Lernen in Mixed Realities

Im Rahmen dieses Projekts erh?lt der Teilnehmer die Gelegenheit wortw?rtlich in die Welt der Molek¨¹le einzutauchen. Molegram bietet eine Mixed Reality, die das Verst?ndnis von molekularen Strukturen vertieft und erweitert. Als Erstes gibt die App die M?glichkeit, die Oberfl?che eines holographischen Molek¨¹ls zu erzeugen. Zu verstehen, wo ein Molek¨¹l aufh?rt und sein Umfeld beginnt, ist in der Biologie von ebenso fundamentaler Bedeutung wie die Unterscheidung zwischen Fremd und Selbst. Molegram erlaubt es dem Nutzer verschiedene pharmazeutisch relevante Proteinstrukturen unterschiedlicher Gr?sse darzustellen und zu untersuchen. Die App bietet aber nicht nur die M?glichkeit ein Molek¨¹l als dreidimensionale Struktur darzustellen und es als Hologramm in den Raum zu projizieren, sondern erm?glicht zus?tzlich, aktiv mit diesem holographischen Molek¨¹l zu interagieren. Wichtiger noch, die App berechnet nicht nur automatisch die molekulare Oberfl?che mittels eines Clicks, sondern erlaubt es dem Nutzer die sogenannte ?solvent- accessible? Oberfl?che herzustellen, indem der Nutzer virtuell selbst zu einem Wassermolek¨¹l wird und sich als dieses ¨¹ber die molekulare Struktur hinwegbewegt.

Studierende des GIS und Geoinformatik-Labs entdecken die M?glichkeiten der Microsoft HoloLens, eines der fortschrittlichsten Mixed-Reality-Produkte.

Die Grundkenntnisse in Softwareentwicklung halfen ihnen dabei innerhalb eines Semesterkurses eine HoloLens-App f¨¹r ortsbezogene Aufgaben aus der realen Welt zu entwerfen und entwickeln, welche ?Gamification? - ?berlegungen ber¨¹cksichtigt. Lagebezogene und in Beziehung stehende physische Objekte werden dabei in interaktive und holographische Systeme umgewandelt. Folgende drei Projekte wurden von den Studierenden implementiert:

• Ein vernetztes r?umliches System wie Versorgungsleitungen im Anlagenmanagement
• Eine geographische Anwendung wie die Modellierung in der Landschaftsplanung
• Eine raumkognitive Unterhaltungsanwendung wie das Brettspiel ?Das verr¨¹ckte Labyrinth?

Auf den Biodiversit?tsexkursionen kartieren Studierende der Umweltwissenschaften die Verteilung einer Reihe von Arten, die zu einer Organismengruppe geh?ren. Sie bereiten sich mit einem Online-Tutorial vor, das aus einem Identifikationsschl¨¹ssel, Videomaterial und einem Abschlusstest besteht. Im Feld ist die Erstklassifizierung bestimmter Organismengruppen jedoch immer noch schwierig, da Gr??e, Aussehen und detaillierte Merkmale vom Bildmaterial in den Tutorials abweichen k?nnen. So m¨¹ssen in der Regel Experten erste Hilfe leisten.

Bei Flechten mit ihrer sehr stabilen Lage an B?umen kann die Hololens diese Funktion jedoch ¨¹bernehmen. Unsere Holucator-App erkennt einzelne B?ume an ihrer Rindenstruktur und hebt Flechtenkolonien hervor, deren Position zuvor im Lehrmodus eingegeben wurde. Die Studierenden k?nnen dann interaktiv Artennamen in einer Multiple-Choice-Frage ausw?hlen, Kolonien derselben Art markieren oder detaillierte Informationen ¨¹ber die fokussierten Flechtenarten abrufen, wie z.B. Skizzen von charakteristischen Strukturen. Die Hololens-Architektur erlaubt es sogar, gleichzeitig konventionelle Linsen zu verwenden. Auf dem Gel?nde des B¨¹rkliplatzes stehen insgesamt 12 B?ume mit 8 verschiedenen Flechtenarten zur Verf¨¹gung, so dass mehrere Studierende gleichzeitig ¨¹ben und dann mit der eigentlichen Artenkartierung beginnen k?nnen.

Die Holucator App wurde erstmals im M?rz 2018 von insgesamt etwa 30 Studierenden genutzt. Die Faszination f¨¹r das neue Medium stand eindeutig im Vordergrund des Feedbacks der Studenten, die tats?chlich gewonnenen Erkenntnisse haben wir demgegen¨¹ber nicht evaluiert. Dennoch konnten wir feststellen, dass die Zeit, welche f¨¹r die individuelle Beobachtung der Flechten zur Verf¨¹gung stand im Vergleich zum Szenario mit Experteninstruktion deutlich l?nger war.

Die Holucator (Lichen-Edition) App, entwickelt in Zusammenarbeit mit der Firma afca, ist die erste Outdoor-Anwendung der HoloLens an der ETH. Sie kann f¨¹r andere ?hnliche Anwendungen angepasst werden. Die zu untersuchenden Objekte m¨¹ssen dazu allerdings eine fixe Position haben und von einer ausreichende Anzahl von festen Objekten umgeben sein, so dass sich die Holo-Lens im Raum orientieren kann.