ECBO meets Virtuele Leermeesters

Colofon Titel Virtuele Leermeesters 
Auteur Tara Schoemaker 
Wetenschappelijke review Bart Kleine Deters en Thomas Lans 
Opmaak Lissa Groenewoud 
Datum 15-4-2021 

Deze cases zijn ontwikkeld voor het onderzoeksproject “Digital Learning als versneller voor innovatie” voor RVO en de topsector energie. De cases zijn alleen bedoeld voor visieontwikkeling en discussie en zijn geen databron voor onderzoeksdoeleinden 

De schrijvers van deze case willen Averell van den Bos, Jaco van Oosten, Margriet Lautenschutz en de geïnterviewde deelnemers van Kennisbank Food en Feed bedanken voor hun openheid en tijd om deze case te kunnen maken.

ECBO is het expertisecentrum voor onderzoek en kennisvraagstukken rondom bijvoorbeeld professionalisering van docenten, aansluiting van onderwijs op de arbeidsmarkt, basisvaardigheden en in-, door- en uitstroom van studenten. ECBO doet wetenschappelijk verantwoord beleids- en praktijkgericht onderzoek in het onderwijs en op het snijvlak van onderwijs en arbeidsmarkt, en verspreidt deze kennis. Onze expertise: onderzoek met impact. 

ECBO 
Postbus 1585 
5200 BP ’s-Hertogenbosch 
Tel: 073-6872500 
http://www.ecbo.nl 
© ECBO 2021 

Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, op welke andere wijze dan ook, zonder vooraf schriftelijke toestemming van de uitgever. 

Virtuele Leermeesters 

Augmented Reality als virtuele brug tussen opleiden en arbeidsmarkt 

Je zet een bril op, die jou helpt om een warmtepomp te installeren. Wat zie je dan voor je? Nog voordat de Coronacrisis en de daaropvolgende digitalisering van veel werk versneld werd, maakte Averell van den Bos met Augmented Reality Tools leermeesterschap op afstand mogelijk. Welk installatie- en onderhoudsbedrijf kan de nieuwe generatie nog opleiden als ze al te weinig mensen op de werkvloer hebben? Hoe richt je een applicatie zodanig in dat onervaren medewerkers leren het warmtepompsysteem te installeren? Met de betrokkenheid van leermeester Jaco van Oosten (van opleidingsbedrijf InstallatieWerk) zette hij met zijn bedrijf TheServiceConcept.com de Virtuele Leermeesters op. In potentie zorgt deze oplossing ervoor dat fabrikanten voldoende bekwame krachten in huis hebben om nieuwe producten en systemen te installeren en onderhouden. De energietransitie scherpt het tekort aan installatietechnici op de arbeidsmarkt verder aan. 

Efficiënt leren en werken in de techniek 

Fabrikanten willen dat hun producten gebruikt worden, bedrijven willen vakmensen die de installatie kunnen verzorgen aan hen binden, en het onderwijs is blijvend op zoek naar inspirerende manieren om werken en leren in de technieksector voor jongeren aantrekkelijk te maken. Hoe voorkom je dat de kennis van schaarse leermeesters slechts de ontwikkeling van één leerling ten goede komt? Hoe draag je de ervaring van bedreven vakmensen op een efficiënte manier over aan praktijkleerlingen? 

De Virtuele Leermeesters brengt deze belangen bij elkaar, met Opleidingsbedrijf InstallatieWerk als eerste uitvoerder. Hier worden jongeren opgeleid via de beroepsbegeleidende leerweg (bbl): op de werkvloer zijn zij Monteur in Opleiding (MIO). Als opleider spelen ze in op de opkomst van techniek in de bouw – en installatiesector: de Augmented Reality Tools van de Virtuele Leermeesters worden gebruikt om de leerlingen direct toegang te bieden tot productdata en stappenplannen. Zie het als de simulator waarin een piloot leert te vliegen: een veilig leeromgeving, voordat de echte praktijkervaring opgedaan wordt. 

Het leerproces binnen de Augmented Reality is gebaseerd op een opvolger van het Gilden-gedachtengoed (Gilde 2.0). Zo is een leermeester tijdens de installatie van een warmtepomp gefilmd. Hij vertelde bij elke stap waar de valkuilen zaten en dat is vertaald naar de applicatie. De leerling krijgt daardoor met de bril op, vergelijkbaar als tijdens een Skype-call, via video, virtuele pijlen en documenten continu feedback en zowel 2d als 3d informatie van de software. Centraal in het ontwikkelen van de Augmented Reality staat de borging van het overbrengen van de kennis en ervaring van de vakman-/vrouw. Zo wordt breder draagvlak gecreëerd en wordt versnelde implementatie van deze tool gerealiseerd. Uit feedback op de verschillende testsessies, met 22 leerlingen van MBO Rijnland Gouda en Leiden, kwam onder andere naar voren dat 82,6% zonder kennis vooraf en onder begeleiding van Virtuele Leermeesters zelf een warmtepomp kunnen plaatsen. 81,8% procent gaf bovendien aan dat er door deze leerinterventie een betere aansluiting ontstaat met het bedrijfsleven én dat ze graag betrokken zouden worden bij de ontwikkeling van dergelijke applicaties. 

Een installatietechnicus in opleiding zou de Augmented Reality bril graag ook in andere onderdelen van de opleiding terug zien: “Je leert er meer en makkelijker door”. De bril weet met welk onderdeel je bezig bent en kan je dáár dan mee helpen. In plaats van dat een docent met tien jongens in de oefenruimte staat en één leerling tegelijk (verder) kan helpen. TheServiceConcept.com gaat uit van de gebruiker: wat heeft diegene nodig aan informatie om de juiste keuzes te maken en een installatie onder de knie te krijgen? Zowel de (software)techniek als de didactische principes worden op die behoeften ontwikkeld en door dit samen te doen kan onderwijsinnovatie versneld en betaalbaar aangeboden worden. 

De techniek van Augmented Reality 

De tool creëert een virtuele opstelling van de waterpomp op basis van losse onderdelen. Deze 3d-modellen zijn op ware grootte, zodat er een realistisch beeld van de werkelijkheid ontstaat. Waar moeten de aansluitingen komen? Waar moet er in de muur geboord worden? Een installatietechnicus in opleiding legt uit wat het verschil is met het ‘ouderwetse leren’. Je zet de bril op: deze geeft je een beeld van de installatie. Bij elk onderdeel krijg je te zien wat het is (hoe het heet, welke maten erbij horen). Als je een onderdeel selecteert, legt de bril je uit hoe je dat moet installeren/monteren/vastzetten. In tegenstelling tot de instructies op een blaadje gepresenteerd krijgen, geeft de bril je alleen de informatie die je voor één stap nodig heeft. Je hoeft dan ook geen dik boekwerk meer door te bladeren. Als je toch vastloopt, hoef je het niet zelf op te lossen, want er je kunt op ieder moment een leermeester raadplegen. Hij/zij kan meekijken met de virtuele opstelling van de leerling en aanpassingen voorstellen waar nodig. Als de leermeesters, zoals bij InstallatieWerk, allemaal instructeurs zijn die uit de praktijk komen, dan weten zij precies welke keuzes de juiste zijn en hoe daar te komen. Op een scherm ziet de leermeester wat de monteur ziet en kan hij – in direct contact – zowel op technisch als inhoudelijk vlak feedback geven. 

Augmented Reality brengt een ‘real life’ situatie, mét de mogelijkheid tot interactie met de leerling die de bril opgezet heeft. Dit zorgt ervoor dat de leerling minder theoretische kennis hoeft te hebben: het proces biedt tegelijkertijd ervaring met en inzicht in de installatie. Het blijft niet bij oefenen. Nadat de leerling met de bril het proces heeft doorlopen, kan hij de warmtepomp in een echte situatie gaan ophangen. Leerlingen hebben soms moeite met het elzen van technische tekeningen: Virtuele Leermeesters visualiseert deze tekeningen. Waar veel leerlingen daarnaast normaal gesproken moeite hebben met rekenen en dan bijvoorbeeld 2-3x (foutief) een gaatje boren in de muur bij de klant, begeleidt de bril hen nu in het in één keer goed plaatsen van de warmtepomp! 

In de basis heeft een leermeester zo’n 10 leerlingen op afstand onder zijn hoede. De afstand kan hetzelfde klaslokaal zijn als in het reguliere onderwijs, maar dat kan dus ook betekenen dat een leerling de pomp plaatst in een woning terwijl de leermeester nog op school zit. De weerstand bij docenten – om af te stappen van klassikaal lesgeven in één ruimte en kennis zendend overdragen – kan ondervangen worden door hen te betrekken bij de ontwikkeling van de modules. De bril en software brengen juist wendbaarheid, doordat je niet gebonden bent aan fysieke installaties. Virtuele Leermeesters kan zo doorontwikkeld worden tot een ontelbaar aantal configuraties en systemen in de techniek, maar ook in andere sectoren. 

Stapsgewijs wordt ‘de leerling’ middels instructies meegenomen in de te zetten stappen, die gekoppeld worden aan de leerdoelen van de opleiding tot installatietechnicus/monteur. De eerste keer dat een leerling een bril opzet, is volgens betrokken leermeester Jaco echt een wauw-moment. Averell en hij krijgen heel veel energie van de leerlingen, die de sleutel vormen voor alle dilemma’s waar de overheid voor staat. Zij zijn wendbaarder en de toekomst van de technieksector. De werkwijze van de Virtuele Leermeesters is bovendien zo visueel vormgegeven, dat ook medewerkers met een taalachterstand na het volgen van de training een warmtepomp in het echt konden installeren. 

De mogelijkheden zijn oneindig Op dit moment richt de Virtuele Leermeesters zich op het installeren van een warmtepomp. Averell zet nu in op het aantonen van de impact en het effect van deze leerinterventie. Externe investeerders zijn namelijk niet makkelijk te enthousiasmeren, aangezien ze er niet direct geld mee kunnen verdienen. Wie wordt eigenaar van dit concept? Dat blijft een moeilijke vraag. Waar Averell had gehoopt dat het als vliegwiel zou werken, merkt hij dat iedereen nieuwsgierig is maar wacht tot een ander het doorontwikkeld en een nieuwe interventie gaat aanbieden. Op dit moment zijn ze dus afhankelijk van subsidies. Hoewel de subsidie van MKB!Dee, aangevraagd vanuit het consortium InstallatieWerk Nederland, ROC Mondriaan en The Service Concept ruimte bood voor de ontwikkeling van de applicatie én de aantoonbaarheid van het effect, is afhankelijk zijn van subsidies voor Avarell een frustrerende uitgangspositie. Het einddoel was om te kijken of er een ecosysteem omheen gebouwd kon worden, waarbij fabrikanten niet alleen nieuwe modellen maar ook een bijdragen leveren om hun producten op een innovatieve manier in het onderwijs te installeren. De kosten zitten voornamelijk in de opstartfase, want als de bril is aangeschaft en het 3D-model en de applicatie zijn gebouwd kun je die oneindig hergebruiken. 

Zelfs als de doorontwikkeling van de software gemakkelijker van de grond zou komen, voorziet Averell andere uitdagingen. Het vermogen van bedrijven en onderwijsinstellingen om het systeem, van de instructie door een leermeester te laten opnemen tot het begeleiden van de leerling met een bril op, te implementeren ontbreekt vaak. Er heerst angst voor digitalisering en onwetendheid over wat de impact en effecten zijn op de bestaande werkwijze. Zo zijn opleiders bang om controle te verliezen: bij wie kunnen ze hun vraag kwijt als de techniek niet werkt? Daarnaast blijft in het grotere proces de vraag: wie wordt eigenaar van het concept? Averell zou graag zien dat verantwoordelijkheid gezamenlijk gedragen wordt en dat fabrikanten, bedrijven met leermeesters en scholen elkaar opzoeken voor het gemeenschappelijke doel: het tekort aan vakmensen in de technieksector verkleinen. Nu lijken gemeenten daar een verbindende rol in te kunnen spelen, doordat zij voorwaarden kunnen stellen aan bouwprojecten, waarbij er lesmateriaal voor het onderwijs ontwikkeld moet worden. Zo zorgen zij ervoor dat de systemen en producten die in het project gebruikt worden onderhouden kunnen worden. 

Margriet Lautenschutz brengt Virtuele Leermeesters als brug tussen onderwijs en bedrijfsleven onder de aandacht bij bedrijven in de techniek. Ze was als projectleider van het Platform Talent en Technologie al betrokken bij Virtuele Leermeesters en blijft belanghebbenden bij elkaar brengen in haar rol als relatiemanager van Leven Lang Ontwikkelen bij MBO Rijnland. Ook zij ervaart dat zodra financiering beschikbaar is, 

partijen makkelijker instappen. Zo heeft ze subsidie binnengehaald om mensen met een afstand tot de arbeidsmarkt op te leiden binnen kansrijke banen. Zo konden nieuwe mensen opgeleid worden voor installatiewerk, door Augmented Reality in te zetten. Onbekend maakt immers onbemind en door de Virtuele Leermeesters komt deze digitale innovatie dichterbij de bedrijven die het kunnen inzetten om hun bestaande problemen in de energietransitie op te lossen. 

Het doel is nog steeds om het concept te vertalen naar andere systemen en disciplines die nodig zijn voor het realiseren van de doelstellingen uit de energietransitie. Die mogelijkheden zijn volgens Averell en Jaco namelijk oneindig: mensen die nu werkzaam zijn in kansarme beroepen kunnen, ter ondersteuning van werk naar werk, aan een baan in de techniek geholpen worden, onervaren medewerkers kunnen sneller ingezet worden op de werkvloer en vakmannen-/vrouwen kunnen ‘on the job’ bijgeschoold worden in andere producten zoals het plaatsen van een radiator. De mooiste ambitie, echter, is om techniek(onderwijs) aantrekkelijk te maken voor leerlingen. Het visuele leren van de Virtuele Leermeesters geeft leerlingen, ongeacht leeftijd en achtergrond, een heel andere leerervaring. Hoe krijg je basisschoolkinderen enthousiast voor de techniek, zodat zij later de keuze maken om in deze sector te gaan werken? 

Een cultuurverandering vindt niet plaats over één nacht ijs. De leerlingen kunnen de toepassingen van de Augmented Reality bril dan wel fantastisch vinden, maar zij hebben het mandaat en budget niet… 

Het ecosysteem dat Averell met TheServiceConcept.com voor ogen heeft, zou zorgen voor verkorting van trainings-, opleidings-, en inwerktijd. De Virtuele Leermeesters stelt het onderwijs en bedrijfsleven in staat om naadloos op elkaars behoeften aan te sluiten en het onderwijstraject in te korten. Hiermee kan de zorg van de overheid dat kleinere installatiebedrijven ook hun aandeel kunnen leveren in de energietransitie weggenomen worden. Door efficiënt en met beheersbare kosten de energietransitie onder de aandacht te brengen bij de jeugd, hoopt Averell hen eerder te enthousiasmeren voor het leren en werken in de techniek. Dat is tenslotte de sleutel waar meteen aan gedraaid moet worden.