Empirische Untersuchung des Einstiegs in Mixed Reality mit Head-Mounted Displays in der Hochschullehre

Neue Technologien wie Extended Reality (XR) bieten vielversprechende Vorteile für den Bildungsbereich. Eine spezielle Form hiervon ist Mixed Reality (MR), das mit Head-Mounted Displays (HMD-MR) genutzt werden kann. In dieser Kombination entsteht unter anderem die Möglichkeit, physisch vorhandene Systeme mit virtuellen Zusatzinformationen zu erweitern. Mithilfe des HMD werden die virtuellen Informationen direkt in das Sichtfeld der Nutzer*innen eingefügt und interagieren mit der natürlichen Umgebung auf möglichst gewöhnliche Weise. Um diese Technologie erfolgreich in der Hochschullehre nutzen zu können, müssen alle Beteiligten zunächst den Umgang mit der Technologie erlernen. Zum Einstieg in HMD-MR besteht aktuell noch eine Forschungslücke, die mit dieser Arbeit geschlossen wird.

Der Einstieg in HMD-MR wird dafür im Rahmen einer empirischen Mixed-Methods Studie untersucht. Mit einem Prä-Post-Design wird zunächst die Höhe der kognitiven Belastung von Studierenden vor und während des Einstiegs in HMD-MR erhoben. Mit semi-strukturierten Interviews und der Methode Lautes Denken werden zusätzlich die auftretenden technischen Probleme, die personenbezogenen sowie die interaktionsbezogenen Herausforderungen identifiziert. Die kognitive Gesamtbelastung zeigt im Vergleich der Prä- und Post-Messungen eine signifikante Erhöhung mit großer Effektstärke, die durch den Einstieg in HMD-MR verursacht wird. Bei der Betrachtung der einzelnen Arten kognitiver Belastung zeigt sich die größte Erhöhung in der intrinsischen kognitiven Belastung. Die extrinsische kognitive Belastung verändert sich dagegen kaum.

Zusätzlich wird in der vorliegenden Arbeit in einem 2x2-Design der Einfluss von Erfahrung im Umgang mit HMD-MR sowie von speziellen Zusatzinformationen zu Interaktionsmöglichkeiten auf die kognitive Belastung und auf die identifizierten technischen Probleme, personen- und interaktionsbezogenen Herausforderungen untersucht. Dafür teilt sich die Stichprobe in zwei Gruppen, von denen eine Gruppe den Einstieg in HMD-MR mit speziellen Zusatzinformationen zu Interaktionsmöglichkeiten und die andere Gruppe den Einstieg ohne diese Zusatzinformationen durchläuft. Außerdem werden die Untersuchungsvariablen sowohl beim Einstieg in HMD-MR als auch nach einem Erfahrungserwerb zum Umgang mit HMD-MR erhoben.

Bei den speziellen Zusatzinformationen handelt es sich um virtuelle, dreidimensionale Hände. Sie zeigen die benötigte Interaktionsgesten an dem Objekt an, mit dem interagiert werden soll, genau dann, wenn die jeweilige Interaktionsart benötigt wird. Es zeigt sich eine signifikante Verringerung der kognitiven Belastung im Vergleich von Erhebungszeitpunkten ohne und mit Erfahrung. Dies gilt für die beiden Gruppen mit und ohne Zusatzinformationen. Beim Vergleich der Gruppen mit und ohne Zusatzinformationen zeigt sich allerdings weder zum Zeitpunkt ohne Erfahrung, noch zum Zeitpunkt mit Erfahrung, eine grundsätzliche Verringerung der kognitiven Belastung durch diese Zusatzinformationen. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass ein Einstieg in HMD-MR mit Erfahrungserwerb notwendig ist, um die anfängliche Erhöhung der kog-nitiven Belastung zu verringern und dieser Erfahrungserwerb nicht durch die untersuchten Zusatzinformationen ersetzt werden kann. Außerdem werden Präferenzen zu den Interaktionsarten untersucht. Es zeigt sich unter anderem, dass Personen unter bestimmten Voraussetzungen eine geringere kognitive Belastung aufweisen und schneller in der Aufgabenbearbeitung sind, wenn sie verschiedene Interaktionsarten benutzen.