Carsten Ullrich, Martin Wessner (Eds.): Proceedings of DeLFI and GMW Workshops 2017 Chemnitz, Germany, September 5, 2017 Systematic Literature Review for Learning in Virtual Realities Linda Eckardt, Alexander Grotjahn, Adam Jankowiak, Armin Krain, Hao Wang, Jochen Wei, Susanne Robra-Bissantz Abstract: Virtual realities (VR) offer many possibilities for acquiring skills and knowledge. Although, they have the potential to change and improve learning experience, it has not yet been sufficiently investigated to what extent previous learning applications with this technology have had an influence on learning effect. Therefore, a systematic literature review is carried out in this paper to determine the influence of VR on learning effect, especially with the use of Head-Mounted Displays (HMDs). Most of the considered learning applications with VR showed a positive influence. However, only a few of the studies achieved better results compared to traditional learning methods or without the use of an HMD. Carsten Ullrich, Martin Wessner (Eds.): Proceedings of DeLFI and GMW Workshops 2017 Chemnitz, Germany, September 5, 2017 Systematische Literaturanalyse zum Lernen in virtuellen Realitäten Linda Eckardt1, Alexander Grotjahn1, Adam Jankowiak1, Armin Krain 1, Hao Wang1, Jochen Wei1, Susanne Robra-Bissantz1 Abstract: Virtuelle Realitäten (VR) bieten vielfältige Möglichkeiten bei der Aneignung von Fähigkeiten und Wissen. Obwohl sie das Potential zur Veränderung und Verbesserung der Lernerfahrung haben, wurde bislang noch nicht ausreichend untersucht, inwieweit bisherige Lernanwendungen mit dieser Technologie einen Einfluss auf den Lerneffekt erzielt haben. Daher wird in dem vorliegenden Beitrag eine systematische Literaturanalyse zur Feststellung des Einflusses von VR auf den Lerneffekt, insbesondere mit dem Einsatz von Head-Mounted Displays (HMDs), durchgeführt. Die Mehrheit der betrachteten Lernanwendungen mit VR zeigten eine positive Beeinflussung. Allerdings erzielten nur wenige der betrachteten Studien im Vergleich zu konventionellen Lernmethoden oder ohne die Verwendung eines HMDs bessere Ergebnisse. Keywords: virtuelle Realität, augmentierte Realität, Lernen, Literaturanalyse 1 Motivation und Zielsetzung Menschen lernen gerne in einer natürlichen Umgebung, mit der sie sich identifizieren und in der sie untereinander interagieren können [Hö13]. Aktuelle technologische Entwicklungen, wie beispielsweise virtuelle Realitäten, bieten neue Möglichkeiten beim Erlernen von Fähigkeiten und Kenntnissen. Hierbei gelten immersive virtuelle Realitäten (VR) als computergenerierte Echtzeit- Darstellungen von realen oder fiktionalen Umgebungen, bei dem der Nutzer in den Programmablauf eingreifen und diesen verändern kann [SB06]. Im Vergleich zur VR beschreibt die augmentierte Realität (AR) eine teilweise Modifikation der realen Umgebung, bei der die reale Welt in Echtzeit in 3D registriert oder gescannt wird [Dö13]. Demzufolge verändert die VR und AR die Lernumgebung, indem alternative virtuelle Welten und Objekte dreidimensional simuliert werden. In diesem Zusammenhang gibt es viele Gründe (z. B. Psychotherapeutische Angsttherapie), sich sowohl mit VR als auch AR zu beschäftigen und entsprechende virtuelle und 1 TU Braunschweig, Institut für Wirtschaftsinformatik, Abt. Informationsmanagement, Mühlenpfordtstr. 23, 38106 Braunschweig; linda.eckardt@tu-bs.de, a.grotjahn@tu-bs.de, a.jankowiak@tu-bs.de, y0081150@tu- bs.de, h.wei@tu-bs.de, s.robra.bissantz@tu-bs.de Linda Eckardt et al. augmentierte Welten zu realisieren [Dö13]. Für die digitale Umsetzung in eine VR und AR müssen visuelle Ausgabegeräte verwendet werden. Ein typisches Ausgabegerät für die Simulation sind die am Kopf befestigten Head-Mounted Displays (HMDs). Vielfach wird darauf verwiesen, dass virtuelle Welten ein Wachstumsfeld mit hohem Potential zur Veränderung und Verbesserung der Lernerfahrung sind. Allerdings ist es noch ungewiss, welchen positiven Beitrag realistische Computersimulationen und interaktive VR-Systeme im Bereich der Wissensvermittlung wirklich erzeugen [SB06, BKP02]. Die Verwendung von VR bietet jedoch dem Benutzer die Möglichkeit innerhalb einer simulierten Realität zu handeln, deren Anwendung zu steuern und sich im Idealfall so wie in ihrer bekannten realen Umgebung zu verhalten [Bm09]. Sowohl der Lernprozess als auch die Lernumgebung und das intuitive Verständnis des Lernenden werden durch die Simulation einer virtuellen Welt verbessert [Iw11]. Zusätzlich dazu erhöht VR in Kombination mit spielerischen Elementen den Lerneffekt, das Verständnis der Lerninhalte, die akademische Leistung und Motivation [VFD14]. Aufgrund des aktuellen Trends und des Potentials von VR beim Lernen wird in dem vorliegenden Beitrag eine systematische Literaturanalyse zur Feststellung des Einflusses von VR und AR auf den Lerneffekt durchgeführt. Darüber hinaus wird überprüft, inwieweit der Einsatz von HMDs den Lernenden in seiner simulierten Lernumgebung beeinflusst. 2 Lernen in einer virtuellen und augmentierten Realität Synonyme für eine virtuelle Realität sind Artificial Reality, Virtual Environments, Virtual World, Telepräsenz oder Cyberspace [BB94]. Diese verschiedenen Begriffe definieren die Eigenschaft der VR, nämlich eine vom Computer generierte Welt. In dieser Welt werden Objekte aus der Wirklichkeit oder Fantasie abgebildet. Nutzer können in diese Welt eintauchen und darin interagieren. Virtuelle Realitäten können beispielsweise in der Industrie, Medizin, Architektur und in Computerspielen eingesetzt werden. Dort können sie auch für den Erwerb von Wissen benutzt werden [SB06]. Der Grad der Immersion ist ein geeignetes Mittel, um die Effektivität der VR zu beurteilen. Die Immersion bezeichnet die Verbundenheit zwischen Benutzer und VR und hängt einerseits von der kompletten sensorischen Wahrnehmung des Menschen und andererseits von der Prägung des Verhaltens der virtuellen Realität selbst ab [BB94]. Um ein effektives Lernen in VR zu erreichen, sollten die Regeln in VR für einen Wissenserwerb denen der realen Welt entsprechen. Nutzer einer VR sollten nicht nur in die virtuelle Welt eintauchen, sondern auch ein bestimmtes Lernziel in jener Welt verfolgen und mit eben dieser Welt interagieren [SB02]. Im Vergleich zur VR kann der Benutzer durch AR die reale Welt statt einer virtuellen Welt sehen. Die sogenannte reale Welt besteht aus virtuellen und realen Objekten. Es findet eine Integration einer virtuellen in die reale Welt statt. Dabei wird die reale Welt Systematische Literaturanalyse zum Lernen in virtuellen Realitäten nicht komplett ersetzt, wie es bei der VR der Fall ist [Az97; Dö13]. Um die Darstellung der virtuellen Objekte erfolgreich zu gestalten, benötigt man visuelle Ausgabegeräte, wie beispielsweise Smartphones, klassische Tablet-Computer oder Handheld-Geräte. Der Ablauf der Erstellung einer AR wird in fünf Schritte geteilt. Zuerst erfolgt eine Videoaufnahme der realen Welt, anschließend wird die Bewegung des Benutzers gegenüber der Welt verfolgt. Nach der Registrierung der Objekte in der realen Welt werden die virtuellen Objekte dargestellt. Als letzter Schritt erfolgt die Ausgabe [Dö13]. Die AR bietet somit eine Möglichkeit mithilfe eines Ausgabegerätes virtuelle Objekte über die reale Welt in Echtzeit und 3D zu überlagern. Auch eine Interaktion oder Manipulation dieser Objekte ist möglich [GF14]. Mögliche Anwendungsbeispiele sind dabei das Lernen in Klassenräumen oder Laboren [GF14]. Die Lernwelten von VR und AR lassen sich in verschiedene Lernwelten aufteilen in sogenannte Explorationswelten, Trainingswelt, Experimentierwelten und Konstruktionswelten [SB02]. 3 Systematische Literaturanalyse 3.1 Methodisches Vorgehen In der vorliegenden Arbeit wird eine systematische Literaturanalyse zur Feststellung des Einflusses von virtuellen Umgebungen auf den Lerneffekt durchgeführt. Hierbei werden anhand einer systematischen Übersichtsarbeit relevante Beiträge, welche sich auf die Aufgabenstellung beziehen identifiziert und mittels festgelegter Kriterien beachtet bzw. ignoriert [RBK09]. Diesbezüglich werden vier unterschiedliche wissenschaftliche Literaturdatenbanken (ScienceDirect, ACM Digital Libary, IEEE Xplore Digital Libary, PubMed) herangezogen und nach bestimmten Suchbegriffen, hinsichtlich des Einflusses auf den Lerneffekt von VR und AR unter Verwendung von HMDs untersucht. Für die Filterung und Auswertung der unterschiedlichen Quellen wird das PRISMA-Statement für systematische Übersichten und Metaanalysen verwendet [Mo10]. Dabei setzt sich das PRISMA-Statement aus einem Flussdiagramm und einer Checkliste zusammen und soll sämtliche Informationen einschließen, welche für den Nachvollzug der Technologieevaluation von Bedeutung sind [Wi15]. Suchstrategie Die Suche nach Artikeln erfolgt anhand von drei Gruppen mit unterschiedlichen Begriffskombinationen. Die drei Gruppen für die Begriffskombinationen beinhalten Begriffe zu virtuellen Realitäten, VR-Brillen und zum Lernen:  virtual reality, augmented reality und immersive reality  head-mounted displays, virtual reality glasses und helmet-mounted displays  learning und education Artikelauswahl Linda Eckardt et al. Nach der Literatursuche erfolgt die Auswahl der Artikel für die systematische Übersichtsarbeit anhand festgelegter Charakteristika. Dabei werden zunächst nur Originalartikel mit deutscher und englischer Sprache für die Auswahl untersucht. Ein zweites Ausschlusskriterium sind Artikel, welche die VR in Kombination mit einem HMD oder einer entsprechenden Technologie setzt. Danach werden Artikel ausgewertet, bei der VR-basierte Systeme hinsichtlich Simulationen, Spielen und virtuelle Welten verwendet werden. Abschließend wird mit der Schneeball-Methode, bei der in den Literaturverzeichnissen der Ergebnisse nach weiteren Quellen gesucht wird, der erfasste Themenbereich auf weitere relevante Artikel ausgedehnt. 3.2 Ergebnisse der Literaturanalyse Die Literaturanalyse wurde in vier verschiedenen Literaturdatenbanken durchgeführt. Während die Datenbanken IEEE Xplore und ACM Digital Library 270 bzw. 483 Ergebnisse zu den Suchbegriffen lieferten, ergaben die Suchen bei ScienceDirect und PubMed 2096 und 35 Ergebnisse. Aus dem gesamten Pool von 2884 Ergebnissen wurden 1635 Duplikate entfernt. Eine anschließende Selektion nach dem PRISMA- Verfahren nach Moher et al. (2010) ergab 23 Studien. Dabei wurden nacheinander Titel, Abstracts und Einschlusskriterien der Studien geprüft. Durch die Schneeballmethode konnten drei zusätzliche Studien gefunden werden. Für die Untersuchung ergibt sich somit ein Pool von 26 Studien. Der Verlauf der Literaturanalyse ist in Abb.1 zusammenfassend skizziert. Abb. 1: Verlauf des PRISMA-Verfahrens bei der Literaturanalyse 3.3 Lernen in einer virtuellen Realität Bei der Untersuchung des Einflusses von VR mithilfe von HMDs auf den Lerneffekt wurden insgesamt 16 Studien gefunden, die dies untersucht haben. Nur drei der Studien befassen sich direkt mit dem Einfluss von HMDs [Ao07; JRB16; Lo04]. Diese drei Studien stellten insgesamt ein positives Ergebnis bei der Benutzung von HMDs fest. Wobei Aoki et al. (2007), bei einem Astronauten 3D-Navigationstraining ähnliche Systematische Literaturanalyse zum Lernen in virtuellen Realitäten Ergebnisse ohne HMDs erzielte. Hierfür wurde anstelle eines HMDs ein nicht- immersives System (Desktop Monitor) verwendet. Juanes, Ruisoto und Briz-Ponce (2016) stellten fest, dass HMDs zur Unterstützung von traditionellen Lernmethoden hilfreich sind. Einige Studien stellten fest, dass bei einer längeren und durchgehenden Benutzung Nebenwirkungen wie Übelkeit, Schwindel und trockene Augen auftreten [Ao07; JF00; Kl14], im Fachjargon bekannt unter cyber-sickness [Kl14, Ao07; GJ14; JF00; JRB16]. Neun Studien haben den Einfluss einer VR auf den Lerneffekt untersucht, davon stellten fünf einen positiven Einfluss auf die Lerngruppen fest. Eine Studie zeigte, dass das Verständnis und die akademische Leistung durch die Verbindung von VR mit spielerischen Elementen verbessert wurden [VFD14]. Das Lernen durch die eigene Handlung („Learning-by-doing“) in Verbindung mit VR führt laut der Studie von Jackson und Fagan (2000) zu einen positiven Lerneffekt [JF00]. In diesem Bereich sind jedoch noch weitere Studien nötig um diese Aussage zu bestätigen. Sechs Studien untersuchten den Einfluss von VR als eine Simulation, um beispielsweise ohne Gefahren oder die Verschwendung von Ressourcen lernen zu können [Ao07; AON07; GJ14; Kl14; Ku13; TSK97]. Bei zwei Studien ist eine deutliche Steigerung der Leistung mit VR im Vergleich zu ohne VR festgestellt worden [TSK97; GJ14]. Kulcsár et al. (2012) verglichen die Verwendung von VR mit konventionellem Training. Sie stellten dabei eine geringfügige Verbesserung gegenüber dem konventionellen Training fest [Ku14]. Bei einigen Studien wurde festgestellt, dass sich neben dem Lerneffekt auch die Motivation der Teilnehmer durch die Verwendung der neuen Technologie verbesserte [Iw11; JF00; Kl14; Pe16; VFD14]. Der Immersionsgrad ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg des Lernens mit VR, je besser die Teilnehmer sich in das System integrieren konnten, desto wahrscheinlicher war der Lernerfolg [JRB16; GJ14; JF00]. Die Anzahl der Teilnehmer und die Größe der untersuchten Gruppen sind ebenfalls ein wesentlicher Faktor, der zu betrachten ist. Die Teilnehmer bestehen in der Regel aus Studenten, Fachpersonal oder themenfremden Personen, die repräsentativ für einen Großteil von Lernenden stehen sollen. Beispielsweise sind Studenten durch ihr Studium mit dem Lernen täglich konfrontiert, wodurch diese im Lernbereich bereits vertraut sind. Durch unterschiedliche Teilnehmer- und Gruppengrößen ist eine Variation gewährleistet, so dass ein Vergleich der Studienergebnisse möglich ist. So können zum Beispiel die Ergebnisse der Studie von Kaphingst et al. (2009) mit 156 Teilnehmern und zwei Gruppen, mit der von Jackson/Fagan (2000), welche 56 Teilnehmer und drei Gruppen betrachtet, verglichen werden. Trotz der unterschiedlichen Teilnehmer- bzw. Gruppengrößen kommen beide Studien zu dem Ergebnis, dass der Einfluss von immersiven VR im Lernbereich motivierend auf die Benutzer wirkt [Ka09; JF00]. Die Anzahl der Teilnehmer bzw. Gruppen und die Ergebnisse der insgesamt 16 Studien sind in Tab. 1 aufgelistet. Studie Stich- Methode Einfluss auf Einfluss auf probe Lerneffekt Benutzer Aoki et al. 2007 36 T,5 G quantitativ Kein signifikanter - Einfluss Linda Eckardt et al. Aoki/Oman/ 36 T, quantitativ Lernprozess gefördert cyber-sickness Natapoff 2007 3G Chittaro/ 48 T, 2 G quantitativ Lernprozess Motivation, Buttussi 2015 gefördert; erhöhte neg. Wissenserhalt Emotion Grabowski/ 21 T quantitativ Lernprozess gefördert Benutzerfreund- Jankowski 2014 lich, nützlich, lohnenswert Iwane et al. 7T quantitativ Lernprozess Systembenutzun 2011 gefördert; g positiv Verständnis gefördert Jackson/Fagan 56 T, qualitativ Lernprozess Motivation, 2000 3G gefördert; cyber-sickness kollaboratives Lernen unterstützt Juanes/Ruisoto/ - - Lernprozess cyber-sickness Briz-Ponce gefördert, 2016 Verständnis gefördert Kaphingst et al. 156 T, quantitativ Lernprozess Motivation, 2009 2G gefördert; Interesse, Verständnis gefördert Vergnügen Kleven et al. 12 T, quantitativ Lernprozess Motivation, 2014 2 G (1); gefördert; Vergnügen, 12 T (2) kollaboratives Lernen cyber-sickness unterstützt Kulcsár et al. 27 T, quantitativ Lernprozess Weniger Stress 2013 2G gefördert; und Druck, Verständnis gefördert höhere Risikobereit- schaft Low et al. 2004 25 T, quantitativ HMD kein - 4G Unterschied zu Hybrid-Brille Passig/Tzuriel/ 117 T, quantitativ Kog. Modifizier- - Eshel-Kedmi 4G barkeit besser 2016 Tate/Sibert/ 12 T, quantitativ Starker Anstieg der Weniger Risiko, King 1997 2G Ausführung/ Sicherheitsge- Leistung fühl Villagrasa/ 50 T quantitativ Lernprozess Motivation & Fonseca/ Durán und gefördert; Engagement 2014 qualitativ Verständnis gefördert erhöht, Positive Nutzerfahrung Yamada/ 20 T quantitativ Lernprozess Positiver Systematische Literaturanalyse zum Lernen in virtuellen Realitäten Tsagaan/ gefördert, ersetzt aber Eindruck des Nakatani 2011 kein konventionelles VR-Systems auf Lernen alle Benutzer Tab. 1: Einfluss durch VR (T=Teilnehmer, G=Gruppen) 3.4 Lernen in einer augmentierten Realität Insgesamt wurden zehn Studien identifiziert, welche den Einfluss mittels AR in Verbindung mit HMDs auf den Lerneffekt untersucht haben. Vier davon haben sich spezifischer mit dem Einfluss auf den Lerneffekt mit Hilfe von HMDs beschäftigt [AKG11; JBC08; MNG12; PMT16]. Alle vier Studien sind zu einem positiven Ergebnis gekommen. Jedoch stellte sich auch heraus, dass die Verwendung der AR mit einem HMD keinen signifikanten Unterschied zu einer Kontrollgruppe der jeweiligen Studien ergab. In zwei Studien wird das Tragen eines HMDs als unangenehm empfunden, da diese bei einer dauerhaften Benutzung zu schwer werden [AKK05; MNG12]. In der Studie von Juan, Beatrice und Cano (2008) wurden zwei Gruppen getestet. Eine Gruppe lernte mit HMDs und die andere Gruppe am PC-Monitor. Bei beiden Gruppen wurde ein positiver Lernerfolg festgestellt, jedoch ohne signifikanten Unterschied zueinander. Für die Probanden war es nicht relevant, ob sie mit einem HMD oder am PC-Monitor lernen. Bei der Studiensuche, die sich im Allgemeinen mit der Untersuchung des Einflusses von AR auf den Lerneffekt unter Verwendung von HMDs beschäftigen, wurden insgesamt sechs Studien identifiziert [Co13; Dü06; MGP12; OOG15; Wa96; YL14]. Fünf davon stellten fest, dass AR den Lernprozess effektiv beeinflusst [Co13; Dü06; MGP12; OOG15; YL14]. Bei der Studie von Chow et al. (2013) kamen die Forscher zu der Erkenntnis, dass die Probanden durch Praxis und Spielelemente, wie beispielsweise Feedback während bzw. nach der Anwendung, motivierter sind. Durch die pädagogische AR-Anwendung für Studenten stellten Martin-Gutiérrez/Guinters/Perez-Lopez (2012) fest, dass dies nicht nur den Lernerfolg gefördert hat, sondern auch die Lehrer entlastet hat. Zu einer ähnlichen Erkenntnis kamen auch Yang und Liao (2014), die eine AR als einen virtuellen Klassenraum testeten. Die Schüler waren dadurch motivierter und die Kommunikation mit den Lehrern wurde ebenfalls verbessert. Die Vergleichsgruppe lernte an konventionellen PCs mit Tastatur und Maus. Das bessere Lernergebnis wurde von den Probanden mit dem AR-System erzielt. Zwei Studien stellten fest, dass AR eine gute Trainingsmethode ist, um sich Wissen schnell anzueignen, jedoch wurde dabei auch festgestellt das eine lange und dauerhafte Benutzung der HMDs als unangenehm empfunden wird [OOG15; AKK05]. Dünster et al. (2006) bemerkten beim Lerntraining (räumliche Fähigkeiten) keinen relevanten Unterschied zur Vergleichsgruppe. Wagner et al. (1996) stellten in ihrer Studie fest, dass ihr AR-System durchaus nützlich ist, um die Fähigkeiten der Ärzte bei Operationen zu verbessern. Durch die Verwendung der AR- Technologie wurde in fünf Studien ein positiver Effekt festgestellt. Die Teilnehmer waren interessierter und dadurch motivierter beim Lernen [Co13; MGP12; OOG15, PMT16; YL14]. Auf Basis der Recherche ist die Verwendung der AR-Technologie als positiv zu werten, jedoch bleibt die Frage offen, ob sich eine Investition in diese Linda Eckardt et al. Technologie lohnt. In Tab. 2 sind die Studien mit Teilnehmerzahl und Gruppengröße, sowie deren Erkenntnisse aufgelistet. Studie Stich- Methode Einfluss auf Einfluss auf probe Lerneffekt Benutzer Asai/Kobayashi/Kondo 22 T quantitativ Lernprozess HMD: keine 2005 gefördert; keine Benutzung der signifikanten Hände positiv; Unterschiede schlechte zwischen beiden Auflösung; HMD Technologien bei Langzeitbenutzung zu schwer Chow et al. 2013 7T quantitativ Lernprozess Nützlich, erzeugt gefördert Interesse, motiviert, Anfangs verwirrend Dünser et al. 2006 215T, quantitativ Lernprozess - 4G gefördert Juan/Beatrice/Cano 40 T, quantitativ Lernprozess Nützlich 2008 2G gefördert; kein Unterschied zwischen HMD und PC Martin-Gutiérrez/ 20 T, quantitativ Lernprozess Interessant, Guinters/ Perez-Lopez 2G gefördert; kein zufrieden, 2012 Unterschied angenehm zu zwischen HMD bedienen und Tablet PC Martin-Gutiérrez/ 260 quantitativ Lernprozess Niedrige pos. Navarro/ González T, 3 gefördert; kein Haltung gegenüber 2011 G Unterschied HMD, HMD zwischen HMD unbequem, Kabel und PC der Geräte störend, schwer Okimoto/ Okimoto/ 12 T quantitativ Wissen schnell Vergnügen, Goldbach 2015 und einfach Sicherheit und angeeignet Motivation Peden/Mercer/Tatham 14 T, quantitativ Lernprozess HMD-Gruppen 2016 3G gefördert, kein empfanden den signifikanter Unterricht Unterschied zw. angenehmer als den Gruppen konventionelle Gruppen Wagner et al. 1996 - - Verbessert Gewehrt mehr Systematische Literaturanalyse zum Lernen in virtuellen Realitäten präoperative Sicherheit Vorbereitungszeit Yang/Liao 2014 44 T, quantitativ Lernprozess Angenehme 2G gefördert Benutzung, Schwindel durch HMD Tab. 2: Einfluss durch AR (T=Teilnehmer, G=Gruppen) 4 Zusammenfassung und Ausblick Die systematische Litertaturanalyse nach dem PRISMA-Statement lieferte 26 Studien, die sich mit dem Einfluss von VR und AR mithilfe eines HMDs auf den Lerneffekt beschäftigen. Die meisten Studien berichteten über einen positiven Einfluss, aber nur wenige über einen besseren Einfluss auf den Lerneffekt durch VR oder AR mit HMDs als VR oder AR ohne die Benutzung der Displays oder konventionellen Lernmethoden. Im Bereich der VR stellt der Großteil der Studien einen positiven Effekt auf den Lerneffekt fest. Bei Studien mit Kontrollgruppen und der Benutzung von HMDs widersprechen sich die Ergebnisse. Während die Mehrheit keinen Unterschied zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe feststellen konnte, wird dieses Ergebnis von einigen Studien widerlegt. Durch die nicht eindeutigen Ergebnisse ist in diesem Bereich eine Vertiefung der Forschung nötig. Dies könnte durch weitere Versuche mit Kontrollgruppen, die speziell den Einfluss von HMDs auf den Lerneffekt betrachten, durchgeführt werden. Bei der Teilung in die Bereiche Simulation und virtuelle Lernumgebung ergeben sich die positiven Effekte aus unterschiedlichen Gründen. VR als Simulation bietet mögliche Vorteile in der Verhinderung von Gefahrensituationen für den Lernenden und Ressourcenschonung. Die virtuelle Lernumgebung wirkt sich hingegen positiv auf das Engagement und die Motivation des Lernenden aus. Dadurch ist eine Verbesserung des Lerneffekts zu erwarten. Diese muss allerdings noch weiterführend erforscht werden. Dazu bieten sich Versuche an, die Engagement und Motivation von Versuchspersonen bei der Benutzung von Lernumgebungen mit VR, beispielsweise mit Fragebögen, messen. Anschließend besteht die Möglichkeit die Auswirkungen auf den Lerneffekt und die Langfristigkeit dieser Effekte zu untersuchen. Neben Motivation und Engagement hat auch der Grad der Immersion und cyber-sickness einen Effekt auf den Lerneffekt. Durch eine verstärkte Immersion kann sich der Lernerfolg verbessern, wohingegen cyber-sickness den Lernenden bei der Erfüllung seiner Aufgabe behindert. Beide Effekte sind bei der Entwicklung neuer Lernanwendungen zu berücksichtigen. Die Immersion kann beispielsweise durch eine Vergrößerung des gleichzeitig wahrnehmbaren Sichtfeldes (Field of View) und des maximal möglichen Sichtfeldes Linda Eckardt et al. (Field of Regard) verbessert werden [RA10]. Die cyber-sickness wird durch die Latenzzeit zwischen Eingabe des Benutzers und Ausgabe in der VR beeinflusst. Eine geringe Latenz, speziell bei schnellen Bewegungen in der VR, ist erstrebenswert, um die Effekte der cyber-sickness zu verringern [SNL16]. Das Ergebnis bei Untersuchungen mit einer AR ähnelt denen mit VR. Konnte in einer Studie ein verbessertes Abschneiden der Gruppe mit AR gegenüber einer Kontrollgruppe festgestellt werden [YL14], weisen die restlichen Studien nicht auf signifikante Unterschiede zwischen Kontroll- und Versuchsgruppen hin, stellen aber durchaus einen positiven Einfluss auf den Lerneffekt fest. Durch die Unterschiede in den Technologien zwischen VR und AR lässt sich ableiten, dass sich AR eher als unterstützende Technologie zum Lernen eignet, wohingegen VR eine vollständige Lernumgebung darstellen kann. Bei beiden Technologien ist jedoch ein hoher Grad an Immersion wichtig, um ein gutes Ergebnis zu erzielen. Literaturverzeichnis [AKK05] Asai, K.; Kobayashi, H.; Kondo, T.: Augmented Instructions – A Fusion of Augmented Reality and Printed Learning Materials. In (Goodyear, P.; Sampson, D. G.; Yang, D. J.; Kinshuk; Okamoto, T.; Hartley, R.; Chen, N., Hrsg.): Proc. of the 5th IEEE Int. Conf. on Advanced Learning Technologies, IEEE Computer Society, Taiwan, S. 213-215, 2005. [Ao07] Aoki, H.; Oman, C. M.; Buckland, D. A.; Natapoff, A.: Desktop-VR system for preflight 3D navigation training. Acta Astronautica 63/7, S. 841-847, 2008. [AON07] Aoki, H.; Oman, C., M.; Natapoff, A.: Virtual-Reality-Based 3D Navigation Training for Emergency Egress from Spacecraft. 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