The use of single-user immersive virtual reality in professional training

Abstract

Diese Arbeit untersucht, wie Single-User immersive Virtual Reality in der Berufsausbildung genutzt werden kann, um sicherheitsrelevante und komplexe Inhalte, vor allem im Rahmen der Lehrausbildung, effektiv und effizient zu vermitteln, und wie diese Technologie in den Unterricht oder die Lehrpraxis integriert werden kann. Durch den Einsatz von VR wird ortsunabhängiges Training und das Erlernen von Inhalten, welche in der realen Welt nicht in dieser Form geübt werden können, ermöglicht. Ein besonderer Vorteil VR-basierter Lernszenarien besteht darin, dass Fehler keine persönliche Gefährdung oder kostspielige Schäden an teuren Anlagen zur Folge haben können. Herausforderungen, Vorteile und Möglichkeiten, welche diese Ausbildungsmethode bringen kann, werden untersucht und Empfehlungen für den Einsatz von VR in der beruflichen Ausbildung werden ausgearbeitet. In einer Fallstudie werden drei Trainingsszenarien untersucht und miteinander verglichen. Elektriker:innen-Szenario (N=109, Lehrlinge), Orientierung im Gebäude (N=41, Krankenpfleger:innen in Ausbildung) und Vorbereitung von Material für eine endotracheale Intubation auf einem Notfallwagen (N=41, Krankenpfleger:innen in Ausbildung) werden mit jeweiligen Auszubildenden getestet. Quantitative Daten werden in Fragebögen erhoben, die Technologieaffinität, Presence, User Experience und Technologieakzeptanz messen. Qualitative Daten werden in semistrukturierten Interviews und Beobachtungen erhoben. Die Studie untersucht, wie die Prototypen von zukünftigen Nutzern wahrgenommen werden, und welche Aspekte für die Integration solcher Ausbildungssysteme in Curricula wichtig sind. Die Ergebnisse zeigen, dass Single-User-VR-Trainings eine willkommene Bereicherung in der Berufsausbildung darstellen und die für die Übung von prozeduralen und sicherheitsrelevante Fähigkeiten in der Praxis sehr gut geeignet sind. Die Studie konnte einen deutlichen Mehrwert in Form von individuellem Lerntempo, mehr Wiederholungen, besserem Fokus und Freude an der VR-basierten Lernumgebung aufzeigen. Neben individuellen Designoptimierungen und inhaltlicher Weiterentwicklung ist die Einbettung des Systems in den Lehralltag die wichtigste Herausforderung. Sowohl die User-Experience als auch der wahrgenommene Mehrwert der Lösung sind wichtige Indikatoren dafür, dass ein System, wie es in dieser Studie entwickelt wurde, von Auszubildenden und Studenten langfristig als Ergänzung zu anderen Lernmethoden genutzt werden kann.

This thesis examines the use of immersive single-user virtual reality in professional training using head mounted display and hand controllers. VR training offers an advantage in the training of safety relevant tasks and complex procedures, which are currently not practised sufficiently. The goal is to investigate the challenges and opportunities of such training and establish recommendations for the use of single-user VR in professional training. In a case study, three training scenarios are examined. Electricians’ scenario (N=109, apprentices), a spatial orientation scenario (N=20, nurses in training) and a medical trolley scenario (N=21, nurses in training) are tested with future users in their educational programmes. Quantitative data is collected in questionnaires measuring affinity for technology interaction, presence, user experience and technology acceptance. Qualitative data is collected in semi-structured interviews and observations. The study investigates, how the prototypes are perceived by future users who are currently completing an apprenticeship or professional training, and which aspects are important for the integration of such training systems into curricula. The results show that single-user VR training is a welcomed enrichment in the professional training, enabling hands-on practice of procedural and safety-relevant skills. The study was able to show a clear added value in the form of individual learning pace, more repetition, better focus and enjoyment of the VR-based learning environment. Besides individual design optimizations and further development of content, embedding the system in everyday teaching, are the most important challenges. Both the user experience and the perceived added value of the solution are important indicators that a system like those developed in this study can be used by apprentices and students in the long term as a supplement to other learning methods.