When Ancient Epistemology Meets Augmented Reality: Designing a STEM–Catur Pramana Digital Pop-Up Book for Elementary Science

In Klassenzimmern in ganz Indonesien stützen sich Naturwissenschaften oft stark auf Lehrbücher, die voll von Worten und flachen, zweidimensionalen Bildern sind. Während dieser Ansatz Fakten vermittelt, kann er Schwierigkeiten haben, abstrakte Konzepte greifbar zu machen oder Schülern zu zeigen, wie wissenschaftliches Denken tatsächlich funktioniert. Gleichzeitig sind Pädagogen zunehmend daran interessiert, wie die lokale Kultur Schülern helfen kann, eine Verbindung zu Schulfächern aufzubauen. Auf der Insel Bali, wo die hinduistische Philosophie das tägliche Leben prägt, gibt es eine traditionelle Art zu verstehen, wie wir wissen, was wahr ist. Dieses System, bekannt als Catur Pramana, unterteilt Wissen in vier verschiedene Pfade: direkte Beobachtung durch die Sinne, logische Schlussfolgerung, Vergleich mit bereits Bekanntem und das Vertrauen auf verlässliche Zeugnisse von Experten oder Texten. Die Frage, die sich die Forscher stellten, war, ob diese alten Erkenntniswege mehr leisten könnten, als nur interessante kulturelle Inhalte zu sein; könnten sie tatsächlich die Art und Weise strukturieren, wie Kinder moderne Wissenschaft lernen?

Ein Team von Forschern von Universitäten aus Bali und Indonesien unternahm den Versuch, dies zu beantworten, indem sie ein neues Lernwerkzeug entwickelten. Sie entwarfen ein digitales Pop-up-Buch, das Naturwissenschaften, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) mit den vier traditionellen balinesischen Erkenntniswegen kombiniert. Anstatt die Kultur als separates Thema zu behandeln, das auswendig gelernt werden muss, nutzten sie die Philosophie als Skelett für die gesamte Lektion. Wenn Schüler beispielsweise über das Pflanzenwachstum lernen, werden sie angeleitet, die Pflanzen direkt zu beobachten, was dem traditionellen Pfad der direkten Wahrnehmung entspricht. Wenn sie ein kleines Gewächshausmodell bauen, praktizieren sie Ingenieurwesen, indem sie ihre Arbeit mit einer visuellen Anleitung vergleichen, was den Pfad des Vergleichs widerspiegelt. Wenn sie Werkzeuge verwenden, um das Wachstum zu messen oder Schlussfolgerungen darüber ziehen, warum ein Keimling in eine bestimmte Richtung wächst, setzen sie sich mit Technologie und Inferenz auseinander. Schließlich bietet das Buch klare Erklärungen und Videos von vertrauenswürdigen Quellen, was den Pfad des Zeugnisses repräsentiert. Um diese Lektionen lebendig zu machen, fügte das Team Augmented Reality hinzu – eine Technologie, die es Schülern ermöglicht, ein Gerät auf die Seite zu richten, um dreidimensionale Objekte vor sich schweben zu sehen, wodurch sie Dinge wie Samen oder Kräfte aus jedem erdenklichen Winkel untersuchen können.

Die Forscher folgten einem sorgfältigen Prozess, um dieses Buch zu erstellen und zu testen. Zuerst bauten sie einen Prototyp ohne die Augmented-Reality-Funktionen und testeten ihn in vier öffentlichen Grundschulen in Bali. Achtundachtzig Schüler und fünfzehn Lehrer nutzten das Buch während des regulären Unterrichts, wobei die Lehrkraft die Seiten auf eine Leinwand projizierte und die Klasse durch die Aktivitäten leitete. Nach diesem Testlauf sammelte das Team Feedback, um das Design zu verbessern, indem sie die dreidimensionalen Augmented-Reality-Elemente hinzufügten und den visuellen Stil mit einem einheitlichen Maskottchen in traditioneller balinesischer Kleidung vereinheitlichten. Diese finale Version wurde dann von sechs Experten geprüft: drei Spezialisten für naturwissenschaftliche Bildung und Lehrpläne sowie drei Experten für digitale Medien und Technologie. Die Experten überprüften, ob die Wissenschaft korrekt war, ob das Buch zum Schulcurriculum passte und ob die Technologie reibungslos funktionierte. Sie untersuchten auch, wie gut das Buch die vier traditionellen Erkenntniswege mit den vier Hauptfächern des STEM-Bereichs integrierte.

Die Ergebnisse zeigten, dass das Design ein vielversprechender Erfolg war, wenn auch nicht ohne Bereiche, die einer Verbesserung bedurften. Die Experten bewerteten das fertige Buch als moderat valide, was bedeutet, dass es ein solides, nutzbares Produkt ist. Sie waren besonders beeindruckt vom visuellen Design und merkten an, dass Farben, Layout und Text leicht lesbar und attraktiv waren. Auch die Lehrer und Schüler, die den früheren Prototyp getestet hatten, fanden es praktisch und ansprechend. Die meisten Schüler berichteten, dass sie die Nutzung des Buches genossen und motiviert waren zu lernen, während Lehrer es als einfach empfanden, die Lektionen durchzuführen. Die Experten wiesen jedoch auch auf spezifische Schwächen hin. Sie fanden, dass das Buch nicht perfekt mit der offiziellen Curriculumsstruktur übereinstimmte, und die Teile des Buches, die Schüler aufforderten, Ingenieursentwürfe vorzunehmen oder mit mathematischen Mustern zu arbeiten, waren am wenigsten entwickelt. Zudem wurde die Stabilität der dreidimensionalen Augmented-Reality-Objekte niedriger bewertet als andere Funktionen, was darauf hindeutet, dass die Technologie manchmal Schwierigkeiten hatte, auf den in den Schulen verwendeten Geräten stabil zu bleiben.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass es möglich ist, ein lokales, altes Wissenssystem zu nutzen, um zu organisieren, wie Kinder moderne Naturwissenschaften lernen, anstatt es nur als Geschichte oder Hintergrundinformation zu verwenden. Die Forscher fanden heraus, dass die Paarung der vier balinesischen Erkenntniswege mit Naturwissenschaften, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik eine kohärente Lernerfahrung schuf, die von Lehrern und Schülern als nützlich empfunden wurde. Sie weisen jedoch vorsichtig darauf hin, dass diese Studie lediglich bewies, dass das Design machbar und praktikabel ist; sie hat nicht gemessen, ob das Buch tatsächlich die Testergebnisse der Schüler verbesserte oder ihr Verständnis wissenschaftlicher Konzepte vertiefte. Die Augmented-Reality-Funktionen, die innovativster Teil des Projekts waren, wurden nicht vollständig mit Schülern im Klassenzimmer getestet, da der Testlauf stattfand, bevor sie hinzugefügt wurden. Die Forscher schlagen vor, dass zukünftige Arbeiten darauf fokussieren sollten, die Ingenieurs- und Mathematikaktivitäten zu verfeinern, sicherzustellen, dass die Technologie auf Schulgeräten zuverlässig funktioniert, und das Buch mit Schülern zu testen, die es selbstständig in kleinen Gruppen bedienen können. Letztendlich bietet diese Arbeit einen neuen Weg für die Bildung und zeigt, dass die Art und Weise, wie eine Kultur Wahrheit versteht, helfen kann, die Struktur einer Naturwissenschaftslektion selbst zu formen.