Lernen als Erlebnis

Digitale und technologieunterstützte Lernprogramme sind im Arbeits- und Gesundheitsschutz schon heute Realität. In Zukunft wird noch weit mehr möglich sein. Das Lernen wird zu einem Erlebnis. Zum Beispiel mit dem Einsatz von Virtual Reality.

Text: Hans-Holger Wache  Screenshots: BG RCI

Komplexe Zeiten

Unternehmen müssen in neueste Technik investieren, um im Wettbewerb bestehen zu können. In modernen Industrieunternehmen werden die Produktionsanlagen im Hinblick auf den Funktionsumfang, die Steuerung und auch die Sicherheitstechnik zunehmend komplexer. Diese Technologien vereinfachen die Arbeit und lassen sie flexibler und produktiver werden. Dies erfordert ein hohes Abstraktionsvermögen aller Prozessbeteiligten, um die Folgen ihres Tuns richtig einschätzen zu können.

Dass dies nicht immer gelingt, zeigen entsprechende Arbeitsunfälle. Die neuen Technologien bedeuten außerdem, dass die Anforderungen an den Arbeitsschutz steigen. Für alle am Prozess Beteiligten ist es deshalb notwendig, intensiver geschult werden. Wie können wir dies erreichen?

Innovative Trainingsmethoden

Ein zentrales Instrument im Arbeitsschutz ist die Gefährdungsbeurteilung. Hierbei werden Gefährdungen und Belastungen systematisch ermittelt und beurteilt. Daraus folgt die Festlegung erforderlicher Schutzmaßnahmen und Veränderungen im Arbeitsprozess.

AUF DEN PUNKT

  • Eine Arbeitswelt im Wandel erfordert neue Methoden des Trainings und der Wissensvermittlung
  • Spielerisches Lernen steigert die Motivation und ist wirkungsvoll
  • Künstliche Intelligenz hilft Nutzern in der virtuellen Lernfabrik

Damit im Beruf nichts passiert und wir wieder gesund nach Hause kommen, müssen wir entsprechend unterwiesen und geschult werden. Dem dauernd steigenden Informations- und Schulungsbedarf kann nur durch eine effektivere Wissensvermittlung begegnet werden.

Dabei hilft die Nutzung neuer innovativer Trainingsmethoden und Darstellungsformen, auch in diesem Bereich entsprechende Fähigkeiten und das notwendige Wissen schneller zu vermitteln.

Lernen darf Spaß machen!

Der Göttinger Neurobiologe Prof. Dr. Gerald Hüther sagt es so: „Begeisterung ist Dünger für das Gehirn.“ Deshalb ist das wichtigste Ziel, die Motivation der Nutzer langfristig für das Lernen und Trainieren aufrechtzuerhalten.

Durch einfachere Interaktionskonzepte, selbsterklärende Grafikdesigns und die Verwendung von Technologien und Prinzipien aus der Computerspielbranche lässt sich schon viel erreichen. Etliche Lernprogramme bezeichnen sich zwar als „Gamebased Learning“, setzen aber nur Score Points, Batches, Lebensenergiebalken und Ähnliches ein, um die Lernenden bei Laune zu halten. Solche Elemente alleine nutzen aber kaum die Faszinationskraft und Wirkung digitaler Spiele. Wenn man die zugrunde liegenden Mechanismen von Computerspielen in eine andere Domäne übertragen will – besonders in so sensible Bereiche wie Lernen und Trainieren im Arbeits- und Gesundheitsschutz – muss mehr getan werden. Das eigentliche Ziel von Gamification ist, die Motivation, in unserem Fall für das Lernen, dauerhaft aufrechtzuerhalten.

Das Lernen und Trainieren funktioniert dann am wirkungsvollsten, wenn es auf vorhandenem Wissen aufbaut und sich das Potenzial des Lernenden in der Lernumgebung entfalten kann.

So wollen die Menschen Medien und Lernprogramme stets im Kontext ihres Lebens, ihrer Erfahrungen und ihrer Vorlieben nutzen. Emotionen, Ort und Zeit gehören zum Beispiel auch dazu. Deshalb sollten Lernmedien inhaltlich und technisch so gestaltet sein, dass die Thematik für den Anwender erlebbar wird, eine Verbindung zur realen Welt besteht und die Aufbereitung neugierig macht.

Die Auswahl der richtigen Methode

Wenn Lernmedien erstellt werden, muss man natürlich immer das Thema und das Ziel im Auge behalten. Im Arbeits- und Gesundheitsschutz ist die geeignete Methodenwahl komplex. Das Beispiel Lärm ist noch recht einfach: Wenn es laut ist, setze den Gehörschutz auf, sonst nimmt dein Gehör Schaden! Aber andere Gefährdungen liegen oft im Verborgenen und sind nicht so offensichtlich. Das ist bei chemischen Prozessen und beim Umgang mit Gefahrstoffen oft der Fall.

Die virtuelle Lernfabrik der BG RCI beinhaltet viele verschiedene Szenarien.

Deutlich wird dies etwa beim Umfüllen brennbarer Stoffe. Hier gilt es, eine Vielzahl an Dingen zu beachten, von denen einige sehr große und gefährliche Wirkungen haben (z. B. ungeeignete Schutzkleidung, spezielle Arbeitsmittel, Elektrostatik, Zündquellen).

Möchten Sie das in der Realität mit all den Fehlermöglichkeiten lernen? Natürlich nicht. Mit einem normalen textbasierten E-Learning-Programm und den üblichen verschiedenen Antwortmöglichkeiten kommt man hier auch nicht weiter, zumindest nicht nachhaltig.

Virtual Reality – Eintauchen in den Prozess

Nicht geschafft? Zum Glück war es nur eine virtuelle Explosion. Das Programm soll die Nutzer jedenfalls motivieren, dranzubleiben, bis sich der Erfolg einstellt.

Eine der interessantesten und für den Lerntransfer wirkungsvollsten Möglichkeiten ist dabei der Einsatz von künstlichen, im Rechner erzeugten Welten. Diese werden als „Virtuelle Realität“ (VR) bezeichnet. Das bekannteste Beispiel ist in diesem Zusammenhang der Flugsimulator. Wie viele Flugzeuge hätten Schaden genommen und wie viele Menschen wären in Lebensgefahr, wenn der Pilot nur in einem echten Flugzeug üben und trainieren könnte?

Die Darstellung und Wahrnehmung von in Echtzeit computergenerierten, dreidimensionalen Räumen und darin befindlichen Objekten mit all ihren physikalischen Eigenschaften ist der Kern von VR. Ein realitätsnahes Erleben ergibt sich hauptsächlich aus den visuellen Eindrücken und den Handlungsmöglichkeiten im virtuellen Raum. Das als Immersion bezeichnete Eindringen in die virtuelle Welt ist ein wichtiger Gradmesser dafür. Besonders wirkungsvoll in diesem Sinne ist natürlich eine stereoskopische (3D) Darstellung, die eine noch höhere Immersion erlaubt.

Die Lernfabrik der BG RCI

Aufgrund spezieller Unfälle entwickelte die Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI) gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) das Training „Umfüllen brennbarer Flüssigkeiten“. Um die vielfältigen und voneinander abhängigen Vorgänge besser zu verstehen und erfolgreich zu trainieren, findet es deshalb in einer virtuellen 3D-Welt statt. Was 2009 als ein Szenario begann, ist mittlerweile Bestandteil einer größeren virtuellen Fabrik mit verschiedensten Anwendungen.

Kommt ein Nutzer nicht weiter, hilft die KI. Das kann in Form eines Avatars geschehen, der Tipps gibt.

Um nachhaltige Fähigkeiten zu entwickeln, gibt es sechs didaktische Schritte in den virtuellen Anwendungen. Zum interaktiven Training gehört das Sammeln von Informationen, das Planen von Aktionen, das Treffen von Entscheidungen und dem daraus resultierenden Handeln, bestehend aus Durchführung, Kontrolle und anschließender Reflexion.

Auch wenn das Training beim ersten Mal nicht gleich geschafft wird, sollen die Programme dazu motivieren, es immer wieder zu versuchen, bis sich der Erfolg einstellt. Hier liegt noch Entwicklungspotenzial. Das „Immer wieder“ kann auch in der interessantesten Lernumgebung zu Frust führen, wenn man einfach nicht zum Ziel kommt.

Künstliche Intelligenz hilft

Aktuell ist eine wissensbasierte Künstliche Intelligenz (KI) in Entwicklung, die die Trainierenden aus eigener Kraft in unseren Anwendungen zum Ziel führt und weit über das zum Teil bekannte adaptive Lernen hinausgeht. Wenn die Nutzer der virtuellen Lernfabrik Aufgaben lösen, dann zögern sie vielleicht unbemerkt an der einen oder anderen Stelle, weil sie etwas nicht verstanden haben oder nicht gleich wissen, wie sie sich entscheiden sollen. Das merkt das System in Echtzeit und gibt eine passende Hilfestellung.

Die KI steuert verschiedenste Möglichkeiten der Hilfestellung, je nach didaktischer Anforderung. Das können simple sprachliche Hinweise sein, visuelle Unterstützung oder erscheinende Avatare. Reicht die Hilfe noch nicht aus, geht der Nutzer im Lernszenario auf Zeitreise.

Bei Fehlern müssen die Lernenden nicht von vorne anfangen. Ein Zeittunnel macht den Wiedereinstieg an der Stelle möglich, wo der Fehler passiert ist. Bei Fehlern müssen die Lernenden nicht von vorne anfangen.

Verbesserte Prävention dank Zeitreisen

Wie wäre es, wenn man nach einem erfolglosen Training nicht von vorne anfangen müsste, sondern dort einsteigen könnte, wo man den Fehler vermutet hat? Hier wird die KI im Hintergrund mit weiteren Elementen arbeiten. Das ist zum einen die Time-Travel-Engine (also die Zeitreisemaschine) und zum anderen die Storyboard-Interpretation-Engine. Time Travel Prevention Games (Zeitreise-Präventionsspiele) wurden bereits 20151 auf dem 25. Deutschen Präventionstag im Zusammenhang mit Kriminalprävention vorgestellt, später von einem Projektteam2 für den Anwendungszweck in der Unfallprävention weiterentwickelt und auch auf internationalen Konferenzen präsentiert (z. B. The Learning Ideas ­Conference in New York).

Die Trainierenden haben dadurch die Möglichkeit, die Aufgabe aus eigener Kraft zu lösen. Das ist ein bedeutender Unterschied, denn üblicherweise muss man bei Fehlern die Aufgabe von vorne beginnen. Das führt zu Unzufriedenheit. Durch die Wiedereinstiegsmöglichkeiten über einen Zeittunnel werden die Fehler schneller selbst gefunden.

Tipps

Wollen Sie selbst Lernerlebnisse gestalten oder gestalten lassen, fordern Sie immer zum interaktiven Handeln auf, verzichten Sie möglichst auf Texteingaben, verwenden Sie spielerische Elemente. Nutzen Sie selbsterklärende Interaktionsmöglichkeiten. Denken Sie auch an die im Text erwähnten sechs didaktischen Schritte. Eine plattformunabhängige Entwicklung solcher Anwendungen ermöglicht es zusätzlich, die Inhalte auf unterschiedlichen Endgeräten zu präsentieren. Dadurch wird die Integration der Lernprogramme in bestehende Seminarkonzepte erleichtert. Auch das Grundprinzip „Weniger ist mehr“ hat hier große Bedeutung.

Aktuell helfen beim Nutzen der Szenarien in der Lernfabrik erfahrene Trainer mit menschlicher Intelligenz. Und das wird auch so bleiben. Das KI-Paket soll zusätzlich bei Selbstlernphasen und autarken Präsentationen der Lernwelt die Motivation stärken, spart Trainingszeit in Bezug auf den erfolgreichen Abschluss und mindert den Frust. Eine einfachere Version eines Szenarios der Lernfabrik lässt sich auch im Internet3 ausprobieren.

DER AUTOR
Der diplomierte Chemiker Hans-Holger Wache ist als Aufsichtsperson bei der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI) tätig. Neben der Beratung von Unternehmen der Chemie-, Pharmazie- und Kunststoffbranche sind die Gestaltung von Akustikexperimentalvorträgen, das Begleiten von Visualisierungsworkshops und Workshops zur Medienbearbeitung sowie die Durchführung interaktiver Multimedia- und Virtual-Reality-Projekte weitere Schwerpunkte seiner Tätigkeit. www.bgrci.de, E-Mail: hans-holger.wache@bgrci.de