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Spielend lernen
Twitter weiterempfehlen  07.09.2016

Technologieunterstütztes Lernen im Arbeitsschutz

Hans-Holger Wache
Steuermöglichkeiten eines Trainingsszenarios (Foto: BG RCI)
Für elektronische Lerninhalte gibt es heute eine Vielzahl an Geräten mit unterschiedlichen Darstellungsmöglichkeiten. Eingesetzte Medien müssen inhaltlich und technisch so gestaltet sein, dass sie für den Anwender erlebbar werden. Sehen Sie hier Beispiele der BG RCI, Gefährdungen spielerisch zu lösen.
War das E-Learning bisher an stationäre bzw. mobile Computer gebunden, so steht elektronischen Lerninhalten heute eine viel größere Anzahl an Geräten mit unterschiedlichsten Technologien und Darstellungsmöglichkeiten zur Verfügung. Unter Berücksichtigung aktueller Lernforschung werden neue und vorhandene Lernmodule bei der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI) an unterschiedlichste Interaktions- und Visualisierungskonzepte für einen möglichst geräteunabhängigen Einsatz angepasst und weiterentwickelt.

Technische Voraussetzungen

Eine Vielzahl elektronischer Geräte begleitet unseren Alltag. Es gibt kaum noch Berufe, bei denen man auf den Computer verzichten kann. Auch im Privatbereich ist er nicht mehr wegzudenken. Nachdem Mobiltelefone unseren Alltag eroberten, dauerte es nicht mehr lange, bis Funktionen von Computern in die Geräte Einzug hielten. Es entstand eine Mischung aus den bereits bekannten Geräten, wie Personal Digital Assistant (PDA), Medienwiedergabegerät und Mobiltelefon.

Mit Einführung eines besonders populären Smartphones Anfang 2007 verließen diese „Multifunktionstelefone“ ihr Exotendasein und sind heute im täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Besonders die Nutzung des Internets machen sie zu den universellen Kommunikationsmitteln. Zusätzlich bekamen seit Anfang 2010 auch Tablet-Computer eine größere Bedeutung, da sie sich ebenfalls wie die Smartphones ohne Tastatur über einen berührungsempfindlichen Bildschirm sehr einfach mit den Fingern bedienen lassen. Auch ist es zunehmend eine Selbstverständlichkeit, Internet immer und überall zur Verfügung zu haben und bei Informationsbedarf einfach nachzuschlagen.

Spielend Lernen: „Begeisterung ist Dünger für das Gehirn”

Effizientes Lernen funktioniert immer dann am besten, wenn es auf vorhandenem Wissen aufbaut und das Potenzial des Lernenden durch geschickte Motivation in der Lernumgebung entfalten lässt.

Beim technologieunterstützten Lernen ist es deshalb immer wieder eine Herausforderung, die eingesetzten Medien inhaltlich und technisch so zu gestalten, dass sie für den Anwender erlebbar werden, er eine positive Verknüpfung zur realen Welt ziehen kann und sie seine Neugier und damit Motivation weckt. 

Hier spielt in Zukunft auch der Begriff „Gamification“ eine große Rolle. Die Spielebranche hat schon mehr als zwei Jahrzehnte Erfahrung, Spieler möglichst lange in ihren Bann zu ziehen. Technologien und Prinzipien, die wir aus Computerspielen kennen, lassen sich so weiterentwickeln, dass sie neuen, effektiven und nutzerorientierten Formen der Wissensvermittlung zum Erreichen von Trainingszielen dienen. Hierfür müssen intelligente und adaptive Programmelemente zum Einsatz kommen. Dabei gilt es besonders, die Vorkenntnisse und den individuellen Lernfortschritt des Anwenders zu berücksichtigen. Die möglichst selbsterklärende Bedienbarkeit, egal, ob es ein einfaches Fehlersuchbild oder ein komplexes stereoskopisches 3D-Szenario in einer virtuellen Welt ist, muss für den Lernenden und den Trainer gleichermaßen nachvollziehbar sein. Das motiviert beide, sich mit den Inhalten auseinanderzusetzen und vermeidet Frust.

Bei einem guten Lehrer (besser: Lernbegleiter) gelingt dies, da er den Trainierenden motiviert und auf die individuellen Fähigkeiten und Fortschritte eingeht und ihnen entsprechende Rückmeldung gibt.

Das fordert aber ein Umdenken bei der Entwicklung neuer Trainingssequenzen für die Nutzung im laufenden Qualifizierungsbetrieb. So muss z.B. auch der Lernbegleiter bereit sein, diese neuen Technologien in seine Konzepte zu integrieren und gemeinsam mit den Lernenden anzuwenden.

Der Göttinger Neurobiologe Prof. Dr. Gerald Hüther bringt es auf den Punkt: „Begeisterung ist Dünger für das Gehirn.“ Schon durch ein einfaches Bedienkonzept, eine schöne grafische Gestaltung und spielerische Elemente kann viel erreicht werden. Das versuchen wir Schritt für Schritt für unsere Infotower und in unserer virtuellen Lernfabrik umzusetzen.

Mobile Infotower: Gefährdungsbeurteilung auf einen Blick

Hierbei handelt es sich um mobile Touchscreen Terminals. Diese Geräte werden für uns (Red.: die BG RCI) von einem Mitgliedsunternehmen gefertigt und mit Partnern weiterentwickelt. Mit einfachen Computerprogrammen werden Gefährdungen in Form von Fehlersuchbildern in entsprechenden Arbeitsplatzumgebungen präsentiert. Die dargestellten Fehler müssen in einer vorgegebenen Zeit und limitierten Anzahl von Versuchen erkannt werden. Innerhalb dieser Grenzen schaffen es die meisten Anwender, die richtige Lösung zu erzielen.

Auch beim zufälligen Finden der Fehler erhält der Nutzer immer eine Erläuterung, um zu erkennen, wie und warum die dargestellten Gefährdungen nach gesetzlichen Vorgaben zu beseitigen sind. Durch eine klare, eindeutige Gestaltung der Szenerie und die intuitive, einfache Bedienung macht es Spaß, sich mit den Inhalten auseinanderzusetzen. Durch die Konzentration auf das Wesentliche resultiert der große Erfolg. Seit 1996 entstanden Module mit ca. 20 Sequenzen. Beim Einsatz der Infotowers vor Ort, meist in Begleitung eines fachlichen Ansprechpartners (z.B. Aufsichtsperson und Sicherheitsfachkraft), erlebt man häufig, wie die Benutzer plötzlich und ohne Zwang über Arbeitsschutzthemen diskutieren und dabei oft ein Aha-Erlebnis haben.

3D-Powerwall: Gefahrloses Training in einer virtuellen Fabrik

Das Lernen macht besonders Spaß, wenn man in die realitätsnahe 3D-Darstellung betrieblicher Situationen in unserer virtuellen Fabrik eintauchen kann. Mit der virtuellen Realität eröffnen sich für uns neue Möglichkeiten der Gestaltung dreidimensionaler Arbeitsplätze, in denen Verfahren realitätsnah und gefahrlos demonstriert sowie interaktiv trainiert werden können. Der Aufwand für reale Versuchsaufbauten und die notwendigen Schutzmaßnahmen zur Vermeidung von Unfällen und Schadensereignissen entfallen.

Ein Szenario mit einer großflächigen, stereoskopischen Rückprojektion zum Umfüllen brennbarer Flüssigkeiten wurde durch ein Projektteam gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut IFF für unsere Ausbildungsstätte in Maikammer entwickelt.

Die Wichtigkeit eines solchen Themas für das Training wurde leider zusätzlich durch einen tödlichen Unfall bei ähnlichen Umfüllarbeiten in einem Mitgliedsunternehmen bestätigt. Im Szenario werden neben der richtigen Auswahl der Schutzkleidung besonders die richtigen Abläufe beim Auf- und Abbau des Arbeitsplatzes und beim Umfüllvorgang selbst trainiert. So kommt es u.a. auf die richtige Verwendung von Erdungskabeln, die Vermeidung von Zündquellen, die Verwendung explosionsgeschützter Pumpe, und viele weitere Details an, welche in unmittelbaren, komplexen Zusammenhängen stehen.

Der Trainingsablauf kann hierbei durch fehlerhaftes Verhalten des noch Lernenden und auch durch künstlich generierte, zufällige Störungen beeinflusst werden. Der Anwender muss die richtige Strategie entwickeln und anpassen, um in diesem 3D-Szenario Erfolg zu haben. Um den Lernfortschritt so effizient wie möglich zu machen, können die Szenarien in verschiedenen Formen ausgeführt werden. Das sind der erklärende Demonstrationsmodus, der geführte, in Teilaufgaben zerlegte, Trainingsmodus und der zu selbständigen Handeln auffordernde, komplett freie Modus.

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Nach einigen Tests im Praxiseinsatz und auf Messen wurde die Bedienung des Systems weiter optimiert, um die im ersten Teil aufgeführten Forderungen an moderne Lernprogramme zu erfüllen. Jetzt kann z.B. der Lernbegleiter über ein Tablet die Szenarien vorgeben. Dadurch passt sich das System an die Aufgabe an, welche dem Lernenden gestellt wird (Sichtpunkte im 3D-Szenario, Schwierigkeitsgrad der Aufgabe usw.). Der Anwender hat je nach Erfahrung mit solchen virtuellen Szenarien ebenfalls verschiedene Bedienmöglichkeiten. Mit Unterstützung des Trainers ist eine Schritt- für Schrittbedienung in vorgegebener Reihenfolge möglich. Erfahrene Nutzer können sich mit diversen Interaktionsgeräten durch den Raum bewegen und gestellte Aufgaben lösen. Bei Gruppen führt einer die Interaktionen durch und die anderen Teilnehmer können das 3D-Szenario ebenfalls über die vorhandenen Brillen verfolgen und den Akteur fachlich unterstützen.

Den Reiz dieses Mediums macht es aus, sich ohne Risiko auf ein solches Training einzulassen, Fehler zu machen und daraus zu lernen. Das Training kann beliebig oft wiederholt werden.

Mehr Mobilität: neue Geräte, offenere Entwicklungsumgebungen

Allgegenwärtige Mobilgeräte mit Internetzugang wecken immer mehr das Verlangen nach ebenso ständig und überall verfügbaren Lerninhalten. So waren die beschriebenen Module bisher hauptsächlich geräte- und ortsbezogen. Unser nächster Schritt wird sein, Inhalte besser und vielfältiger verfügbar zu machen.

Mit dem Angebot „Basiswissen Arbeitsschutz” der BG RCI können Unternehmen ihre Beschäftigten und Führungskräfte mit Hilfe einer Internet-Lernplattform im Arbeitsschutz qualifizieren. Dafür ist lediglich ein Computerarbeitsplatz mit einer Internetanbindung erforderlich.

Um die virtuelle Fabrik und andere Module in 3D-Darstellung vor Ort in die Unternehmen zu bringen, wurde der mobile Infotower 3D gemeinsam mit mehreren Partnern entwickelt. Auf diesem Tower können ausgewählte Inhalte aus der vorhandenen virtuellen Fabrik und verschiedenen Maschinen und Einrichtungen dargestellt werden. Die integrierte Technologie kann Augen und Hände sowie die Fingerspitzen und deren Position erkennen. So ermöglicht ein spezieller Bildschirm mit Augenerkennung eine brillenlose 3D-Darstellung. Zur Lösung von Trainingsaufgaben können dann die sichtbaren Objekte über das innovative Trackingsystem berührungslos mit den Händen manipuliert werden.

Um möglichst systemunabhängig selbst solche speziellen Plattformen erreichen zu können, müssen verschiedene Standards, Gestaltungs- und Programmierprinzipien eingehalten werden. Die Gerätevielfalt bedeutet, dass die Lernsequenzen sich an die verfügbaren technischen Voraussetzungen anpassen sollten. Da spielen die Rechen- und Grafikleistung sowie Bildschirmgrößen und Bedienmöglichkeiten der Geräte eine Rolle. All dies muss automatisch erkannt werden, damit sich das Programm entsprechend anpassen kann. Ein einfaches Beispiel sind Webseiten, welche auf einem großen Computerbildschirm und ebenso auf einem Mobilgeräte gut lesbar und navigierbar sind.

Derzeit werden erste vorhandene 3D-Lernsequenzen in systemunabhängige Anwendungen überführt. Für Programme mit aufwendiger 3D-Darstellung, wie unsere virtuelle Fabrik, hat sich besonders eine Spieleentwicklungsumgebung bewährt, da sie bei Programmierern weltweit stark verbreitet ist. Die erstellten Anwendungen und ausgewählte Teile davon sind dann besser und flexibler für verschiedene Plattformen realisierbar. Dies hat auch den Vorteil, dass es für die unterschiedlichsten Interaktionsgeräte bereits fertig angepasste Module gibt, welche sich einfach in die vorhandene Software dann einbinden lassen. Dies gilt z.B. für die Darstellung mittels VR-Brillen diverser Hersteller.

Auch lassen sich programmierte Anwendungen für die Darstellung in modernen Webbrowsern ohne Zusatzsoftware ausgeben. In Zukunft werden Teile der virtuellen Fabrik in stereoskopischen 3D auf der Powerwall in unserem Ausbildungszentrum in Maikammer, in VR-Brillen, sowie in 2D auf Laptops, Tablets und großen Touchpanels laufen. Erste Prototypen der umgestellten Module funktionieren bereits nach diesen Vorgaben.

Ziel dieser Flexibilität und Mobilität ist es, die Zielgruppen in ihrem Umfeld vor Ort zu erreichen.

Fazit
Zukünftig wird es die Kunst sein, nicht bloß den durchaus gewünschten Wow-Effekt mit schönen neuen Techniken zu bedienen, sondern besonders die Stärken der einzelnen Visualisierungs- und Bedienkonzepte didaktisch an den verschiedenen Nutzergruppen, wie Trainer und Lernende auszurichten. Diese gehören oft unterschiedlichen Generationen an und unterliegen ebenfalls dem demografischen Wandel.

Die hier angerissenen Technologien der stereoskopischen Darstellung von virtueller Welten mit berührungslosen Interaktionen, adaptive Lernprogramme, motivierende, fesselnde Gamification-Elemente aus der Computerspieleindustrie und das modulare Gestalten von Lernsequenzen bieten ein riesiges Potential an neuen interaktiven Lern- und Trainingsformen.

Eine 1:1- Überführung älterer Lerninhalte in diese neuen Formen der Darstellung und Bedienung wird nicht funktionieren, wenn die Besonderheiten dieser Technologien nicht ausreichend berücksichtigt und beachtet werden. Zur Stärkung der Nachhaltigkeit im Bereich Qualifizierung kann das technologieunterstütztes Lernen im Arbeitsschutz nur beitragen, wenn es in das didaktische und methodische Konzept integriert wird und wenn es uns gelingt, das alle Akteure mit Begeisterung dabei sind und auch mal etwas Neues probieren. Auf eine spannende Zukunft!
 
Der Autor
Hans-Holger Wache ist diplomierter Chemiker und als Aufsichtsperson bei der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI) tätig. Neben der beratenden Betreuung von Unternehmen der Chemie-, Pharmazie- und Kunststoffbranche vor Ort sind weitere Schwerpunkte seiner Tätigkeit die Gestaltung von Akustikexperimentalvorträgen, das Halten von Mindmapping-Seminaren und Workshops zur Medienbearbeitung sowie die Durchführung interaktiver Multimedia- und Virtual Reality-Projekte. 

(ESV/Redaktion Arbeitsschutz)

Programmbereich: Arbeitsschutz

 
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