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Medienkompetenz
12.06.2018  Julia Knopf

AR-Apps in der Grundschule

Augmented Reality, AR, verknüpft die reale Umgebung mit virtuellen Elementen. Frühe Bildung Online stellt gute und bedienfreundliche Apps vor und gibt Tipps, wie sich mit AR-Apps komplexe Zusammenhänge leichter vermitteln lassen und Kinder kreativ werden.
Es ist zwei Jahre her, als Jugendliche auf den Straßen umherliefen, mit dem Handy in der Hand. Auf der Suche nach dem Pokémon Flamara oder dem seltenen Bibor oder Blitza. Seit dem Erfolg von „Pokémon Go!“ ist Augmented Reality – erweiterte Realitäten – im Privatleben auf dem Vormarsch. Im Unterricht werden diese jedoch bisher kaum genutzt. Dies liegt einerseits an zu wenigen Angeboten. Andererseits mangelt es an Ideen, wie man die vorhandenen Angebote einsetzen kann, um fachliche Kompetenzen zu fördern.

Von Virtual Reality zu Augmented Reality

Virtual Reality, kurz VR, ist eine digital programmierte Umgebung, die über ein Hilfsmittel in Form einer VR-Brille (zum Beispiel einem Google Cardboard, (Abbildung 1) betreten und wahrgenommen wird. Mit einer solchen Brille können sich die Nutzer frei in der virtuellen Realität bewegen (Abbildung 2). Die tatsächliche Realität ist für sie, sobald sie die Brille tragen, nicht mehr präsent Augmented Reality, kurz AR, unterscheidet sich von VR dahingehend, dass die Nutzer keine rein virtuelle Welt wahrnehmen, sondern ihre reale Umgebung. Diese wird durch digital eingeblendete Informationen wie Bilder, Texte, Geräusche erweitert. In Abbildung 3 aus der Anwendung Pokémon Go! zum Beispiel erscheint beim Blick durch ein mobiles Endgerät ein Pokémon, also ein virtuelles Objekt, in der realen Umgebung (hier: Zaunpfahl in einer Bergwelt). Mit diesem Objekt kann der Nutzer dann interagieren. AR ist also zwischen der realen Welt und der virtuellen Welt angesiedelt. Das Besondere an der AR-Technologie liegt in der einfachen, intuitiven Bedienung. Die Erweiterung der Realität kann durch folgende Technologien erreicht werden:

             


› Markerbasierte AR: Ein Marker ist ein Ankerpunkt in der Realität, wie beispielsweise ein Bild oder eine Grafik auf etwas Gedrucktem. Ein Eingabegerät erfasst den Marker und hinterlegt ihn in einer Datenbank. Im Anschluss erfolgt eine Erweiterung des Markers mit virtuellen Inhalten. Hält man ein mobiles Endgerät über den Marker, erkennt ihn die AR-Software und gleicht ihn mit den in der Datenbank hinterlegten Markern ab. Bei Übereinstimmung wird die mit dem Marker verbundene Aktion ausgelöst.

› Bilderkennende AR: Hier sind die Objekte selbst die Ankerpunkte, die um virtuelle Elemente erweitert werden. Der Nutzer richtet sein Endgerät auf das Objekt, die AR-Software gleicht das Bild mit dem hinterlegten Referenzmodell ab. Erkennt die Software eine Übereinstimmung, löst diese eine mit dem Bild verknüpfte Aktion aus. Auch hier besteht die Aktion in der Regel aus der Überlagerung des Bildträgers mit multimedialen Inhalten.

› Ortsabhängige AR: Bei dieser Technologie wird die reale Welt mittels Geodaten angereichert. Der Nutzer richtet die Kamera seines mobilen Endgeräts auf eine Sehenswürdigkeit. Sein Standort und die Blickrichtung werden dann mittels eingebautem GPS-Empfänger und einem Kompass ermittelt. Zu seinem Standort sind im Internet Informationen hinterlegt, die auf dem Display des Endgeräts angezeigt werden.

Augmented Reality im Unterricht

Damit AR-Anwendungen einen Mehrwert entfalten, sollten sie immer dann genutzt werden, wenn sie das Verstehen komplexer Zusammenhänge unterstützen und die in den Lehrplänen verankerten Kompetenzen fördern. Die Entwicklung solcher AR-Angebote für den Unterricht schreitet in Deutschland erst langsam voran. Nachfolgend werden Angebote vorgestellt, mit denen sich bereits jetzt fachspezifische und fächerübergreifende Kompetenzen fördern lassen.

Quiver

Die AR-App Quiver gibt es in unterschiedlichen Varianten und für verschiedene Fächer: Die App bietet eine Vielzahl unterschiedlicher Arbeitsblätter, die ausgedruckt und ausgemalt werden. Anschließend hält der Nutzer ein mobiles Endgerät, auf dem die App installiert ist, über das Bild. Unmittelbar öffnet sich eine dreidimensionale Welt: Aus einem zweidimensionalen, geometrischen Körper wird im Mathematikunterricht ein dreidimensionales Objekt (Abbildung 4). Die Tierzelle (Abbildung 5) kann etwa im Sachunterricht durch AR detailliert im dreidimensionalen Format betrachtet werden.

 

Wallame

Mit der AR-App Wallame können Kinder ihre eigene erweiterte Realität erschaffen. In einem ersten Schritt machen sie ein Foto von einer Mauer (Wall) in ihrer Nähe. Diese Mauer erweitern sie mit eigenen Fotos, Zeichnungen oder Texten. Jeder, der die App heruntergeladen hat, kann die Texte in der erweiterten Realität
lesen und bearbeiten. Ein Überblick zeigt, wo sich solche Wände befinden. Auf diese Weise kann man sich dann direkt dorthin begeben. Dann erscheinen zum Beispiel am Gemäuer eines alten Schlosses ganz plötzlich die alten Schloss-Sagen oder an einer alten Mauer im Park Naturgedichte, sobald man diese mit einem mobilen Endgerät scannt.

HP Reveal / Aurasma

Auch mit der Anwendung HP Reveal/Aurasma können Kinder AR-Welten gestalten. Das Vorgehen ist einfach: Die Kinder fotografieren ein Objekt, das um einen virtuellen Inhalt erweitert wird. Dabei wählen sie aus vorgegebenen Themen oder entwickeln eigene Inhalte. Danach legen sie fest, um welchen virtuellen Inhalt das Fotografierte erweitert werden soll, sobald eine Smartphone- oder Tabletkamera das Objekt erfasst. Das können weitere Fotos oder auch kurze Videos mit Erläuterungen sein. In den Abbildungen 6 bis 8 haben Kinder beispielsweise ein gemaltes Bild zum Thema „Weltraum“ um den virtuellen Inhalt einer fliegenden Rakete erweitert, wieder andere ein Setting zum Buch Gladiator gestaltet und ältere Kinder eine Ausstellung um virtuelle Informationen zum Künstler erweitert.

   

Safari Animals

In einem Sachbilderbuch zu Safari-Tieren wird AR genutzt, um naturwissenschaftliche Zusammenhänge zu vermitteln. Das im Text beschriebene Tier erscheint im Großformat, damit die Kinder es genauer betrachten können (Abbildung 9) oder das Tier bewegt sich in seiner natürlichen Umgebung, die sich sukzessive aufbaut.

Superbuch und Leyo!

AR-Anwendungen gibt es auch für den Literaturunterricht. Das Superbuch (TigerBooks) und Leyo! (Carlsen Verlag) verwenden eine bilderkennende AR-Technologie, um Bücher zum Leben zu erwecken. Grundlage sind Bücher des jeweiligen Verlags und die dazugehörige App, die auf dem Smartphone oder Tablet geladen wird. Hält man das mobile Endgerät über eine Buchseite, werden Figuren lebendig. Sie erzählen Hintergrundinformationen zur Geschichte oder stellen dem Nutzer kleine Aufgaben. Auch Illustrationen können sich verändern und an manchen Stellen ertönen Hintergrundgeräusche. Prinzipiell bietet die Verbindung von gedruckter und digitaler Version Potenzial für das literarische Lernen. Allerdings gibt es im Moment noch einige technische Hürden. So muss man zum Beispiel – während der Erzähler liest – das Tablet ruhig über das Buch halten. Denn bereits kleine Bewegungen können dazu führen, dass der Erzähler mit der Geschichte wieder von vorne beginnt.


 

Wie funktioniert Augmented Reality?

Eingabegerät
Die Realität wird über ein Eingabegerät (eine Videokamera oder eine Kamera in einem mobilen Endgerät) aufgenommen.

Soft- und Hardware
Nachdem ein Objekt mit einer Kamera aufgenommen worden ist, wird dieses mit Zusatzinformationen (Texte, Bilder, Musik, 3D-Objekte ...) überlagert oder erweitert. Dazu gibt es eine spezielle Software.

Positionserkennung
Der Standort des Objektes und der Standort der Person zum Objekt werden ermittelt, um die virtuellen Objekte in die reale Welt zu projizieren („Tracking“). Durch das Tracking werden die Objekte markiert.

Ausgabegerät
Ein Sensor im Ausgabegerät (Tablet oder Smartphone) erkennt die Markierungen. Bei der Nutzung von AR-Technologien auf mobilen Endgeräten erscheint die erweiterte Realität dann auf dem Display.
 

Worauf ist beim Einsatz von Augmented Reality zu achten?

Testen Sie die AR-Anwendung vorab immer im Hinblick auf eine leichte Bedienbarkeit. Viele AR-Anwendungen verfügen über so viele Funktionen, dass sie noch nicht für die Primarstufe geeignet sind (zum Beispiel Wikitude oder Daqri).
Tipp: Für die Entwicklung erster AR-Unterrichtseinheiten sind die kostenlosen Versionen einer AR-Anwendung meist ausreichend.

Die Einführung einer AR-App in der Klasse ist immer mit einer gewissen Vorbereitungszeit zur Einarbeitung verbunden. Am Anfang braucht es ein wenig Übung, um die AR-Inhalte zu entwickeln.
Tipp: Entdecken Sie die App gemeinsam mit den Kindern und sammeln Sie sinnvolle Umsetzungsideen.

Als mobile Ausgabegeräte sind am besten Tablets geeignet, da das Display größer als das von Smartphones ist. Gerade in der Grundschule kann zudem nicht vorausgesetzt werden, dass die Schüler bereits über eigene Smartphones verfügen.
Tipp: Nicht jeder Schüler braucht ein eigenes Tablet. Planen Sie daher gezielt Partner- oder Gruppenarbeit ein.

Am Anfang sind die Kinder stark auf die virtuellen Objekte und die Interaktionen fixiert.
Tipp: Verknüpfen Sie von Beginn an die AR-Anwendung mit passenden Aufgaben, die gezielt Kompetenzen in den einzelnen Fächern fördern.
 

Datenschutz

Beim Einsatz digitaler Medien sind rechtliche Vorgaben zu beachten. Dies sollte allerdings kein Grund sein, auf digitale Medien zu verzichten. Denn schon mit ein paar Praxistipps wie beispielsweise dem Einholen von Einwilligungen oder der Vereinbarung von Nutzungsbedingungen lassen sich spannende Unterrichtsvorhaben realisieren. Einen Überblick zum Thema „Medienrecht und Schule“ inklusive praktischen Hinweisen finden Sie zum kostenlosen Download auf dozenten.alp.dillingen.de/mp/recht/medrecht+schule_alp.pdf


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Über die Autorin

Prof. Dr. Julia Knopf leitet den Lehrstuhl Fachdidaktik Deutsch Primarstufe und das Forschungsinstitut Bildung
Digital an der Universität des Saarlandes. Sie ist Gründungspartnerin des Beratungsunternehmens für digitale Medien KLEE – Kreativ lernen und Erfolg erleben sowie der Didactic Innovations GmbH.


Fotos: Julia Knopf

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