Lernen in der Spinnstube

Mit eigenen Augen verfolgt der Schüler, wie Fette und Eiweiße als virtuelle Objekte den Mundraum passieren, durch die Speiseröhre rutschen und im Magen verdaut werden. Statt Bücher zu wälzen, beobachtet er die Verdauungsprozesse virtuell. Möglich macht dies die Spinnstube, ein futuristisch anmutendes Lernlabor, das Forscher des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS gemeinsam mit ihren Partnern im europäischen Projekt „ARiSE“ entwickelt haben. Analog zur historischen Spinnstube können Schüler aus Rohmaterial etwas Neues entwickeln – und Ideen spinnen.

„Der Schüler sitzt vor einem schräg angebrachten, halbdurchlässigen Spiegel“, sagt Jürgen Wind, Projektleiter am IAIS. „Unter dem Spiegel liegt ein Kunststoffmodell der Verdauungsorgane – vom Mund über den Magen bis zum Darm. Schaut der Schüler durch den Spiegel, sieht er das unter dem Spiegel liegende reale Modell, aber auch virtuelle Informationen.“ Diese virtuellen Informationen und Bilder, etwa die Zersetzung verschiedener Nährstoffe im Magen, werden von oben auf den Spiegel projiziert. Den Ort des Verdauungsprozesses, den er genauer anschauen will, steuert er über einen Marker an, den er an die entsprechende Stelle des Kunststoffmodells hält.

Doch wie gelingt es, das virtuelle Bild dreidimensional erscheinen zu lassen? „Der Computer stellt abwechselnd ein Bild für das rechte und eins für das linke Auge her, insgesamt 120 Bilder pro Sekunde“, erklärt Wind. „Zudem trägt der Anwender eine Brille, die im gleichen Takt jeweils ein Brillenglas dunkel schaltet.“ Solch schnelle Bildwechsel können Augen und Gehirn gar nicht auflösen, vielmehr überlappen die eigentlich getrennt folgenden Bilder im Gehirn des Betrachters zu einem dreidimensional erscheinenden Objekt, ähnlich wie bei Stereoskopen oder 3-D-Kinos. Das Besondere: Die Hardware für die Projektion befindet sich hinter dem Schüler. Somit kann die Fläche vor ihm uneingeschränkt für die realen Modelle genutzt werden – wie im Beispiel für das Kunststoffmodell des Verdauungstraktes.

„Die Einsatzmöglichkeiten der Spinnstube sind unbegrenzt“, sagt Wind. „Neben Schulen könnte man sie in sämtlichen Entwicklungs- und Designprozessen für industrielle Produkte einsetzen.“ Auf der Messe LearnTec, die vom 13. bis 15. Februar in Karlsruhe stattfindet, präsentieren Wind und seine Kollegen ihre Erfindung erstmalig einem breiten Publikum (Halle 4, Stand D132).