Keywords
Immersive Technologies
Pedagogical Usability
Supplementary Material
How to Cite
License
Copyright (c) 2023 Luisa Lauer, Markus Peschel
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Abstract
Augmented Reality (AR) technology facilitates innovative pedagogical-didactical design possibilities in educational situations by enriching the real world with virtual information. Especially for primary science studies, there is still a considerable research desideratum concerning the pedagogical and didactical potential of the use of AR as well as for the conception and implementation of corresponding AR tools in general. The aim of the study presented in this paper is to obtain basic insights into how primary school teachers assess the «pedagogical usability» of an AR tool for primary science studies. These assessments, obtained through interviews with primary school teachers, were collected in a qualitative design using a guided interview and evaluated using a structuring qualitative content analysis. Overall, the evaluated AR tool fulfils some sub-aspects of pedagogical usability from the teachers’ point of view (e.g. «motivation» and «student control») and could still be improved in other parts (e.g. regarding «applicability» and «feedback»). It is also evident that the teachers do not or hardly recognize the pedagogical-didactical advantages of AR and can also only partially identify or even name differences between types of AR technologies. The results provide a preliminary basis for further investigations on the teacher‘s role in conceptualizing, evaluating, and implementing highly innovative, technically supported educational tools and for exploring the pedagogical-didactical potential of AR on other topics in primary science and social studies.
References
Ainsworth, Shaaron. 2006. «DeFT: A Conceptual Framework for Considering Learning with Multiple Representations». Learning and Instruction 16 (3): 183–98. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2006.03.001.
Akçayır, Murat, und Gökçe Akçayır. 2017. «Advantages and Challenges Associated with Augmented Reality for Education: A Systematic Review of the Literature». Educational Research Review 20 (Februar): 1–11. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2016.11.002.
Altmeyer, Kristin, Sebastian Kapp, Michael Thees, Sarah Malone, Jochen Kuhn, und Roland Brünken. 2020. «The Use of Augmented Reality to Foster Conceptual Knowledge Acquisition in STEM Laboratory Courses—Theoretical Background and Empirical Results». British Journal of Educational Technology 51 (Januar): 611–28. https://doi.org/10.1111/bjet.12900.
Anderson, Cindy L., und Kevin M. Anderson. 2019. «Wearable Technology: Meeting the Needs of Individuals with Disabilities and Its Applications to Education». In Perspectives on Wearable Enhanced Learning (WELL), herausgegeben von Ilona Buchem, Ralf Klamma, und Fridolin Wild, 59–77. Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-64301-4_3.
Arici, Faruk, Pelin Yildirim, Şeyma Caliklar, und Rabia M. Yilmaz. 2019. «Research Trends in the Use of Augmented Reality in Science Education: Content and Bibliometric Mapping Analysis». Computers & Education 142 (Dezember): 103647. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2019.103647.
Azuma, Ronald, Yohan Baillot, Reinhold Behringer, Steven Feiner, Simon J. Julier, und Blair MacIntyre. 2001. «Recent advances in augmented reality». IEEE Computer Graphics and Applications 21 (6): 34–47. https://doi.org/10.1109/38.963459.
Avila-Garzon, Cecilia, Jorge Bacca-Acosta, Kinshuk, Joan Duarte, und Juan Betancourt. 2021. «Augmented Reality in Education: An Overview of Twenty-Five Years of Research». Contemporary Educational Technology 13 (3): ep302. https://doi.org/10.30935/cedtech/10865.
Bakenhus, Silke, Marisa Alena Holzapfel, Nicolas Arndt, und Maja Brückmann. 2022. «Die Erstellung einer Lernumgebung mit immersiver Virtual Reality für das Fach Sachunterricht nach dem M-iVR-L Modell». MedienPädagogik: Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung 47 (April): 76–93. https://doi.org/10.21240/mpaed/47/2022.04.04.X.
Bruner, Jerome S., Rose R. Olver, und Patricia M. Greenfield. 1971. Studien zur kognitiven Entwicklung. Stuttgart: Kohlhammer.
Buchner, Josef, Katja Buntins, und Michael Kerres. 2022. «The Impact of Augmented Reality on Cognitive Load and Performance: A Systematic Review». Journal of Computer Assisted Learning 38 (1): 285–303. https://doi.org/10.1111/jcal.12617.
Demarmels, Sascha. 2012. «Als ob die Sinne erweitert würden... Augmented Reality als Emotionalisierungsstrategie». IMAGE, Nr. 16: 34–51.
Dresing, Thorsten, und Thorsten Pehl. 2018. Praxisbuch Interview, Transkription & Analyse: Anleitungen und Regelsysteme für qualitativ Forschende. 8. Auflage. Marburg: Eigenverlag.
Dunleavy, Matt. 2014. «Design Principles for Augmented Reality Learning». TechTrends 58 (1): 2834. https://doi.org/10.1007/s11528-013-0717-2.
Dunker, Nina. 2016. «Berufsbezogene und epistemologische Beliefs von Grundschullehrkräften zum Experimentieren im naturwissenschaftlichen Sachunterricht». In Wege durch den Forschungsdschungel, herausgegeben von Nina Dunker, Nina-Kathrin Joyce-Finnern, und llka Koppel, 61–79. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-12095-5_3.
Djalev, Liubomir, und Stanislav Bogdanov. 2019. «Age and Gender Differences in Evaluating the Pedagogical Usability of E-Learning Materials». English Studies at NBU 5 (2): 169–89. https://doi.org/10.33919/esnbu.19.2.0.
Garzón, Juan, Kinshuk, Silvia Baldiris, Jaime Gutiérrez, und Juan Pavón. 2020. «How Do Pedagogical Approaches Affect the Impact of Augmented Reality on Education? A Meta-Analysis and Research Synthesis». Educational Research Review 31 (November): 100334. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2020.100334.
Garzón, Juan, und Juan Acevedo. 2019. «Meta-Analysis of the Impact of Augmented Reality on Students’ Learning Gains». Educational Research Review 27 (Juni): 244–60. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2019.04.001.
Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts (GDSU), Hrsg. 2013. Die Didaktik des Sachunterrichts und ihre Fachgesellschaft GDSU e.V. Bad Heilbrunn: Klinkhardt.
Haider, Michael, und Maria Fölling-Albers. 2020. «Auswirkungen von Analogiemodellen auf den Aufbau konzeptuellen Wissens im Sachunterricht der Grundschule – Beispiel Stromkreis». Unterrichtswissenschaft 48 (3): 469–91. https://doi.org/10.1007/s42010-020-00077-5.
Harris, Judi, und Mark J. Hofer. 2011. «Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) in action: A descriptive study of secondary teachers’ curriculum-based, technology-related instructional planning». Journal of Research on Technology and Education 43 (3): 211–29. https://doi.org/10.1080/15391523.2011.10782570.
Irion, Thomas, und Verena Knoblauch. 2022. «Lernkulturen in der Digitalität. Von der Buchschule zum zeitgemäßen Lebens- und Lernraum im 21. Jahrhundert», April. https://doi.org/10.25656/01:24387.
Kind, Sonja, Jan-Peter Ferdinand, Stephan Richter, und Sebastian Weide. 2019. «Virtual und Augmented Reality – Status quo, Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen». Arbeitsbericht Nr. 180. Berlin, Bad Honef: Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag. https://www.wandel-ostthueringen.de/wp-content/uploads/2020/10/VR-AR-Status-Quo.pdf.
Klewin, Gabriele, und Klaus-Jürgen Tillmann. 2019. «Lehrer*innenforschung, Praxisforschung und Forschendes Lernen – Ein Bericht über Bielefelder Erfahrungen». PraxisForschungLehrer*innenBildung. Zeitschrift für Schul- und Professionsentwicklung., Dezember, 1–19. https://doi.org/10.4119/PFLB-3172.
Krommer, Axel. 2019. «Wider den Mehrwert! Argumente gegen einen überflüssigen Begriff». In Routenplaner #DigitaleBildung. Auf dem Weg zu zeitgemäßem Lernen. Eine Orientierungshilfe im digitalen Wandel, herausgegeben von Axel Krommer, Martin Lindner, Dejan Mihajlovic, Jöran Muuß-Merholz, und Philippe Wampfler, 115–23. Hamburg: ZLL21.
Kurz, Andrea, Constanze Stockhammer, Susanne Fuchs, und Dieter Meinhard. 2007. «Das problemzentrierte Interview». In Qualitative Marktforschung, herausgegeben von Renate Buber und Hartmut H. Holzmüller, 463–75. Wiesbaden: Gabler. https://doi.org/10.1007/978-3-8349-9258-1_29.
Lauer, Luisa, und Markus Peschel. 2022. «Praxisideen für Augmented Reality (AR) im naturwissenschaftlich-orientierten Sachunterricht». In Digitales Lernen in der Grundschule III, herausgegeben von Birgit Brandt, Leena Bröll, und Henriette Dausend. Münster: Waxmann (im Druck).
Lauer, Luisa, Markus Peschel, Hamraz Javaheri, Paul Lukowicz, Kristin Altmeyer, Sarah Malone, und Roland Brünken. 2022. «Augmented Reality-Toolkit for Real-Time Visualization of Electrical Circuit Schematics». In Fostering Scientific Citizenship in an uncertain world – ESERA 2021 e-Proceedings (im Review).
Lauer, Luisa, und Markus Peschel. 2020. «Gestaltung von Lehr-Lernumgebungen mit Augmented Reality (AR)». In Fachliche Bildung und digitale Transformation - Fachdidaktische Forschung und Diskurse. Fachtagung der Gesellschaft für Fachdidaktik 2020, herausgegeben von Christian Maurer, Karsten Rincke, und Michael Hemmer, 64–67. Regensburg: pedocs. https://www.pedocs.de/frontdoor.php?source_opus=21659.
Loosen, Wiebke. 2014. «Das Leitfadeninterview – eine unterschätzte Methode». In Handbuch nicht standardisierte Methoden in der Kommunikationswissenschaft, herausgegeben von Stefanie Averbeck-Lietz und Michael Meyen, 1–15. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-05723-7_9-1.
Mayring, Philipp, und Thomas Fenzl. 2019. «Qualitative Inhaltsanalyse». In Handbuch Methoden der empirischen Sozialforschung, herausgegeben von Nina Baur und Jörg Blasius, 633–48. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-21308-4_42.
Milgram, Paul, und Fumio Kishino. 1994. «A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays». IEICE Transactions on Information Systems E77-D (12). http://vered.rose.utoronto.ca/people/paul_dir/IEICE94/ieice.html.
Milgram, Paul, Haruo Takemura, Akira Utsumi, und Fumio Kishino. 1995. «Augmented reality: a class of displays on the reality-virtuality continuum». Herausgegeben von Hari Das. Telemanipulator and Telepresence Technologies Proceedings Volume 2351 (Dezember): 282–92. https://doi.org/10.1117/12.197321.
Munoz-Cristobal, Juan A., Ivan M. Jorrin-Abellan, Juan I. Asensio-Perez, Alejandra Martinez-Mones, Luis P. Prieto, und Yannis Dimitriadis. 2015. «Supporting Teacher Orchestration in Ubiquitous Learning Environments: A Study in Primary Education». IEEE Transactions on Learning Technologies 8 (1): 83–97. https://doi.org/10.1109/TLT.2014.2370634.
Myllymäki, Mikko. 2019. «Paramedic Students’ Perceptions on the Technical and Pedagogical Usability of a Virtual Reality Simulation». https://www.researchgate.net/publication/333844710_Paramedic_students%27_perceptions_on_the_technical_and_pedagogical_usability_of_a_virtual_reality_simulation.
Nielsen, Jakob. 1993. Usability Engineering. San Diego, CA; USA: Academic Press.
Nokelainen, Petri. 2005. «The Technical and Pedagogical Usability Criteria for Digital Learning Material». In Proceedings of ED-MEDIA 2005--World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia & Telecommunications, 1011–16. Waynesville, NC: Association for the Advancement of Computing in Education (AACE). https://www.learntechlib.org/p/20212/.
Nokelainen, Petri. 2006. «An empirical assessment of pedagogical usability criteria for digital learning material with elementary school students». Educational Technology & Society 9 (2): 178–97.
Peschel, Markus. 2007. «Konzeption einer Studie zu den Lehrvoraussetzungen und dem Professionswissen von Lehrenden im Sachunterricht der Grundschule – Das Projekt SUN». In Kompetenzerwerb im Sachunterricht fördern und erfassen, herausgegeben von Roland Lauterbach, Andreas Hartinger, Bernd Feige, und Diethard Cech, 17:151–60. Probleme und Perspektiven des Sachunterrichts. Bad Heilbrunn: Klinkhardt. https://www.pedocs.de/volltexte/2017/15054/pdf/PPS_17.pdf#page=151.
Petko, Dominik, und Beat Döbeli Honegger. 2011. «Digitale Medien in der schweizerischen Lehrerinnen- und Lehrerbildung: Hintergründe, Ansätze und Perspektiven». Beiträge zur Lehrerbildung 29 (2): 155–71. https://doi.org/10.25656/01:13775.
Pinho, Andrés Luis Santos, Francisco Monteiro Sales Junior, Jose Guilherme Santa Rosa, und Maria Altina Silva Ramos. 2015. «Technical and pedagogical usability in a virtual learning environment: A case study at the Federal Institute of Rio Grande do Norte — Brazil». In 2015 10th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI), 1–4. Aveiro: IEEE. https://doi.org/10.1109/CISTI.2015.7170444.
Puentedura, Ruben R. 2015. «SAMR: A Brief Introduction». http://hippasus.com/rrpweblog/ar-chives/2015/10/SAMR_ABriefIntro.pdf.
Prieto, Luis P., Martina Holenko Dlab, Israel Gutiérrez, Mahmoud Abdulwahed, und Walid Balid. 2011. «Orchestrating technology enhanced learning: a literature review and a conceptual framework». Int. J. Technology Enhanced Learning 3 (6): 583–98. https://doi.org/10.1504/IJTEL.2011.045449.
Purchase, Helen. 1998. «Defining multimedia». IEEE Multimedia 5 (1): 8–15. https://doi.org/10.1109/93.664737.
Radu, Iulian. 2014. «Augmented Reality in Education: A Meta-Review and Cross-Media Analysis». Personal and Ubiquitous Computing 18 (6): 1533–43. https://doi.org/10.1007/s00779-013-0747-y.
Radu, Iulian, und Bertrand Schneider. 2019. «What Can We Learn from Augmented Reality (AR)?: Benefits and Drawbacks of AR for Inquiry-Based Learning of Physics». In Proceedings of the 2019 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 1–12. Glasgow Scotland Uk: ACM. https://doi.org/10.1145/3290605.3300774.
Ritchie, Stephen. 2006. «Ethical Considerations for Teacher-Education Researchers of Coteaching [11 paragraphs]». Forum Qualitative Sozialforschung / Forum: Qualitative Social Research 7 (4), Art. 21. https://www.qualitative-research.net/index.php/fqs/article/view/186/413.
Sales Junior, Francisco Monteiro, Altina Ramos, Andrés Luis Santos Pinho, und José Guilherme Santa Rosa. 2016. «Pedagogical Usability: A theoretical essay for e-learning». HOLOS 32 (1): 3–15. https://doi.org/10.15628/holos.2016.2593.
Schnotz, Wolfgang, und Maria Bannert. 2003. «Construction and Interference in Learning from Multiple Representation». Learning and Instruction 13 (2): 141–56. https://doi.org/10.1016/S0959-4752(02)00017-8.
Schweiger, Moritz, Jeffrey Wimmer, Maiyra Chaudhry, Beatriz Alves Siegle, und Dianchu Xie. 2022. «Lernerfolg in der Schule durch Augmented und Virtual Reality?: Eine quantitative Synopse von Wirkungsstudien zum Einsatz virtueller Realitäten in Grund- und weiterführenden Schulen». MedienPädagogik: Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung 47 (April): 1–25. https://doi.org/10.21240/mpaed/47/2022.04.01.X.
Silius, Kirsi, und Anne-Maritta Tervakari. 2003. «An Evaluation of the Usefulness of Web-Based Learning Environments – The Evaluation Tool into the Portal of Finnish Virtual University». http://www.mit.jyu.fi/OPE/kurssit/TIES462/Materiaalit/Silius_Tervakari.pdf.
Silius, Kirsi, Anne-Maritta Tervakari, und Seppo Pohjolainen. 2013. «A multidisciplinary tool for the evaluation of usability, pedagogical usability, accessibility and informational quality of Web-based courses». https://www.researchgate.net/publication/228603493.
Thees, Michael, Sebastian Kapp, Martin P. Strzys, Fabian Beil, Paul Lukowicz, und Jochen Kuhn. 2020. «Effects of Augmented Reality on Learning and Cognitive Load in University Physics Laboratory Courses». Computers in Human Behavior 108 (Juli): 106316. https://doi.org/10.1016/j.chb.2020.106316.
Tzima, Stavroula, Georgios Styliaras, und Athanasios Bassounas. 2019. «Augmented Reality Applications in Education: Teachers Point of View». Education Sciences 9 (2): 99. https://doi.org/10.3390/educsci9020099.
Weinberger, Armin. 2018. «Orchestrierungsmodelle und -szenarien technologie-unterstützten Lernens». In Digitalisierung und Bildung, herausgegeben von Silke Ladel, Julia Knopf, und Armin Weinberger, 117–39. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-18333-2_7.
Winther, Esther, Jessica Paeßens, Monika Tröster, und Beate Bowien-Jansen. 2022. «Immersives Lernen für Geringliteralisierte: Chancen der Augmented Reality am Beispiel der Finanziellen Grundbildung». MedienPädagogik: Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung 47 (April): 267–87. https://doi.org/10.21240/mpaed/47/2022.04.13.X.
Wyss, Corinne, Florian Furrer, Adrian Degonda, und Wolfgang Bührer. 2022. «Augmented Reality in der Hochschullehre: Überlegungen zu einer zukunftsweisenden Ausbildung von Lehrpersonen». MedienPädagogik: Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung 47 (April): 118–37. https://doi.org/10.21240/mpaed/47/2022.04.06.X.
Zurita, Gustavo, Nelson Baloian, Sergio Peñafiel, und Oscar Jerez. 2019. «Applying Pedagogical Usability for Designing a Mobile Learning Application That Support Reading Comprehension». Proceedings 31 (1): 6. https://doi.org/10.3390/proceedings2019031006.