7. Wissenschaftliche Grundlagen für die Integration von Augmented Reality in die Ausbildung zur Laserdiagnostik

7.1 Kognitive Begründung: Das Unsichtbare in Optik und Biophotonik sichtbar machen

Laserdiagnostik bezieht sich auf von Natur aus unsichtbare oder submikroskopische Phänomene: Gewebestreuung, Photonabsorption, kohärente Wellenfronten und Änderungen des Brechungsindex. Diese Prozesse sind für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe schwer vorstellbar, wenn sie nur durch traditionelle 2D-Diagramme oder statische Medien vermittelt werden. AR schließt diese Lücke, indem es verkörperte, räumliche und Echtzeit-Visualisierungen von Licht-Gewebe-Interaktionen ermöglicht.

Laut der Dualen Codierungstheorie (Paivio, 1991) und der Theorie der kognitiven Belastung (Sweller et al., 1998) werden komplexe wissenschaftliche Prozesse besser verstanden, wenn verbale Informationen mit dynamischen visuellen Darstellungen kombiniert werden. AR ermöglicht eine Minimierung der geteilten Aufmerksamkeit, indem Visualisierungen direkt in das Wahrnehmungsfeld der Nutzerinnen und Nutzer eingebettet werden, zum Beispiel indem projiziert wird, wie ein Laserstrahl durch geschichtete Gewebe gebrochen wird oder wie polarisiertes Licht rotiert, wenn es auf ausgerichtete Kollagenfasern in Tumoren trifft. Diese kontextuelle Kopplung von räumlichen und konzeptuellen Informationen verbessert die Behaltensleistung und den Wissenstransfer signifikant (Cheng & Tsai, 2013).