die Studie nutzt die Metho­dik des Group Concept Mappings, um Einsichten von Lehrkräften, Multimedia-Experten und Managern zweier europäischer Universitäten - einer Fernuniversität in den Nieder­landen und einer Präsenzuniversität in Spanien - zu sammeln und zu analysieren (Ho- lubinka et al., 2023).

Die Ergebnisse zeigen, dass die Implementierung von VR in Bildungseinrichtungen ei­ne Reihe von technischen, pädagogischen und institutionellen Herausforderungen mit sich bringt. Es wurden fünf zentrale Themenbereiche identifiziert: Evaluation, institu­tionelle Anforderungen, Wartung und Training, Schüleranforderungen sowie Angebote und Infrastruktur. Jedes dieser Cluster enthält spezifische Anforderungen, die für eine erfolgreiche Integration von VR in den Bildungssektor als wesentlich angesehen werden (Holubinka et al., 2023).

Ein Hauptergebnis der Studie ist die starke Korrelation zwischen der Wichtigkeit und der Machbarkeit der identifizierten Anforderungen. Die Forscher betonen die Bedeu­tung eines ganzheitlichen Ansatzes für eine nachhaltige Implementierung von VR-Tools in universitären Bildungseinrichtungen. Dies erfordert eine Berücksichtigung aller iden­tifizierten Themenbereiche, wobei insbesondere den Bereichen Wartung und Training so­wie institutionellen Anforderungen aufgrund ihrer hohen Wichtigkeit und Machbarkeit Priorität eingeräumt wird (Holubinka et al., 2023).

Die Ergebnisse der Studie sind von großer Bedeutung für die Integration von VR-Technologien in den Bildungssektor, da sie konkrete Einblicke in die Prioritäten und Herausforderun­gen der Implementierung bieten. Sie beleuchten die Perspektiven und Herausforderun­gen der Hauptakteure und betonen die Notwendigkeit einer engen Zusammenarbeit zwischen Technologieentwicklern und Bildungseinrichtungen. Die Studie liefert wich­tige Erkenntnisse für die erfolgreiche Umsetzung ähnlicher Projekte in der Bildung und unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung der identifizierten Anforderungen bei der Implementierung von VR-Tools wie CloudClass in Bildungseinrichtungen (Holubin- ka et al., 2023).

Der Artikel „Perceptions toward adopting virtual reality as a teaching aid in informa­tion technology“ bietet eine umfassende Untersuchung über die Wahrnehmungen und Einstellungen von Hochschuldozenten zur Integration von VR in der IT-Ausbildung. Die Studie, durchgeführt an einer Universität im Nahen Osten, nutzt einen quantitativen An­satz mit Online-Fragebögen, um Meinungen zu VR, potenziellen Hindernissen für dessen Einführung und den erwarteten pädagogischen Vorteilen zu sammeln. Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten Dozenten positiv gegenüber der Verwendung von VR in der Bil­dung eingestellt sind und es als wertvolles Werkzeug für das Lehren und Lernen betrach­ten. Sie sehen das Potenzial von VR, das Lernen durch Visualisierung abstrakter Konzep­te zu verbessern, die Interaktion und das Engagement der Studierenden zu fördern und ein immersives Lernerlebnis zu ermöglichen. Darüber hinaus wird die Fähigkeit von VR hervorgehoben, entdeckendes Lernen zu unterstützen und das Selbstvertrauen der Stu­dierenden zu steigern (Alfalah, 2018).

Trotz dieser positiven Einstellung werden auch Herausforderungen identifiziert. Dazu gehören finanzielle Kosten, der zusätzliche Zeitaufwand für die Vorbereitung von Kur­sen, mangelnde administrative Unterstützung und fehlende technische Fähigkeiten. Die Bereitschaft der Dozenten, VR zu integrieren, bleibt jedoch bestehen, vor allem wenn ad­äquate Ressourcen und Unterstützung zur Verfügung gestellt werden (Alfalah, 2018).

Die Studie schließt mit praxisorientierten Empfehlungen ab, die auf eine Erleichterung der Integration von VR in den Bildungssektor abzielen. Dazu gehören die Entwicklung professioneller Fortbildungsprogramme für Dozenten, die Schaffung realistischer Über­gangspläne von traditionellen zu VR-basierten Lehrmethoden und die Gewährleistung administrativer Unterstützung zur Reduzierung der Belastung für Dozenten bei der Im­plementierung neuer Technologien. Insgesamt bietet die Studie wertvolle Einblicke in die Perspektiven von Bildungsfachleuten auf die Herausforderungen und Möglichkei­ten, die VR in der Hochschulbildung mit sich bringt, und unterstreicht die Notwendig­keit, sowohl infrastrukturelle als auch pädagogische Aspekte zu berücksichtigen, um ei­ne erfolgreiche Integration zu gewährleisten. Diese Erkenntnisse sind besonders relevant für Forscher und Praktiker, die sich mit der Digitalisierung im Bildungswesen und der Einführung neuer Technologien im Lehrkontext beschäftigen (Alfalah, 2018).

Der Artikel „Virtual reality and 21st century education“ aus dem International Research Journal of Management, IT & Social Sciences beleuchtet die Rolle von VR in der Bildung des 21. Jahrhunderts. Der Fokus liegt auf der Bedeutung von VR als innovatives Werk­zeug, das wesentlich zum Lehr-Lern-Prozess von Schülern und Lehrern beiträgt. Die Forschung basiert auf einer deskriptiven Methodologie, die sich auf die Analyse und Interpretation von Inhalten aus verschiedenen in digitalen Zeitschriften veröffentlich­ten Artikeln stützt. Es wird argumentiert, dass VR eine wichtige Rolle in der modernen Bildung spielt, insbesondere in Bezug auf die Förderung des autonomen und unabhän­gigen Lernens. Die Technologie ermöglicht eine immersive Erfahrung, die für die neuen Generationen besonders relevant ist, da sie in deren Alltag tief verwurzelt ist. Der Arti­kel behandelt auch Herausforderungen, darunter die hohen Kosten von VR-Technologien und die Notwendigkeit, Lehrkräfte in der Nutzung dieser Werkzeuge zu schulen (Rivas et al., 2020).

Ein wichtiger Aspekt des Artikels ist die Diskussion darüber, wie VR die traditionellen Bildungsparadigmen verändert. VR ermöglicht es, komplexe Konzepte und Prozesse auf eine Weise zu visualisieren und zu erleben, die in herkömmlichen Lehrmethoden nicht möglich ist. Dadurch können Schüler abstrakte und komplexe Phänomene besser ver­stehen und interaktive, multisensorische Lernerfahrungen machen, die über das bloße Lesen und Ansehen von Bildern hinausgehen. Diese interaktiven Erfahrungen können das Lernen vertiefen und das Engagement der Schüler erhöhen. Der Artikel betont auch die Bedeutung von VR in der Förderung eines konstruktivistischen Lernansatzes, der verschiedene Lernstile berücksichtigt und ein erfahrungsorientiertes, bedeutungsvolles Lernen ermöglicht. Es wird darauf hingewiesen, dass VR die Lieferung von Informatio­nen über verschiedene Kanäle unterstützen und unterschiedliche Lernstile wertschätzen kann, was besonders für das Erreichen eines integrativen und umfassenden Bildungser­lebnisses wichtig ist (Rivas et al., 2020).

Abschließend wird festgestellt, dass die Einführung von VR in die Bildung zwar Heraus­forderungen mit sich bringt, aber auch erhebliche Vorteile für das Bildungssystem bietet. Diese umfassen die Verbesserung der Lernerfahrung, die Förderung der Motivation und des Interesses der Schüler und die Unterstützung eines vielfältigen und anpassungsfähi­gen Lernumfelds. Der Artikel unterstreicht die Notwendigkeit, sowohl Schüler als auch Lehrer in der Nutzung von VR-Technologien zu schulen, um deren Potenzial in der Bil­dung voll auszuschöpfen (Rivas et al., 2020).

Der Artikel „Gefördert und umstritten: Digitalisierung im Bildungswesen: Zur Einlei­tung in dieses Heft“ von Miller-Kipp und Matthes aus dem Jahr 2020 bietet eine um­ fassende Analyse der Herausforderungen und Entwicklungen im Bereich der Digitali­sierung im Bildungswesen. Er beleuchtet die Integration von digitalen Technologien in Bildungsprozesse und deren Auswirkungen auf Lehrmethoden, Lernmaterialien und Bil­dungsinhalte. Dabei werden sowohl die Chancen als auch die Risiken und Kritikpunk­te hervorgehoben, die mit der zunehmenden Digitalisierung des Bildungsbereichs ein­hergehen. Die Autoren diskutieren verschiedene Aspekte der Digitalisierung, darunter die Einführung digitaler Medien in Schulen und Hochschulen, die Entwicklung digita­ler Lehr- und Lernmaterialien sowie die Rolle und Herausforderungen für Lehrkräfte im Umgang mit digitalen Technologien. Besonderes Augenmerk wird auf die Notwendig­keit gelegt, pädagogische Ansätze zu überdenken und anzupassen, um die Effektivität des digitalen Lernens zu maximieren und gleichzeitig potenzielle Nachteile zu minimie­ren (Miller-Kipp & Matthes, 2020).

Der Artikel betont auch die Bedeutung der digitalen Kompetenz sowohl bei Schülern als auch bei Lehrkräften und hebt die Notwendigkeit hervor, entsprechende Schulungs­und Fortbildungsprogramme zu entwickeln. Die Autoren weisen auf die unterschiedli­chen Reaktionen im Bildungsbereich auf die Digitalisierung hin, die von Enthusiasmus bis hin zu Skepsis und Widerstand reichen. In Bezug auf VR-basierte Lehr- und Lernum­gebungen im Bildungswesen stellt der Artikel fest, dass solche Technologien das Poten­zial haben, den Lernprozess zu bereichern und zu individualisieren. Allerdings werden auch Herausforderungen wie die Notwendigkeit einer angemessenen technischen Infra­struktur, die Entwicklung von geeigneten Inhalten und die Schulung von Lehrkräften in der Nutzung dieser Technologien hervorgehoben (Miller-Kipp & Matthes, 2020).

Abschließend betonen Miller-Kipp und Matthes, dass die erfolgreiche Integration von digitalen Technologien im Bildungswesen eine sorgfältige Planung, angemessene Res­sourcen und eine fortlaufende Evaluation der eingesetzten Methoden und Werkzeuge erfordert. Sie fordern eine ausgewogene Herangehensweise, die sowohl die Vorteile als auch die Grenzen der Digitalisierung berücksichtigt und dabei stets das Wohl der Ler­nenden im Blick behält (Miller-Kipp & Matthes, 2020).

2.2 Virtual Reality

Im folgenden Abschnitt wird das Thema VR behandelt. Hierbei stehen zunächst die Grund­lagen und die Entwicklung der VR-Technologie im Fokus, um ein umfassendes Verständ­nis für dieses Fachgebiet zu schaffen. Anschließend werden wichtige Schlüsselbegriffe im Kontext von VR definiert, um die Terminologie zu klären und mögliche Unklarhei­ten zu vermeiden. Zudem erfolgt eine Übersicht über bisherige Forschungsarbeiten und Entwicklungen im Bereichvr, um aufzuzeigen, wie VR bereits in verschiedenen wissen­schaftlichen Disziplinen und Anwendungsbereichen erforscht und genutzt wird.

2.2.1 Grundlagen und Entwicklung der VR-Technologie

Die Entwicklung der VR-Technologie ist ein faszinierendes Kapitel in der Geschichte der modernen Technologie. Die Idee von VR mag zwar nicht neu sein, aber ihre kontinu­ierliche Weiterentwicklung hat dazu geführt, dass VR heute in verschiedenen Bereichen wie Gaming, Bildung und Medizin eine bedeutende Rolle spielt. Die Anfänge der VR reichen zurück bis in die 1960er Jahre, als Wissenschaftler damit begannen, primitive VR- Simulationen zu entwickeln. In diesen frühen Jahren entstanden Experimente wie das „Sensorama” von Morton Heilig in den 1950er Jahren und das „Sword of Damocles” von Ivan Sutherland in den 1960er Jahren. Diese Systeme waren zwar rudimentär, legten jedoch den Grundstein für die spätere Entwicklung von VR-Technologie. In den 1990er Jahren erlebte die VR-Technologie eine erste kommerzielle Blütezeit, insbesondere durch Arcade-vr-Spiele wie „Virtuality”. Diese Systeme fanden in Freizeitzentren und Spielhal­len Verwendung, waren jedoch aufgrund ihrer hohen Kosten und schwerfälligen Hard­ware nur einem begrenzten Publikum zugänglich (Boas, 2013; Przybylka, 2022).

Die aktuelle Welle der VR-Technologie nahm ihren Anfang im Verlauf der 2010er Jah­re durch die Markteinführung von Virtual-Reality-Headsets wie Oculus Rift, HTC Vi­ve und PlayStation VR. Diese Geräte zeichneten sich durch ihre erschwinglichen Prei­se, verbesserte Leistung und ein umfangreiches Anwendungsgebiet aus. Dieses reichte von tiefgreifenden Spielerlebnissen bis hin zu Bildungsprogrammen und dem Einsatz in medizinischen Bereichen (Munster et al., 2015). In den letzten Jahren haben mobile VR-Headsets wie die Samsung Gear VR und Standalone-Headsets wie die Oculus Quest an Popularität gewonnen (Junfithrana et al., 2020). Diese Geräte benötigen keine Verbin­dung zu einem leistungsstarken PC und sind daher tragbarer und benutzerfreundlicher. Dies hat die Verbreitung von VR-Technologie in verschiedenen Lebensbereichen weiter vorangetrieben (Przybylka, 2022).

VR schafft eine computergenerierte Umgebung, die es dem Nutzer ermöglicht, in ei­ne immersive Welt einzutauchen, die oft von der realen Welt kaum zu unterscheiden ist. Die Funktionsweise von VR beruht auf der Integration von Hardware und Softwa­re, um dem Nutzer ein multisensorisches Erlebnis zu bieten. Zentrale Elemente eines VR-Systems sind VR-Brillen, Tracking-Systeme, Controller und leistungsstarke Computer (Denk, 2016).

Die VR-Brille, auch Head-Mounted Display (hmd) genannt, ist das zentrale Gerät, das der Nutzer trägt. Sie besteht aus zwei Bildschirmen, die sich direkt vor den Augen des Nutzers befinden, und sorgt dafür, dass der Nutzer die virtuelle Umgebung in 3D wahr­nimmt. Die Darstellung erfolgt stereoskopisch, wodurch ein räumlicher Eindruck ent­steht. Das Tracking-System erfasst die Bewegungen des Nutzers und seiner Control­ler. Hierbei kommen verschiedene Technologien wie optisches Tracking, Infrarotkame­ras oder Gyroskope zum Einsatz. Diese Erfassung der Bewegungen ist entscheidend für die Immersion, da sie sicherstellt, dass die virtuelle Umgebung sich entsprechend den Bewegungen des Nutzers verändert. Die Controller sind Eingabegeräte, die es dem Nut­zer ermöglichen, in der virtuellen Umgebung zu interagieren. Sie können in Form von Handcontrollern, Gamepads oder sogar Handschuhen auftreten. Mit diesen Controllern kann der Nutzer Objekte greifen, manipulieren und auf die Umgebung reagieren (Knoll, 2022; Röhrich, 2017).

Die Software hinter VR umfasst die Erstellung der virtuellen Umgebung und die Berech­nung der Bildausgabe. Hierbei sind 3D-Grafiken, Audioeffekte und Tracking-Daten ent­scheidende Komponenten. Die Software muss hochwertige, konsistente und flüssige Er­lebnisse liefern, um die Immersion des Nutzers zu gewährleisten. Was der Anwender von VR erwartet, ist ein tiefgreifendes Eintauchen in eine alternative Realität. Dies be­deutet, dass der Nutzer das Gefühl haben sollte, physisch woanders zu sein. Er erwartet, sich frei in dieser Umgebung bewegen und interagieren zu können. Das Erlebnis soll­te realistisch und immersiv sein, um den Nutzer zu fesseln und ihm ein authentisches Gefühl der Präsenz zu vermitteln (Denk, 2016; Riemann et al., 2020).

2.2.2 Übersicht bisheriger Forschungen im Bereich VR

In der Quelle von Buchner und Freisleben-Teutscher wird die Integration von VR und Augmented Reality (ar) in Bildungsumgebungen ausführlich erörtert. Die Autoren ana­lysieren, wie diese Technologien das Lernen positiv beeinflussen können, und illustrieren ihre Argumentation anhand von Fallstudien aus Schulen und Hochschulen. Dabei wird besonders hervorgehoben, wie VR-Systeme die Möglichkeit bieten, handlungsorientiertes Lernen unabhängig von räumlichen Gegebenheiten zu ermöglichen. Des Weiteren zeigen sie auf, wie ar und VR in Bildungskonzepten, wie dem Inverted Classroom Model, er­folgreich eingesetzt werden können. Die Autoren plädieren dafür, dass ar und VR nicht nur als vorübergehende technologische Trends betrachtet werden, sondern als feste Be­standteile im Bildungsbereich etabliert werden sollten (Buchner & Freisleben-Teutscher, 2020).

In den vergangenen Jahren hat die Bedeutung der Integration von VR und ar in den Bildungssektor zugenommen. Eine Manifestation dieser Entwicklung ist die Einführung einer neuen Förderrichtlinie durch das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (bmbf), welche das Einsatzpotential dieser Technologien im Bereich der beruflichen Bil­dung untersucht. Mit diesen Technologien ist es möglich, in virtuellen oder erweiterten Umgebungen Lernerfahrungen zu machen, die in der tatsächlichen Arbeitsumgebung nur begrenzt durchführbar oder mit erheblichen Risiken behaftet wären. Dabei zeigt sich, dass VR und ar nicht nur im Bildungskontext, sondern auch in anderen Anwendungsfel­dern, wie beispielsweise im Gaming-Bereich, bereits Anklang finden, während ihr Poten­zial im Bildungsbereich noch nicht flächendeckend ausgeschöpft wird. Die Förderrichtli­nie „Virtuelle und Erweiterte Realität (vr/ar) in der beruflichen Bildung” des bmbf setzt den Fokus auf die Entwicklung bedarfsorientierter, zielgruppenspezifischer VR- und ar- Lernumgebungen. Diese Anwendungen sollen praxis- und arbeitsplatznahes Lernen er­möglichen, insbesondere in Bereichen, in denen Lernerfahrungen nur schwer zugänglich oder mit Risiken verbunden sind. Das Programm zielt darauf ab, innovative Lösungen zu entwickeln, die den Transfer von Lerninhalten in die berufliche Praxis erleichtern und die Handlungsorientierung der Lernenden fördern. Dabei spielen didaktisch-methodische Überlegungen eine zentrale Rolle, um sicherzustellen, dass der Einsatz von VR und ar einen echten Mehrwert gegenüber herkömmlichen Lehr- und Lernmethoden bietet (Diet- ze, 2020).

In Pranges Werk wird das Potenzial von VR und ar in Bildungskontexten untersucht. Der Autor betont, dass VR und AR, obwohl sie sich in ihren Herausforderungen und Anwen­dungsbereichen unterscheiden, wesentliche Veränderungen im Lernprozess ermöglichen können. Besonders wird hervorgehoben, dass VR das Erlebnis einer dreidimensionalen Umgebung schafft, während ar digitale Informationen in die reale Welt integriert. Pran­ge diskutiert verschiedene Anwendungsbeispiele von VR und ar in der Ausbildung und hebt deren Fähigkeit hervor, komplexe Szenarien zu simulieren und interaktives Lernen zu fördern (Prange, 2021).

Die Integration von VR in den Bildungssektor ist ein vielschichtiges Unterfangen, das so­wohl vielversprechende Möglichkeiten als auch signifikante Herausforderungen bietet. VR in der Bildung ist nicht neu, doch die breite Akzeptanz und Anwendung steht noch aus, was durch verschiedene Faktoren bedingt ist. Zu den Hauptmotivationen für die Nutzung von VR in der Bildung gehören die Steigerung der intrinsischen Motivation der Studierenden, die Förderung konstruktivistischer Pädagogik, Kollaboration und Gamifi- zierung. Die meisten Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf einige wenige Bildungs­bereiche, wobei insbesondere Gesundheits-, Ingenieurwissenschaften und Naturwissen­schaften dominieren. VR wird oft für Simulationen genutzt, um lebensnahe Erfahrungen zu bieten, die sonst unpraktikabel oder gefährlich wären. Ein weiterer wichtiger Anwen­dungsbereich ist das Training, insbesondere in der medizinischen Ausbildung (Kava­nagh et al., 2017).

Trotz des Potenzials von VR im Bildungsbereich gibt es deutliche Hindernisse. Kosten, Benutzererfahrung und Interaktivität sind Schlüsselprobleme, die die Verbreitung von VR in Bildungseinrichtungen behindern. Die Kosten für VR-Technologien, sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb, sind nach wie vor hoch, und die Notwendigkeit um­fassender Schulungen für Lehrkräfte und Studierende stellt eine weitere Hürde dar. Zu­sätzlich gibt es Bedenken hinsichtlich der Usability, der Genauigkeit der Eingabegeräte und der Realitätsnähe der VR-Erlebnisse. Probleme wie mangelnde Benutzerfreundlich­keit und unzureichende Einbindung der Lernenden können die Effektivität von VR im Bildungskontext verringern (Kavanagh et al., 2017).

Abschließend werden in der Forschung neue Ansätze und Technologien in der VR dis­kutiert, die diese Herausforderungen potenziell angehen könnten. Der Fokus liegt dabei auf neueren VR-Technologien und Peripheriegeräten, die möglicherweise eine verbesser­te Benutzererfahrung, höhere Genauigkeit und Kosteneffizienz bieten. Insbesondere die Betrachtung von neueren, durch Crowdfunding finanzierten VR-Geräten zeigt, dass diese Herausforderungen angegangen werden und die Verbreitung von VR im Bildungsbereich in Zukunft wahrscheinlicher wird (Kavanagh et al., 2017).

Der Artikel „Study of the virtual reality education and digitalization in China“ unter­sucht die Herausforderungen und Möglichkeiten der Integration von VR in das Bildungs­system, besonders in China. Der Fokus liegt auf der Anwendung digitaler Technologien in der Grund-, Sekundar- und Hochschulbildung. Es wird argumentiert, dass traditionel­le Lehrmethoden in der digitalen Ära durch innovative Technologien wie VR erweitert und verbessert werden können. VR bietet einzigartige Vorteile, wie die Möglichkeit, ab­strakte Konzepte zu visualisieren und ein immersives Lernerlebnis zu schaffen, was die praktischen Fähigkeiten und die Innovationskraft der Schüler fördert. Zudem kann VR die Unabhängigkeit und das Engagement der Lernenden verbessern. Der Artikel bein­haltet empirische Untersuchungen, die zeigen, dass VR-basiertes Lernen das Interesse und die Akzeptanz der Schüler erhöht und deren Lerneffizienz steigert. Insgesamt betont die Studie das Potenzial von VR, das Bildungswesen zu revolutionieren, indem sie tradi­tionelle Lehrmethoden ergänzt und eine reichhaltige, interaktive Lernumgebung schafft (Sun & Peng, 2020).

2.3 Virtual Reality im Kontext der Bildung

Das Kapitel widmet sich dem Einsatz von VR im Bildungskontext. Zunächst werden die Anwendungen und Potenziale von VR im Bildungswesen beleuchtet. Anschließend wer­den relevante Theorien und Konzepte für den Einsatz von VR in der Bildung vorgestellt.

2.3.1 Anwendungen und Potenziale von VR im Bildungswesen

Durch den Einsatz von VR können Lernende in immersive virtuelle Umgebungen ein­tauchen, die reale oder abstrakte Konzepte darstellen. Dies ermöglicht ein tieferes Ver­ständnis von komplexen Themen, indem Lernende buchstäblich in das Geschehen ein­tauchen können. Ein anschauliches Beispiel hierfür ist, wie Schülerinnen und Schüler in einer virtuellen Geschichtsstunde das antike Rom erkunden können. Sie können durch die Straßen von Rom spazieren, historische Gebäude erkunden und interaktive Dialo­ge mit virtuellen historischen Figuren führen. Dieses immersive Erlebnis geht weit über das Lesen von Texten oder das Betrachten von Bildern hinaus und schafft ein lebendiges Lernumfeld (Brysch, 2023).

In der Medizinerausbildung können angehende Ärzte komplexe anatomische Strukturen in 3D visualisieren und so ein tieferes Verständnis für den menschlichen Körper entwi­ckeln. Sie können virtuelle Operationen durchführen und verschiedene Szenarien simu­lieren, um medizinische Fähigkeiten zu entwickeln und zu verbessern. Dies ermöglicht ein risikofreies Training, bei dem Fehler keine real weltlichen Konsequenzen haben (VR Dynamix, 2020).

Ein weiterer entscheidender Vorteil von VR in der Bildung liegt in der Verbesserung des praktischen Lernens. Virtuelle Simulationen können realistische Szenarien für praktische Übungen bieten. Im chemischen Unterricht können Schülerinnen und Schüler gefahrlos Experimente durchführen und die Auswirkungen unterschiedlicher chemischer Reaktio­nen beobachten (Schwenningen, 2022). Im Maschinenbau können Studierende komple­xe Maschinen in 3D erkunden und Wartungsarbeiten simulieren. In der Flugausbildung können angehende Piloten virtuelle Flüge durchführen und verschiedene Flugsituatio­nen bewältigen. Dies reduziert nicht nur das Risiko, das bei physischen Experimenten und Trainingseinheiten besteht, sondern auch die damit verbundenen Kosten (Hoch­schule Ruhr West, 2019).

Die Interaktivität von VR-Systemen fördert die aktive Teilnahme der Lernenden. Sie kön­nen Aufgaben in der virtuellen Umgebung lösen, Rätsel knacken und Entscheidungen treffen, die sich auf den Verlauf des Lernens auswirken. Zum Beispiel können sie in einer VR-basierten Sprachlernanwendung in einer simulierten Umgebung eine Fremdsprache üben, indem sie mit virtuellen Einheimischen interagieren (Sprachinstitut Regina Coeli, 2023). Dies erhöht die Motivation und das Engagement der Lernenden und fördert das eigenständige Lernen. Indem sie in der virtuellen Welt aktiv handeln, anstatt passiv In­formationen aufzunehmen, entwickeln die Lernenden kritisches Denken und Problem­lösungsfähigkeiten. Darüber hinaus bietet VR die Möglichkeit des virtuellen Austauschs und der Kollaboration. Lernende können sich in virtuellen Klassenräumen treffen, um gemeinsam an Projekten zu arbeiten oder sich mit Experten auf der ganzen Welt zu ver­netzen. Dies erweitert den Horizont der Lernenden und fördert den interkulturellen Aus­tausch. Die Zusammenarbeit in virtuellen Umgebungen kann die sozialen und kommu­nikativen Fähigkeiten der Lernenden stärken, während sie gleichzeitig von der Expertise anderer profitieren (Denk, 2016).

VR eröffnet im Bildungswesen vielfältige Anwendungen und Potenziale, die in den letz­ten Jahren vermehrt erforscht wurden. Insbesondere im Schulunterricht bieten sich Chan­cen, durch 3D-Visualisierung und die Simulation realer Lernsituationen das Lernen span­nender und effektiver zu gestalten. Dennoch stehen diesem Potenzial einige technische Herausforderungen entgegen, wie medizinische, ethische, pädagogische und organisato­rische Fragen. Eine interdisziplinäre Initiative namens „Virtual Reality für Schulkinder” hat sich diesen Fragen gewidmet. Dabei handelt es sich um eine Zusammenarbeit der Arbeitskreise „VR/AR-Learning” und „Informatik in Schulen” der Fachgruppe Bildungs­technologien. Ihr Ziel ist es, die Chancen und Herausforderungen von VR im Schulun­terricht zu untersuchen, sensibilisierte und reflektierte Gestaltungsansätze zu entwickeln und Empfehlungen für alle Beteiligten im Bildungsprozess zu formulieren. Dazu gehören schulische Lehrkräfte, Schüler und deren Eltern, Bildungsinstitutionen, VR-Entwickler sowie politische Akteure. Diese Initiative trägt dazu bei, das Thema in der wissenschaft­lichen Gemeinschaft zu diskutieren und zu erweitern, um die Nutzung von VR im Bil­dungswesen kontinuierlich zu verbessern und zu aktualisieren (Zender et al., 2023)

2.3.2 Relevante Theorien und Konzepte für VR im Bildungsbereich

Im vorangegangenen Abschnitt wurden die verschiedenen Anwendungen und Poten­ziale von VR im Bildungsbereich beleuchtet. Nun werden die theoretischen und konzep­tionellen Grundlagen betrachtet, die die Integration von VR in die Bildung unterstützen und ihr einen Rahmen bieten.

Eine der grundlegenden Theorien, die für den Einsatz von VR im Bildungsbereich rele­vant ist, ist die Theorie des konstruktivistischen Lernens. Diese Theorie betont die akti­ve Rolle des Lernenden bei der Konstruktion von Wissen. Konstruktivistisches Lernen legt nahe, dass Lernen am effektivsten ist, wenn Lernende aktiv an der Schaffung ihres eigenen Verständnisses beteiligt sind. VR bietet eine ideale Umgebung für konstruktivis­tisches Lernen, da Lernende in immersive virtuelle Welten eintauchen und aktiv mit den dargestellten Inhalten interagieren können. Sie können experimentieren, erkunden und Probleme lösen, was zu einem tieferen Verständnis und einer aktiven Wissenskonstruk­tion führt (Freiling & Porath, 2020).

Eine weitere relevante Theorie ist die Theorie des situierten Lernens. Diese Theorie ar­gumentiert, dass das Lernen am effektivsten ist, wenn es in realen oder authentischen Kontexten stattfindet. VR ermöglicht es, Lerninhalte in authentischen Umgebungen dar­zustellen, sei es in der Medizin, der Architektur, der Geschichte oder anderen Fachge­bieten. Durch die Nutzung von VR können Lernende in diesen authentischen Kontexten agieren, was ihr Verständnis vertieft und die Übertragbarkeit ihres Wissens auf reale Si­tuationen fördert (Freiling & Porath, 2020).

Des Weiteren ist die Theorie des kognitiven Lernens von Bedeutung. Diese Theorie betont die Rolle der kognitiven Prozesse wie Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Problemlösung beim Lernen. VR ermöglicht es, diese kognitiven Prozesse auf einzigartige Weise anzusprechen. Zum Beispiel können Lernende in VR-Umgebungen komplexe 3D- Modelle untersuchen und manipulieren, was ihre räumliche Vorstellungskraft und ihr Problemlösungsverhalten fördert (von Felden, 2021).

Zusätzlich zu diesen Theorien und Konzepten spielen auch die Prinzipien des guten Un­terrichts eine wichtige Rolle bei der Integration von VR in die Bildung. Diese Prinzipien, wie klare Lehrziele, aktive Beteiligung der Lernenden und gezieltes Feedback, können auf die Gestaltung von VR-Lernumgebungen angewendet werden, um effektive und ef­fiziente Lernprozesse zu fördern (Brandhofer et al., 2018; Kutscha, 2023).

3 Methodik

In diesem Kapitel wird die Methodik der Bachelor-Arbeit detailliert beschrieben. Die Me­thodik bildet das methodische Gerüst, das verwendet wurde, um die Forschungsziele dieser Arbeit zu erreichen.

3.1 Forschungsmethoden

Die Forschungsmethoden, die in dieser Arbeit angewendet wurden, zielen darauf ab, eine fundierte und umfassende Analyse der technologischen Herausforderungen und Lösungsansätze im Zusammenhang mit der Implementierung von VR in der Bildung durchzuführen. Die verwendete Forschungsmethodik ist wie folgt:

Eine systematische Literaturanalyse wurde durchgeführt, um relevante wissenschaftli­che Artikel, Berichte und Publikationen zu identifizieren, die sich mit dem Thema VR in der Bildung befassen. Diese Literaturanalyse diente als Ausgangspunkt für die Iden­tifizierung von technologischen Herausforderungen und Lösungsansätzen. Es wurden verschiedene Datenbanken genutzt, darunter IEEE Xplore für technologische Aspekte, Association for Information Systems eLibrary (AISeL) und Scopus für eine breite interdis­ziplinäre Suche. Die Auswahl der Quellen erfolgte anhand klar definierter Kriterien, um sicherzustellen, dass die ausgewählte Literatur qualitativ hochwertig und relevant für die Forschungsfragen ist. Um die relevanten Quellen in den genannten Datenbanken zu identifizieren, wurde eine spezifische Suchstrategie verwendet. Diese Suchstrategie kom­binierten relevante Schlagwörter und Begriffe im Zusammenhang mit dem Forschungs­thema. Die Suchbegriffe wurden in Form von einem Suchstring geschrieben, um präzise und themenrelevante Ergebnisse zu erhalten. Die Strategie wurde in jeder genannten Da­tenbank verwendet, um relevante deutsche und englische Begriffe im Zusammenhang mit „VR in der Bildung“ zu kombinieren. Die identifizierten Quellen wurden nach klar definierten Kriterien auf Relevanz und Qualität überprüft.

Eine vergleichende Analyse der identifizierten Herausforderungen und Lösungsansätze wurde durchgeführt, um Gemeinsamkeiten, Unterschiede und Trends in der Literatur zu identifizieren. Diese Analyse ermöglichte es, ein tieferes Verständnis für die verschiede­nen Aspekte der Implementierung von VR in der Bildung zu entwickeln und Muster und Entwicklungen in der Literatur aufzudecken.

Ausgewählte Fallstudien, die konkrete Implementierungen von VR im Bildungssektor darstellen, wurden analysiert, um die praktischen Herausforderungen und Lösungen bei der Integration von VR zu verstehen. Die Fallstudienanalyse ermöglichte es, praktische Einblicke in die technologischen Herausforderungen und die Effektivität der Lösungsan­sätze in bereits getesteten Bildungsumgebungen zu gewinnen.

Basierend auf den Erkenntnissen aus der Literatur- und Fallstudienanalyse wurden Emp­fehlungen für die Integration von VR im Bildungssektor abgeleitet. Diese Empfehlun­gen sollen dazu beitragen, Bildungseinrichtungen bei der erfolgreichen Implementierung von VR-Technologien zu unterstützen und potenzielle Herausforderungen zu bewälti­gen.

3.2 Vorgehen bei der Datensammlung und -analyse

Die Datensammlung erfolgte durch die systematische Durchsicht von wissenschaftlichen Artikeln, Berichten und Publikationen, die in einschlägigen Datenbanken und wissen­schaftlichen Suchmaschinen verfügbar waren. Die Auswahl der Quellen erfolgte anhand vorab festgelegter Kriterien, die sicherstellten, dass die ausgewählten Quellen qualita­tiv hochwertige Informationen zu der Forschungsfrage bereitstellten. Der Prozess ist in Abbildung 3.1 dargestellt.

Der folgende Search Query String wurde verwendet:

(„Virtual Reality“ OR „VR“) AND („Educational Technology“ OR „E-Learning“ OR „Educa- tion Integration“) AND („Technological Challenges“ OR „Technological Issues“ OR „Technolo­gical Barriers“) AND („Implementation“ OR „Integration“ OR „Adoption“)

Das ebenfalls verwendete Äquivalent zum englischen Search Query String lautete: („Virtuelle Realität“ OR „VR“) AND („Bildungstechnik“ OR „E-Learning“ OR „Integration im Bildungswesen“) AND („Technologische Herausforderungen“ OR „Technologische Probleme“ OR „Technologische Barrieren“) AND („Implementierung“ OR „Integration“ OR „Adoption“)

Die Datenauswertung begann mit einer Auswahl relevanter Studien aus den Datenban­ken IEEE Xplore, AISeL und Scopus, wobei 289 Artikel zunächst identifiziert wurden. Das Entfernen von Duplikaten und unzugänglichen Quellen reduzierte die Anzahl auf 230 Studien, was die Effizienz des Bewertungsprozesses durch die Fokussierung auf ein­zigartige Quellen erhöhte.

Ein detailliertes Filtern dieser Studien führte zum Ausschluss von 75 weiteren Artikeln. Dabei wurde nach themenbezogenen Keywords, der Veröffentlichungszeit (>2000) und nach Inhalten mit deutscher oder englischer Sprache gefiltert. Als Keywords wurden themenbezogene englische Begriffe wie Virtual Reality, E-Learning, Education, Virtual Environment, Technology und Technological Challenges sowie deren deutschsprachige Entsprechungen verwendet. Bei dem Veröffentlichungsjahr wurden Quellen ab dem Jahr 2000 berücksichtigt, damit die untersuchten Herausforderungen und Lösungsansätze die aktuellen Entwicklungen und den modernen Stand der Technik widerspiegeln. Die ver­bleibenden 155 Artikel wurden nach einem Abstract-Screening auf 60 Quellen reduziert. Von den 60 verbleibenden Artikel wurden 22 nach einem Volltext-Screening in das Re­view mit eingeschlossen. Einige Quellen wurden in diesem Schritt ausgeschlossen, vor allem weil sie sich auf andere Bereiche wie Marketing in VR konzentrierten, was zwar technologische Herausforderungen beleuchtet, jedoch bezogen sich diese Herausforde­rungen nicht auf die Integration der VR-Systeme selbst. Dieser Vorgang gewährleistete, dass nur die Studien Berücksichtigung fanden, die zur Beantwortung der Forschungs­frage beitragen konnten. Die Ergebnisse dieser sorgfältig ausgewählten Studien wurden schließlich synthetisiert, um fundierte und zielgerichtete Empfehlungen für die Anwen­dung von VR im Bildungssektor abzuleiten.

Abb. in Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.1: Systematische Literaturanalyse

Die verbleibenden und eingeschlossenen Studien wurden nun in Kategorien aufgeteilt. Diese Kategorien sind einzelne Bereiche und Themen, dessen Inhalte direkt zur Beant­wortung der Forschungsfrage beitragen können. Die Kategorisierung ist in Tabelle 3.1, in Form einer Konzeptmatrix dargestellt.

In der ersten Spalte sind die einzelnen Veröffentlichungen zu finden. Die darauf folgen­den Spalten umfassen vier Kategorien, unter denen je eine Markierung gesetzt wurde, wenn die entsprechende Veröffentlichung in diesem Gebiet zur Forschungsfrage dieser Bachelorarbeit beitragen konnte.

Die Identifizierung technologischer Herausforderungen ist dabei entscheidend, um die Barrieren zu verstehen, die der Implementierung und effektiven Nutzung von VR in Bil­dungseinrichtungen im Weg stehen. Dazu gehören Hardware- und Softwarebeschrän­kungen, Interoperabilitätsprobleme, Fragen der Zugänglichkeit und die Notwendigkeit spezialisierter technischer Fähigkeiten. Durch die Fokussierung auf diese Herausforde­rungen können Forscher und Praktiker gezielte Lösungen entwickeln, um diese Hindernisse zu überwinden und die Adoption von VR in Lernumgebungen zu erleichtern. Da der Fokus speziell auf diesen Herausforderungen liegt, wurde hier die Oberkategorie der technologischen Herausforderungen in vier Unterkategorien aufgeteilt, welche die Ge­samtheit der technologischen Herausforderungen bei der Integration von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen in den Bildungssektor abbilden.

Abb. in Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3.1: Konzeptmatrix

Die Untersuchung der pädagogischen Auswirkungen von VR ermöglicht es, den Bil­dungswert und die Effektivität dieser Technologie im Lernprozess zu bewerten. Es ist wichtig zu verstehen, wie VR das Engagement, die Motivation und das Verständnis der Lernenden beeinflussen kann und welche pädagogischen Ansätze und Methoden am besten mit VR-Technologien harmonieren. Dieses Kriterium hilft dabei, die Rolle von VR im Bildungsbereich zu klären und sicherzustellen, dass ihr Einsatz pädagogisch sinnvoll ist.

Das Verfolgen technologischer Entwicklungen und Trends ist unerlässlich, um die Mög­lichkeiten und das Potenzial von VR in der Bildung zu erkennen. Die Technologie ent­wickelt sich schnell weiter und neue Fortschritte können bestehende Herausforderun­gen adressieren oder ganz neue Anwendungsfälle ermöglichen. Durch das Verständnis dieser Trends können Bildungseinrichtungen und Forscher vorausschauend planen und innovative Einsatzmöglichkeiten von VR entdecken, die den Lernprozess bereichern.

Die Analyse praktischer Anwendungen und Fallstudien bietet konkrete Einblicke in die Umsetzung und die Auswirkungen von VR im Bildungskontext. Durch das Studium rea­ler Beispiele können Forscher die theoretischen Erkenntnisse in einen praktischen Rah­men setzen und die Herausforderungen und Erfolge bei der Integration von VR in Ler­numgebungen verstehen. Diese Fallstudien dienen als wertvolle Ressource für Best Prac­tices, Lektionen und strategische Empfehlungen für zukünftige Implementierungen.

3.3 Begründung der Auswahl der Forschungsmethodik

Die Auswahl der Forschungsmethodik basierte auf dem Ziel, eine umfassende und fun­dierte Analyse der technologischen Herausforderungen und Lösungsansätze im Zusam­menhang mit der Implementierung von VR in der Bildung durchzuführen.

Die systematische Literaturanalyse ermöglichte es, verschiedene Perspektiven auf das Thema zu berücksichtigen und ein ganzheitliches Verständnis zu entwickeln. Zudem bot sie eine breite Grundlage für die Forschung und ermöglichte, auf bestehendes Wissen und Erfahrungen aufzubauen. Es konnten außerdem konkrete Beispiele und praktische Einsichten betrachtet werden.

Die Methodik dieser Arbeit wurde durch die Arbeit von Webster und Watson, „Analy- zing the past to prepare for the future: Writing a literature review“ unterstützt, in der die Bedeutung einer systematischen Literaturanalyse hervorgehoben wird, um eine so­lide Grundlage für die Erörterung von Forschungsthemen zu schaffen (Webster & Wat­son, 2002). Die Anwendung dieser Methodik ermöglichte es, die Forschungsziele dieser Bachelor-Arbeit erfolgreich zu erreichen und fundierte Empfehlungen für die Integration von VR im Bildungssektor abzuleiten.

4 Ergebnisse

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse präsentiert, die auf umfangreichen Literatur­quellen und Expertenmeinungen basieren. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für die Empfehlungen und Schlussfolgerungen in dieser Arbeit.

4.1 Verfügbarkeit von Hardware

Die Verfügbarkeit von angemessener Hardware ist entscheidend für das E-Lernen wäh­rend Krisenzeiten. Ein Mangel an Computern und zuverlässigem Internetzugang stellt eine Hürde für den Zugang zur Bildung dar. Dies kann besonders in Regionen mit be­grenzten Ressourcen den Zugang zu Bildungsinhalten stark einschränken. Die Forschung betont die Bedeutung staatlicher Maßnahmen, um sicherzustellen, dass alle Schüler Zu­gang zu den erforderlichen technologischen Ressourcen haben (Deng & Sun, 2022).

Auch die Verfügbarkeit von Hardware im Zusammenhang mit der VR-Implementierung in der Rehabilitation wird thematisiert. Dabei werden verschiedene Arten von VR-Hardware betrachtet, die für die Anwendung in der Rehabilitation wichtig sind. Potenzielle Her­ausforderungen hinsichtlich der Beschaffung und Bereitstellung geeigneter Hardware für Rehabilitationseinrichtungen werden diskutiert. Aspekte wie Kosten, technische An­forderungen und Kompatibilität mit bestehenden Systemen werden berücksichtigt. Es werden Lösungsansätze aufgezeigt, wie die Auswahl von kosteneffizienten Hardware­optionen oder die Zusammenarbeit mit Herstellern, um maßgeschneiderte Lösungen für die Rehabilitation zu entwickeln. Die Verfügbarkeit von Hardware ist ein wichtiger Fak­tor für die erfolgreiche Integration von VR-Technologie in die Rehabilitation (Bryant et al., 2020).

Die Hardware-Verfügbarkeit wird als grundlegend für die Implementierung von VR in Bildungskontexten betrachtet. Insbesondere immersive VR-Technologien erfordern spe­zielle Ausrüstung wie Headsets und Handschuhe, die in speziell eingerichteten Laboren zum Einsatz kommen. Diese Technologie bleibt aufgrund ihrer Kosten und der Notwen­digkeit spezieller Einrichtungen eine Herausforderung für die breite Einführung in der Hochschulbildung (Michaelson, 2010).

Ein zentraler Punkt ist die Sicherstellung, dass ausreichend VR-Headsets zur Verfügung stehen, damit alle Studierenden gleichzeitig und ohne jegliche Einschränkungen auf die Lernmaterialien zugreifen können. Dies wirft nicht nur logistische, sondern auch finan­zielle Herausforderungen auf, da die Anschaffungskosten für qualitativ hochwertige VR-Ausrüstung erheblich sein können (Lie et al., 2023).

Es wird deutlich gemacht, dass die Technologie der immersiven VR zunehmend zugäng­licher wird, sowohl für hochpreisige Lösungen wie die Oculus Quest als auch für kos­tengünstigere Optionen wie Google Cardboard. Diese Entwicklung trägt dazu bei, den Einsatz von VR in der Bildung durch eine breite Palette von Hardwareoptionen zu er­leichtern, was für die Implementierung von VR-basierten Lehr- und Lernprogrammen in der höheren Bildung entscheidend ist (Radianti et al., 2021).

Die Verfügbarkeit von Hardware ist zudem ein entscheidender Faktor für die allgemeine Anwendung von VR-Technologie. Durch den kontinuierlichen Fortschritt in der Hardwa­reentwicklung sinken die Kosten für VR-Systeme und gleichzeitig steigt deren Leistungs­fähigkeit. Dies ermöglicht eine breitere Palette von Anwendungen in verschiedenen Be­reichen wie Architektur, Bildung, Medizin und Unterhaltung. Darüber hinaus wird dar­auf eingegangen, wie die Verfügbarkeit von VR-Hardware den Zugang zu dieser Tech­nologie für ein größeres Publikum erleichtert und die Entwicklung innovativer Anwen­dungen fördert (Walsh & Pawlowski, 2002).

Es werden verschiedene Technologien und Geräte diskutiert, die für die Umsetzung von virtuelle Lernumgebungen (vrle) erforderlich sind, darunter hmd, Bewegungser­fassungssysteme und haptische Feedback-Geräte. Dabei werden nicht nur die aktuellen Möglichkeiten, sondern auch potenzielle zukünftige Entwicklungen und deren Auswir­kungen auf die Hardwareinfrastruktur für VRle beleuchtet. Des Weiteren werden etwai­ge Herausforderungen und Einschränkungen hinsichtlich der Verfügbarkeit und Kom­patibilität von Hardwarekomponenten für die Umsetzung von VRle in verschiedenen Lehr- und Lernkontexten erörtert. (Huang et al., 2010).

Für die Effizienz und Effektivität digitaler Zwillinge im Bildungssektor ist die Verfüg­barkeit von Hardware entscheidend. Moderne Lernumgebungen erfordern fortschrittli­che Hardware, um komplexe Simulationen und Echtzeit-Datenanalyse zu unterstützen. Dies umfasst nicht nur Computer und Server, sondern auch spezialisierte Sensoren und Aktoren, die für die Erstellung und Nutzung digitaler Zwillinge benötigt werden. Die Integration dieser Technologien ermöglicht eine tiefere Verbindung zwischen theoreti­schem Wissen und praktischer Anwendung, wobei der Zugang zu solcher Hardware eine Hürde darstellen kann (García et al., 2022).

Der Zugang zu angemessener Hardware stellt eine wesentliche Barriere für den digi­tal unterstützten praktischen Unterricht dar, da sozioökonomische und umweltbedingte Faktoren den Zugang zu Online-Lernangeboten einschränken. Unzureichende häusliche Lernumgebungen, finanzielle Belastungen für Studierende zur Beschaffung notwendiger Lernmittel und schlechter Internetzugang werden als signifikante Herausforderungen identifiziert (Forde & OBrien, 2022).

Für die effektive Implementierung adaptiver Lernsysteme wird die Verfügbarkeit von Hardware als grundlegendes Element betrachtet. Eine Schlüsselherausforderung liegt in der Sicherstellung, dass alle Lernenden über die notwendige technische Ausstattung ver­fügen, um von solchen Systemen zu profitieren. Dies beinhaltet eine adäquate Hardware, die die komplexen Prozesse und Algorithmen unterstützt, welche für die Personalisie­rung des Lernprozesses erforderlich sind (Jebur et al., 2022).

Die Verfügbarkeit von Hardware ist ein Schlüsselelement für die effektive Umsetzung von VR im Bildungsbereich, speziell im Kontext des Fernunterrichts für architektonische Geschichte. Fortschritte in der VR-Technologie haben zu einer breiteren Verfügbarkeit und erschwinglichen Preisen geführt, was die Integration in pädagogische Programme erleichtert (Chan et al., 2022).

Die Auswahl eines geeigneten VR-Toolkits und Peripheriegeräten war entscheidend für die Entwicklung des Desktop-Virtual-Reality-Prototyps. Die Verfügbarkeit und Kompa­tibilität dieser Hardware beeinflusste direkt die Umsetzung des Sicherheitstrainings für Offshore-Ölplattformen (Perez et al., 2007).

Es wird hervorgehoben, dass nicht alle Lehrenden gleichermaßen Zugang zu den not­wendigen technologischen Ressourcen haben, was die Implementierung digitaler Lehr­methoden beeinträchtigt (Antón-Sancho et al., 2023).

Die systematische Überprüfung zeigt, dass der Gesundheitssektor mit 36,03% aller un­tersuchten Studien der aktivste Anwendungsbereich für VR-Sicherheitstrainings ist, ge­folgt vom Bausektor mit 19,12%. Diese Anwendungsbereiche profitieren erheblich von der Verfügbarkeit von VR-Hardware, die eine realistische Simulation von Operationen oder Baustellenszenarien ermöglicht, ohne reale Risiken einzugehen. Insbesondere in der Chirurgie, wo über die Hälfte der Studien (55,10%) auf Chirurgen ausgerichtet sind, hat die Verfügbarkeit kommerzieller VR-Simulatoren, wie dem dV-Trainer für roboterassis­tierte Chirurgie, eine bedeutende Anzahl von Untersuchungen zur Bewertung ihrer Ef­fektivität ermöglicht. Diese Simulatoren erlauben eine genaue Bewertung der Kompeten­zen und bieten eine sichere Umgebung, um erforderliche Fähigkeiten zu erlernen und zu üben. Darüber hinaus wird die VR-Technologie in der Ausbildung von medizinischem Personal und Pflegekräften eingesetzt, um eine breite Palette von Sicherheitstrainings anzubieten, von der Infektionskontrolle bis hin zum Umgang mit häuslichen Gefahren (Stefan et al., 2023).

In bestimmten Regionen ist der Zugang zu notwendigen Geräten begrenzt, was eine digi­tale Kluft schafft. Diese Kluft beeinflusst die Bildungschancen und verstärkt bestehende Ungleichheiten, da nicht alle Lernenden gleichermaßen Zugang zu digitalen Lernres­sourcen haben (Antón Sancho et al., 2023).

Die Nutzung handelsüblicher USB-haptischer Mäuse und die Anpassung ihrer inneren Mechanismen zur Erzeugung von Vibrationsfeedback werden beschrieben. Durch die Be­festigung dieser Vibrationsgeräte an Velcro-Gurten, die an verschiedenen Körperstellen der Benutzer angebracht werden können, wird die Implementierung vereinfacht. Experi­mente haben ergeben, dass die besten Ergebnisse mit vier Vibrationsgeräten erzielt wur­den, von denen zwei am Kopf (für Kollisionen mit hohen Hindernissen) und zwei an den unteren Beinen (für niedrige Kollisionen) befestigt wurden. Die Frequenz und Amplitu­de der Vibrationen wurden empirisch festgelegt, wobei unterschiedliche Frequenzen und Lokalisierungen für Kopf- und Beinvibrationen verwendet wurden. Diese Anpassungen ermöglichen es, haptisches Feedback in VR-Trainingssystemen zu integrieren, ohne auf teure spezialisierte Hardware angewiesen zu sein (Jiang et al., 2005).

Ein wesentliches Hindernis stellt die finanzielle Belastung dar, da die Anschaffungskos­ten für notwendige VR-Ausrüstungen wie HTC-Vive-Stationen inklusive Computer, hmd und Controllern sowie einem Sekundärdisplay für simultanes 2D-Sehen durch andere Nutzer bei etwa 1200 Euro (circa 1400 US-Dollar, ohne Steuern) liegen. Selbst geringfügi­ge laufende Ausgaben, wie der Erwerb relevanter Apps für etwa 4 Euro pro App, können für Schulen zu einer finanziellen Herausforderung werden. Diese finanziellen Hürden werden durch die Komplexität erhöht, wenn digital kompetente Lehrkräfte Apps privat kaufen und herunterladen müssen, da der Erwerb durch die Schule zu umständlich ist (Fransson et al., 2020).

Eine eingehende Analyse verschiedener hmds für VR-Anwendungen in Bildungseinrich­tungen wird durchgeführt. Es werden die Vor- und Nachteile verschiedener Geräte wie Oculus Quest, Oculus Rift S und HTC Vive diskutiert, einschließlich Aspekten wie Dis­playauflösung, Field of View (fov), Degrees of Freedom (dof) und Preisgestaltung. Die einfache Konfiguration, kabellose Nutzung und Unabhängigkeit von Computern werden als Vorteile von Oculus Quest hervorgehoben, während Oculus Rift S und HTC Vive für ihre überlegene Head-Tracking-Fähigkeit und bessere Grafikqualität gelobt werden. Die Auswahl der Hardware, die auf Kosteneffizienz und technische Eignung basiert, wird als entscheidend für die Implementierung effektiver VR-Lernerfahrungen identifiziert (Raja & Priya, 2021).

4.2 Unterstützung verschiedener Plattformen

Die Unterstützung verschiedener Plattformen für ar-Anwendungen im Bildungsbereich wird untersucht. Ein Fokus liegt auf der Kompatibilität mit mobilen Geräten wie Smart­phones und Tablets. Die Vielfalt an Plattformen kann die Verbreitung und Nutzung von ar in Bildungskontexten sowohl fördern als auch herausfordern. Durch die Unterstüt­zung von Betriebssystemen wie iOS und Android wird die Zugänglichkeit verbessert. Möglichkeiten zur Entwicklung plattformübergreifender Lösungen werden diskutiert, um die Benutzererfahrung zu optimieren und die Implementierung von AR zu erleich­tern (Lai & Cheong, 2022).

Es wird die Vielfalt der Plattformen untersucht, die für gamifizierte und Metaverse- basierte Bildungsansätze verwendet werden können. Eine breite Kompatibilität mit ver­schiedenen Geräten und Betriebssystemen wird betont, um eine barrierefreie Teilnahme zu gewährleisten. Plattformen wie VR, erweiterte Realität (ar) und herkömmliche PC­basierte Umgebungen werden betrachtet, um Lehrkräften und Lernenden Flexibilität bei der Nutzung zu ermöglichen (Stylianou & Savva, 2022).

Verschiedene VR-Plattformen für die Umsetzung von Rehabilitationsprogrammen wer­den untersucht. Eine breite Plattformunterstützung ist entscheidend für eine effektive und zugängliche Nutzung von VR in der Rehabilitation. Hardwareplattformen wie VR- Brillen sowie Softwareplattformen wie Betriebssysteme und Entwicklungsframeworks werden diskutiert, um deren Eignung für Rehabilitationseinrichtungen zu bewerten (Bryant et al., 2020).

Die Diskussion über die Unterstützung verschiedener Plattformen umfasst die Heraus­forderungen und Möglichkeiten, die durch die Vielfalt der VR-Software und -Systeme entstehen. Insbesondere wird die Notwendigkeit hervorgehoben, VR-Umgebungen zu schaffen, die auf verschiedenen Geräten und Betriebssystemen funktionieren, um eine breite Zugänglichkeit und Einsatzmöglichkeiten in der Bildung zu gewährleisten (Mi­chaelson, 2010).

Durch die Analyse der Verfügbarkeit von VR-Anwendungen in verschiedenen App-Stores, einschließlich Steam, Vive und Google Play, wird die umfangreiche Plattformunterstüt­zung betont. Diese Diversität ermöglicht es Bildungseinrichtungen, VR-Anwendungen über ein breites Spektrum von Geräten und Betriebssystemen hinweg zu nutzen, was die Integration von VR in unterschiedliche Lehr- und Lernumgebungen unterstützt und zu einem inklusiveren und zugänglicheren Bildungsangebot beiträgt (Radianti et al., 2021). VR-Systeme sind zunehmend auf verschiedenen Plattformen wie PCs, Konsolen und mo­bilen Geräten verfügbar. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen, die über ver­schiedene Gerätetypen und Betriebssysteme hinweg zugänglich sind. Die Flexibilität bei der Plattformunterstützung trägt dazu bei, dass VR-Technologie in Bereichen wie Bil­dung, Medizin, elektronischem Handel und Zusammenarbeit breiter eingesetzt werden kann (Walsh & Pawlowski, 2002).

Die Autoren beschreiben ihre Zusammenarbeit mit der PSA Group im Automotive Motion Lab, wo die Integration von VR-Systemen in bestehende Plattformen wie Fahrzeugsyste­me erforscht wird. Dabei war es entscheidend, Lösungen zu entwickeln, die auf verschie­denen Systemen einsetzbar sind, um die Interoperabilität zu gewährleisten. Durch die Entwicklung maßgeschneiderter Softwarelösungen, wie dem ICE-Programm, wurde es ermöglicht, die VR-Technologien auf verschiedenen Plattformen zu implementieren. Die­se Flexibilität ist essenziell, für die Skalierbarkeit und den Erfolg von VR-Anwendungen in verschiedenen Branchen und Einsatzbereichen (Rousset et al., 2018).

Es werden technologische Entwicklungen und Trends analysiert, die es ermöglichen, VRle an unterschiedliche Plattformen anzupassen, einschließlich Desktop-Computer, Mo­bilgeräte und Virtual-Reality-Systeme. Besonderes Augenmerk wird auf die Notwendig­keit gelegt, VRle plattformübergreifend zugänglich zu machen, um eine breite Nutzerba­sis zu erreichen und den Zugang zu Bildungsinhalten zu erleichtern. Es werden Strategi­en und Ansätze diskutiert, wie VRle effektiv auf verschiedenen Plattformen bereitgestellt und genutzt werden können, um ein optimales Lernerlebnis zu gewährleisten. (Huang et al., 2010).

Die Fähigkeit, verschiedene Plattformen zu unterstützen, ist wesentlich für die Skalier­barkeit und Zugänglichkeit digitaler Bildungsressourcen. In einem Ökosystem, das di­verse Software- und Hardware-Lösungen umfasst, ist die Kompatibilität zwischen Sys­temen ein kritischer Faktor für den nahtlosen Austausch von Informationen. Plattform­übergreifende Standards und Protokolle spielen eine Schlüsselrolle in der Erleichterung dieses Austauschs, indem sie eine kohärente Umgebung für Lernende und Lehrkräfte schaffen, die den Wissensaustausch und die Kollaboration fördert (García et al., 2022).

Die mangelnde digitale Kompetenz von Lehrkräften wird als Hindernis für effektives Lernen genannt. Schwierigkeiten bei der Nutzung digital unterstützter Lehrmethoden, die Qualität der Online-Ressourcen und die Bereitstellung hochwertiger Lernmaterialien sind Herausforderungen, die angegangen werden müssen, um das Lernen zu verbessern (Forde & OBrien, 2022).

Die Unterstützung verschiedener Plattformen ist entscheidend, um eine breite Nutzerba­sis zu erreichen. Die Entwicklung adaptiver Lernsysteme, die über verschiedene Geräte und Betriebssysteme hinweg funktionieren, ermöglicht es den Lernenden, unabhängig von ihrer technischen Ausstattung am Lernprozess teilzunehmen. Dies stellt eine tech­nologische Herausforderung dar, da die Systeme flexibel genug sein müssen, um auf einer Vielzahl von Hardwarekonfigurationen effektiv zu laufen (Jebur et al., 2022).

Eine umfassende Plattformunterstützung ist für VR-Anwendungen von großer Bedeu­tung, da sie die Zugänglichkeit auf verschiedenen Geräten und Betriebssystemen si­cherstellt. Diese Flexibilität erlaubt es Lehrenden und Lernenden, VR-Inhalte nahtlos in den Unterricht zu integrieren, unabhängig von der verwendeten Hardware (Chan et al., 2022).

Ein Open-Source-Toolkit wurde gewählt, um plattformübergreifende Kompatibilität si­cherzustellen. Dies ermöglichte den Einsatz des VR-Prototyps auf verschiedenen Betriebs­systemen und Geräten, was die Zugänglichkeit für verschiedene Benutzergruppen ver­besserte (Perez et al., 2007).

Es wird darauf hingewiesen, dass Lehrkräfte oft mit einer Vielzahl von digitalen Werk­zeugen und Plattformen arbeiten müssen, um den unterschiedlichen Anforderungen und Präferenzen der Studierenden gerecht zu werden. Die Fähigkeit, verschiedene Plattfor­men zu unterstützen, ist daher für die erfolgreiche Digitalisierung der Lehre von ent­scheidender Bedeutung (Antón-Sancho et al., 2023).

Die Wichtigkeit der Plattformvielfalt für den Zugriff auf Bildungsressourcen wird betont. Eine breite Unterstützung verschiedener Geräte und Betriebssysteme erhöht die Flexibi­lität und Zugänglichkeit von E-Learning, was für eine inklusive Bildung unerlässlich ist. Dies ermöglicht es, individuelle Bedürfnisse und Präferenzen von Lernenden besser zu berücksichtigen (Antón Sancho et al., 2023).

Die Nutzung kommerzieller Spieleengines wie der Half Life Videospiel-Engine zur Ent­wicklung virtueller Umgebungen in VR-Trainingssystemen wird beschrieben. Diese Her­angehensweise ermöglicht es, VR-Trainingsszenarien zu erstellen, die auf verschiedenen Plattformen laufen können, einschließlich PCs, Konsolen und mobilen Geräten. Die Flexi­bilität der Half Life-Engine ermöglicht es den Entwicklern, VR-Trainingsszenarien anzu­passen, um eine breite Palette von Hardwareplattformen und Betriebssystemen zu unter­stützen. Dies ist entscheidend, um sicherzustellen, dass VR-Trainingssysteme von einer Vielzahl von Benutzern auf verschiedenen Geräten genutzt werden können (Jiang et al., 2005).

Die Herausforderung der Unterstützung verschiedener Plattformen liegt nicht nur in der finanziellen Belastung, sondern auch in den technischen und organisatorischen Anforde­rungen, die mit der Nutzung von VR-Technologien verbunden sind. Lehrkräfte äußern generelle Zweifel an der Funktionalität der Technologie und betonen die Wichtigkeit, dass die Technologien problemlos funktionieren, schnell starten und intuitiv zu bedienen sind. Die Bedeutung zuverlässiger und rascher technischer Unterstützung wird hervor­gehoben, um auftretende Probleme zeitnah lösen zu können. Zudem wird eine erhöhte Anforderung an die Lehrkräfte gestellt, den Schülern die korrekte Nutzung der hmd und Apps zu vermitteln, was möglicherweise umfangreiche Unterstützung durch die Lehr­kräfte erfordert und idealerweise den Einsatz von zwei Lehrkräften im Klassenzimmer nach sich zieht (Fransson et al., 2020).

4.3 Netzwerkbedingungen

In Bezug auf die Netzwerkbedingungen wird darauf hingewiesen, dass die Qualität der Internetverbindung für das E-Lernen entscheidend ist. Probleme wie langsame oder in­stabile Netzwerkverbindungen können den Lernprozess erheblich beeinträchtigen und zu Unterbrechungen führen, was die Effektivität des Fernunterrichts während Krisen­zeiten einschränken kann. Verschiedene Ansätze zur Bewältigung dieser Herausforde­rung, einschließlich Investitionen in Infrastrukturverbesserungen und Unterstützung für Haushalte oder Gemeinschaften mit begrenztem Internetzugang, werden diskutiert. Die Bedeutung von Strategien zur Nutzung alternativer Kommunikationsmittel wie Mobil­funknetze oder Satellitenverbindungen wird hervorgehoben, um sicherzustellen, dass das E-Lernen auch in Gebieten mit eingeschränkter Netzabdeckung möglich ist (Deng & Sun, 2022).

Die Verfügbarkeit von schnellem und zuverlässigem Internetzugang beeinflusst maßgeb­lich die Nutzung von ar in Bildungseinrichtungen. Eine stabile Netzwerkverbindung ist entscheidend, um ein reibungsloses und interaktives ar-Erlebnis zu gewährleisten. Verschiedene Strategien zur Bewältigung von Herausforderungen wie Bandbreitenbe­schränkungen und Netzwerkengpässen werden diskutiert, um eine effektive Integration von ar in den Unterricht sicherzustellen (Lai & Cheong, 2022).

Stabile und leistungsfähige Netzwerkbedingungen sind ein zentraler Faktor für den Er­folg virtueller Lernumgebungen. Eine zuverlässige Internetverbindung und angemesse­ne Bandbreite stellen sicher, dass Lernende ohne Unterbrechungen auf die Inhalte zugrei­fen können. Insbesondere in Bezug auf die Nutzung von VR- und ar-Technologien wird die Notwendigkeit niedriger Latenzzeiten und hoher Übertragungsraten betont, um eine immersive und interaktive Lernerfahrung zu gewährleisten. Strategien zur Optimierung der Netzwerkbedingungen werden diskutiert, um eine reibungslose Durchführung von virtuellen Unterrichtssitzungen sicherzustellen (Stylianou & Savva, 2022).

Relevante Anforderungen, wie die an die Netzwerkverbindungen, die für eine reibungs­lose Nutzung von VR-Anwendungen in der Kommunikationsrehabilitation erforderlich sind, werden diskutiert. Potenzielle Herausforderungen wie Bandbreitenbeschränkun­gen oder Netzwerkausfälle, die die Effektivität der VR-Anwendungen beeinträchtigen könnten, werden identifiziert. Lösungsansätze zur Optimierung der Netzwerkbedingun­gen in Rehabilitationseinrichtungen, wie die Verwendung von lokalen Netzwerken oder die Priorisierung von Datenverkehr für VR-Anwendungen, werden vorgeschlagen (Bryant et al., 2020).

Die Netzwerkbedingungen sind entscheidend für die Leistung und Nutzbarkeit von VR- Anwendungen in Bildungsumgebungen. Die Veröffentlichung thematisiert die Bedeu­tung stabiler und schneller Internetverbindungen, um eine reibungslose und interaktive VR-Erfahrung zu ermöglichen, insbesondere in virtuellen Lernumgebungen und bei der Nutzung von Virtual Worlds (Michaelson, 2010).

In einer weiteren Studie wird die Bedeutung von Experimenten in Echtzeitumgebungen betont, um zu verstehen, wie Theorien in komplexen organisatorischen Kontexten an­gewendet werden können. Darüber hinaus wird diskutiert, wie unterschiedliche Netz­werkbedingungen die Leistung von VR-Systemen beeinflussen können und wie diese Faktoren in der Entwicklung und Implementierung von VR-Anwendungen berücksich­tigt werden sollten. Es wird darauf hingewiesen, dass Feldexperimente in realen Um­gebungen notwendig sind, um ein umfassendes Verständnis für die Anwendung von VR-Technologie zu entwickeln (Walsh & Pawlowski, 2002).

Eine ausreichende Netzwerkverbindung umfasst Aspekte wie Latenzzeiten, Bandbrei­tenanforderungen und die Stabilität der Netzwerkverbindung. Es werden auch Lösungs­ansätze und Strategien diskutiert, wie VRle so gestaltet werden können, dass sie auch bei variablen Netzwerkbedingungen eine hohe Benutzererfahrung bieten. Dabei wird beson­ders auf die Bedeutung einer zuverlässigen Netzwerkinfrastruktur für die Bereitstellung von Bildungsinhalten in VRle eingegangen (Huang et al., 2010).

Netzwerkbedingungen beeinflussen direkt die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit digital unterstützter Lernumgebungen. Die Qualität der Netzwerkverbindung kann die Synchronisation zwischen physischen und digitalen Komponenten eines Bildungsöko­systems maßgeblich beeinflussen. Eine stabile und schnelle Internetverbindung ist es­senziell für die Echtzeit-Datenübertragung, die für die Aktualisierung und Wartung di­gitaler Zwillinge notwendig ist. Optimierungen in der Netzwerkinfrastruktur können die Zugänglichkeit und Effektivität digitaler Lernressourcen erheblich verbessern (García et al., 2022).

Netzwerkbedingungen, wie Bandbreite und Latenz, sind entscheidend für die Leistung von 5G-Anwendungen im Gesundheitswesen. Eine optimale Netzwerkleistung ist erfor­derlich, um Echtzeit-Datenübertragung und -Kommunikation für Telemedizin, fernge­steuerte Operationen und andere kritische Gesundheitsdienste zu ermöglichen (Rahman et al., 2022).

Technologische Herausforderungen wie unregelmäßige Verfügbarkeit von E-Learning- Plattformen, Internetverbindungsprobleme und defekte Web-Links zu Ressourcen beein trächtigen den Lernerfolg. Diese technischen Probleme können den Lernfluss stören und die Fähigkeit der Studierenden, praktische Fähigkeiten effektiv zu erlernen und zu üben, beeinträchtigen (Forde & OBrien, 2022).

Netzwerkbedingungen spielen eine wesentliche Rolle bei der effektiven Nutzung adap­tiver Lernsysteme. Die Leistungsfähigkeit des Netzwerks kann die Zugänglichkeit und Nutzbarkeit solcher Systeme erheblich beeinflussen, insbesondere in Gebieten mit ein­geschränkter oder unzuverlässiger Internetverbindung. Es ist wichtig, Lösungen zu ent­wickeln, die auch unter weniger idealen Netzwerkbedingungen eine zufriedenstellende Lernerfahrung bieten können (Jebur et al., 2022).

Für eine optimale VR-Erfahrung sind geeignete Netzwerkbedingungen unerlässlich. Die Veröffentlichung hebt hervor, dass stabile und schnelle Internetverbindungen erforder­lich sind, um die hohen Datenmengen zu übertragen, die für eine immersive und rei­bungslose VR-Nutzung benötigt werden (Chan et al., 2022).

Die Netzwerkbedingungen sind ein weiterer entscheidender Faktor für die Effektivi­tät der digitalen Lehre. Stabile und schnelle Internetverbindungen sind Grundvoraus­setzung für die Nutzung digitaler Lehr- und Lernmittel. Vorwiegend in Regionen mit schlechter Internetinfrastruktur können die Netzwerkbedingungen eine erhebliche Bar­riere für die Digitalisierung der Bildung darstellen (Antón-Sancho et al., 2023). .

Schlechte Netzwerkbedingungen stellen eine Hürde für die effektive Nutzung von ICT im Bildungsbereich dar. Insbesondere in ländlichen oder schlecht vernetzten Regionen können instabile Internetverbindungen den Zugang zu digitalen Lernmaterialien und die Teilnahme an Online-Kursen erheblich einschränken (Antón Sancho et al., 2023).

4.4 Sicherheit

Im Bereich Sicherheit wird ein Schwerpunkt auf Datenschutz und Privatsphäre im Zu­sammenhang mit ar gelegt. Potenzielle Risiken und Herausforderungen aus der Erfas­sung und Verarbeitung persönlicher Daten in ar-Anwendungen werden diskutiert, ein­schließlich Datensicherheit, Missbrauch von Benutzerinformationen und Einhaltung von Datenschutzbestimmungen (Lai & Cheong, 2022).

Verschiedene Sicherheitsrisiken, darunter Datenschutzbedenken, unautorisierte Zugriffe und potenzielle Bedrohungen für die Integrität der Lerninhalte, werden identifiziert. Die Implementierung von Sicherheitsmaßnahmen wie Zugriffskontrollen, Datenverschlüs­selung und Identitätsprüfungen zur Gewährleistung der Vertraulichkeit, Verfügbarkeit und Integrität der Bildungsressourcen wird diskutiert. Schulungen und Sensibilisierungs­maßnahmen für Lehrkräfte und Lernende werden als wichtig erachtet, um ein Bewusst­sein für Sicherheitsrisiken zu schaffen und bewährte Praktiken im Umgang mit virtuellen Lernumgebungen zu fördern (Stylianou & Savva, 2022).

Potenzielle Risiken und Datenschutzbedenken im Zusammenhang mit der Nutzung von VR-Technologie in der Kommunikationsrehabilitation werden ebenfalls diskutiert. Emp­fohlene Sicherheitsmaßnahmen und Datenschutzrichtlinien, einschließlich Datenverschlüs­selung und Mitarbeiter-Schulungen, werden vorgestellt, um die vertrauliche und sichere Nutzung von VR-Anwendungen zu gewährleisten. Sicherheit und Datenschutz sind ent­scheidend, um das Vertrauen der Nutzer zu stärken und die erfolgreiche Integration von VR in die Rehabilitation zu unterstützen (Bryant et al., 2020).

Sicherheitsbedenken werden im Kontext von VR in der Bildung hervorgehoben, insbe­sondere im Zusammenhang mit der Nutzung von Virtual Worlds wie Second Life. Fra­gen der Datensicherheit, des Schutzes der Privatsphäre der Nutzer und der ethischen Be­denken bezüglich der Repräsentation und Interaktion innerhalb virtueller Umgebungen werden als wesentliche Herausforderungen für den Einsatz von VR in Bildungskontexten diskutiert (Michaelson, 2010).

Es müssen die Auswirkungen von VR-Systemen gemessen werden und potenzielle Si­cherheitsrisiken identifiziert werden. Darüber hinaus wird diskutiert, wie die Implemen­tierung von VR-Systemen je nach Kontext zu unterschiedlichen Ergebnissen führen kann und wie diese Unterschiede in der Forschung berücksichtigt werden sollten. Die Ent­wicklung von VR-Technologie-Designtheorien wird als wichtiger Ansatz zur präzisen Interpretation von Forschungsergebnissen vorgeschlagen, um potenzielle Sicherheitsri­siken zu minimieren und die Wirksamkeit von VR-Anwendungen zu verbessern (Walsh & Pawlowski, 2002).

Die Autoren betonen die Wichtigkeit, Sicherheitsstandards einzuhalten und Lösungen zu entwickeln, die die Sicherheit der Benutzer in sicherheitskritischen Umgebungen, wie Fahrzeugen, gewährleisten. Besonders wird darauf eingegangen, wie die Ablen­kung durch VR-Technologien potenziell gefährlich sein kann, insbesondere wenn sie in Fahrzeugen integriert werden. Es wird betont, dass bei der Entwicklung von VR- Anwendungen für den Einsatz in Fahrzeugen besondere Aufmerksamkeit auf die Mi­nimierung von Ablenkungen gelegt werden muss, um die Verkehrssicherheit nicht zu beeinträchtigen. Die Autoren schlagen vor, dass die Sicherheit ein integraler Bestandteil der Entwicklung von VR-Technologien sein sollte und dass Sicherheitsmaßnahmen von Anfang an in den Entwicklungsprozess einbezogen werden sollten, um potenzielle Risi­ken zu minimieren (Rousset et al., 2018).

Die Bedeutung eines sicheren und geschützten Lernumfelds für die Nutzer wird ge­nannt, speziell im Hinblick auf Datenschutz und Vertraulichkeit von Lerninhalten. Es werden Strategien vorgestellt, wie Bildungsinstitutionen und VRle-Anbieter sicherheits­relevante Richtlinien und Verfahren implementieren können, um die Integrität und Si­cherheit der Lernumgebungen zu gewährleisten und das Vertrauen der Nutzer zu stär­ken. (Huang et al., 2010).

Sicherheitsaspekte sind von zentraler Bedeutung in digitalen Lernumgebungen, beson­ders beim Umgang mit sensiblen Daten und der Integration von IoT-Geräten. Daten­schutz und -sicherheit müssen gewährleistet sein, um die Integrität von Lernmaterialien und persönlichen Informationen zu schützen. Sicherheitsprotokolle und -maßnahmen müssen implementiert werden, um unerlaubten Zugriff zu verhindern und eine sichere Lernumgebung zu fördern. Dies schließt Verschlüsselung, sichere Authentifizierungsver­fahren und die kontinuierliche Überwachung von Sicherheitsrisiken mit ein (García et al., 2022).

Die Sicherheit im Umgang mit digitalen Technologien und Online-Lernplattformen ist entscheidend, um eine vertrauenswürdige Lernumgebung zu schaffen. Datenschutz, die Integrität von Online-Bewertungen und die Sicherheit von persönlichen Informationen sind wichtige Aspekte, die berücksichtigt werden müssen, um das Vertrauen der Studie­renden in digitale Lernformate zu stärken (Forde & OBrien, 2022).

Die Sicherheit adaptiver Lernsysteme ist von höchster Bedeutung, um den Schutz per­sönlicher Daten der Lernenden zu gewährleisten. Angesichts der sensiblen Natur der ge­sammelten Daten, wie Lernfortschritte und persönliche Informationen, müssen robuste Sicherheitsmaßnahmen implementiert werden, um Datenschutzverletzungen zu verhin­dern und das Vertrauen der Nutzer in das System zu erhalten (Jebur et al., 2022).

Es wird darauf hingewiesen, dass die Sicherheit ein wichtiger Faktor für die Entwicklung und Implementierung von VR-Anwendungen ist (Perez et al., 2007).

Das Thema Sicherheit wird als wesentlicher Aspekt der Nutzung digitaler Technologien im Bildungsbereich hervorgehoben. Mit der zunehmenden Verlagerung von Lehr- und Lernprozessen in digitale Umgebungen wachsen auch die Anforderungen an den Da­tenschutz und die Datensicherheit. Die Studie unterstreicht die Notwendigkeit, sowohl Lehrende als auch Lernende hinsichtlich der Sicherheitsrisiken zu sensibilisieren und ge­eignete Schutzmaßnahmen zu implementieren (Antón-Sancho et al., 2023).

Die Evaluation des Lernens durch VR-Training umfasste drei Methoden: papierbasier­te oder computerbasierte Wissenstests, die Bewertung der Leistung der Teilnehmenden im VR-System und die Messung der Leistung in realistischeren Einstellungen (Transfer­Tests). 72,06% aller untersuchten Studien bewerteten das Lernen entweder mit einer die­ser Methoden oder einer Kombination daraus. Dabei war der Leistungstest im VR mit 42,65% der Studien die am häufigsten verwendete Methode. Diese Leistungstests im VR boten nicht nur die Möglichkeit zur Schulung, sondern auch zur objektiven Kompetenz­bewertung, was insbesondere in der Luftfahrtindustrie, wo angehende Piloten ihre Si­mulatorstunden nachweisen müssen, von Vorteil ist. Die Fähigkeit, die Realität sicher zu simulieren, ist sowohl für die realistische praktische Schulung als auch für die Bewer­tung von Vorteil. Transfer-Tests, bei denen die Teilnehmenden entweder die tatsächliche Aufgabe oder eine simulierte Version der Aufgabe durchführen, wurden in 19,12% der Studien durchgeführt, was die Bedeutung von VR-Trainingssystemen unterstreicht, die nicht nur die Lieferung von Schulungen ermöglichen, sondern auch die Kompetenz ob­jektiv bewerten können (Stefan et al., 2023).

Mit dem Anstieg der Nutzung digitaler Bildungstools steigt auch die Bedeutung von Datenschutz und Sicherheit. Die Gewährleistung sicherer Lernumgebungen ist wichtig, um den Schutz persönlicher Daten von Lernenden und Lehrenden sicherzustellen. Es ist notwendig, robuste Sicherheitsmaßnahmen zu implementieren, um Vertraulichkeit und Integrität in digitalen Bildungskontexten zu bewahren (Antón Sancho et al., 2023).

5 Diskussion

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse kritisch analysiert und in einen breiteren Kon­text gestellt. Es werden mögliche Interpretationen und Implikationen der Ergebnisse diskutiert sowie offene Fragen und Forschungsbereiche für zukünftige Untersuchungen aufgezeigt.

5.1 Interpretation der Ergebnisse

Die Zugänglichkeit und Kosten von VR-Hardware sind entscheidend für die breite Ein­führung und Nutzung in Bildungsumgebungen. Die Forschung zeigt, dass die Bereit­stellung von kosteneffizienter und leistungsfähiger Hardware ein Schlüsselelement für die Überwindung technologischer Barrieren darstellt. Partnerschaften mit Hardware­herstellern und die Förderung von staatlichen und institutionellen Investitionen in VR- Technologien können dazu beitragen, die Zugänglichkeit zu verbessern und innovative Lernszenarien zu ermöglichen.

Die Kompatibilität von VR-Anwendungen mit einer Vielzahl von Betriebssystemen und Geräten ist eine weitere wichtige Voraussetzung für die effektive Integration in den Bil­dungssektor. Eine umfassende Plattformunterstützung ermöglicht es Lehrkräften und Lernenden, unabhängig von ihrer technischen Ausstattung, von VR-basierten Lerninhal­ten zu profitieren. Dies erfordert die Entwicklung plattformübergreifender VR-Lösungen und die Berücksichtigung der Vielfalt an Endgeräten, die in Bildungseinrichtungen zum Einsatz kommen.

Eine stabile und schnelle Internetverbindung ist wichtig für die reibungslose Nutzung von VR in der Bildung. Netzwerkbedingungen beeinflussen maßgeblich die Qualität der VR-Erfahrung, insbesondere bei Online- und Multiplayer-Anwendungen. Investitionen in die Netzwerkinfrastruktur und die Entwicklung von VR-Anwendungen, die auch bei geringerer Bandbreite eine zufriedenstellende Nutzererfahrung bieten, sind notwendig, um die Zugänglichkeit und Nutzbarkeit von VR in Bildungskontexten zu verbessern.

Der Schutz personenbezogener Daten und die Gewährleistung der Privatsphäre sind zentrale Herausforderungen bei der Nutzung von VR in der Bildung. Die Implementie­rung von robusten Sicherheitsprotokollen, die Verschlüsselung von Daten und die Ent­wicklung von Richtlinien zum Datenschutz sind unerlässlich, um das Vertrauen der Nut­zer zu stärken und eine sichere Lernumgebung zu schaffen.

5.2 Empfehlungen für Bildungsinstitutionen und politische Entscheidungsträger

Es ist entscheidend, finanzielle Mittel und Ressourcen bereitzustellen, um den Zugang zu VR-Hardware für Bildungseinrichtungen zu erleichtern. Dies kann durch staatliche Förderprogramme, Partnerschaften mit Technologieunternehmen und die Schaffung von Leih- oder Mietmodellen für VR-Ausrüstung erreicht werden (Denk, 2016; Miller-Kipp & Matthes, 2020).

Bildungsinstitutionen sollten in die Entwicklung und Beschaffung von VR-Anwendungen investieren, die auf verschiedenen Geräten und Betriebssystemen funktionieren. Dies er­höht die Zugänglichkeit und ermöglicht eine breitere Nutzung von VR in unterschiedli­chen Lernumgebungen (Denk, 2016; Rivas et al., 2020).

Die Verbesserung der Netzwerkinfrastruktur ist entscheidend, um stabile und schnel­le Internetverbindungen zu gewährleisten, besonders für Online-vr-Anwendungen, die eine hohe Bandbreite erfordern (Denk, 2016; Miller-Kipp & Matthes, 2020).

Die Entwicklung und Implementierung von Richtlinien zum Schutz personenbezogener Daten und zur Gewährleistung der Sicherheit von VR-Anwendungen sind von entschei­dender Bedeutung. Bildungsinstitutionen und Softwareentwickler sollten zusammenar­beiten, um Datenschutzbestimmungen einzuhalten und eine sichere Lernumgebung zu schaffen (Denk, 2016; Miller-Kipp & Matthes, 2020).

Politische Entscheidungsträger sollten die Forschung und Entwicklung im Bereich VR in der Bildung unterstützen, um innovative Lernlösungen zu fördern und die Effekti­vität von VR-basiertem Lernen zu evaluieren. Dies kann durch die Bereitstellung von Forschungsförderung und die Etablierung von Partnerschaften zwischen Bildungsein­richtungen und der Technologieindustrie geschehen (Denk, 2016; Miller-Kipp & Matthes, 2020).

Die Implementierung von VR in der Bildung erfordert auch eine entsprechende Qua­lifizierung des Lehrpersonals. Bildungsinstitutionen sollten in Fortbildungsprogramme investieren, die Lehrkräfte im Einsatz von VR-Technologien schulen und sie mit den päd­agogischen Möglichkeiten dieser neuen Lehrmittel vertraut machen (Denk, 2016; Miller- Kipp & Matthes, 2020).

5.3 Kritische Bewertung der VR-Technologie im Bildungsbereich

Die Entwicklung und Verbreitung von VR-Technologien haben in den letzten Jahren er­hebliche Fortschritte gemacht. Moderne VR-Systeme, wie die Oculus Rift, HTC Vive und die Oculus Quest, bieten leistungsfähige, immersivere Erlebnisse zu erschwinglicheren Preisen als je zuvor (Munster et al., 2015; Przybylka, 2022). Diese Entwicklungen haben VR zugänglicher gemacht und die Möglichkeiten für ihre Anwendung im Bildungsbe­

reich erweitert. Dennoch bleiben Kosten, Zugänglichkeit und die Anpassung von Lehr­plänen signifikante Hindernisse (Kavanagh et al., 2017).

Ein spezifisches Thema, das besondere Aufmerksamkeit verdient, ist der Vergleich ver­schiedener Hardware-Setups und die darauf zutreffenden Herausforderungen, insbe­sondere der Unterschied zwischen Standalone-vr-Systemen und solchen, die eine PC­Anbindung erfordern. Standalone-Systeme, wie die Oculus Quest, bieten eine höhere Fle­xibilität und Benutzerfreundlichkeit, da sie keine Verbindung zu einem externen Com­puter benötigen und somit leichter in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden können. PC-gebundene Systeme, wie die Oculus Rift oder HTC Vive, erfordern hinge­gen leistungsstarke Computer, um die VR-Software auszuführen, was die Kosten und den technischen Aufwand erhöht. Diese Systeme bieten jedoch in der Regel eine höhere grafische Qualität und komplexere Interaktionsmöglichkeiten (Junfithrana et al., 2020).

Für eine erfolgreiche Integration von VR in Bildungskontexte ist eine umfassende Stra­tegie erforderlich, die sowohl technische als auch pädagogische Aspekte berücksichtigt. Bildungseinrichtungen sollten eine sorgfältige Evaluation der verfügbaren VR-Systeme durchführen, um eine Lösung zu wählen, die ihren spezifischen Anforderungen und Budgets entspricht. Darüber hinaus ist die Entwicklung von Lehrplänen und Lehrmate­rialien, die die Möglichkeiten von VR voll ausschöpfen, von entscheidender Bedeutung. Lehrkräfte spielen eine zentrale Rolle in diesem Prozess und benötigen entsprechende Schulungen, um VR-Technologien effektiv zu nutzen und zu integrieren (Kavanagh et al., 2017).

Schließlich ist es wichtig, die langfristigen Auswirkungen von VR auf Lernende und Lehr­kräfte zu berücksichtigen. Während VR das Potenzial hat, das Engagement und das Ver­ständnis der Lernenden zu verbessern, sind weitere Forschungen erforderlich, um die Wirksamkeit von VR im Vergleich zu traditionellen Lehrmethoden vollständig zu verste­hen und zu bewerten. Eine kritische Bewertung der VR-Technologie im Bildungsbereich erfordert daher eine ausgewogene Betrachtung der Vorteile und potenziellen Risiken. Bildungseinrichtungen und politische Entscheidungsträger müssen zusammenarbeiten, um die Vorteile von VR zu maximieren und gleichzeitig die Herausforderungen zu adres­sieren, um eine inklusive, effektive und sichere Lernumgebung zu schaffen.

5.4 Vorschläge für zukünftige Forschungen

Angesichts der in dieser Arbeit diskutierten Herausforderungen und Möglichkeiten von Virtual Reality (vr) im Bildungsbereich eröffnen sich mehrere Bereiche für zukünftige Forschungen. Von besonderem Interesse sind die langfristigen Auswirkungen von VR auf die Lernenden, sowohl in Bezug auf kognitive als auch physische Effekte, und die Entwicklung von Best Practices für die Erstellung pädagogisch wertvoller VR-Inhalte. Des Weiteren ist die Untersuchung der Integration von VR in bestehende Bildungssys­teme und die Nutzung technologischer Innovationen zur Verbesserung der Zugänglich­keit und Benutzerfreundlichkeit von VR-basierten Lernumgebungen wesentlich. Schließ­lich könnte die Rolle von VR bei der Förderung von Inklusion und Zugänglichkeit im Bildungsbereich ein weiteres wichtiges Forschungsfeld darstellen, um ein inklusiveres Lernumfeld zu schaffen und Barrieren für Lernende mit verschiedenen Bedürfnissen ab­zubauen. Diese Forschungsbereiche bieten die Möglichkeit, die Potenziale von VR in der Bildung weiter zu erforschen und zu optimieren, um innovative, effektive und inklusive Lernumgebungen zu entwickeln.

5.5 Grenzen der Studie und Forschungseinschränkungen

Die Studie zu Virtual Reality (vr) im Bildungsbereich liefert wichtige Erkenntnisse und Empfehlungen für die Integration und Nutzung von VR-Technologien in Lernumgebun­gen. Trotz ihrer umfassenden Analyse und der daraus resultierenden Implikationen un­terliegt die Untersuchung bestimmten Einschränkungen, die bei der Interpretation der Ergebnisse und der Formulierung von Schlussfolgerungen berücksichtigt werden soll­ten.

Eine der Hauptgrenzen dieser Studie liegt in der dynamischen Natur der VR-Technologie selbst. Der schnelle technologische Fortschritt kann dazu führen, dass einige der disku­tierten Hardware- und Softwareaspekte schnell veralten. Während die Studie den ak­tuellen Stand der Technik und die gegenwärtigen Herausforderungen in der Bildung detailliert darstellt, könnte die rasche Entwicklung neuer VR-Technologien, Plattformen und Anwendungen dazu führen, dass bestimmte Empfehlungen und Einschätzungen in naher Zukunft angepasst werden müssen.

Eine weitere Einschränkung ist die begrenzte Verfügbarkeit von empirischen Langzeit­studien, die die Auswirkungen von VR auf Lernprozesse und -ergebnisse untersuchen. Obwohl die Studie auf bestehender Forschung und Fallstudien aufbaut, ist die Evidenz­basis für einige der Schlussfolgerungen, insbesondere bezüglich der langfristigen päd­agogischen Wirksamkeit von VR, noch nicht vollständig. Zukünftige Forschungsarbeiten sind notwendig, um die Lücken im Verständnis der optimalen Nutzung von VR in der Bildung zu schließen und um fundierte Aussagen über die Nachhaltigkeit und Effektivi­tät dieser Technologie im Lehr- und Lernkontext zu treffen.

Des Weiteren konzentriert sich die Studie hauptsächlich auf die technologischen Aspek­te von VR im Bildungsbereich, wobei sozioökonomische Faktoren und der Zugang zu VR-Technologien in unterschiedlichen geografischen und kulturellen Kontexten weniger berücksichtigt werden. Die Verfügbarkeit und der Zugang zu geeigneter VR-Hardware und -Software variieren weltweit erheblich, was bedeutet, dass die Übertragbarkeit der Ergebnisse und Empfehlungen auf unterschiedliche Bildungssysteme und -kontexte ein­geschränkt sein könnte.

Zudem basieren viele der diskutierten Erkenntnisse auf Studien, die in spezifischen Bil­dungskontexten durchgeführt wurden, wie dem Hochschulbereich oder der beruflichen Bildung. Diese Kontextspezifität begrenzt möglicherweise die Generalisierbarkeit der Er­gebnisse auf andere Bildungsebenen oder -bereiche, wie die Grund- und Sekundarbil­dung oder informelle Lernumgebungen.

Schließlich erfordert die Implementierung von VR in Bildungskontexten eine interdiszi­plinäre Herangehensweise, die technische, pädagogische, psychologische und soziolo­gische Expertise integriert. Die Studie bietet einen wertvollen Ausgangspunkt für die Diskussion und Weiterentwicklung von VR im Bildungsbereich, doch eine umfassende­re Betrachtung, die auch die Perspektiven und Beiträge weiterer Disziplinen einbezieht, könnte zu einem tieferen Verständnis der komplexen Dynamiken führen, die die Adop­tion und Nutzung von VR in der Bildung beeinflussen.

6 Fazit

Im abschließenden Kapitel werden die wichtigsten Erkenntnisse der vorliegenden Ar­beit zusammengefasst. Es wird eine Schlussfolgerung gezogen, die auf den Ergebnis­sen und der Diskussion basiert. Außerdem werden praktische Implikationen und Hand­lungsempfehlungen für Bildungsinstitutionen und politische Entscheidungsträger erör­tert, sowie die zuvor gestellte Forschungsfrage beantwortet.

6.1 Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse

Im Zentrum der Diskussion um die Integration digitaler Technologien in Bildung und darüber hinaus steht die Verfügbarkeit von Hardware, die Unterstützung verschiedener Plattformen, Netzwerkbedingungen sowie Datenschutz und Sicherheit. Diese Themen sind entscheidend, um den Erfolg und die Effektivität von Technologien wie Virtual Rea­lity (vr) in verschiedenen Anwendungsbereichen zu gewährleisten.

Die Verfügbarkeit von angemessener Hardware ist ein kritischer Faktor, besonders im Hinblick auf VR-Technologien. Es wird deutlich, dass ohne die entsprechende Hardware, einschließlich VR-Headsets und leistungsfähiger Computer, die Anwendungsmöglich­keiten von VR in der Bildung, Rehabilitation und anderen Feldern stark eingeschränkt sind. Die Herausforderung liegt nicht nur in der Anschaffung dieser Geräte, sondern auch in der Sicherstellung, dass sie in Gebieten mit begrenzten Ressourcen zugänglich sind. Staatliche und institutionelle Investitionen spielen hierbei eine Schlüsselrolle, um eine breite Zugänglichkeit zu gewährleisten und bestehende Ungleichheiten zu mindern. Neben der Hardware ist die Plattformunterstützung ein entscheidender Aspekt. Die Ent­wicklung von VR-Anwendungen, die auf einer Vielzahl von Geräten und Betriebssyste­men laufen, ermöglicht es, ein breiteres Publikum zu erreichen und die Technologie fle­xibler in verschiedenen Bildungskontexten zu nutzen. Plattformübergreifende Lösungen tragen dazu bei, dass VR-Anwendungen in unterschiedlichen Lernumgebungen einge­setzt werden können, unabhängig von der spezifischen Hardware-Ausstattung der Bil­dungseinrichtungen oder der Lernenden selbst.

Die Qualität der Netzwerkverbindung ist ebenfalls von zentraler Bedeutung für den Er­folg digital unterstützter Bildungsangebote. Stabile und schnelle Internetverbindungen sind für die Nutzung von VR essenziell, um eine reibungslose und interaktive Erfahrung zu gewährleisten. In Gebieten mit schlechter Netzabdeckung oder begrenzter Bandbrei­te sind innovative Lösungen gefragt, die auch unter weniger idealen Bedingungen ei­ne effektive Nutzung ermöglichen. Investitionen in die Netzwerkinfrastruktur und die Entwicklung von Technologien, die eine effiziente Datenübertragung auch bei geringer Bandbreite erlauben, sind daher von großer Bedeutung.

Darüber hinaus spielen Datenschutz und Sicherheit eine zunehmend wichtige Rolle. Mit der steigenden Verbreitung digitaler Technologien im Bildungsbereich wachsen auch die Anforderungen an den Schutz persönlicher Daten und die Gewährleistung einer sicheren Lernumgebung. Die Implementierung von Datenschutzrichtlinien und Sicherheitsproto­kollen, die den Schutz der Nutzerdaten sicherstellen, ist unerlässlich, um das Vertrauen der Anwender in die Technologie zu stärken. Die Sensibilisierung von Lehrenden und Lernenden für potenzielle Sicherheitsrisiken und der verantwortungsbewusste Umgang mit persönlichen Daten sind dabei zentrale Aspekte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die erfolgreiche Integration und Nutzung di­gitaler Technologien, insbesondere von VR, in der Bildung und anderen Bereichen ei­ne umfassende Betrachtung und Unterstützung in den Bereichen Hardwareverfügbar­keit, Plattformunterstützung, Netzwerkbedingungen sowie Datenschutz und Sicherheit erfordert. Die Herausforderungen in diesen Bereichen sind vielfältig und erfordern ko­ordinierte Anstrengungen von staatlichen Stellen, Bildungsinstitutionen und Technolo­gieanbietern, um eine inklusive, zugängliche und sichere digitale Bildungslandschaft zu schaffen.

6.2 Beantwortung der Forschungsfrage

Um VR-basierte Lehr- und Lernumgebungen nahtlos in den Bildungsbetrieb zu integrie­ren, müssen eine Reihe von technologischen Herausforderungen adressiert werden. Die­se Herausforderungen sind vielschichtig und erfordern eine detaillierte Betrachtung ver­schiedener Aspekte der Technologieintegration, Infrastruktur und Benutzererfahrung.

Eine der grundlegendsten Herausforderungen ist die Verfügbarkeit von VR-Hardware. Diese umfasst nicht nur VR-Headsets, sondern auch leistungsfähige Computer und an­dere Peripheriegeräte, die für eine immersive VR-Erfahrung erforderlich sind. Die Kosten und die Zugänglichkeit dieser Geräte stellen eine signifikante Barriere dar, besonders in Bildungseinrichtungen mit begrenzten Ressourcen. Es bedarf staatlicher und institutio­neller Unterstützung, um eine breite Hardwareverfügbarkeit zu gewährleisten und be­stehende Ungleichheiten zu überwinden.

Die Kompatibilität von VR-Anwendungen mit einer Vielzahl von Betriebssystemen und Geräten ist entscheidend, um eine breite Nutzung zu ermöglichen. Die Entwicklung plattformübergreifender VR-Anwendungen erfordert umfassende technische Expertise und Ressourcen. Diese Herausforderung unterstreicht die Notwendigkeit einer engen Zusammenarbeit zwischen Entwicklern, Bildungseinrichtungen und Hardwareherstel­lern, um eine nahtlose Integration und Zugänglichkeit zu gewährleisten.

Stabile und schnelle Internetverbindungen sind für die Nutzung von VR-Anwendungen essenziell. In Gebieten mit eingeschränkter Netzabdeckung oder begrenzter Bandbreite müssen innovative Lösungen entwickelt werden, die auch unter weniger idealen Bedin­gungen eine effektive Nutzung ermöglichen. Investitionen in die Netzwerkinfrastruktur und die Optimierung von VR-Anwendungen für verschiedene Netzwerkbedingungen sind daher von großer Bedeutung.

Mit der zunehmenden Nutzung digitaler Technologien im Bildungsbereich wachsen auch die Anforderungen an den Datenschutz und die Sicherheit. Die Implementierung von Datenschutzrichtlinien und Sicherheitsprotokollen ist unerlässlich, um das Vertrauen der Nutzer zu stärken und eine sichere Lernumgebung zu schaffen. Die Sensibilisierung von Lehrenden und Lernenden für Sicherheitsrisiken und der verantwortungsbewusste Um­gang mit persönlichen Daten sind dabei zentrale Aspekte.

Schließlich erfordert die Überwindung dieser Herausforderungen eine koordinierte An­strengung von Bildungseinrichtungen, Technologieanbietern, staatlichen Stellen und der gesamten Bildungsgemeinschaft. Durch die gemeinsame Arbeit an diesen Schlüsselbe­reichen können die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Integration von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen in den Bildungsbetrieb geschaffen werden, um innovative und immersive Lernerfahrungen zu ermöglichen, die das Potenzial haben, das Lernen und Lehren zu transformieren.

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Anhang

0.1 Definition von Schlüsselbegriffen im Bildungskontext

Es werden wichtige Schlüsselbegriffe im Bildungskontext näher erläutert. Diese Begriffe spielen eine zentrale Rolle bei der Untersuchung der Integration von der Technologie im Bildungsbereich und werden im Verlauf dieser Arbeit ausführlich behandelt.

Bildungstechnologie umfasst den Einsatz von technologischen Mitteln im Bildungsbereich, ein­schließlich Software, Hardware und digitale Plattformen. Diese Technologie unterstützt den Lehr- und Lernprozess, indem sie verschiedene Tools und Ressourcen für Bildungseinrichtungen und Lernende bereitstellt. Von E-Learning-Plattformen bis zu interaktiven Whiteboards bietet Bildungs­technologie eine breite Palette von Anwendungen . Die Technologie bildet die Grundlage für die Entwicklung und Implementierung von VR-Lernumgebungen. Bildungstechnologie ermöglicht die Umsetzung der technologischen Infrastruktur und digitaler Lehrinhalte, die für VR-gestütztes Ler­nen erforderlich sind. Diese Integration erfordert eine sorgfältige Abstimmung von Bildungstech­nologie und VR-Technologie, um eine effektive Lehr- und Lernerfahrung zu gewährleisten (Kohls, 2020; Niegemann & Weinberger, 2020).

Bildungsforschung ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das sich mit Bildungsprozessen, - institutionen und -ergebnissen befasst. Sie zielt darauf ab, Erkenntnisse über Bildungsfragen zu gewinnen und bildungspolitische Entscheidungen zu beeinflussen. Die Bildungsforschung ver­wendet vielfältige Methoden, um empirische Daten zu sammeln und Bildungspraktiken zu ana­lysieren. Die Bedeutung der Bildungsforschung liegt in der Untersuchung der Auswirkungen von VR auf den Bildungsbereich. Sie ermöglicht die Identifizierung bewährter Praktiken und die Er­forschung von Herausforderungen. Die Ergebnisse der Bildungsforschung können dazu beitragen, evidenzbasierte Entscheidungen für die Integration von VR im Bildungswesen zu treffen und den Mehrwert dieser Technologie für Lehrer und Schüler zu maximieren (Tippelt & Schmidt-Hertha, 2010).

Bildungspolitik bezieht sich auf politische Maßnahmen und Strategien, die die Bildungslandschaft gestalten. Sie legt Bildungsziele fest, regelt die Finanzierung von Bildungseinrichtungen, entwi­ckelt Lehrpläne und definiert Qualitätsstandards. Bildungspolitik wird auf verschiedenen Ebenen, von nationalen Bildungsministerien bis zu lokalen Schulbehörden, umgesetzt . Die Relevanz der Bildungspolitik im Kontext der Integration von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen in den Bildungssektor liegt in der Gestaltung der bildungspolitischen Rahmenbedingungen. Die Integra­tion von VR erfordert Anpassungen in Bereichen wie Finanzierung, Datenschutzvorschriften und Lehrerqualifikationen. Diese politischen Entscheidungen können die Implementierung von VR im Bildungsbereich maßgeblich beeinflussen und sollten daher eng mit Bildungstechnologen abge­stimmt werden, um eine reibungslose und effektive Integration zu gewährleisten (Busemeyer, 2022; Van Ackeren et al., 2019).

Im Bildungsbereich sind Curriculum und Lehrplan zentrale Elemente, die den Rahmen für Bil­dungsprozesse setzen. Das Curriculum umfasst die Gesamtheit der Bildungsziele, Inhalte und Me­thoden, die in einem bestimmten Bildungsgang vermittelt werden sollen. Der Lehrplan hingegen konkretisiert das Curriculum und legt fest, wie diese Ziele erreicht werden sollen, indem er den Unterrichtsverlauf, die Themen, Materialien und Evaluationsmethoden definiert. Die Integration von VR-basierten Lehr- und Lernumgebungen in den Bildungssektor erfordert eine Anpassung von Curriculum und Lehrplan. Dabei geht es darum, VR-gestützte Inhalte und Lehrmethoden nahtlos in den Bildungsprozess zu integrieren (Behrends et al., n. d.; De Vincenti et al., 2016).

Die Pädagogik beschäftigt sich mit den Theorien, Methoden und Praktiken der Bildung und Er­ziehung. Sie untersucht, wie Menschen lernen, wie Lehren organisiert werden kann und wie Lern­prozesse optimiert werden können. Pädagogische Ansätze variieren je nach Bildungsniveau und Bildungszielen. Pädagogische Überlegungen sind notwendig, um sicherzustellen, dass VR effektiv eingesetzt wird. Dies beinhaltet die Gestaltung von Lernaktivitäten, die Anpassung von Lehrme­thoden an die VR-Technologie und die Berücksichtigung der Bedürfnisse der Lernenden. Die Päd­agogik sollte VR nicht nur als technologisches Hilfsmittel betrachten, sondern als eine Möglichkeit zur Transformation des Lernens, um bessere Bildungsergebnisse zu erzielen (Scherr, 2016).

Kompetenzbasierte Bildung legt den Schwerpunkt auf die Entwicklung von Kompetenzen und Fähigkeiten bei Lernenden. Sie konzentriert sich nicht nur auf die Vermittlung von Wissen, sondern auch auf die praktische Anwendung dieser Fähigkeiten in realen Situationen. Kompetenzbasierte Bildung ermöglicht es den Lernenden, ihre individuellen Stärken und Schwächen zu erkennen und gezielt an ihrer beruflichen oder akademischen Entwicklung zu arbeiten. VR kann genutzt werden, um reale Szenarien zu simulieren und praktische Fähigkeiten in einem sicheren Umfeld zu entwickeln. Dies ermöglicht den Lernenden, ihre Fähigkeiten in einem praktischen Kontext zu erwerben und zu vertiefen, was zu besserer beruflicher Vorbereitung und höherer Bildungsqualität führt (Breckwoldt & Brodmann Maeder, 2022).

Inklusion im Bildungskontext bezieht sich auf die umfassende Integration aller Lernenden, unab­hängig von ihren individuellen Voraussetzungen oder besonderen Bedürfnissen, in den Bildungs­prozess. Ziel ist es, eine diskriminierungsfreie Lernumgebung zu schaffen, in der jeder Schüler oder Student die Möglichkeit hat, sein volles Potenzial zu entfalten. Dies umfasst auch Lernende mit Be­hinderungen, sozial benachteiligten Hintergründen oder anderen besonderen Anforderungen. Die Integration bietet Potenzial für die Förderung von Inklusion. VR kann dazu beitragen, barrierefreie Lernressourcen zu schaffen und individuelle Bedürfnisse besser zu berücksichtigen. Beispielswei­se können VR-Module an verschiedene Lernstile und -geschwindigkeiten angepasst werden, um die Vielfalt der Lernenden zu unterstützen und Bildungsgerechtigkeit zu fördern (Grosche, 2015; Lange, 2017).

Bildungsgerechtigkeit ist ein zentrales Anliegen im Bildungsbereich und bezieht sich auf die faire Verteilung von Bildungschancen und -ressourcen. Sie zielt darauf ab, Benachteiligungen und Un­gleichheiten im Bildungssystem zu reduzieren oder zu beseitigen, damit alle Lernenden gleiche Möglichkeiten haben, erfolgreich zu sein. Bildungsgerechtigkeit beinhaltet den Zugang zu qualita­tiv hochwertiger Bildung, unabhängig von sozialen, wirtschaftlichen oder ethnischen Unterschie­den. VR kann Lernenden in entlegenen Gebieten oder mit begrenzten Ressourcen den Zugang zu erstklassigen Bildungsinhalten ermöglichen. Es ist jedoch wichtig, sicherzustellen, dass die Einfüh­rung von VR-Technologie nicht zu neuen Ungleichheiten führt, sondern im Gegenteil, bestehende Bildungsungleichheiten verringert (Giesinger, 2007; Graßhoff, 2015).

Lerntheorien sind theoretische Modelle und Konzepte, die den Lernprozess und die Art und Weise, wie Menschen Wissen erwerben und Fähigkeiten entwickeln, erklären. Verschiedene Lerntheorien betonen unterschiedliche Aspekte des Lernens, wie beispielsweise kognitive Prozesse, soziale In­teraktionen oder Verhaltensänderungen. Bekannte Lerntheorien umfassen den Konstruktivismus, das Behaviorismus, den sozialen Kognitivismus und das Lernen am Arbeitsplatz. Lerntheorien helfen bei der Gestaltung von VR-Lerninhalten und -methoden, indem sie auf bewährte Prinzipi­en des Lernens zurückgreifen. Zum Beispiel können kognitive Lerntheorien bei der Entwicklung von VR-Simulationen zur Problemlösung und Entscheidungsfindung verwendet werden, während soziale Lerntheorien die Zusammenarbeit in VR-Umgebungen fördern können. Lerntheorien sind somit ein wichtiger Leitfaden für die effektive Nutzung von VR im Bildungsbereich (Grotlüschen & Pätzold, 2020; Schemer & Schäfer, 2019).

0.2 Überblick über das traditionelle Bildungswesen

Das traditionelle Bildungssystem ist ein grundlegendes Element unserer Gesellschaft, das sich über viele Generationen hinweg entwickelt hat. Seine Struktur, Ziele und Entwicklungen sind von ent­scheidender Bedeutung, wenn es darum geht, Wissen, Fähigkeiten und kulturelle Werte von einer Generation zur nächsten weiterzugeben. Dieses System ist in den meisten Gesellschaften hierar­chisch organisiert und setzt sich aus verschiedenen Bildungsstufen zusammen, die oft nach Alters­gruppen gegliedert sind. Es beginnt in der Regel mit der frühkindlichen Bildung, geht dann über zur Grundschulbildung, der Sekundarschulbildung und schließlich zur Hochschulbildung. Jede dieser Stufen hat spezifische Bildungsziele und Lehrpläne, die auf die Entwicklungsstufe und die Bedürfnisse der Lernenden zugeschnitten sind (Ditton & Reinders, 2011; „Entwicklung des deut­schen Bildungssystems im Überblick“, 2014; Köller et al., 2019).

Die Hauptziele des Bildungssystems sind die Vermittlung von Wissen und Fähigkeiten, die Förde­rung kritischen Denkens und Problemlösungsfähigkeiten, die Entwicklung sozialer und ethischer Werte sowie die Vorbereitung der Lernenden auf ihre berufliche Zukunft. Dieses System soll den Lernenden die Möglichkeit bieten, sich in verschiedenen Wissensbereichen zu qualifizieren und ih­re intellektuellen Fähigkeiten zu entwickeln. Die Struktur des Bildungssystems variiert von Land zu Land. In einigen Ländern ist das Bildungssystem stark zentralisiert und standardisiert, während es in anderen dezentralisiert und föderal organisiert sein kann. Die Lehrpläne und Bildungsstan­dards können ebenfalls unterschiedlich sein und von staatlichen oder nationalen Bildungsbehör­den festgelegt werden (Köller et al., 2019).

Im Laufe der Geschichte hat sich das Bildungssystem weiterentwickelt und angepasst. Die Ein­führung neuer Lehrmethoden, Lehrmaterialien und pädagogischer Ansätze hat dazu beigetragen, die Qualität der Bildung zu verbessern. Darüber hinaus hat die Integration von Technologie, ins­besondere von Computern und dem Internet, die Art und Weise verändert, wie Bildungsinhalte präsentiert und vermittelt werden. Trotz seiner langen und erfolgreichen Geschichte steht das Bil­dungssystem auch vor einer Reihe von Herausforderungen. Dazu gehören die Notwendigkeit, die Bildung für eine zunehmend globalisierte Welt anzupassen, die Vorbereitung der Lernenden auf die Anforderungen der modernen Arbeitswelt, die Förderung von Vielfalt und Inklusion sowie die Bewältigung sozialer Ungleichheit im Bildungsbereich (Köller et al., 2019).

Die Vermittlung von Lehrinhalten im etablierten Bildungssystem erfolgt sowohl auf analoge als auch auf digitale Weise. In der analogen Wissensvermittlung spielen Lehrbücher, schriftliche Mate­rialien und persönlicher Unterricht eine wichtige Rolle. Lehrerinnen und Lehrer nutzen ihre Fach­kompetenz, um den Lernenden das erforderliche Wissen und Verständnis zu vermitteln. Dies ge­schieht oft in Form von Vorlesungen, Diskussionen, Gruppenarbeit und praktischen Übungen (Köl­ler et al., 2019). Die digitale Wissensvermittlung hat jedoch in den letzten Jahren stark zugenom­men. Computer, das Internet und digitale Lernplattformen ermöglichen den Zugriff auf eine breite Palette von Bildungsinhalten. Lernende können online auf Lehrvideos, E-Learning-Kurse, interak­tive Simulationen und andere digitale Ressourcen zugreifen. Diese digitalen Werkzeuge erweitern die Möglichkeiten für das selbstgesteuerte Lernen und bieten die Flexibilität, Bildungsinhalte in ihrem eigenen Tempo zu erforschen. Die Kombination von analogen und digitalen Lehrmethoden hat dazu beigetragen, die Bildung vielfältiger und zugänglicher zu gestalten. Sie ermöglicht es Ler­nenden, auf eine breite Palette von Ressourcen zuzugreifen und Bildungsinhalte auf verschiedene Weisen zu erforschen. Dies spiegelt die Anpassungsfähigkeit des Bildungssystems an die sich än­dernden Anforderungen der modernen Welt wider (Plünnecke, 2020).

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