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Mathematik lässt sich in vielen Objekten finden. Sei es die lineare Steigung eines Handlaufs zum Schulgebäude oder die nahezu zylindrische Form einer Litfaßsäule in der Innenstadt. Das Bestreben, Schüler*innen diese Zusammenhänge entdecken zu lassen, steht im Zentrum des MathCityMap Projekts (Ludwig et al., 2013). Auf sogenannten mathematischen Wanderpfaden (bzw. Mathtrails) werden Schüler*innen durch eine App zu Mathematikaufgaben an realen Objekten bzw. in realen Situationen ihrer Umwelt geleitet. Um die Aufgaben zu lösen, werden Daten erhoben, z. B. durch Messungen oder Zählen. Entscheidend ist, dass die Aufgaben so gestellt sind, dass der Schritt der Datenbeschaffung nur vor Ort stattfinden kann und somit direkt mit dem Objekt bzw. der Situation verknüpft wird.
Currently, immersive technologies are enjoying great popularity. This trend is reflected in technological advances and the emergence of new products for the mass market, such as augmented reality glasses. The range of applications for immersive technologies is growing with more efficient and affordable technologies and student adoption. Especially in education, the use will improve existing learning methods. Immersive application use visual, audio and haptic sensors to fully engage the user in a virtual environment. This impression is reinforced with the help of realistic visualizations and the opportunity for interaction. In particular, Augmented reality is characterized by a high degree of integration between reality and the inserted virtual objects. An augmented interactive simulation for the determination of the specific charge of an electron will be used as an example to demonstrate how such immersion can be created for users. A virtual Helmholtz coil is used to measure and calculate the e/m constant. The voltage at the cathode for generating the electron beam, but also the voltage of the homogeneous magnetic field for deflecting the electron beam, can be variably controlled by haptic user input. Based on these voltages, an immersive virtual electron beam is calculated and visualized. In this paper, the authors present the conceptual steps of this immersive application and address the challenges associated with designing and developing an augmented and interactive simulation.
Extended Reality (XR) durchläuft aktuell einen rasanten Entwicklungsprozess. Die Einsatzmöglichkeiten für die Wirtschaft sind vielfältig und die Bedeutung der neuartigen Technologie steigt kontinuierlich. Insbesondere der rapide Preisverfall der benötigten Hardware führt zu einer zunehmenden Markdurchdringung, wodurch sich XR-Systeme auf dem Massenmarkt etabliert haben.
Die Veröffentlichung richtet sich an Unternehmer, die sich einen Überblick über XR verschaffen möchten und abwägen, ob die Technologie in ihre Unternehmensprozesse eingebunden werden soll. Um die Entscheidung zu erleichtern, gibt die Publikation Auskunft über zentrale Aspekte wie Entwicklungsstand, Projektablauf und Einsatzmöglichkeiten. Aufgrund des enormen Potenzials der Technologien empfehlen die Autoren, dass Unternehmen frühzeitig Einsatzmöglichkeiten dieser Technologien evaluieren. Die Planung und Umsetzung setzen allerdings immer ein durchdachtes und systematisches Vorgehen voraus.
An der Offenburger Hochschule wurde eine neue Art der Ansteuerungsmethode für Handprothesen und -orthesen entwickelt, die auf der Verwendung einer Augmented Reality Brille basiert. Dieses neue Prothesensystem soll in einer ersten Studie an Probanden auf seine Alltagstauglichkeit getestet werden. Ziel dieser Arbeit ist es, die regulatorischen Anforderungen an eine solche Studie zusammenzustellen, mit Schwerpunkt auf einem Antrag bei einer Ethikkommission. Außerdem sind mittels Literaturrecherche Tests zu identifizieren und zu analysieren, die für die Beurteilung von Handprothesen verwendet werden. Hierfür wird erörtert was Alltagstauglichkeit bedeutet und welche Eigenschaften und Ziele identifizierte Tests haben.
Die Möglichkeit zur digitalen Verbindung geographischer Orte mit Aufgaben, Herausforderungen oder Lernmaterialien hat eine Vielzahl von Anwendungen auch außerhalb der Mathematikbildung inspiriert. Dieser Beitrag stellt eine exemplarische Auswahl solcher Applikationen vor und versucht, die technischen, organisatorischen und konzeptionellen Gestaltungselemente zu systematisieren. Die Ausführungen sollen als Anregung bei der Anlage von Mathematiktrails sowie bei der Weiterentwicklung technischer Lösungen für den Lehreinsatz dienen.
Neuroprosthetics 2.0
(2019)
We present the design of a system combining augmented reality (AR) and gamification to support elderly persons’ rehabilitation activities. The system is attached to the waist; it collects detailed movement data and at the same time augments the user’s path by projections. The projected AR-elements can provide location-based information or incite movement games. The collected data can be observed by therapists. Based on this data, the challenge level can be more frequently adapted, keeping up the patient’s motivation. The exercises can involve cognitive elements (for mild cognitive impairments), physiological elements (rehabilitation), or both. The overall vision is an individualized and gamified therapy. Thus, the system also offers application scenarios beyond rehabilitation in sports. In accordance with the methodology of design thinking, we present a first specification and a design vision based on inputs from business experts, gerontologists, physiologists, psychologists, game designers, cognitive scientists and computer scientists.
In der vorliegenden Arbeit wird Augmented Reality (AR) sowohl in der Theorie als auch in der Praxis ausführlich behandelt. Die Technik, welche in den letzten Jahren stark weiterentwickelt wurde, die Entwicklungsgeschichte, sowie die Projektbegleitung (aus Sicht des Auftraggebers einer AR-Anwendung) stehen im Fokus.
Neben den einleitenden Kapiteln wurde die Ausarbeitung thematisch in zwei große Bereiche unterteilt. Der erste, eher theoretische Bereich (Kapitel 2), bildet den wissenschaftlichen Teil dieser Ausarbeitung. Er beinhaltet eine Einführung in Augmented Reality und analysiert aktuelle Techniken. Auch die Funktionsweise wird aufgezeigt, um zu verstehen, was hinter den Kulissen der Anwendungen steckt. Im zweiten, praxisnahen Bereich (Kapitel 3) wird der Entstehungsprozess der Augmented Reality Applikation (App) von Kaba begleitet. Es wurde der Entstehungsprozess der App für Android und iOS ausführlich dokumentiert. Für Leser, die Probleme mit einigen Wissensbereichen haben, gibt es im Anhang eine ausführliche Literaturliste.