Immersive VR-Lernumgebungen: Effekte von Kohärenzbildung und Umgebungsdetails

• Antragsteller: Dr. Christian Hartmann
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen ; Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie
• Förderung: Förderung von 2023 bis 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518077247

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Immersive Virtual Reality (IVR) ermöglicht ein realistisches Erleben digitaler Welten. Während IVR als vielversprechend für Lernumgebungen gilt, in denen komplexe kognitive Fähigkeiten trainiert werden, ist unklar, ob sie auch bei der Verarbeitung verbaler Informationen in authentischen Kontexten effektiv ist. Einige Studien zeigen Lernvorteile, während andere keine Lerneffekte oder sogar eine Überforderung der Lernenden feststellen. Diese Diskrepanz weist auf eine Forschungslücke hin, insbesondere hinsichtlich der Frage, wie sich die Kohärenz bzw. Passung zwischen verbalem Lerninhalt und immersiven Umgebungsdetails auf das Lernen auswirkt. Das Projekt «IVEKU» adressierte diese Forschungslücke, indem es die Effektivität von IVR-Umgebungen für den Wissenserwerb mit besonderem Fokus auf die Kohärenz zwischen verbal repräsentierten Lerninhalten und räumlich-situativen Umgebungsdetails untersuchte. Im Mittelpunkt standen die Auswirkungen von Kohärenz und Umgebungsdetails auf die kognitive Verarbeitung (einschließlich der kognitiven Belastung), die Wahrnehmung räumlicher Präsenz, den Wissenserwerb und die Motivation der Lernenden. Darüber hinaus dienten Blickbewegungsmuster als Indikatoren für Kohärenzbildungsprozesse und das räumliche Vorstellungsvermögen der Lernenden als moderierender Faktor für die Lernwirksamkeit. Kern des Projekts war die Durchführung eines zweifaktoriellen Laborexperiments mit 77 Studierenden und ergänzenden Prozessanalysen. Als Zwischenfaktor wurden die Umgebungsdetails einer VR-Umgebung entweder als immersive 360° VR-Umgebung oder als 2D-Bild in einer neutralen „weißen“ 360° VR-Umgebung präsentiert. Innerhalb dieser Umgebung (einer virtuellen Nachbildung der Sixtinischen Kapelle) wurden Textfelder implementiert, mit deren Hilfe die Kohärenz zwischen Umgebungsdetails und Lerninhalten als Innersubjektfaktor manipuliert wurden. Alle Probanden durchliefen das kohärente als auch das inkohärente IVR-Lernszenario. In beiden Bedingungen arbeiteten sie mit textbasiertem Lernmaterial, das entweder einen starken Bezug zu den Umgebungsdetails aufwies (kohärente Bedingung: Texte bezogen sich auf die Struktur des Innenraums) oder sich auf die Interpretation eines Bildes beschränkte, für dessen Analyse die Umgebungsdetails nicht entscheidend waren. Entgegen unseren Erwartungen zeigten die Projektergebnisse, dass Lernende mit inkohärenten Lernmaterialien besser lernten. Umgebungsdetails hatten demnach keine ablenkende Wirkung. Die Ergebnisse stellen bestehende Theorien zum immersiven Lernen in Frage und unterstreichen die Bedeutung weiterer Forschung zur IVR-spezifischen Aufmerksamkeitsregulation.

Link zum Abschlussbericht

https://doi.org/10.23668/psycharchives.16499

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Eye-tracking-based process mining for adaptive discovery learning in the context of immersive VF environments. Invited presentation at the Symposium „Enhancing Digital Education: Bridging Discovery and Direct Instruction” (Pädagogische Hochschule Freiburg)
  Hartmann, C., Kosel, C. & Bannert, M.
  
• Immersive Virtual Reality: How does environmental detail and its coherence with embedded text affect learning?. Center for Open Science.
  Hartmann, Christian; Kosel, Christian; Wolf, Annabel & Bannert, Maria
  
• Immersive VR learning environments: Coherence formation and effects of environmental details. Poster presented at the EARLI SIG 6 & 7 Conference, Tübingen, Germany, August 21-23, 2024
  Hartmann, C., Kosel, C. & Bannert, M.
  
• Immersive VR learning environments: Effects environmental details, coherence Formation and spatial abilities. Eingeladener Vortrag in dem Fachkolloquium von Prof. Dr. Maria Bannert (Technische Universität München)
  Hartmann, C.
  
• Immersive VR learning environments: Effects of coherence formation and environmental details [Preregistered report]
  Hartmann, C.
  
• Immersive VR-Lernumgebungen: Effekte von Umgebungsdetails und Kohärenzbildung. Vortrag auf dem 53. DGPs-Kongress / 15. ÖGP-Konferenz 2024, Wien, Österreich, September 18, 2024
  Hartmann, C., Kosel, C. & Bannert, M.
  
• Unveiling coherence formation: A process mining approach using eye-tracking to investigate immersive multimedia learning in virtual reality. Eingeladener Vortrag in dem Fachkolloquium von Prof. Dr. Tina Seufert (Universität Ulm)
  Hartmann, C.
  
• How do learners form coherence between environmental details and verbal information in virtual reality environments?," Conference paper to be presented at the 2025 AERA Annual Meeting, Denver (USA)
  Hartmann, C., Kosel, C., Seidel, T. & Bannert, M.