Virtual Reality und digitale Zusammenarbeit für die Lehre in der Kunstgeschichte – ein Erfahrungsbericht am Beispiel der Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf

Hanna Christine Jacobs und Christian M. Stracke

Das Medium Virtual Reality (VR) bietet vielzählige neue Möglichkeiten für die Lehre, auch und gerade in der Kunstgeschichte. Der folgende Beitrag zeigt dies am Beispiel eines VR-Modells der hochmittelalterlichen Doppelkapelle im rechtsrheinischen Bonn-Schwarzrheindorf. Die Virtualisierung ist dabei nicht Selbstzweck, sondern realisiert neue innovative Lehr- und Lernszenarien. Spätestens seit den Lockdowns aufgrund der COVID-19-Pandemie sind diese für die zukünftige Lehre und Berufsvorbereitung eine wertvolle Bereicherung.¹

1. Das ViCo-Projekt

Seit dem Wintersemester 2022/23 setzen wir in der kunsthistorischen Lehre an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn ein VR-Modell der 1151 geweihten Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf ein. Ausgangspunkt dafür ist das aktuelle Forschungsprojekt der Verfasserin Dr. Hanna Christine Jacobs zu den dortigen Wand- und Gewölbemalereien. Die Erstellung des VR-Modells wurde ermöglicht durch die 2021 angelaufene, fächerübergreifende Projektinitiative „Virtual Collaboration“, kurz ViCo, dessen Koordinator der Verfasser Dr. Christian Stracke ist. Das ViCo-Projekt wird maßgeblich unterstützt durch das Bonner Zentrum für Hochschullehre (BZH) und bis Mitte 2024 gefördert durch die Stiftung Innovation in der Hochschullehre im Rahmen des Programms „Hochschullehre durch Digitalisierung stärken“.

Das übergeordnete Ziel des ViCo-Projekts ist die Konzeption und Etablierung digitaler Zusammenarbeit in Lehr- und Lernszenarien. Dazu entwickelt und fördert ViCo digitale Tools und Medien sowie deren Integration in die Lehre und in die asynchron stattfindenden Vor- und Nachbereitungen. Bei diesen pädagogischen und didaktischen Innovationen adressiert ViCo sowohl die Studierenden als auch die Lehrenden, die als Verantwortliche für die Lehrveranstaltungen mediendidaktische Beratung durch das BZH und Hilfe durch vom Projekt finanzierte Hilfskräfte erhalten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf dem kooperativen, kollaborativen Arbeiten, es geht vor allem darum, die Lehre in Präsenz mit virtuellen Lernwelten zu ergänzen und nicht durch sie zu ersetzen.

ViCo beinhaltet drei Projektgruppen zu unterschiedlichen Themenkomplexen, die jeweils universitätsweit angeboten werden:

1. Annotationen von Medien
2. Wissenschaftliches Rechnen
3. Virtuelle 3D-Lernwelten

Die Lehrveranstaltungen zur Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf finden im Rahmen der Projektgruppe 3 „Virtuelle 3D-Lernwelten“ statt. Deren Anliegen ist es, schwer zugängliche Räume immersiv erfahrbar zu machen und für digitale Zusammenarbeit zu nutzen. So sind unter Mithilfe des Bonn Center for Digital Humanities (BCDH) neben der Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf als weitere VR-Umgebungen bisher umgesetzt worden:

• Etruskische Grabkammern in Cerveteri (Klassische Archäologie)
• Kaffeeplantage in Guatemala (Agrarwissenschaften und Slavery Studies)
• Krypta von San Marco, Venedig (Christliche Archäologie)

Die Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf gehört nicht zu den verschlossenen Orten, sondern ist vielmehr in 20 Minuten von der Universität Bonn aus erreichbar. Das war auch der Grund, weshalb sie als „Testballon“ in das ViCo-Projekt aufgenommen wurde, denn sie eignete sich aufgrund ihrer „geringen“ Größe als freistehender Solitärbau gut für eine Erprobung der Aufnahmetechnik ohne lange Fahrtwege. Zudem ist sie aufgrund ihrer überragenden Bedeutung als romanisches Kulturdenkmal, nicht zuletzt wegen der erhaltenen Wand- und Gewölbemalereien aus dem 12. Jahrhundert, von besonderem Interesse für die Kunstgeschichte.

Die Aufnahme mit 3D-Laserscan und Digitalfotografie (am Außenbau auch mit Drohne) erfolgte im Sommersemester 2021 im Rahmen eines Seminars. Die im elektronischen Aufmaß generierten LIDAR-Scan-basierten Punktwolken werden elektronisch mit Bildern bekleidet². Zeitaufwändiger war die folgende Nachbearbeitung des Rohdatenmodells am PC (Wegretuschieren z.B. von Bänken etc.) und die nötige Reduzierung der hochauflösenden Aufnahmen, damit die Bewegung in der VR-Welt aufgrund der Datenmengen nicht stockt. Die Grafik-Software, auf der das VR-Modell entwickelt wird und anschließend läuft, ist die Unreal Engine, entwickelt von Epic Games im Jahr 1998 für die Computer-Spielserie Unreal, die zum Genre der Egoshooter-Spiele gehört, z.B. Unreal Tournament 2004.³

Die VR-Umgebung der Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf ist nun virtuell begehbar mithilfe eines Headsets und interaktiv manipulierbar mithilfe der zwei Hand-Controller. Das Headset (hier das Modell Oculus Quest 2 von Meta) ist zugunsten einer besseren Datenübertragung über ein Lan-Kabel verbunden mit dem Laptop. Dies engt die Reichweite ein, das Headset kann aber bei einem leistungsfähigen WLAN auch kabellos genutzt werden. Die Grundbedienung der Hand-Controller wird vorab in einem Tutorial erklärt. Dazu gehören das Teleportieren, das Aktivieren von Schaltflächen mithilfe des Lasers und das Greifen von Objekten.

Nach diesen technischen Bedingungen konzentrieren wir uns im Folgenden auf die Umsetzung der VR-Umgebung als Lernort.

2. Das VR-Modell der Doppelkapelle als Lernumgebung

Ziel im Rahmen des ViCo ist es, die VR-Umgebung der Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf nicht zuletzt auch in Anlehnung an digitale Erfahrungen aus Computerspielen als interaktiven Lernort zu gestalten und attraktive, kommunikative und immersive Lernsituationen mithilfe der VR-Welt zu ermöglichen. Einige Funktionen, die wir diesbezüglich in der VR der Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf bisher umgesetzt haben, sind:

• Audiotracks, in denen die Auftraggebenden Arnold und Hadwig von Wied als Ich-Erzählende auftreten. Die ca. 1-minütigen Tonspuren mit Basisinformationen zu verschiedenen Inhalten sind aktivierbar über Buttons in der VR-Lernwelt an den dazu passenden Stellen im Bildsystem. Sie sind eine gute auditive Ergänzung zu den Seheindrücken der VR-Welt und funktionieren besser als Schrift, die in der VR optisch oft als störend empfunden wird. Vor allem gestalten sie die Informationen aufgrund der Ich-Perspektive sehr lebendig, persönlich und relevant.
• Die Bewegung durch den virtuellen Raum (Teleportieren) funktioniert mithilfe der Hand-Controller, wobei mittels des Joysticks eine Art „Angelschnur“ ausgeworfen und ein beliebiger Ort angesteuert werden kann, zu dem man dann „hinspringen“ kann.
• Wir haben ein Terminal eingerichtet, das verschiedene Optionen bietet: Zum einen kann man mithilfe eines „Fahrstuhls“ näher an die Wandmalereien in der Gewölbezone heranfahren. Ein Grundriss dient dabei der Orientierung. Zudem kann für die punktuelle Beleuchtung der Fresken eine Taschenlampe über die Controller aktiviert werden. Zum anderen kann man sich am Terminal, über Schaltflächen aktivierbar, die drei großen inhaltlichen Programmbereiche der Wandmalereien in der Unterkapelle anzeigen lassen. Diese erscheinen dann im virtuellen Raum jeweils mit transparentfarbigen Overlays. Auf den ersten Blick sind so die drei großen ikonographischen Cluster im Raum erkennbar und differenzierbar: 
  • die alttestamentlichen Szenen im Gewölbe
  • die neutestamentlichen Szenen in den Konchen
  • die Allegorien bzw. Personifikationen in den Westarmfensterlaibungen, den Apsidiolen der Querarme und dem Chorbogen.

Unser Ziel ist es, das VR-Modell möglichst allgemein zu halten, damit es in unterschiedlichen fachlichen und didaktischen Kontexten anwendbar ist und es nutzenorientiert für verschiedenste Zielgruppen angepasst werden kann. Zunächst sind unsere Zielgruppen Studierende ohne Vorkenntnisse, d.h. es geht um die Vermittlung von Basisinfos, die möglichst niedrigschwellig und selbsterklärend vermittelt werden und selbständig erschließbar sind im Sinne eines explorativen Lernens.

Weitergehende Aufgaben und vertiefte Analysen können durch mögliche Veränderungen und Manipulationen der VR-Welt realisiert werden, wie z. B. die Einblendung von (nachträglich abgebrochenen) Wänden und Einbauten oder die Einfügung und Verschiebung der (im Laufe der Jahrhunderte entfernten oder veränderten) Altäre. Konkret haben wir eine zum Gründungsbau gehörende, beim Langhausanbau abgerissene Empore im Westarm der Oberkapelle virtuell rekonstruiert, um mit den Studierenden deren Funktion und verschiedene mit ihr verbundene Blickachsen erproben und diskutieren zu können.

So lassen sich auch spezifischere kunsthistorische Inhalte und Fragestellungen mithilfe des VR-Modells bearbeiten. Insbesondere gelingt dies durch Blended Learning-Szenarien unter Einbindung von eCampus, der e-learning Plattform der Universität Bonn. Die Studierenden erhalten dort Hintergrundinfos und Aufgabenstellungen, die sie dann in der VR-Umgebung bearbeiten können. Außerdem nutzen wir eCampus für eine nachträgliche Ergebnissicherung, z.B. in Form von Quizfragen zu dem in der VR Erlernten.

Konkret organisieren wir das kollaborative Lernen der Studierenden so, dass jeweils zwei bis drei Personen an einer VR-Station zusammenarbeiten. Eine Person trägt das Headset und die beiden anderen verfolgen über den Monitor, was diese Person gerade sieht, und alle können sich so gemeinsam in der Kleingruppe darüber unterhalten. Zur Anleitung der Diskussion haben wir Fragestellungen entwickelt, die eine intensive Auseinandersetzung mit dem Gesehenen und seiner Bedeutung fördern. Pro Station gibt es ein zweites Notebook, auf dem der zur Aufgabenstellung gehörende Inhalt des eCampus-Kurses bearbeitet wird. In der Regel ist die Reihenfolge dabei: Einführung und Vorbereitung auf die Aufgabenstellung in eCampus, dann VR-Erfahrung mit offener Diskussion und im Anschluss daran Festigung des Erlernten oder schriftliche Fixierung der Diskussionsergebnisse ebenfalls in der Kleingruppe.

Die VR-Sitzungen werden dadurch sehr lebendig und kollaborativ, was auch von den Studierenden sehr geschätzt und positiv beurteilt wird. Im Fall der Doppelkapelle haben wir noch keine Multiplayer-Situationen mit virtuellen Kleingruppen geschaffen, weil die Gruppengröße der jeweiligen Seminare dafür bisher zu hoch war. In der nahen Zukunft wird auch die synchrone digitale Zusammenarbeit in der VR-Lernwelt durch Avatare ermöglicht.

3. Fazit

Das Angebot der VR-Lehr-Lernwelt wird sehr gut angenommen, die Nachfrage an der Seminarteilnahme war groß und die Evaluationen fallen durchweg positiv aus. VR fördert die unmittelbare, aktive, selbständige Auseinandersetzung mit dem Gegenstand. Die Lernsituationen sind kommunikativ und interaktiv und die Agency der Lernenden ist erhöht. Gerade für komplexe räumlich organisierte Bildsysteme wie das der Doppelkapelle zu Bonn-Schwarzrheindorf liegt der Vorteil von VR gegenüber klassischen 2D-Medien im Seminarraum darin, ein besseres räumliches Verständnis des Bau-Bild-Systems vermitteln zu können.

Marshall McLuhan hat uns gelehrt, dass jedes Medium seine eigene Semantik schafft, die Teil der Botschaft wird.⁴ Beim Medium VR sehen wir dies – bedingt durch die beliebte Aufnahmetechnik mithilfe von Drohnenkameras – am Beispiel des Fliegens über Bauten, das sich derzeit zu einem regelrechten Topos entwickelt. Dieser kommerzialisierten Nutzung des Mediums VR können die Denkmalfächer etwas Wesentliches entgegensetzen: den unmittelbaren Zugriff auf die Objekte auf Augenhöhe und aus nächster Nähe mit einer direkten Wahrnehmung, die aufgrund der musealen Präsentation oder späterer Veränderungsphasen unserer Objekte real oft nicht mehr möglich ist. So bieten VR-Lernwelten zwei Vorteile, die auch miteinander kombiniert werden können: Erstens, die Überbrückung von räumlichen Distanzen (über Landes- und Kontinentgrenzen hinweg, aber auch innerhalb eines Gebäudes durch virtuelle Aufzüge und Durchflüge) und zweitens, die Überbrückung von verschiedenen Zeitstufen (über unterschiedliche Entwicklungsstufen hinweg, die beliebig aus- und eingeblendet werden können). Und dank der VR-Lernwelt können auch Diskussionen und Kleingruppenarbeiten der Studierenden initiiert und vertieft werden. Hier wurde die VR-Lernwelt immer in Kombination und zur Ergänzung von Besuchen der Doppelkapelle vor Ort eingesetzt, was zusätzliche Analysen und Diskussionen von Details ermöglichte. Prinzipiell lassen sich VR-Lernwelten aber auch ausschließlich nutzen, wenn die Objekte zu weit entfernt oder nicht mehr zugänglich sind. Grenzen sind noch in der virtuellen Zusammenarbeit innerhalb der VR-Lernwelt gegeben (deren Überwindung aktuell entwickelt wird), so dass die Kleingruppenarbeit immer auch (noch) in Präsenz durchgeführt werden muss. Dabei arbeiten die Studierenden zusammen, indem eine Studierende in der VR-Lernwelt agiert und die anderen Studierenden sie auf dem Notebook beobachten, ihr Anweisungen geben und dabei Screenshots und Notizen vornehmen können. Damit sind die VR-Lernwelten nicht ein Ersatz, sondern eine Ergänzung der Lehrveranstaltungen in Präsenz, um die digitale Kleingruppenarbeit in der Lehre zu implementieren. Zu diesem Zweck bietet ViCo stets eine enge Begleitung aller Teilprojekte und sämtlicher teilnehmender Lehrveranstaltungen und ermöglicht dadurch den Aufbau und die Entwicklung von kollaborativen Kompetenzen durch Lehrende und Studierende für die digital vernetzte Lebens- und Arbeitswelt. Abschließend zeigt unsere Erfahrung, dass das Medium VR auf didaktischer Ebene die Lehre deutlich bereichert, insbesondere in der interaktiven und explorativen Vermittlung dreidimensionaler Zusammenhänge, und auf fachlicher Ebene neuartige Möglichkeiten der Rekonstruktion und Rekontextualisierung bietet, die weit über die herkömmlichen zweidimensionalen Darstellungsmedien hinausgehen. Dank der für das Medium VR zentralen immersiven Qualität können über den medialen Umweg der VR die Objektwissenschaften so einmal mehr einen neuen Bezug zu ihren Gegenständen entwickeln.⁵

Dr. Hanna Christine Jacobs ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Kunsthistorischen Institut der Universität Bonn und forscht aktuell zu Bild-Raum-Betrachtenden-Bezügen im Bau-Bild-System der Doppelkapelle zu Schwarzrheindorf. [hcjacobs@uni-bonn.de]

Dr. Christian M. Stracke ist Koordinator für die universitätsweiten Entwicklungen von Virtual Collaboration und der Cloud-Strategie an der Universität Bonn und forscht aktuell zur ethischen Nutzung von Künstlicher Intelligenz in der Bildung. [stracke@uni-bonn.de • ViCo • LinkedIn • Opening Up Education]

1. Stracke, Christian M. et al. (2022). Impact of COVID-19 on formal education: An international review on practices and potentials of Open Education at a distance. The International Review of Research in Open and Distributed Learning, 23(4), 1–18, https://doi.org/10.19173/irrodl.v23i4.6120. [↩]
2. LIDAR steht für Light detection and ranging und ist ein Verfahren der optischen Abstandsmessung mithilfe eines dreidimensionalen Laserscannings. Video-Tutorial: https://www.youtube.com/watch?v=PdZT4rFjuFA. [↩]
3. Diese Verknüpfung der Gaming-Industrie mit unseren Fächern zeigt sich aktuell auch beim Wiederaufbau von Notre Dame in Paris, der u.a. von dem Bamberger Kunsthistoriker Prof. Dr. Stephan Albrecht fachlich mitbegleitet wird. Angeblich werden bei diesem Wiederaufbau auch Informationen aus dem 3D-Mapping der Kathedrale im Rahmen des Computerspiels Assassin’s Creed einbezogen. Jedenfalls hat sich die Firma Ubisoft mit einer Großspende geschickt dafür ins Gespräch gebracht. [↩]
4. McLuhan, Marshall (1967): Das Medium ist die Botschaft = The medium is the message (Fundus-Bücher; 154), Dresden 2001 (engl. Orig.: 1967). [↩]
5. Zu den Objektwissenschaften als interdisziplinärem Ansatz s. Cordez, Philippe, Kunsthistorische Objektwissenschaft und Mittelalter-Studien: Überblick zu den Habilitationsschriften, Heidelberg: arthistoricum.net, 2021 (Schriften von Philippe Cordez 42), DOI: 10.11588/artdok.00007681. [↩]

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