Virtualisierung - Ein Überblick
Der Artikel gibt einen Überblick über Virtualisierung im Bildungsbereich. Virtualisierung bezeichnet die Verlagerung von Lernprozessen, Inhalten und Umgebungen in digitale bzw. simulierte Räume, etwa durch VR (Virtual Reality), AR und Simulationen. Ziel ist es, Lernen anschaulicher, sicherer, individueller und kollaborativer zu gestalten.
Was bedeutet Virtualisierung?
Der Begriff Virtualisierung bezeichnet allgemein die Verlagerung von Prozessen, Räumen oder Interaktionen in digitale oder computergestützte Umgebungen.
Im Bereich der Bildung ist Virtualisierung ein noch nicht allzu stark verbreiteter Ansatz der Digitalisierung von Schule und Unterricht. Im Bildungsbereich umfasst der Begriff insbesondere die Nutzung digitaler Technologien zur Gestaltung von Lernräumen, zur Simulation komplexer Inhalte und zur Erweiterung der Realität durch immersive Medien wie Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR). Im Bereich der Fachinformatik und Netzwerktechnik spricht man von Virtualisierung, wenn Betriebssysteme, Server und Software, z. B. über Hypervisoren betrieben werden. Virtualisierung ist hier also die Nachbildung von Hard‑ oder Software‑Objekten mithilfe einer Abstraktionsschicht, sodass mehrere virtuelle Systeme (z. B. Betriebssysteme, Speicher oder Netzwerke) gleichzeitig und unabhängig auf derselben physikalischen Hardware ausgeführt werden können.
Das „Eintauchgefühl” = Immersion
Immersion (engl. immersiveness) bezeichnet im Bereich der Virtuellen Realität (VR) das Gefühl, vollständig in eine virtuelle Umgebung einzutauchen. Dabei tritt die Wahrnehmung der realen Welt in den Hintergrund, sodass die virtuelle Welt als real erlebt wird. Eine hohe Immersivität wird durch Faktoren wie VR-Brillen, räumlichen Klang, Bewegungserfassung und Interaktionsmöglichkeiten erreicht.
Anwendungsfelder von VR in Bildung und Gesellschaft
Das in diesem Zusammenhang übergeordnete Ziel im Bildungsbereich ist, Lernprozesse flexibler, anschaulicher und kollaborativer zu gestalten. In der virtuellen Realität kann man in einem Schutzraum sicher agieren, z. B. in der beruflichen Bildung mit Strom, sensibler Software, gefährlichen Stoffen und Maschinen. Auch in anderen Fächern wie im Musikunterricht können virtuelle Umgebungen eingesetzt werden, bspw. beim Einsatz von virtuellen Instrumenten und Effekten.
Außerhalb des Bildungsbereichs spielen VR, XR und Simulationen vor allem in der Computerspieleindustrie, im Tourismus und der Industrie im Allgemeinen eine Rolle.
Dieser und die zugehörigen Artikel zu den Themen Virtualisierung und Simulationen sind schwerpunktmäßig auf die Bedürfnisse und Rahmenbedingungen von Lehrkräften und Lernenden zugeschnitten.
Virtualisierung im Bildungsbereich: Chancen, Konzepte und Hürden
Die digitale Transformation verändert die Art und Weise, wie Wissen vermittelt und erlebt wird, weiterhin grundlegend. Ein zentrales Element kann in diesem Prozess die Virtualisierung sein, die weit über das bloße Betrachten von VR-Videos hinausgeht und neue didaktische Horizonte eröffnen kann. Im Sinne des K+5- Modells können die Virtualisierung und das Lernen mit Simulationen einen wichtigen Beitrag für eine bessere Veranschaulichung und mehr Lebensweltbezug leisten. Auch eine weitergehende Individualisierung ist mit diesen Technologien oft gut umsetzbar.
Einsatzbereiche im Unterricht
Virtualisierung kann in fast allen Fachbereichen zur Anwendung kommen:
MINT-Fächer: Abstrakte Phänomene wie Magnetfelder, Molekülstrukturen, Maschinen, das Steuern von IP-Paketen in einem Netzwerk-Router oder Zellreisen werden visuell und körperlich erlebbar. Man kann Objekte mit Controllern oder Gestensteuerung im virtuellen Raum bewegen, z. B. als „in VR handelnder, menschlicher Router” Datenpakete an die Netzwerkanschlüsse verteilen oder im Fach Biologie in einer virtuellen Umgebung Zellbestandteile beschriften und richtig zuordnen.
Geisteswissenschaften: Virtuelle Zeitreisen, z. B. ins alte Rom oder zur Berliner Mauer oder Begegnungen mit Zeitzeugen ermöglichen eine immersive Auseinandersetzung mit Geschichte.
Berufliche Bildung: Riskante oder teure Handlungen, wie die Montage von Triebwerken, das Arbeiten an Hochvolt-Fahrzeugen, das Training mit virtualisierten Betriebssystemen und Netzwerken, können in geschützten virtuellen Umgebungen trainiert werden.
Sprachen & Kunst: Virtuelle Sprachreisen mit Avataren oder das Erstellen von 3D-Kunstwerken im Raum fördern die kreative und kommunikative Kompetenz.
Musik: Der Einsatz virtueller Instrumente und Effekte erlaubt professionelle Musikproduktion direkt am Rechner oder Tablet ohne sehr teure Studio-Hardware.
Vorteile der Virtualisierung im Unterricht
Die Nutzung virtualisierter Lernsettings bietet Mehrwerte, die im folgenden Artikel „Virtualisierung und Simulationen - Was sagt die Wissenschaft?” wissenschaftlich eingeordnet werden.
Immersives Lernen: Das Gefühl, „mittendrin statt nur davor“ zu sein, führt zu einer stärkeren emotionalen Beteiligung und besseren Einprägsamkeit der Inhalte.
Sichere Fehlerkultur: Lernhandlungen sind reversibel (Reset-Funktion). Schülerinnen und Schüler können gefahrlos aus Fehlern lernen, ohne reale Schäden oder Kosten zu verursachen.
Individuelles Tempo: Virtualisierung ermöglicht orts- und zeitunabhängiges Lernen im eigenen Rhythmus.
Didaktische Reduktion: Komplexe Systeme können vereinfacht dargestellt werden, um den Fokus gezielt auf Kernaspekte zu lenken.
Herausforderungen und Nachteile im Klassenzimmer
Trotz vieler Potenziale gibt es auch einige Hürden bei der Implementierung von VR/XR im Unterricht:
Technische Voraussetzungen: Leistungsstarke Endgeräte, ein stabiles WLAN und eine kontinuierliche Wartung der IT-Infrastruktur sind zwingend erforderlich.
Gesundheitliche Aspekte: Bei der Nutzung von VR-Brillen kann es zur sogenannten Motion Sickness (Übelkeit) kommen. Daher werden oft kurze Lerneinheiten von 15 bis 30 Minuten empfohlen.
Didaktische Einbettung: Technik allein garantiert keinen Lernerfolg. Es bedarf durchdachter pädagogischer Konzepte, die auch Reflexionsphasen und analoge Methoden einbeziehen.
Datenschutz: Die Nutzung oft kommerzieller Plattformen muss im Einklang mit der DSGVO stehen, was häufig die Verwendung neutraler Schul-Accounts notwendig macht. Das ist nur mit einem gewissen Aufwand zu bewerkstelligen.
Personal: Geräte, Software und organisatorische Vorbereitungen erfordern Einarbeitung und kontinuierliche Betreuung. Der Zeitaufwand und auch die Lernkurve bei einem komplexen Thema wie der Virtualisierung sind nicht zu unterschätzen. Man benötigt auf Seiten der Lehrkräfte Personen, die bereit sind, diese Zeit und Energie in dieses Thema zu investieren.
Weiterführende Artikel
In den folgenden Artikeln werden die verschiedenen Facetten der Virtualisierung im Detail beleuchtet. Diese befinden sich aktuell in Erarbeitung:
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