Artikel29. Juli 2024von Dr. Lisa KönigLesezeit: 10 Minuten

Zukunft, jetzt! Mit Virtual Reality in der Grundschule lernen

VR-Anwendungen ermöglichen Lernenden den direkten Eintritt in phantastische oder auch weit entfernte Welten, machen komplexe technische oder naturwissenschaftliche Phänomene handlungsorientiert erschließbar und eröffnen neue Lernwege über die Grenzen des Klassenraums hinaus. Insbesondere für Primarstufenlernende bietet die Nutzung von VR vielfältige Potenziale. Doch wie lässt sich (bereits heute) Unterricht mit virtuellen Realitäten gestalten? In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die Potenziale und Herausforderungen von Virtual-Reality-Anwendungen im Grundschulunterricht und nehmen lerntheoretische und unterrichtspraktische Perspektiven ein.

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„Hereinspaziert in die virtuelle Welt …“

Digitalisierungsfragen stellen eines der zentralen Themen der aktuellen Bildungslandschaft dar: Eine sich digital wandelnde Welt mache den Einsatz digitaler Medien im Unterricht unabdingbar, schließlich sollte die Schule die Lebenswelt der Lernenden ernst nehmen und diese stärker als bislang berücksichtigen (Hauck-Thum, 2021; Frederking & Ladel, 2021; Irion et al., 2023). Darüber hinaus stellt sich allerdings auch die Frage: Welchen didaktischen Nutzen bringt der Einsatz digitaler Technologien? Aus welchen Gründen wirken sie lernförderlich auf die Entwicklung von Kindern und welche Grenzen gibt es hierbei zu berücksichtigen?

Insbesondere in primarstufenspezifischen Kontexten wurden hierzu in den letzten Jahren vermehrt Projekte durchgeführt, die u. a. die Wirksamkeit von Tabletunterricht untersuchten, einzelne Anwendungen aus lerntheoretischer Perspektive analysierten und für den Unterricht aufbereiteten, Umsetzbarkeit und Mehrwerte diskutierten und medienpädagogische wie fachdidaktische Debatten darüber entfachten, wann in dieser sensiblen Lerngruppe der Einbezug von digitalen Medien überhaupt angebracht sei, oder ob vielmehr Wert auf das Sammeln von authentischen Primärerfahrungen in der „echten Welt“ gelegt werden sollte, wobei digitale und virtuelle Erfahrungen höchstens ergänzend neben diesen stehen könnten (Irion, 2018; 2023; Brandt et al., 2022; Neuhaus et al., 2023).

Insbesondere die Entwicklung neuster Medienformen wie Virtual-, Augmented- oder Mixed-Reality-Anwendungen haben diese Diskussion nochmals verstärkt. Doch betrachtet man die aktuelle Forschungslandschaft rund um das Thema VR, AR und MR in Bildungskontexten fällt auf, dass sich dieser entweder grundlegend mit medienpädagogischen Fragestellungen hinsichtlich eines lernförderlichen Einsatzes der neuen Technologien beschäftigt oder aber erneut einzelne Anwendungen analysiert und für den Unterricht nutzbar gemacht werden. Ein Fokus auf primarstufenspezifische Herausforderungen bleibt hierbei zumeist außen vor, obwohl insbesondere Virtual-Reality-Anwendungen aufgrund ihrer gegenstandsspezifischen Gestaltungsstrukturen vielfältige Potenziale für die Anbahnung und Ausprägung kindlicher Lernprozesse bereithalten, die sich auch bereits heute in Unterrichtssettings integrieren lassen (vgl. hierzu u. a. die Studien nach Freina & Ott, 2015; Wu et al., 2020; Makransky & Petersen, 2021).

Im folgenden Beitrag wird daher der Frage nachgegangen, welche Lern- und Bildungspotenziale VR-Anwendungen innewohnen und welche Herausforderungen bei der schulischen Verwendung zu beachten sind.

Lernen mit VR-Anwendungen in der Primarstufe: Potenziale

Die empirische Forschung zum lernförderlichen Einsatz von Virtual-Reality-Anwendungen steckt sowohl im nationalen wie auch im internationalen Kontext noch in den Kinderschuhen – handelt es sich doch bei Virtual-Reality im Vergleich zu anderen Medienformen noch um ein recht junges massentaugliches Phänomen. Zwar hat sich sowohl die zugrundeliegende Technologie als auch die entsprechenden Anwendungen in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt, doch fehlt es an vielen Stellen noch immer an Ergebnissen einer fundierten Grundlagenforschung (Hellriegel & Čubela, 2018, S. 60; Southgate, 2020, S. 24; Zender et al., 2022, S. 28 oder auch exemplarisch die Metaanalysen von Kavanagh, 2017; Jensen & Konradsen, 2018 sowie Radianti et al., 2020).
Unabhängig von der fachdidaktischen Referenzdisziplin und dem Fokus auf einen bestimmten Schultyp zeigt sich allerdings bereits jetzt, dass Virtual-Reality-Anwendungen aufgrund ihrer mediumsspezifischen Gestaltungsstrukturen Lern- und Bildungspotenziale aufweisen, die sich lernförderlich auf die Anbahnung von Wissens-, Könnens- und Bewusstseinsstrukturen auswirken können (Bower et al., 2013; Fowler, 2015; Frehlich, 2020; Prange, 2021).

Im primarstufenspezifischen Kontext erweisen sich insbesondere drei Strukturen von Virtual-Reality-Anwendungen als besonders lernförderlich:

Herausforderungen von Virtual-Reality Anwendungen

Um die Lern- und Bildungspotenziale von Virtual-Reality Anwendungen bestmöglich zu nutzen, sollten jedoch ebenso mit VR verbundene Herausforderungen mitreflektiert werden. Im primarstufenspezifischen Kontext sind dabei vor allem folgende Aspekte relevant:

Jetzt wird’s konkret – Exemplarische Anwendungen für den Einsatz im Deutsch-, Mathematik- und Sachunterricht

Nachdem die lernförderlichen Potenziale und zu beachtenden Herausforderungen von Virtual- Reality in primarstufenspezifischen Kontexten bislang aus theoretischer Perspektive betrachtet wurden, werden im Folgenden drei VR-Anwendungen vorgestellt, die sich für den Unterrichtseinsatz im Deutsch-, Mathematik- und Sachunterricht eignen und dabei exemplarisch zeigen, inwiefern VR das Lernen unterstützen kann.

A Fisherman’s Tale – Deutschunterricht (Schwerpunkt: literarisches Verstehen)

In A Fisherman’s Tale (Innerspace VR, 2019) schlüpfen die Spielenden mithilfe eines VR-Headsets in die Rolle eines einsamen Fischers, der seit einem tragischen Bootsunglück allein in einem verlassenen Leuchtturm lebt. Als er eines morgens erwacht, findet er sich selbst jedoch in eine Marionette verwandelt vor, Gegenstände in seinem Haus wurden umgestellt und auch das Meer vor seinem Fenster scheint verschwunden zu sein: Denn als es ihm gelingt, das von Innen vernagelte Fenster aufzustemmen, entdeckt er, dass sein Leuchtturm plötzlich in einer größeren Version seiner selbst steht und er alle seine Habseligkeiten in einer deutlich größeren Variante betrachten kann. Doch auch auf seinem Esstisch findet sich ein Modell seines Zuhauses, in dem er sogar sich selbst als Miniversion entdeckt und sobald er in diesem etwas bewegt, verändert sich auch seine Umgebung um sich herum. Der Fischer beschließt, dem Mysterium der verschachtelten Welt, in die er plötzlich geraten ist, genauer auf den Grund zu gehen und einen Weg hinaus aus dem Leuchtturm zu finden, doch dieser wird von einigen Rätseln blockiert…

Die in A Fisherman’s Tale erzählte Geschichte bietet zahlreiche Anknüpfungspunkte für den Einsatz im Literaturunterricht der Primarstufe, vor allem für die Ausprägung literarischer Verstehensprozesse (Spinner, 2006; Boelmann & König, 2021; König, 2022b). Anhand der narrativen Struktur lassen sich sowohl Grundlagen des Handlungs- als auch des Figurenverstehens fördern, die präsentierte Schachtelwelt (vgl. Abb. 2) und die darin enthaltenen Rätsel folgen einer linearen, einsträngigen Erzählung, sodass die Anforderungsstruktur der VR-Geschichte vor allem die grundlegenden Kompetenzen literarischen Verstehens adressiert. Darüber hinaus finden sich im Rahmen der Virtual-Reality-Anwendung zahlreiche intertextuelle Verweise auf das Märchen Der Fischer und seine Frau (Gebrüder Grimm KHM 19), sodass auch diese gemeinsam mit den Lernenden herausgearbeitet und beispielsweise im Rahmen einer Einheit zu Märchen und ihren genretypischen Merkmalen aus intermedialer Perspektive eingebettet werden können. Das besondere Potenzial von A Fisherman’s Tale liegt jedoch in den Möglichkeiten der Erkundung des literarischen Handlungsraums. Durch die Präsentation der Geschichte im Rahmen der Schachtelwelt, sind die Spielenden darauf angewiesen sich mit einzelnen Raumobjekten der literarischen Umgebung zu beschäftigen – wollen sie beispielsweise den menschengroßen Anker vor der Tür des Fischers entfernen, müssen sie lediglich die kleinere Version im Modell des Leuchtturms auf dem Esstisch bewegen, um das Hindernis zu beseitigen. Hierzu müssen sie die spielinhärenten Handlungslogiken durchdringen und sich entsprechend im literarischen Raum orientieren, gleichzeitig befördert die Gestaltung der VR-Umgebung als vollständig erkundbarer Raum aber auch die handlungsorientierte Auseinandersetzung, um sich die entsprechenden narrativen handlungslogischen Zusammenhänge zu erschließen. Die Exploration der virtuellen Umgebung fungiert folglich als Stützsystem im literarischen Verstehensprozess und ermöglicht einen direkten und unmittelbaren Zugang zur literaturwissenschaftlichen Kategorie Raum, die ansonsten mithilfe von anderen medialen Gratifikationen nur schwer im Primarstufenunterricht zu vermitteln ist (für eine detaillierte Analyse der gestimmten Raumobjekte und ihrer damit einhergehenden Potenziale für den literarischen Verstehensprozess siehe König, 2023).

Cubism – Mathematikunterricht (Schwerpunkt: Geometrie)

Cubism (van Bouwel, 2020) setzt ebenfalls auf das handlungsorientierte Erkunden durch die Anwendenden, jedoch im mathematischen Fachkontext: Innerhalb der übersichtlichen virtuellen Umgebungen werden den Spielenden Teile eines Klötzchen-Bauwerks präsentiert, die es in einer vorgegebenen Form zusammen zu puzzeln gilt (vgl. Abb. 3). Hierbei können sie mithilfe von Gestensteuerung oder auch den Handcontrollern einer VR-Brille die Teilobjekte näher betrachten, heranziehen, drehen, rotieren und an einer vermuteten Stelle des Bauwerks platzieren. Wurde eine Form richtig gelöst, wird das Bauwerk in Gänze präsentiert, bevor es an die Lösung eines schwierigeren Puzzles geht.

Die Anwendung ist daher wie gemacht für den Einsatz im Mathematikunterricht der Primarstufe – vor allem im Kontext der geometrischen Grundbildung, genauer der Vorstellungsbildung von Raum-Lage-Beziehungen geometrischer Körper durch mentale Rotationen (Franke & Reinhold, 2016; Helmerich, 2016). In bisherigen Unterrichtssettings werden den Lernenden hierzu zumeist Arbeitsblätter ausgelegt, auf welchen unterschiedliche Klötzchen-Bauwerke abgebildet werden, mit welchen es im Folgenden zu arbeiten gilt. So werden anhand von Lageplänen die gezeigten Körper näher beschrieben, die Perspektive anhand von mentalen Rotationen verändert und schriftlich fixiert, um die geometrische Raumvorstellung der Lernenden zu verbessern. Viele Kinder tun sich jedoch mit eben jenen mentalen Rotationen schwer, da sie diese benötigen, um einen Körper aus einer anderen Perspektive betrachten zu können und eine unzureichende Ausprägung dieser Fähigkeit das Lösen der Aufgabe beeinträchtigt. Cubism unterstützt die Anwendenden bei der Ausprägung eben jener mentalen Rotationen, indem die Körper im virtuellen Raum in einzeln betracht- und bewegbare Teile zerlegt werden, das handlungsorientierte Bewegen und Drehen der Figuren voraussetzt und im Sinne einer kontinuierlichen Anforderungssteigerung zunächst mit einfachen Bauwerken beginnt, bevor von den Spielenden verschiedene Rotationsverfahren angewendet werden müssen, um die Rätsel zu lösen. Insbesondere das handlungsorientierte Erkunden der geometrischen Raum-Lage-Beziehungen kann sich dabei auf den Lernprozess der Kinder auswirken, da sie die Bauwerke nicht nur aus unterschiedlichen Perspektiven visualisiert bekommen, sondern sich aktiv mit diesen auseinandersetzen müssen, um die Bauwerke richtig auszufüllen (vgl. hierzu u. a. Schlosser, 2024). Für das korrekte Platzieren der Raumobjekte braucht es zwar etwas Geschick, aber nach einer kurzen Einarbeitungsphase ist die Bewegung im virtuellen Raum kein Problem mehr.

Honigbiene VR – Sachunterricht (Schwerpunkt: Tiere und Pflanzen in ihren Lebensräumen)

Einen etwas anderen Schwerpunkt legt die kleine VR-Anwendung Honigbiene VR (STEP-ANI-MOTION GmbH, 2019). In der App erkunden die Lernenden in einer 360°-Umgebung eine interaktive Wiese und einen sich darauf befindenden Bienenstock, in dem sie ein fleißiges Bienenvolk ganz aus der Nähe kennenlernen können. Die Steuerung erfolgt über angezeigte Interaktionspunkte, die mit der Bewegung des Tablets ausgewählt werden können und hinter denen sich neue Szenen aus dem Leben der Insekten verbergen: So ist es beispielsweise möglich, einerseits über die virtuelle Wiese zu laufen und die Bienen beim Sammeln von Pollen und Nektar zu beobachten, andererseits aber auch direkt mit den Bienen auf Augenhöhe in ihren Stock hineinzufliegen und diesen gemeinsam mit den Sechsbeinern zu erkunden.

Insbesondere für den Sachunterricht bietet Honigbiene VR damit einige Potenziale, um sich dem Kompetenzbereich „Tiere und Pflanzen in ihren Lebensräumen“ (Bildungsplan BW Sachunterricht, 2016, S. 20/40) anzunähern. Im Rahmen dessen sollen anhand exemplarischer Lebewesen Lebensräume und -vorgänge der Natur identifiziert, in der eigenen Lebenswelt wahrgenommen und grundlegende Strukturen über den Zusammenhang von Mensch und Natur herausgearbeitet werden (GDSU, 2013, S. 15f.). Hierzu werden oftmals Primärerfahrungen empfohlen, da die Lernenden so leichter die kennengelernten Inhalte auf die eigene Lebenswelt übertragen und die Bedeutsamkeit von Tier und Pflanze in der Welt wahrnehmen können. Der Einsatz von Virtual-Reality-Anwendungen versucht, diese Primärerfahrungen anzureichern oder aber überhaupt erst möglich zu machen, denn nicht alle Bildungseinrichtungen verfügen über einen Schulgarten. In einem noch kleineren Anteil macht es aus ökologischen Gründen Sinn, ein eigenes Bienenvolk anzusiedeln und selbst dann erweist sich ein Einblick in das Stockleben als herausforderungsreich (vgl. exemplarisch Druschky, 2010). Mithilfe der virtuellen Umgebung können die Lernenden anhand des Beispiels Biene die Konzepte des Zusammenlebens von Insekten untereinander niedrigschwellig erkunden, Wissensstrukturen aufbauen und im Sinne des erfahrungsbasierten Lernens erste Eindrücke sammeln. Die Übertragung der Bedeutsamkeit von Bienen bzw. Insekten in der Natur und unserem Ökosystem erfolgt in anschließenden Reflexionsrunden, die von den Lehrkräften begleitet werden.

Dieser Beitrag basiert auf den Inhalten des schule-mal-digital.de-Artikels Neue Welten entdecken – Virtual Reality im Grundschulunterricht und wird in Kürze in ausführlicher Form auf schule-mal-digital.de im Rahmen des Themenschwerpunkts Unterrichten und Lernen mit Augmented Reality und Virtual Reality erscheinen. Er wurde vom Redaktionsteam von schule-mal-digital.de betreut.