Advertisement

The Didactical Design of Virtual Reality Based Learning Environments for Maintenance Technicians

  • Tina Haase
  • Nathalie Weisenburger
  • Wilhelm Termath
  • Ulrike Frosch
  • Dana Bergmann
  • Michael Dick
Part of the Lecture Notes in Computer Science book series (LNCS, volume 8526)

Abstract

The paper at hand describes the necessity of developing didactically designed Virtual Reality (VR) based learning environments. Changing industrial processes triggered by the fourth industrial revolution will influence working and learning conditions. VR based learning environments have the potential to improve the understanding of complex machine behavior. The paper describes possibilities for the investigation and documentation of expert knowledge as a crucial source for developing VR scenarios. The consideration of learning objectives and the current state of the learners know how are essential for designing an effective learning environment. The basic theoretical approaches of didactics and their application to virtual learning environments will be presented with an example for the maintenance of a high voltage circuit breaker. Finally experiences from the practical use will be reflected and next steps on the way to a user specific learning environment will be discussed.

Keywords

Virtual Reality Maintenance Expert knowledge learning theory learning objectives 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Sendler, U. (ed.): ndustrie 4.0. Beherrschung der industriellen Komplexität mit SysLM. Morgan Kaufmann, Heidelberg (2013)Google Scholar
  2. 2.
    Schenk, M., Wirth, S., Müller, E.: Fabrikplanung und Fabrikbetrieb. Methoden für die wandlungsfähige, vernetzte und ressourceneffiziente Fabrik. vollst. überarb. u. erw. Aufl., 2nd edn. Springer, Berlin (2013)Google Scholar
  3. 3.
    Polanyi, M.: The Tacit Dimension. Doubleday, Garden City (1966)Google Scholar
  4. 4.
    Blümel, E., Jenewein, K., Schenk, M.: Virtuelle Realitäten als Lernräume: Zum Einsatz von VR-Technologien im beruflichen Lernen. In: Lernen & lehren, vol. 25(97), pp. 6–13. Heckner Druck- und Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG, Wolfenbüttel (2010)Google Scholar
  5. 5.
    Klafki, W.: Neue Studien zur Bildungstheorie und Didaktik: zeitgemäße Allgemeinbildung und kritisch-konstruktive Didaktik, 4th edn. Aufl. Beltz Verlag, Weinheim/Basel (1994)Google Scholar
  6. 6.
    Speth, H., Berner, S.: Theorie und Praxis des Wirtschaftlehreunterrichts, Eine Fachdidaktik, 10th edn. Aufl. Merkur Verlag, Rinteln (2011)Google Scholar
  7. 7.
    Schenk, M.: Instandhaltung technischer Systeme. Methoden und Werkzeuge zur Gewährleistung eines sicheren und wirtschaftlichen Anlagenbetriebs. In: Instandhaltung Technischer Systeme (2010)Google Scholar
  8. 8.
    Neuweg, G.H.: Könnerschaft und implizites Wissen – Zur lehr-lerntheoretischen Bedeutung der Erkenntnis- und Wissenstheorie Michael Polanyis, 3rd edn. Aufl., Münster (2004)Google Scholar
  9. 9.
    Schilcher, C.: Implizite Dimensionen des Wissens und ihre Bedeutung für betriebliches Wissensmanagement. Darmstadt (2006)Google Scholar
  10. 10.
    Haase, T., Termath, W., Martsch, M.: How to Save Expert Knowledge for the Organization: Methods for Collecting and Documenting Expert Knowledge Using Virtual Reality based Learning Environments. In: Procedia Computer Science, vol. 25, pp. 236–246 (2013), doi:10.1016/j.procs.2013.11.029Google Scholar
  11. 11.
    Dick, M., Braun, M., Eggers, I., Hildebrandt, N.: Wissenstransfer per Triadengespräch: eine Methode für Praktiker. In: zfo – Zeitschrift Führung + Organisation, vol. 79, pp. 375–383 (July 2010)Google Scholar
  12. 12.
    Leontjew, A.N.: Tätigkeit, Bewußtsein, Persönlichkeit. Ernst Klett Verlag, Stuttgart (1977)Google Scholar
  13. 13.
    Engeström, Y.: Learning by Expanding - An Activity-Theoretical Approach to Developmental Research. University of Helsinki Press, Helsinki (1987)Google Scholar
  14. 14.
    Dreyfus, H.L., Dreyfus, S.E.: Künstliche Intelligenz: Von den Grenzen der Denkmaschine und dem Wert der Intuition. Dt. Erstausg., 14-16. Tsd. Reinbek bei Hamburg, Rowohlt (1991)Google Scholar
  15. 15.
    Rauner, F.: Practical knowledge and occupational competence. European Journal of Vocational Training 4, 57–72 (2007)Google Scholar
  16. 16.
    Lave, J., Wenger, E.: Situated Learning, Legitimate Peripheral Participation. Cambridge University Press, Cambridge/ New York (1991)CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    Anderson, L.W., Krathwohl, D.R., Airasian, P.W., Cruikshank, K.A., Mayer, R.E., Pintrich, P.R., Raths, J., Wittrock, M.C.: A taxonomy for learning, teaching, and addressing: A revision of Bloom’s taxonomy of educational objectives. Longman, New York (2001)Google Scholar
  18. 18.
    Mayer, R.E.: A taxonomy for computer-based assessment of problem solving. Computers in Human Behavior 18, 623–632 (2002)CrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    Pintrich, P.R.: The role of metacognitive knowledge in learning, teaching, and assessing. Theory into Practice 41(4), 219–225 (2002)CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Bloom, B.S.: Taxonomie von Lernzielen im kognitiven Bereich, 5th edn. Aufl. Beltz Verlag, Weinheim und Basel (1976)Google Scholar
  21. 21.
    Reinmann, G.: Blended Learning in der Lehrerbildung: Grundlagen für die Konzeption innovativer Lernumgebungen. Pabst, Lengerich (2005)Google Scholar
  22. 22.
    Baumgart, F. (ed.): Entwicklungs- und Lerntheorien. Klinkhardt, Bad Heilbronn (1998)Google Scholar
  23. 23.
    Göhlich, M., Zirfas, J.: Lernen: Ein pädagogischer Grundbegriff. Kohlhammer, Stuttgart (2007)Google Scholar
  24. 24.
    Jonassen, D.: Thinking technology: Towards a constructivist design model. Educational Technology 34(4), 34–37 (1994)Google Scholar
  25. 25.
    Haase, T., Termath-Bechstein, W., Martsch, M.: Virtual Reality-based training for the maintenance of high voltage equipment. In: Urban, B. (ed.) eLearning Baltics 2012. Proceedings of the 5th International eLBa Science Conference in Rostock, Germany, June 21-22, Fraunhofer Verl, Stuttgart (2012)Google Scholar

Copyright information

© Springer International Publishing Switzerland 2014

Authors and Affiliations

  • Tina Haase
    • 1
  • Nathalie Weisenburger
    • 3
  • Wilhelm Termath
    • 2
  • Ulrike Frosch
    • 3
  • Dana Bergmann
    • 3
  • Michael Dick
    • 3
  1. 1.Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation IFFMagdeburgGermany
  2. 2.Berufsforschungs- und Beratungsinstitut für interdisziplinäre Technikgestaltung e.V.BochumGermany
  3. 3.Lehrstuhl für BetriebspädagogikOtto-von-Guericke Universität MagdeburgMagdeburgGermany

Personalised recommendations