What Characteristics does a Full-Immersive Multiplayer-VR-Simulation have in Comparison to the Application of Software for Video Conferences in the Processes of Group Work?

Der Einsatz von vollimmersiven VR-Lernumgebungen fördert bei Lernenden die individuellen Fähigkeiten und ihr Vorwissen. Konkrete Lerneffekte und Integrationskonzepte sind jedoch noch nicht ausreichend untersucht. Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Forschungsprojektes soll mit diesem Beitrag deshalb der Frage nachgegangen werden: Welche didaktisch-gestalterischen sowie kommunikativ-interaktiven Unterschiede zeigen vollimmersive virtuelle Lernumgebungen gegenüber dem Einsatz von Videokonferenzsoftware im Kontext der Gruppenarbeit? Das Ziel ist es, den Einsatz von Multiplayer-VR-Szenarien der Nutzung von Videokonferenztools für Gruppenarbeitsprozesse im Rahmen der Fallarbeit gegenüberzustellen und deren Vor- und Nachteile aufzuzeigen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich für Gruppenarbeitsprozesse in beiden Formaten Vor- und Nachteile finden lassen. Die Umsetzung des Konzeptes der Fallarbeit fällt jedoch in beiden Formaten positiv aus. Folglich ist der Erfolg einer Gruppenarbeit von der konzeptionellen Einbindung der Methode in den Lehrkontext abhängig, sodass die Form der Umsetzung vorwiegend Einfluss auf die Performanz nimmt. Zukünftig gilt es, konkrete Implementierungskonzepte für den Einsatz von VR-Anwendungen in der Lehre zu entwickeln und zu erproben.The use of full-immersive VR learning environments promotes the individual skills and prior knowledge of students. However, more specific effects on learning and concepts for integration are not sufficiently studied yet. As part of a BMBF-funded research project, this article pursues the following question: What are the design and didactical as well as communicative-interactive differences between full-immersive virtual learning environments and the usage of tools for video conferences in the context of group work? The goal is to compare the use of multiplayer VR scenarios with tools for video conferences for working in groups within the framework of casework and to point out their advantages and disadvantages. Results show that both formats render advantages and disadvantages for working in groups, though the implementation of the concept of casework turns out to be positive in both formats. Consequently, the success of working in groups depends on the conceptual inclusion of one of the methods in the learning context, so that its performance is mainly influenced by the way of how it is implemented. Prospectively, specific concepts for the implementation of VR applications in teaching processes need to be developed and evaluated

Messen mentaler Auslastung in einer VR-Umgebung basierend auf Eyetrackingdaten

Hainke C, Pfeiffer T. Messen mentaler Auslastung in einer VR-Umgebung basierend auf Eyetrackingdaten. In: Dörner R, Kruse R, Mohler B, Weller R, eds. Virtuelle und Erweiterte Realität - 14. Workshop der GI-Fachgruppe VR/AR. Berichte aus der Informatik. Aachen: Shaker Verlag; 2017: 43-54.Ein aufmerksamer Assistent liefert proaktiv relevante Informationen immer genau zum richtigen Zeitpunkt. Er muss dafür über den aktuellen Handlungskontext und das erforderliche Domänenwissen verfügen und in der Lage sein, die aktuelle kognitive Situation des Nutzers gut einschätzen zu können. Die vorliegende Arbeit untersucht unter Einsatz eines Head-Mounted-Displays (HMDs) mit integriertem Eyetracker, ob die kognitive Belastung über die Echtzeitanalyse der Pupillengröße verlässlich geschätzt werden kann. Es wird gezeigt, dass es in einer VR-Umgebung möglich ist, mit diesen Mitteln die Pupillengröße mit der kognitiven Belastung in Zusammenhang zu setzen, da sie sich bei erhöhter Belastung vergrößert. Ausgenutzt wird dabei, dass die Helligkeit der Umgebung primär durch den Inhalt auf dem HMD-Display bestimmt wird und sich diese damit zur Laufzeit leicht bestimmen lässt

Dynamic fairness - Breaking vicious cycles in automatic decision making

Paaßen B, Bunge A, Hainke C, Sindelar L, Vogelsang M. Dynamic fairness - Breaking vicious cycles in automatic decision making. In: Verleysen M, ed. Proceedings of the 27th European Symposium on Artificial Neural Networks (ESANN 2019). Louvain-la-Neuve: i6doc; 2019: 477-482.In recent years, machine learning techniques have been increasingly applied in sensitive decision making processes, raising fairness concerns. Past research has shown that machine learning may reproduce and even exacerbate human bias due to biased training data or flawed model assumptions, and thus may lead to discriminatory actions. To counteract such biased models, researchers have proposed multiple mathematical definitions of fairness according to which classifiers can be optimized. However, it has also been shown that the outcomes generated by some fairness notions may be unsatisfactory. In this contribution, we add to this research by considering decision making processes in time. We establish a theoretic model in which even perfectly accurate classifiers which adhere to almost all common fairness definitions lead to stable long-term inequalities due to vicious cycles. Only demographic parity, which enforces equal rates of positive decisions across groups, avoids these effects and establishes a virtuous cycle, which leads to perfectly accurate and fair classification in the long term

Virtual SkillsLab - A Training Application for Infusion Preparation

Pfeiffer T, Hainke C, Meyer L, Fruhner M, Niebling M. Virtual SkillsLab - Trainingsanwendung zur Infusionsvorbereitung (Wettbewerbssieger) . In: Schiffner D, ed. DeLFI Workshops 2018. Proceedings der Pre-Conference-Workshops der 16. E-Learning Fachtagung Informatik co-located with 16th e-Learning Conference of the German Computer Society (DeLFI 2018), Frankfurt, Germany, September 10, 2018. CEUR Workshop Proceedings. Vol 2250. 2018.In der Ausbildung in der Pflege gibt es großen Bedarf an praktischem Training. SkillsLabs, physikalische Nachbauten von realen Arbeitsräumen an den Lehrstätten, bieten die einzigartige Möglichkeit, praktisches Wissen in direkter Nähe und in direkter Einbindung mit den Lehrenden zu erarbeiten und mit der theoretischen Ausbildung zu verzahnen. Häufig stehen jedoch die notwendigen Ressourcen (Räume, Arbeitsmittel) nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung. Virtuelle SkillsLabs können hier den Bedarf zum Teil abdecken und eine Brücke zwischen Theorie und Praxis bilden. Im Beitrag wird eine solche Umsetzung mit verschiedenen Ausbaustufen vorgestellt

Digitale und virtuell unterstützte fallbasierte Lehr‐/Lernszenarien in den Gesundheitsberufen – theoretische und konzeptuelle Grundlagen zur Entwicklung fallbasierter VR-Szenarien am Beispiel Reanimation

Oldak A, Lätzsch R, Wattenberg I, Hainke C, Eickelmann A-K, Kamin A-M. Digitale und virtuell unterstützte fallbasierte Lehr‐/Lernszenarien in den Gesundheitsberufen – theoretische und konzeptuelle Grundlagen zur Entwicklung fallbasierter VR-Szenarien am Beispiel Reanimation. Innovative Lehr-/Lernszenarien in den Pflege- und Gesundheitsberufen. Working Paper-Reihe der Projekte DiViFaG und ViRDiPA. Vol 4. Bielefeld: Fakultät für Erziehungswissenschaft AG 9 (Medienpädagogik, Forschungsmethoden und Jugendforschung); 2022.Unter Berücksichtigung von ermittelten Bedarfen und Rahmenbedingungen von Lehrenden, Hochschulverantwortlichen und Studierenden im Rahmen einer leitfadengestützten Befragung (Wilde, Kamin & Autorengruppe DiViFaG 2020) sowie auf Basis des aktuellen Forschungsstandes wurden und werden im Projekt digitale und virtuell unterstützte Fallarbeit in den Gesundheitsberufen (DiViFaG) VR-gestützte fallbasierte Lehr-/Lernszenarien ausgearbeitet und erprobt. Diese beziehen sowohl video- als auch audiogestützte Fallvorstellungen sowie VR-gestützte praktische Handlungsabläufe und vielfältige (interaktive) Aufgabenbearbeitungen ein. Das vorliegende Arbeitspapier stellt die zugrunde gelegten konzeptuellen Grundlagen und Theorien sowie die technische Umsetzung anhand des Szenarios „Basic Life Support - Reanimation“ vor und greift darüber hinaus den Forschungsstand zum VR-basierten Lehren und Lernen in den Pflege- und Gesundheitsberufen auf. Aus mediendidaktischer Perspektive wird beleuchtet, wie die eingesetzten Medien und Technologien in die Lehr-/Lernsettings eingebettet werden können. Diese sind aus lerntheoretischer Sicht unter konstruktivistischen Annahmen konzipiert. Die mediendidaktische Umsetzung in den Szenarien erfolgt nach der Grundfigur des didaktischen Designs nach Reinmann (2013), wobei der Fokus auf die Aktivierung und Vermittlung durch Tools und eine engmaschige Betreuung während der VR-Übung gelegt wird. In Bezug auf die fachdidaktischen Grundlagen wurde u.a. eine Weiterentwicklung der Phasen der problemorientierten Fallarbeit nach Kaiser (1983) vorgenommen. Diese Phasen finden anhand der Lernziele, Tools und VR-Anwendung sowie der Einordnung in synchrone und asynchrone Lernphasen Eingang in die Umsetzung, so dass ein kohärentes Szenario entstanden ist, welches bereits erprobt wurde.Considering the detected requirements and framework conditions based on interviews with experts, lecturers and students (Wilde, Kamin & Autorengruppe DiViFaG 2020) as well as the current state of research the project digitally and virtually supported case‐based teaching/ learning scenarios in health professions (DiViFaG) developed and tested case‐based, digitally supported teaching/learning scenarios with VR. They include case-based video- and audio sequences, VR-based courses of action and diverse (interactive) task units. This workingpaper shows the conceptual basics, theories and technical implementation of the scenario “basic life support – reanimation” and demonstrates the current state of research of VR-based teaching/learning scenarios within healthcare and nursing professions. From the perspective of mediadidactics the focus is put on embedding tools and technologies into teaching/learning scenarios. Regarding learning theory they are designed under constructivist point of view. The implementation of the scenario is based on the didactic figure of Reinmann (2013) in which we set up the focus on activating students by implementing digital tools and supporting them before and after the VR-exercise. In relation to didactic basics the phases of casework according to Kaiser (1983) have been adjusted and implemented considering learning goals, tools, VR as well as synchronous/asynchronous learning phases. This coherent teaching/learning scenario has already been tested

Didaktisches Fachkonzept zur digitalen und virtuell unterstützten Fallarbeit in den Gesundheitsberufen

Nauerth A, Makowsky K, Freese C, et al. Didaktisches Fachkonzept zur digitalen und virtuell unterstützten Fallarbeit in den Gesundheitsberufen. FH Bielefeld Publikationsserver; 2023