Abstract
This paper presents an immersive Virtual Reality App for vocational training of assembly electricians and installation electricians. The app was designed on a didactics first principle and with a strong human-centric approach. The motivation for such an app is the heterogenous situations of the apprentices within their companies that prevents a fair and equal chance at the final exam. With the app apprentices have a tool available that enables them to prepare for the final exam independent on their individual situation in the local company. An evaluation based on A/B testing at several sites was preformed which showed a significant impact on the learning success. However, VR is today hardly used systematically in vocational training, which can be attributed to a lack of experience and research, among other factors. This example shows the potential and a promising approach for VR developments. Finally, it shall serve as a motivation to introduce VR for other use cases.
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Notes
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The results of the surveys were used primarily for questions regarding the application and application process of the VR learning environment. The results are discussed elsewhere.
References
Babu, S.K., Krishna, S., Unnikrishnan, R., Bhavani, R.R.:Virtual reality learning environments for vocational education: a comparison study with conventional instructional media on knowledge retention. In: 2018 IEEE 18th International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT), pp. 385–389. https://doi.org/10.1109/ICALT.2018.00094
Bertinelli, E.: Kann mit Hilfe von Videosequenzen, als unterstützende Massnahme zum Messkurs, die Handlungsfähigkeit des Montagepersonals bei der Erstprüfung gesteigert werden? Fallbeispiel zur Entwicklung der Weiterbildung in einem Elektrogrossbetrieb in der Schweiz. unveröffentlicht (2020)
Boxler, H.: Prüfen & Kontrolle. In: Boxler, H. (eds.) Niederspannungs-Installationsnorm NIN 2020 (S. 191–195). Bildungsservice Schweiz (2020)
Bryner, P., Hofmann, D., et al.: NIN COMPACT NIBT. Maximales Know-how – minimales Volumen. Electrosuisse (2015)
Bumillier, H., et al.: Prüfen der Schutzmassnahmen. In: Fachkunde Elektrotechnik (S. 368–380). Verlag Europa-Lehrmittel (2020)
Cattaneo, A.: Digitales Lernen: Nutzen wir wirklich alle Möglichkeiten? Überlegungen zur Integration von Technologien in die Berufsbildung 51(2), 8–12 (2022)
Dehnbostel, P.: Lernen im Prozess der Arbeit. Waxmann, Münster (2006)
Deterding, S., Dixon, D., Khaled, R., Nacke, L.: From game design elements to Gamefulness: defining” gamification”. In: Proceedings of the 15th International Academic MindTrek Conference: Envisioning Future Media Environments, pp. 9–15 (2011)
Dietzen, A.: Die Rolle von Wissen in Kompetenzerklärungen und im Erwerb beruflicher Handlungskompetenz. In: Stock, M., Schlögl, P., Moser, D. (Hrsg.), Kompetent—Wofür? Life skills—Beruflichkeit—Persönlichkeitsbildung: Beiträge zur Berufsbildungsforschung, pp. 39–53. Studienverlag (2015)
DIZH. Virtual Reality als Lernort für die Berufliche Grundbildung. DIZH -Digitalisierungsinitiative des Kantons Zürich, Jan 3 2022.https://dizh.ch/2022/01/03/virtual-reality-als-lernort-fuer-die-berufliche-grundbildung/
Doo, M.Y., Bonk, C., Heo, H.: A meta-analysis of scaffolding effects in online learning in higher education. Int. Rev. Res. Open Distrib. Learn. 21(3), 60–80 (2020)
EIT.swiss. Bildungsplan Elektroinstallateurin/Elektroinstallateur EFZ (2015a). https://www.eit.swiss/fileadmin/user_upload/documents/Berufsbildung/Grundbildung/Elektroinstallateurin_EFZ/_de/2015_EI_Bildungsplan.pdf
EIT.swiss. Bildungsplan Montage-Elektrikerin/Montage-Elektriker EFZ. EIT.swiss (2015b). https://www.eit.swiss/fileadmin/user_upload/documents/Berufsbildung/Grundbildung/Montage-Elektrikerin_EFZ/_de/2015_ME_Bildungsplan.pdf
EIT.swiss. Wegleitung zum Qualifikationsverfahren Elektroinstallateurin/Elektroinstallateur EFZ (2020a).https://www.eit.swiss/fileadmin/user_upload/documents/Berufsbildung/Grundbildung/Elektroinstallateurin_EFZ/_de/2015_EI_Wegleitung_QV.pdf
EIT.swiss. Wegleitung zum Qualifikationsverfahren Montage-Elektrikerin/Montage-Elektriker EFZ (2020b). https://www.eit.swiss/fileadmin/user_upload/documents/Berufsbildung/Grundbildung/Montage-Elektrikerin_EFZ/_de/2015_ME_Wegleitung_QV.pdf
Goertz, L., Fehling, C.D., Hagenhofer, T.: COPLAR-Leitfaden: Didaktische Konzepte identifizieren—Community of Practice zum Lernen mit AR und VR (2021). https://www.social-augmented-learning.de/wp-content/downloads/210225-Coplar-Leitfaden_final.pdf
Hamari, J., Koivisto, J., Sarsa, H.: Does gamification work?—a literature review of empirical studies on gamification. In: 47th Hawaii Int. Conference on System Sciences, pp. 3025–3034 (2014)
Heinlein, M., Huchler, N., Wittal, R., Weigel, A., Baumgart, T., Niehaves, B.:Erfahrungsgeleitete Gestaltung von VR-Umgebungen zur arbeitsintegrierten Kompetenzentwicklung: Ein Umsetzungsbeispiel bei Montage-und Wartungstätigkeiten. Zeitschrift für Arbeitswissenschaft 75(4), 388–404 (2021)
Kerres, M.: Wirkungen und Wirksamkeit neuer Medien in der Bildung. In: R. K. Keill-Slawik (Hrsg.), Education Quality Forum. Wirkungen und Wirksamkeit neuer Medien, pp. 31–44. Waxmann (2003)
Kim, K., Boelling, L., Haesler, S., Bailenson, J., Bruder, G., Welch, G.F.: Does a digital assistant need a body? The influence of visual embodiment and social behavior on the perception of intelligent virtual agents in AR. In: 2018 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR), pp. 105–114 (2018)
Kim, K.G., et al.: Using immersive virtual reality to support designing skills in vocational education. Br. J. Edu. Technol. 51(6), 2199–2213 (2020). https://doi.org/10.1111/bjet.13026
Knöll, B.: Differenzielle Effekte von methodischen Entscheidungen und Organisationsformen beruflicher Grundbildung auf die Kompetenz- und Motivationsentwicklung in der gewerblich-technischen Erstausbildung. Eine empirische Untersuchung in der Grundausbildung von Elektroinstallateuren. Shaker (2007)
Koehler, M., Mishra, P.: What is technological pedagogical content knowledge (TPACK)? Contemp. Issues Technol. Teacher Educ. 9(1), 60–70 (2009)
Krommer, A.: Warum der Grundsatz „Pädagogik vor Technik” bestenfalls trivial ist. Bildung unter Bedingungen der Digitalität (2018).https://axelkrommer.com/2018/04/16/warum-der-grundsatz-paedagogik-vor-technik-bestenfalls-trivial-ist/
Lanier, J.: Dawn of the new everything: encounters with reality and virtual reality. Henry Holt (2017). https://us.macmillan.com/dawnoftheneweverything/jaronlanier/9781627794091/
Leemann, R.J.: Educational Governance von Ausbildungsverbünden in der Berufsbildung – die Macht der Konventionen. In: Langer, R., Brüsemeister, T. (eds.) Handbuch Educational Governance Theorien. Educational Governance, vol. 43, pp. 265–287. Springer VS, Wiesbaden (2019). https://doi.org/10.1007/978-3-658-22237-6_13
Loke, S.-K.: How do virtual world experiences bring about learning? A critical review of theories. Australas. J. Educ. Technol. 31(1) (2015)
Nickolaus, R., Knöll, B., Gschwendtner, T.: Methodische Präferenzen und ihre Effekte auf die Kompetenz-und Motivationsentwicklung–Ergebnisse aus Studien in anforderungsdifferenten elektrotechnischen Ausbildungsberufen in der Grundbildung. ZBW 102, 552–577 (2006)
Palmas, F., Labode, D., Plecher, D. A., Klinker, G.: Comparison of a gamified and non-gamified virtual reality training assembly task. In: IEEE 11th International Conference on Virtual Worlds and Games for Serious Applications (VS-Games), pp. 1–8 (2019)
Pratticò, F.G., Lamberti, F.: Towards the adoption of virtual reality training systems for the self-tuition of industrial robot operators: a case study at KUKA. Comput. Ind. 129, 103446 (2021)
SBFI. (2017). Handbuch Prozess der Berufsentwicklung in der beruflichen Grundbildung. Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation SBFI. https://www.sbfi.admin.ch/sbfi/de/home/bildung/bwb/bgb/berufsentwicklung.html.html
Schmid, M., Petko, D.: ‹ Technological Pedagogical Content Knowledge› als Leitmodell medienpädagogischer Kompetenz. MedienPädagogik: Zeitschrift für Theorie Und Praxis Der Medienbildung, pp. 121–140 (2020)
Schwendimann, B.A., Cattaneo, A.A.P., Zufferey, J.D., Gurtner, J.-L., Bétrancourt, M., Dillenbourg, P.: The ‘Erfahrraum’: A pedagogical model for designing educational technologies in dual vocational systems. J. Vocat. Educ. Train. 67(3), 367–396 (2015). https://doi.org/10.1080/13636820.2015.1061041
SDBB. Evaluation Qualifikationsverfahren 2021; Praktische Arbeit Elektro-Installateurin/Elektro-Installateur EFZ. Schweizerisches Dienstleistungszentrum Berufsbildung | Berufs-, Studien- und Laufbahnberatung (SDBB) (2020a). https://www.eit.swiss/fileadmin/user_upload/documents/Berufsbildung/Grundbildung/Elektroinstallateurin_EFZ/_de/2015_EI_Wegleitung_QV.pdf
Seidel, T., Shavelson, R.J.: Teaching effectiveness research in the past decade: the role of theory and research design in disentangling meta-analysis results. Rev. Educ. Res. 77(4), 454–499 (2007)
Slater, M., Sanchez-Vives, M.V.: Transcending the self in immersive virtual reality. Computer 47(7), 24–30 (2014). https://doi.org/10.1109/MC.2014.198
Stalder, B., Carigiet, T.: Ausbildungsqualität aus Sicht von Lernenden und Betrieben. In: Qualität in der Berufsbildung. Anspruch und Wirklichkeit. Berichte zur beruflichen Bildung. W. Bertelsmann (2013)
Tramm, T.: Theorie-Praxis-Verknüpfung in der beruflichen Ausbildung (2011).https://www.ew.uni-hamburg.de/ueber-die-fakultaet/personen/tramm/files/theorie-praxis-verknuepfunginderberuflichenausbildung.pdf
Vygotsky, L.S., Cole, M.: Mind in society: Development of Higher Psychological Processes. Harvard University Press, Cambridge (1978)
Wang, S., Cheng, Y.: Designing a situational 3D virtual learning environment to bridge business theory and practice. In: Proceedings of the 13th International Conference on Enterprise Information Systems - Volume 3: ICEIS, pp. 313 (2011)
Winther, F., Ravindran, L., Svendsen, K.P., Feuchtner, T.: Design and evaluation of a VR training simulation for pump maintenance based on a use case at Grundfos. In: 2020 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces (VR), pp. 738–746 (2020).https://doi.org/10.1109/VR46266.2020.00097
Wolfartsberger, J., et al.: Virtual Reality als Trainingsmethode: Eine Laborstudie aus dem Industriebereich. HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik 59(1), 295–308 (2022)
Wood, D., Bruner, J.S., Ross, G.: The role of tutoring in problem solving. J. Child Psychol. Psychiatry 17(2), 89–100 (1976)
Zender, R., Buchner, J., Schäfer, C., Wiesche, D., Kelly, K., Tüshaus, L.: Virtual Reality für Schüler: Innen: Ein «Beipackzettel» für die Durchführung immersiver Lernszenarien im schulischen Kontext. MedienPädagogik: Zeitschrift für Theorie und Praxis der Medienbildung 47, 26–52 (2022)
Zender, R., Weise, M., von der Heyde, M., Söbke, H.: Lehren und Lernen mit VR und AR–Was wird erwartet? Was funktioniert. Proceedings der Pre-Conference-Workshops der 16. E-Learning Fachtagung Informatik (DeLFI 2018), CEUR-WS.org, 2018. 16 (2018)
Zenisek, J., Wild, N., Wolfartsberger, J.: Investigating the potential of smart manufacturing technologies. Procedia Comput. Sci. 180, 507–516 (2021)
Zinn, B.: Lehren und Lernen zwischen Virtualität und Realität. J. Tech. Educ. 7(1), 16–31 (2019)
Zinn, B. (Hrsg): Virtual, Augmented und Cross Reality in Praxis und Forschung: Technologiebasierte Erfahrungswelten in der beruflichen Aus-und Weiterbildung: Theorie und Anwendung. Franz Steiner Verlag (2020)
Zinn, B., Peltz, C., Guo, Q., Ariali, S.: Konzeptionalisierung virtueller Lehr- und Lernarrangements im Kontext des industriellen Dienstleistungsbereichs des Maschinen- und Anlagebaus. In: Zinn, B. (Hrsg.) Virtual, Augmented und Cross Reality in Praxis und Forschung—Technologiebasierte Erfahrungswelten in der beruflichen Aus-und Weiterbildung–Theorie und Anwendung, pp. 141–168. Franz Steiner Verlag (2020)
Zobel, B., Werning, S., Berkemeier, L., Thomas, O.: Augmented- und Virtual-Reality-Technologien zur Digitalisierung der Aus- und Weiterbildung – Überblick, Klassifikation und Vergleich. In: Thomas, O., Metzger, D., Niegemann, H. (Hrsg.) Digitalisierung in der Aus- und Weiterbildung: Virtual und Augmented Reality für Industrie 4.0, pp. 20–34. Springer, Heidelberg (2018). https://doi.org/10.1007/978-3-662-56551-3_2
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Keller, T., Berger, M., Michot, J., Brucker-Kley, E., Knaack, R. (2023). Didactics and Technical Challenges of Virtual Learning Locations for Vocational Education and Training. In: Zaphiris, P., Ioannou, A. (eds) Learning and Collaboration Technologies. HCII 2023. Lecture Notes in Computer Science, vol 14041. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-34550-0_7
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