De stand van zaken in onderwijs en training: AR, VR, MR en AI

Proberen is belangrijker dan studeren – dat was eigenlijk altijd al het motto, als iets tot een succes moet worden gebracht. Tegenwoordig is dit mogelijk door training 4.0 met Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR), Mixed Reality (MR) en Artificial Intelligence (AI) zonder directe gevolgen in de ‘echte’ professionele wereld zelf. Dit is precies waar steeds meer werkgevers gebruik van maken bij de opleiding en bijscholing van hun werknemers.

In Nederland maken tegenwoordig veel verschillende onderwijsinstellingen maar ook startups gebruik van deze middelen voor trainings- en onderwijsdoeleinden. Ook in Duitsland is onderwijs 4.0 gemeengoed aan het worden. In 2016 waren de nieuwe mogelijkheden al reden genoeg voor de het Duitse Ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF) om het initiatief Beroepsopleiding 4.0 te lanceren. In samenwerking met het Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB) (het Federaal Instituut voor Beroepsonderwijs en -opleiding) zoekt het ministerie naar nieuwe wetgeving voor toekomstig relevant, aantrekkelijk en concurrerend beroepsonderwijs. Daarom zijn er inmiddels tal van projecten ontwikkeld in samenwerking met universiteiten, instituten en IT-bedrijven.

Sollicitatie

Een van de toepassingen van dit soort technologieën is rond sollicitaties. Dankzij het onderzoeksproject Empat kunnen jongeren zich specifiek voorbereiden op interacties tijdens een sollicitatiegesprek. Met behulp van avatars in de vorm van een virtueel, empathisch trainingssysteem wordt de situatie geoefend en het eigen gedrag getraind. Om het gedrag van de interactieve avatar aan te passen aan de sociaal-emotionele situatie van de gebruiker, wordt een real-time analyse van sociale signalen gekoppeld aan een emotioneel real-time gebruikersmodel. Voor de onderzoekers van de Universiteit van Augsburg (Department of Computer Science), de Universität des Saarlandes (Psychologie) en bedrijven op het gebied van 3D-graphics, is de grootste uitdaging het realistisch ontwerpen van emotionele feedback door de avatar.

Hooggevoelige sensoren registreren sociale communicatiesignalen zoals oog-, hand- en lichaamsbewegingen en simuleren daarmee emotioneel-sociale interactiepatronen. De resultaten worden ook gebruikt om mogelijke emotionele toestanden van een gebruiker te berekenen. Het project wordt begeleid door een ethische adviesraad op het gebied van coaching, jeugdwerk, recht en onderwijs.

Uiteraard kunnen professionele gesprekken ook voor andere situaties worden getraind. VR-brillen worden bijvoorbeeld gebruikt voor de opleiding tot bankadviseur. Een onderzoeksproject is in 2018 van start gegaan en zal in de eerste helft van 2019 worden uitgebreid. Ongeveer 80 potentiële klantenadviseurs krijgen trainingseenheden met een virtual reality bril.

Virtuele noodgevallen

Het onderzoeksproject “Epicsave” loopt ook al sinds 2017. Hier worden verschillende scenario’s getest door het gebruik van VR in paramedische training. Het doel is “….om levensbedreigende noodsituaties die te zeldzaam zijn voor adequate training, zoals allergische shock bij kinderen, praktisch trainbaar te maken”, aldus de initiatiefnemers op hun website. Naast VR worden ook andere digitale tools gebruikt op het gebied van gaming, eye-tracking, virtuele agents en 3D-interactie. Het project wordt begeleid door deskundigen uit verschillende vakgebieden. Het projectmanagement en de mediatechnologie bij het onderzoek naar ervaringsgerichte Serious Games en Virtual Reality valt onder verantwoordelijkheid van de Hochschule Bonn-Rhein-Sieg. De Fraunhofer IESE is verantwoordelijk voor de mediadidactische conceptie en evaluatie van de leermodules. En de technische implementatie van de Serious Games en de VR-omgeving kwam van Tricat. Het in Ulm gevestigde bedrijf wordt wereldwijd beschouwd als een pionier op het gebied van virtuele 3D-leer- en werkomgevingen. De simulatietrainingen zijn geïmplementeerd bij de Malteser Hilfsdienst en de Academy for Emergency Medicine. Op lange termijn kan Epicsave ook worden overgedragen aan stagiairs in beroepen in de gezondheidszorg en aan artsen die verplicht zijn om verdere opleiding te volgen. In een derde stap wordt ook de ontwikkeling van een onderwijsportaal over gezondheidscrises voor het grote publiek overwogen.

Een soortgelijke aanpak wordt gevolgd door de virtuele brandweeropleiding in het district Cham, die nu ook in heel Duitsland wordt gebruikt. Samen met de Universiteit van Kassel is een systeem ontwikkeld waarmee noodkrachten met behulp van een 3D-bril in virtuele noodsituaties kunnen worden ingezet. Het grote voordeel: trainers kunnen het gedrag observeren, analyseren en corrigeren.

Toekomstige workshop

Met Social Virtual Reality wordt de echte wereld uitgebreid met een digitale. De app slaat de ontwerpgegevens op van een Heidelberg SX 74 serie pers, die het meest gebruikt wordt in trainingsworkshops op scholen ©Heidelberger Druckmaschinen.

Het Zukunftswerkstatt der Heidelberger Druckmaschinen AG werd opgericht met het doel om medewerkers te ontwikkelen die in staat zijn om op een duurzame manier om te gaan met dynamische veranderingen en tegelijkertijd een meer traditionele industrie interessant te maken voor digital natives. In deze cursus leren de cursisten van meet af aan de digitaliseringsstrategie van het bedrijf kennen. Mechatronica trainees kunnen bijvoorbeeld met behulp van Virtual Reality (VR) de innerlijke werking van een drukpers nader bekijken. En ze leren om montage-, onderhouds- en reparatiewerkzaamheden virtueel te simuleren. “Hier hebben we een voorbeeld van een succesvolle overgang van een gefinancierd project naar een aanvraag voor een industrieel bedrijf”, zegt Dr. Lutz Goertz, e-learning onderzoeker en hoofd onderwijsonderzoek bij mmb Institut. De walk-on drukpers werd eerder ontwikkeld en getest in het BMBF project “Social Virtual Learning”.

Digitale hulp

De BMW-fabriek in Landshut gebruikt nu ook digitale hulpsystemen in hun opleiding. VR-brillen worden gebruikt om leerlingen op te leiden, met name op het gebied van productie. Zo leren ze bijvoorbeeld eerst virtueel hoe een onderdeel met een verfspuitpistool te schilderen of hoe een werkstuk te boren. Volgens BMW wordt de spelsfeer niet alleen door jongere medewerkers gewaardeerd. De VR-bril geeft een echt beeld van het werkstation weer en begeleidt de gebruiker ook naar het juiste ontwerp. Aan het einde van de training wordt het resultaat geëvalueerd, zodat ook meteen gekeken kan worden naar verbetermogelijkheden. MRK-technologie (‘Human-robot collaboration’) wordt sinds 2012 in de fabriek van de Beierse autofabrikant in Dingolfingen gebruikt. Potentiële elektronica-ingenieurs, mechatronici en IT-specialisten doen hier hun eerste ervaring op in het programmeren van MRK-robots voor productie. De robots zijn flexibel inzetbaar. Ze bewegen zich direct naast de mens en voeren vaak monotone werkstappen uit die een hoge betrouwbaarheid of constante kracht en uithoudingsvermogen vereisen.

Virtuele vluchtstudenten

Sinds 2017 bestaat de European Flight Academy Lufthansa Aviation Training (LAT). Onlangs is de trainingsmodule “Visual Flight Rules (VFR)” uitgeroepen tot beste eLearning tool 2019 in de categorie Virtual Reality. De applicatie maakt het voor de vluchtstudenten mogelijk om interactief de structuur van het luchtruim en de herkenning van oriëntatiepunten vanuit de lucht te ervaren voordat ze hun eerste cross-country vlucht in een VR-omgeving maken. Na een virtuele briefing met 360° filmopnames met 3D-geanimeerde objecten ervaren de studenten een meeslepende, locatie- en tijdonafhankelijke ervaring van het luchtruim en de structuur ervan. Daarna vliegen ze virtueel rond op het Goodyear/USA-opleidingsvliegveld. Ze moeten bepaalde punten herkennen en zich richten op oriëntatiepunten. Het project is ontwikkeld in samenwerking met psychologen van de Technische Universiteit Berlijn en kan al een mooi resultaat laten zien: de vluchtstudenten lieten een 15 procent betere algemene prestaties zien in echte vliegmissies, terwijl tegelijkertijd hun stressniveaus verminderden.

Gemengde realiteit aan de universiteit

Dankzij de combinatie van augmented reality en actuele omstandigheden kunnen studenten civiele techniek aan de Universiteit van Weimar en de Universiteit van Ulm ruimtelijke informatie realistisch weergeven in drie dimensies. Tegelijkertijd krijgen ze achtergrondinformatie over bestaande objecten, zodat interactie mogelijk wordt. Toepassingsvoorbeelden zijn de aanleg van wegen, bruggen of gebouwen met aanvullende, door de computer gegenereerde informatie zoals formules en uitleg. Daarnaast zijn er verborgen parameters zoals bodemstructuur, CO2-uitstoot of thermodynamica, die dankzij Mixed Reality (MR) te zien en te ervaren zijn, waardoor een goede planning mogelijk is.

Didactiek

Dit is slechts een deel van waar de reis naar training 4.0 naartoe gaat. Het online magazine Immersive Learning biedt een actueel overzicht van het thema “Leren in virtuele werelden”.

E-Learning onderzoeker Goertz ziet ook grenzen in relatie tot digitale leermodules: “Het gebruik van VR mag geen doel op zich zijn. De nieuwe instrumenten moeten dienen om leerdoelen te bereiken”, zegt hij. “Virtual Reality Learning kan bijvoorbeeld bijzonder goed worden gebruikt voor het begrijpen van complexe processen, het oefenen van gedragspatronen, het trainen van bewegingen en het verwerven van zachte vaardigheden zoals communicatievaardigheden.”

Sünne Eichler, education management consultant, voorspelt – dankzij voortdurend geoptimaliseerde computerprestaties, verbeterde graphics en dalende hardwarekosten – een toenemend belang van VR in leersituaties: “Zo bieden we de leerling een leerervaring die dicht bij de werkelijkheid staat en toch zonder risico voor de echte wereld is. En met behulp van AI kunnen we specifieke leeraanbiedingen op maat maken”, zegt Eichler “Dat betekent individuele ‘learning on demand’ in plaats van schieten met hagel. Met behulp van AI kunnen we de cursist een snel antwoord geven op zijn specifieke vraag in een werkproces, bijvoorbeeld bij het bedienen van een machine, via chatbots. Hij krijgt de exacte kennis die hij nodig heeft en de machine leert meteen waar de typische bronnen van fouten in de werking liggen.

Hoofdfoto: De VR-bril toont een echt beeld van de werkplek. Het leidt de gebruiker ook naar het juiste ontwerp. Het maakt het mogelijk om nieuwe activiteiten in een vroeg stadium en onafhankelijk van de echte werkplek te trainen. © BMW.