Leer je meer met Augmented Reality?

Augmented Reality toepassingen zijn erg populair, maar heeft het ook meerwaarde om deze in je onderwijs te gebruiken? Dr. Nico Rutten onderzoekt deze vraag met één specifieke tool: de Augmented Reality sandbox. Hij hoopt uiteindelijk bredere lessen te kunnen trekken over het ondersteunen van onderwijs met Augmented Reality.

De Augmented Reality sandbox

De AR sandbox is een bak met zand voorzien van apparatuur, die hoogtelijnen op het zand projecteert. De apparatuur registreert de hoogte van het zand en waar je je handen boven de bak houdt. Zodra je de ligging van het zand verandert, volgt direct een aanpassing van de geprojecteerde hoogtelijnen. Zo zie je dus meteen het effect van wat je doet.

Op de website van UC Davis staan de handleiding en de software voor het zelf bouwen van een AR sandbox. Over de hele wereld zijn er honderden van deze zandbakken gerealiseerd. Vaak staan deze in musea en op tentoonstellingen. Het is voor zowel kinderen als volwassenen erg leuk om ermee aan de slag te gaan. Het is echter nog de vraag of een dergelijke tool leerprocessen kan ondersteunen. Het Teaching & Learning Lab heeft nu dus een AR sandbox om te onderzoeken of dat het geval is.

Embodied Cognition theorie

Leren met de AR sandbox sluit goed aan bij de Embodied Cognition theorie. Bij het begrijpen van kennis en leren, moet je je volgens deze theorie niet alleen richten op wat zich in de hersenen afspeelt. Je moet daarbij ook het lichaam betrekken en hoe je lichaam interacteert met de omgeving. Bij embodied cognition speelt conceptuele congruentie een belangrijke rol. Wanneer je ergens over nadenkt –bijvoorbeeld over hellingen– en tegelijkertijd met je handen in het zand hellingen vormt, is dat conceptueel congruent. Omdat waarover je nadenkt en wat je doet met je lichaam conceptueel gelijkvormig is, zou dit leiden tot een diepere vorm van leren. Daarnaast maak je om te leren niet alleen gebruik van het visuele en het verbale kanaal, maar ook van het tactiele (voelen) kanaal: een ander argument waarom belichaamd leren zou leiden tot dieper leren.

Het onderzoek van Rutten

Om te onderzoeken of de AR sandbox inderdaad dieper leren ondersteunt, gebruikt Rutten een opzet met instructeurs en uitvoerders. Zij kunnen elkaar niet zien: de uitvoerders staan bij de zandbak en de instructeurs staan achter een groot beeldscherm, waarop precies dezelfde hoogtelijnenkaart te zien is als die op het zand wordt geprojecteerd. De instructeurs krijgen ook een hoogtelijnenkaart op papier met als opdracht om die in de zandbak te laten nabouwen door de uitvoerders. De instructeurs geven instructies aan de uitvoerders om dat voor elkaar te krijgen. De uitvoerders zitten letterlijk met hun handen in de zandbak en volgen de instructies op zonder de opdracht te kunnen zien. De instructeurs kunnen op het grote beeldscherm het effect zien van wat de uitvoerders doen in de zandbak. Gaandeweg het proces van instructies geven en opvolgen, dient de creatie in de zandbak steeds meer te gaan lijken op de opdracht op papier. Van tevoren en na afloop doen de instructeurs en uitvoerders een toets die hun topografische inzicht meet.

Rutten onderzoekt zowel de uitkomsten van deze toetsen, als de dialoog tussen de instructeurs en de uitvoerders. Zo onderzoekt hij het gehele proces van interpretatie, communicatie en adaptatie, en de leereffecten bij zowel de instructeurs als uitvoerders. Zijn hypothese is dat de uitvoerders dieper leren dan de instructeurs, vanwege de conceptuele congruentie tussen de te leren materie en de belichaming ervan in de zandbak.

Onderzoeken van docenten en studenten

Rutten heeft zijn experiment tweemaal uitgevoerd in samenwerking met docenten en studenten van de Hogeschool Utrecht: eerst met een groep Aardrijkskunde-docenten in opleiding en daarna met een groep PABO-studenten. Daarnaast heeft hij ook samengewerkt met U-Talent: een groepje leerlingen koos de AR sandbox voor hun thesis. De leerlingen deden eenzelfde onderzoek als Rutten, maar vergeleken de leerresultaten ook nog met een controlegroep van leerlingen die op de klassieke manier leerden over topografie: op papier.

Tot slot heeft Rutten ook nog drie masterstudenten die onderzoek doen met de AR sandbox. Eén student doet een vergelijkbaar onderzoek als Rutten; een andere student maakt gebruik van handschoenen die vastzitten aan schepjes en doet daarmee onderzoek naar conceptuele congruentie; en tot slot laat een derde student leerlingen na interactie met de AR sandbox presenteren over hun ervaringen en onderzoekt dan of ze tijdens de presentatie meer gebaren gebruiken. Vooral de uitvoerders zouden dat moeten doen, is de hypothese: conceptuele congruentie!

De voorlopige resultaten

Op dit moment zijn de leereffecten nog niet geanalyseerd, maar de deelnemers aan het onderzoek zijn wel erg enthousiast over de AR sandbox. Rutten: “Aan het eind van elke nameting stel ik de vraag in hoeverre ze vinden dat de AR sandbox het verwerven van topografisch inzicht ondersteunt of belemmert, en waarom. De overgrote meerderheid is daarover positief. De deelnemers hebben dus in ieder geval het idee dat de AR sandbox het leren ondersteunt. Nu ga ik onderzoeken of dat ook daadwerkelijk zo is.”

Een AR sandbox in actie

Meer weten?

Bekijk een uitgebreide presentatie over de AR sandbox.

Auteur: Miranda Overbeek (Freudenthal Instituut)