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Das LZI Metaverse

Eine digitale Welt zum gemeinsamen Lernen, zur Unterstützung von Lehre, außerplanmäßigen Angeboten und zum Socializing im Informatikstudium.

Ausgangslage
Das Lernzentrum Informatik (LZI) der UPB unterstützt Euch seit 2012. In seinen Räumlichkeiten trefft Ihr Gleichgesinnte zum gemeinsamen Arbeiten und Lernen und darüber hinaus wird versucht, Euch ein breites Angebot zu machen, um den Studienstart und auch das motivierte Durchhalten bis zum Schluss zu erleichtern.

Mit dem ersten Lockdown mussten dann plötzlich die Türen verschlossen bleiben und es wurde versucht, die bisherigen Angebote zu digitalisieren. Alle Infos rund ums LZI-Angebot wurden schnell von den üblichen Plakaten in einen neuen PANDA-Kurs übertragen. Die Sprechstunden Eurer Fachtutor:innen konnten zwar in Online-Sessions verlegt werden, die Technik spielte damals aber nicht gleich mit und die gewohnte Qualität der Sprechstunden konnte sicherlich nicht erreicht werden. Vernichtend sah es aber mit dem Use-Case aus, das LZI spontan aufzusuchen, um Kontakt zu Kommiliton:innen zu bekommen, die auch gerade an den Übungszetteln tüftelten oder versuchten, sich die neuen Themen der Veranstaltungen gegenseitig zu erklären. Im Allgemeinen war das Aufsuchen von Präsenz-Orten zum Austausch mit Mitstudierenden vollständig weggefallen.

Die Rückkehr in die Präsenz ist auch nicht ganz so gelaufen, wie man sich das vielleicht vorgestellt hatte. Viele hatten sich in ihre Home-Offices außerhalb von Paderborn zurückgezogen und einige hatten Vorteile darin erkannt, nicht mehr jeden Tag nach PB fahren zu müssen bzw. vor Ort zu wohnen. Unsere Dozierenden haben ihre digitalen Zusatzangebote meist beibehalten, so dass es immer noch möglich ist, sein Studium weitestgehend als Fernstudium zu betreiben. Aber Präsenzorte, wie das Lernzentrum als Treffpunkt zur gemeinsamen Arbeit bleiben da weiterhin unerreichbar.

Vorhaben und Zielsetzung
Vor diesem Hintergrund sind der Aufbau und die Erprobung eines LZI-Metaverse geplant. Ziel des Projektes ist es, die Metaverse-Technologie für den Einsatz in Lernszenarien zu erproben und damit zur Qualitätsverbesserung in der Lehre beizutragen. Neben dem Präsenz-Lernzentrum soll das LZI-Metaverse eine Plattform bieten, um dort ortsungebunden Kontakte zu Gleichgesinnten zu knüpfen und mit ihnen rund um die Uhr in Verbindung bleiben zu können. Genau wie an Präsenzlernorten kann man sich in Gruppen treffen, um mit ihnen in ähnlichen Settings wie im Präsenz-Lernzentrum zusammenzuarbeiten. Das Metaverse soll in Zukunft ein virtueller Treffpunkt für Projekte und Aufgaben im universitären Kontext werden.

Eine Machbarkeitsanalyse hat die OpenSource-Plattform Vircadia als vielversprechenden Kandidaten herausgestellt. Dem Datenschutz ist genüge getan, weil diese Plattform auf einem selbst-gehosteten Server betrieben werden kann und nur im Uni-Netz (von zuhause mittels Uni-VPN) zugreifbar gemacht wird.

Die geplanten Metaverse Features

Treffpunkte für Studierende

Die virtuelle Welt muss es den Studierenden erlauben, zwanglos zwischen anderen Besucher:innen umherzugehen und ohne technische Komplikationen mit allen Anwesenden ins Gespräch kommen zu können. Es wird verschiedene Treffpunkte geben, die man nach Gleichgesinnten absuchen kann bzw. die man gegenüber seinen Kommiliton:innen benennen kann, um sich dort zu verabreden. Wichtig ist die Möglichkeit, sich in geschlossenen Gruppen frei unterhalten zu können sowie Räumlichkeiten zu haben, die für alle zugänglich sind und zu offenem Austausch anregen.

Virtuelle Lernräume

Neben den reinen Treffpunkten soll es in der virtuellen Welt viele Räumlichkeiten geben, in denen Oberflächen zur Verfügung stehen, die man zur Bildschirmfreigabe nutzen kann. Lerngruppen können dort zusammenkommen und gemeinsam an Aufgaben arbeiten und ihre Aufzeichnungen diskutieren. Der Audio-Chat und der gemeinsame Bildschirm ermöglichen die Umsetzung einer Vielzahl von Lern-Settings. Die Lernumgebung, die den Studierenden durch einen Präsenzraum geboten wird, kann so in vielen Punkten nachgestellt werden. So kann es auch in einem digitalen Setting gelingen, individuelle Probleme in Gemeinschaft zu lösen.

Veranstaltungs-Aufzeichnungen in einem Kinosaal

In verschiedenen Kinosälen, Theatern etc. können die Studierenden sich treffen und die verfügbaren Online-Aufzeichnungen ihrer Lehrveranstaltungen ansehen. Technisch ist es denkbar, dass die Studierenden an gemeinsamen Orten zusammenkommen, dann ihre ‚eigenen‘ Videos schauen und später einfach nur nochmal ins Gespräch kommen. Oder sie sehen im virtuellen Saal alle synchron dieselbe Aufzeichnung. Im Gegensatz zum heimischen Videoschauen, ergibt sich dann im virtuellen Kinosaal die Möglichkeit über den konkreten Lehrstoff zu diskutieren und vertiefendes Material zum entsprechenden Thema dauerhaft zur Verfügung zu stellen. Zu einem früheren Zeitpunkt gelaufene Veranstaltungen können in diesem Setting auch digital in der Gemeinschaft mit Gleichgesinnten angeschaut werden.

Bühnen für Präsentationen

Virtuelle Bühnen mit Möglichkeit zur Bildschirmfreigabe können z.B. für Lehrveranstaltungen im Metaverse genutzt werden. Sie bieten aber auch einen Rahmen für Online-Veranstaltungen des Lernzentrums und für Präsentationen von AG‘s aller Fachbereiche. Ebenso könnten Lerngruppen diese Bühnen für ihre gemeinsame Arbeit nutzen oder Studierende ihre eigenen Präsentationen vor Kommilitonen erproben.

Infostände zum Angebot des Lernzentrums

Infostände können z.B. genutzt werden, um die ganze Angebotspalette des Lernzentrums vorzustellen. Hier werden die Pläne der aktuellen Sprechstunden verfügbar gemacht, die Termine der nächsten LZI-Veranstaltungen bekanntgegeben, aber auch alle Formen von Ankündigungen visualisiert. Andere Fachbereiche, die Zentrale Studienberatung oder das International Office könnten hier Infostände platzieren, oder solche Services in ihren eigenen Metaversen anbieten.

Downloadarea

Die virtuellen Lernräume sollen um digitalen Content bereichert werden, der zum Download bereitsteht. Diese digitalen Materialien können vom Lernzentrum oder von den Teams der aktuell laufenden Lehrveranstaltungen bereitgestellt werden.

Intuitiver Wechsel in benachbarte Metaversen

Die virtuellen Welten können theoretisch unzählig viele Treffpunkte anbieten. Neben dem Lernzentrum könnten sich auch die Fachschaft, die verschiedenen AG’s oder die Zentrale Studienberatung (ZSB) ihre Anlaufstellen einrichten. Über Verlinkungen innerhalb der einzelnen Metaverse-Instanzen können die Nutzer:innen intuitiv (bspw. durch das Passieren einer Tür) von dem Angebot des LZI zu anderen Metaverse-Instanzen wechseln. Einzelne Ansprechpartner im universitären Kontext werden so leicht miteinander verbunden und sind schnell erreichbar.

Kollaborative Arbeitsflächen

In den Lernräumen sollen Bildschirme verfügbar sein, die den Nutzer:innen das kollaborative Arbeiten ermöglichen. Das könnten im ersten Schritt z.B. Whiteboards sein, die synchron von allen Anwesenden bedient und betrachtet werden können.

Evaluierung
Für die Evaluierung dieser neuen Plattform ist es wichtig, herauszufinden, wie sie von den Studierenden angenommen und genutzt wird. Zusätzlich sollen Gelingensbedingungen innerhalb der virtuellen Lernsettings analysiert werden, um dadurch einen Beitrag zur hochschul-didaktischen Forschung zu leisten.

Zum einen muss also ein Weg gefunden werden, die Nutzung des Metaverse anonym zu tracken. So ließe sich herausfinden, zu welchen Uhrzeiten die verschiedenen Angebote für Euch attraktiv sind, oder z.B. welche der digitalisierten Veranstaltungen in den Kinos besonders beliebt sind.

Die gesamte Datenerfassung soll für alle Beteiligten transparent sein. In diesem Use-Case geht es nicht darum herauszufinden, wer etwas im Metaverse macht, sondern welche Angebote des Metaverse genutzt werden.

Sofern sich im Projektzeitraum die Möglichkeit noch ergibt, soll zusätzlich analysiert werden, wie sich die digitalen Lernsettings nutzen lassen und welche Vor- und Nachteile sich im Vergleich zum bereits bewährten Präsenz-Lernzentrum ergeben. Hierzu müsste man Lerngruppen bei Ihrer Arbeit ‚beobachten‘ und das Ganze mit Interviews begleiten.

Übertragbarkeit auf andere Studiengänge und Bereiche
Die zum Projektende verfügbare Plattform bietet eine leichte Übertragbarkeit auf die Bedarfe der Lernzentren benachbarter Fachbereiche wie z.B. der Elektrotechnik, des Maschinenbaus, der Chemie und Physik. Weiterhin ist eine Zusammenarbeit mit den Fachschaften und Studienberatungen der schon genannten Fachbereiche, aber auch mit den übergreifenden Servicestellen, wie z.B. der Zentralen Studienberatung und dem International Office umsetzbar.

Notwendige Arbeiten im 3D-Modeling (plus alles, was Euch noch einfällt)
Das Gameslab wird uns schon im Februar/März Kurse zum 3D-Modeling in Blender anbieten. Diese Grundlagen werdet Ihr brauchen, um an den Modellen für das Metaverse mitarbeiten zu können. Evtl. wird auch in Praxisseminaren der Medienwissenschaften, die vom Gameslab begleitet werden, an folgenden Modellen mit entwickelt:

  • Treffpunkte
  • Lernräume (Treffpunkte mit Bildschirmen)
  • Kino, Theater, etc.
  • Bühnen
  • Infostände
  • Downloadarea
  • Portale (in andere Metaverses)
  • Landschaften und alles, was den Angeboten einen Rahmen gibt

Bachelor- bzw. Master-Arbeiten im Umfeld des Metaverse
Ein paar Konzepte und Entwicklungsaufgaben stehen momentan schon auf der Wunschliste, weitere werden bestimmt dazukommen. Hier die aktuelle Auswahl, die z.B. im Rahmen von Bachelor- oder Master-Arbeiten erledigt werden könnten:

Framework für kollaborative Anwendungen im eingebetteten Browser eines Metaverse

Im einem Metaverse soll es möglich werden, mit dem integrierten Browser die kollaborative Arbeit von Nutzergruppen zu unterstützen. Da jede(r) Anwender:in seine/ihre eigene Browser-Session hat, müssen die Aktionen aller Anwender:innen, die gemeinsam mit einer kollaborativen Anwendung arbeiten (z.B. an einem gemeinsamen Whiteboard, an einer Mindmap, etc.), auf einem Server verwaltet werden. Mit diesen Daten können dann die Browser der verschiedenen Anwender:innen den gemeinsamen Seiteninhalt aufbauen und den Eindruck entstehen lassen, an einem gemeinsamen Artefakt zu arbeiten. Es sollen dabei bewusst keine kollaborativen Tools von Drittherstellern genutzt werden, um alle anfallenden Daten auf unseren eigenen Server halten zu können.

Use-Case: 
Mehrere Nutzer:innen arbeiten in ihren Browsern kollaborativ z.B. an einem gemeinsamen Whiteboard

Umfang der Arbeit:

  • Konzeption eines Frameworks zur Entwicklung kollaborativer Web-Anwendungen.
  • Implementation des Frameworks.
  • Bereitstellung eines Test-Rahmens zur Abnahme des Frameworks.
Protokollierung von anonymen Bewegungs- und Nutzungsdaten in einem Metaverse

Das zukünftige LZI Metaverse ist ein offizielles Projekt und im universitärem Umfeld muss es dann natürlich auch angemessen evaluiert werden. Dazu sollen Bewegungsdaten und Nutzungsdaten der Nutzer:innen anonym protokolliert werden, um erkennen zu können, ob und wie die verschiedenen Angebote und Features in Anspruch genommen werden.

Damit alle Beteiligten später mit einem guten Gefühl unser Metaverse betreten können, sollen im Rahmen einer Bachelor- bzw. Masterarbeit ein datenschutzrechtlich unbedenkliches Konzept und natürlich eine adäquate Umsetzung implementiert werden.

Zur Technik: Als Teilnehmender bekommt man beim Betreten des Metaverse eine SessionID (GUID) zugewiesen, die genutzt werden soll, um das Betreten und Verlassen von Räumlichkeiten, die Nutzung von Features etc. zu protokollieren. Das Speichern dieser ID eröffnet keinerlei Möglichkeiten, später Rückschlüsse auf die Identität der jeweiligen Nutzer:innen zu machen. Insbesondere bekommen Anwender:innen beim nächsten Betreten des Metaverse wieder eine andere zufällige ID zugewiesen, so dass auch keine Nutzungsdaten über mehrere Sessions zusammengeführt werden können.

Use-Case:
Verweildauern in den Räumlichkeiten des Metaverse sollen protokolliert werden
Nutzung spezieller Features des Metaverse soll protokolliert werden

Umfang der Arbeit:

  • Konzeption eines Frameworks zur Protokollierung von Ereignissen im Metaverse
  • Implementation des Frameworks.
  • Bereitstellung eines Test-Rahmens zur Abnahme des Frameworks.
Konzeption und Umsetzung eines browserbasierten Media-Services in einem Metaverse

In einem Metaverse soll es möglich werden, Filme aus einer Reihe von vorgegebenen Quellen auszuwählen und anzuschauen. Dazu steht ein ins Metaverse integrierter Browser zur Verfügung, der zukünftig in einer intuitiven UI die möglichen Filme anbieten soll. Die Filmeauswahl wird im Wesentlichen aus digitalisierten Lehrveranstaltungen bestehen, die von unseren Dozierenden 
typischerweise auf youtube oder im hauseigenen Videoportal bereitgestellt werden.

Das Konzept wird vermutlich eine zusätzliche Admin-UI vorsehen müssen, da gegebenenfalls die originalen Titel der Medien
auf verständlichere Benennungen ge-mapped werden müssen. Weiterhin könnte es nötig werden, einige der Video-Quellen
in konvertierter Version auf dem Metaverse-Server zu bevorraten, weil die originalen Medien nicht im Open-Source Metaverse-Browser betrachtet werden können (-> Codecs).

Die Universität der Informationsgesellschaft