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Enhancing Drone Operation Efficiency and Operator Experience: Integrating Extended Reality and Adaptive Systems with Situation-Aware Models

Bendig, H. . (2024). Enhancing Drone Operation Efficiency and Operator Experience: Integrating Extended Reality and Adaptive Systems with Situation-Aware Models. Mensch und Computer 2024. Karlsruhe, Germany: Gesellschaft für Informatik e.V. http://doi.org/10.18420/muc2024-mci-dc-178 (Original work published September 2024)

Abstract

This research project investigates how adaptive Augmented Reality (AR) applications can improve the efficiency of drone operations and the experience of operators. Drones, particularly Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), are increasingly employed in search and rescue (SAR) missions due to their rapid deployment capabilities and the ability to access hazardous areas or viewpoints that are otherwise unreachable. Operating drones in these high-demanding scenarios requires operators to possess certain cognitive abilities to manage the UAV effectively. Our research aims to develop a situation-aware interaction model that considers data from the task, the UAVs, and the human operator, offering support during demanding missions or low abilities. This model will be integrated into an AR application designed to adjust to the current situation, thereby enhancing operational outcomes and user experience.
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Enhancing Spatial Problem-Solving Through Data-Driven Methods: A Practical Approach Utilizing Immersive Technologies and Multimodal Physical Tracking

Bendig, H. . (2024). Enhancing Spatial Problem-Solving Through Data-Driven Methods: A Practical Approach Utilizing Immersive Technologies and Multimodal Physical Tracking. In Companion Proceedings of the 29th International Conference on Intelligent User Interfaces (S. 150–152). Greenville, SC, USA: Association for Computing Machinery. http://doi.org/10.1145/3640544.3645244 (Original work published März 2024)

Abstract

This project aims to explore how data-driven methods can be used to enhance humans’ problem-solving skills in spatial tasks and how they can be integrated into immersive tutoring systems. The goal is to provide an enhanced, state-dependent approach that is also applicable outside the laboratory, within real-life scenarios. Digital tutoring and learning systems are typically expert systems and follow a predefined training routine. Ongoing research concentrates on adaptive methods within affective- and cognition-aware systems, yet there is comparatively less investigation into recognizing and adapting problem-solving strategies. Spatial skill have been shown to be especially important for STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) disciplines in general. Due to their design, immersive systems are particularly suitable for training of spatial skills and are thus frequently utilized for this.
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Problem Solving Strategies in Physical and Mental Rotation

Wetzel, S. ., & Bertel, S. . (2024). Problem Solving Strategies in Physical and Mental Rotation. Spatial Cognition Conference 2024. Dublin.
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Data-Driven Analysis of Physical and Mental Rotation Strategies

Wetzel, S. ., & Bertel, S. . (2024). Data-Driven Analysis of Physical and Mental Rotation Strategies. CogSci 2025 conference. Rotterdam: Cognitive Science Society.

Abstract

Studying physical rotation (i.e., rotation tasks during which figures can be physically rotated, such as through gestures) can offer insights also into problem solving processes at work during mental rotation. We present a novel method for behavioral pattern analysis which we applied to data from 2,999 physical rotation tasks gathered in-class from 50 secondary school students. The method uses normalized, resampled, time-dependent data on angular offsets between figures over time and agglomerative, correlation-based clustering. Each cluster represents a distinct behavioral pattern and its respective prototype a problem solving strategy. Results indicate that multiple strategies were employed: The dominant strategy matches the classical model of mental rotation, in which angular offsets between figures are decreased over time. For the secondary strategy, angular offsets were actually increased. A subsequent analysis shows that the secondary strategy was more frequently used for symmetric figures, possibly indicating problems with correctly matching segments across figures.
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Training for Ultrasound Imaging: An Evaluation of SonoGame

Gürgan, S. ., Henze, V. ., Gall, C. ., Schoenfisch, B. ., Brucker, S. ., Hahn, M. ., … Teistler, M. . (2024). Training for Ultrasound Imaging: An Evaluation of SonoGame. ACM Symposium on Spatial User Interaction. Trier, Germany: ACM, New York.
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SonoGame

Gürgan, S. ., Bertel, S. ., Gall, C. ., Henze, V. ., Mayer, L. ., Seller, A. ., … Hahn, M. . (2023). SonoGame. Ultraschall Med, 44(S 01). http://doi.org/https://doi.org/10.1055/s-0043-1772423
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  Entwicklung und praktischer Einsatz virtueller und spielbasierter Lernsysteme in der medizinischen Bildgebung
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Gallery Walk in Virtual Reality – immersive Einblicke in VR-Projekte der medizinischen Ausbildung

Willemer, M.-C. ., Klus, C. ., Teistler, M. ., Flägel, K. ., Junga, A. ., Schulze, H. ., … Speidel, R. . (2023). Gallery Walk in Virtual Reality – immersive Einblicke in VR-Projekte der medizinischen Ausbildung . Jahrestagung der Gesellschaft für Medizinische Ausbildung (GMA). http://doi.org/https://dx.doi.org/10.3205/23gma294 (Original work published Oktober 2023)
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Diskrepanzen zwischen der institutionell angebotenen Fachsprachendidaktik und den Bedürfnissen der Fachsprachenlehrkräfte. Ein methodischer Ansatz

Kic-Drgas, J. ., Woźniak, J. ., Bocanegra-Valle, A. ., John, P. ., & Mertelj, D. . (2023). Diskrepanzen zwischen der institutionell angebotenen Fachsprachendidaktik und den Bedürfnissen der Fachsprachenlehrkräfte. Ein methodischer Ansatz. Linguistische Treffen in Wrocław, 24(2023 (II), 14. http://doi.org/https://doi.org/10.23817/lingtreff.24-6

Abstract

In dem Beitrag werden die methodische Herangehensweise und die Teilergebnisse des europäischen Projekts „LSP-Teacher Training Summer School“ (TRAILs)1 vorgestellt, das darauf abzielt, ein innovatives Lehrerausbildungscurriculum im Bereich Fachsprachen zu entwickeln. Das 2018–2020 erarbeitete und 2021 getestete Curriculum zur fachsprachlichen Lehrerausbildung entstand als Resultat der festgestellten Lücken zwischen der bestehenden und der erforderlichen Fach(fremd) sprachen-Lehrerausbildung. Mit dem folgenden Beitrag wird beabsichtigt, den methodischen Weg zur Identifizierung dieser Lücken darzustellen. Ausgegangen wird von der Analyse der bestehenden Ausbildungsprogramme im Europäischen Hochschulraum (EHEA). Anschließend werden die Bedürfnisse der Fachsprachenlehrkraft im tertiären Bildungsbereich behandelt, die infolge einer umfassenden Umfrage unter der Fachsprachenlehrenden in Europa erzielt wurden. Abschließend wird ein Schema besprochen, nach dem der Vergleich zwischen dem IST-ZUSTAND und dem SOLLZUSTAND erfolgte. Die nachgewiesenen Diskrepanzen zwischen der untersuchten Lehrerausbildung im Bereich der Fachsprachendidaktik und den von der Fachsprachenlehrkraft genannten Ausbildungsbedürfnissen ermöglichen, Bereiche der fachbezogenen Fremdsprachendidaktik festzulegen, die mit konkreten Inhalten und Aktivitäten ergänzt werden. Sie dienen dann als Ausgangspunkt für die Erarbeitung eines Aus- und Fortbildungslehrplans für erfahrene und angehende Fachsprachenlehrende. Das präsentierte Schema ist universal und kann auch auf andere Forschungsvorhaben übertragen werden, die die Aktualisierung und Modernisierung der bestehenden Ausbildungslehrpläne bzw. Einführung eines neuen zum Ziel haben.
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Exploring Interaction Techniques for Navigating Medical Images Using a Motion-Tracked Pen

Süncksen, M. ., Reinhold, S. ., & Teistler, M. . (2023). Exploring Interaction Techniques for Navigating Medical Images Using a Motion-Tracked Pen. In 2023 IEEE 11th International Conference on Serious Games and Applications for Health (SeGAH) (S. 1–5). http://doi.org/10.1109/SeGAH57547.2023.10253799
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vimiLab – Teaching Medical Imaging and Radiological Anatomy in a Virtual Reality Environment

Mayer, L. ., Süncksen, M. ., Reinhold, S. ., & Teistler, M. . (2023). vimiLab – Teaching Medical Imaging and Radiological Anatomy in a Virtual Reality Environment. In 2023 IEEE 11th International Conference on Serious Games and Applications for Health (SeGAH) (S. 1–5). http://doi.org/10.1109/SeGAH57547.2023.10253787
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