[Schule NRW 07/08-24]

Die beiden Schlüsseltechnologien Künstliche Intelligenz und Virtuelle Realität (VR) mit ihrer Bedeutung für die Bildung sind im öffentlichen Diskurs seit einigen Jahren sehr präsent. Um die gemeinsamen Potenziale der beiden Technologien zu beleuchten, lohnt es sich, einen Blick auf den aktuellen Entwicklungsstand von VR-Technologie zu werfen.

Innerhalb der letzten zehn Jahre hat VR sich als Medium für den Consumer-Markt etabliert. Die Entwicklung autarker Brillen hat dazu geführt, dass VR heute auch in kleinen Unternehmen, privat und in der Schule eingesetzt werden kann. 

Um die Vision von einem den Menschen verstehenden Computer zu verwirklichen, können Formen der künstlichen Intelligenz einen wichtigen Beitrag leisten. Insbesondere KI-Systeme, die auf Prompts und Spracherkennung basieren, haben die Natürlichkeit erhöht, mit der Nutzende zu gewünschten Resultaten kommen. Im Folgenden werden einige bereits existierende Anwendungsbeispiele für KI in VR präsentiert. Im Anschluss werden potenzielle Szenarien für den kreativen Einsatz im schulischen Bereich skizziert.

Large Language Models (LLM)

Im Bereich der beruflichen Bildung sei insbesondere im Zusammenhang mit dem Ausbildungsberuf Reiseverkehrskaufleute auf eine weit verbreitete VR-Anwendung für den Tourismus verwiesen. Hierbei ist es möglich, über ein virtuelles Walkie-Talkie eine zu diesem Zweck trainierte GPT-Variante per gesprochener Sprache zu kontaktieren, um mehr über das besuchte Land, die Natur oder demografische Fakten zu erfahren. Das vortrainierte Sprachmodell GPT (generative pre-trained transformer) ist ein fortschrittliches Computerprogramm, das große Mengen Text versteht und in der Lage ist, selbst menschenähnliche Texte zu generieren. Wie bei KI-Tutorinnen und -Tutoren, die speziell für ein bestimmtes Korrekturverhalten optimiert sind, bleibt die KI in ihrer Rolle als virtuelle Reiseführung. Die Interaktion mit einer künstlichen Intelligenz über Sprache erspart den Nutzenden den Gebrauch einer virtuellen Tastatur für Anfragen.

In der beruflichen Bildung findet VR häufig Anwendung bei der Simulation komplexer und emotional geladener Handlungsfelder. Mitarbeitenden wird die Möglichkeit gegeben, Herausforderungen, wie schwierige Kundinnen- und Kundengespräche, in einem geschützten Rahmen zu bewältigen. VR eignet sich in besonderem Maße für diese Art von Trainings, da die Situation und die Handelnden unmittelbar erlebbar sind. Neben dem Begriff der Immersion – dem Eintauchen – wird VR auch mit dem „Embodiment“ (dt. „Verkörperung“) in Verbindung gebracht. Dies bedeutet, dass die Nutzerinnen und Nutzer von VR-Technologie das Gefühl haben, tatsächlich in der simulierten Welt körperlich anwesend zu sein. Die Erfahrung und die Reaktionen wirken so auf die Nutzenden realer als ein fiktiver Dialog und fördern die Entwicklung von Problemlösekompetenzen, die sich auf die reale Welt übertragen lassen. 

Es gibt bereits Ansätze in der Weiterbildung, LLM für natürliche Gesprächspartnerinnen und -partner innerhalb von VR-Simulationen einzusetzen. So lassen sich beispielsweise Konversationsfähigkeit auf großen Veranstaltungen trainieren oder Vortragsängste vor einem simulierten Publikum abbauen.

Prompt zu 3D-Modell und Fotogrammetrie

Im vergangenen Jahrzehnt wurden zahlreiche Autorinnen- und Autorenwerkzeuge entwickelt, um die Schöpfung von interaktiven VR-Erfahrungen zu erleichtern. Einige dieser Werkzeuge haben speziell Schülerinnen und Schüler als Nutzende im Fokus. Die Erleichterungen bestehen beispielsweise in der Bereitstellung einer Datenbank für 3D-Objekte, Animationen oder von visuellen Programmiersprachen, die keine tiefgreifenden Informatikkenntnisse erfordern, um Interaktionen der Nutzenden mit der virtuellen Umgebung zu gestalten.

Die Erstellung einer dreidimensionalen Umgebung ist dennoch mit einem hohen Aufwand verbunden, sofern keine grundlegenden Kenntnisse zur Erstellung von 3D-Objekten vorhanden sind. Im schulischen Rahmen fehlt für eine einzelne Projektarbeit meist der zeitliche Rahmen, um eine komplexe Modellierungssoftware zu erlernen, falls sich ein gewünschter Gegenstand zur Gestaltung der Umgebung nicht in der vorgegebenen Datenbank befindet. 

Inzwischen stehen zu diesem Zweck auf Prompts basierende KI-Modelle zur Verfügung, die 3D-Objekte direkt erstellen können. Die Lernenden erweitern dabei ihre Kompetenz im Umgang mit dieser Art von KI, da sie beim Prompten den visuellen Stil und die technischen Eigenschaften des Objekts mitdenken müssen.

Ein weiteres KI-basiertes Verfahren zur Erstellung von 3D-Objekten ist die sogenannte Fotogrammetrie. Die Erstellung erfolgt mittels eines Smartphones. Dabei werden entweder ein Video oder eine große Zahl von Fotos aus allen Perspektiven von einer Umgebung oder einem Objekt geschossen. Anschließend wird ein 3D-Modell der Umgebung oder des Gegenstands errechnet, entweder lokal auf einem Computer oder cloud-basiert. Diese Technologie findet bereits in Museen Anwendung, um dreidimensionale und farbige Exponate digital zu konservieren und einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Schülerinnen und Schüler können auf diese Weise die Besucherinnen und Besucher ihrer VR-Erfahrung an fremde Orte bringen, die sie selbst digitalisiert haben.

Text-to-Speech

Eine gängige Variante von Projektarbeiten in VR sind virtuelle Museumsgänge. In VR lassen sich neben 3D-Modellen und Animationen auch traditionelle Medien wie Video- und Tondokumente integrieren. Es besteht die Möglichkeit, in der Umgebung abspielbare Hördokumente zu erstellen, die die Erläuterung zum Beispiel von Exponaten übernehmen. Der Einsatz von Text-to-Speech-Programmen erspart hier die Erstellung und Bearbeitung einer Vielzahl von Aufnahmen. Einige der bereits angesprochenen Autorinnen- und Autorenwerkzeuge konvertieren geschriebenen Text in eine Audio-Datei. Zusätzlich passen einige Softwares den gesprochen Text darüber hinaus an einen Avatar mitsamt Lippen- und Kopfbewegungen an.

Autor: Fabian Grundmann, Lehrer und Moderator im Bereich Bildung in der digitalen Welt in der Lehrkräftefortbildung bei der Bezirksregierung Düsseldorf

In diesem Jahr wird allen Zentren für schulpraktische Lehrerausbildung für den Einsatz in der Lehrendenausbildung sowie beteiligten kommunalen Medienzentren für die Nutzung durch Lehrkräfte im schulischen Unterricht VR-Technologie zur Verfügung gestellt. Dieses Projekt wird zusammen mit der Deutschen Telekom Business Solutions GmbH sowie der VIL GmbH umgesetzt. Zusätzlich hat das Schulministerium ein Projekt der Ruhr-Universität Bochum gefördert, welches die Entwicklung des VR-Lernmittels für den Erdkundeunterricht an weiterführenden Schulen zum Gegenstand hat. “Smart City für das Lehren und Lernen in der digitalen Welt” wird nach den Sommerferien veröffentlicht.