Besser hören im Klassenraum

16.11.2022
Forschung

Projekt VIWER-S der Jade Hochschule ausgezeichnet

Viele Kinder haben in der Schuleingangsphase Probleme mit dem räumlichen Hören. Das kann dazu führen, dass sie Lerninhalte nicht oder nur mit Verzögerung verstehen und dadurch auch nicht im Unterricht mitarbeiten können. „Beinahe jedes zehnte Kind leidet unter einer Schwäche der räumlichen auditiven Wahrnehmung“, erklärt Dr. med. Karsten Plotz, Professor für HNO-Heilkunde, Phoniatrie und Pädaudiologie an der Jade Hochschule.

„Rund die Hälfte aller Kinder mit Lernschwierigkeiten hat Hörprobleme - da gibt es also eine starke Verbindung.“

Könnte man ihre Hörprobleme lösen, würde man diesen Kindern den Schulalltag enorm erleichtern. Das ist das Ziel von Wissenschaftlern der Jade Hochschule und der Technische Hochschule Köln. Sie entwickelten im Forschungsprojekt VIWER-S ein innovatives Mikrofonsystem für den Schulalltag und ein spezielles Hörtraining mit VR-Brillen. Das Forschungsprojekt wurde jetzt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung als „Projekt des Monats“ ausgezeichnet.

Probleme mit dem räumlichen Hören können dazu führen, dass Grundschulkinder Lerninhalte nur mit Verzögerung verstehen. (Grafik: Katharina Schmidt/Jade HS)

Einen rund 40 Zentimeter breiten Prototyp haben die Wissenschaftler bereits entworfen und im 3D-Druck gefertigt (Fotos: Ulrik Kowalk/Jade HS)

Gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Dr. Jörg Bitzer und Kooperationspartnern an der Technischen Hochschule Köln hat Plotz das Forschungsprojekt im Jahr 2019 gestartet. Geplant ist ein modernes Hörgerät für den Schulalltag, mit dem höreingeschränkte Kinder räumlich-richtig hören können. 15 kleine Mikrofone nehmen alle Signale im Raum auf und leiten sie an einen Minicomputer weiter. Dort verarbeitet eine Software die Informationen, bestimmt die Positionen der Schallquellen im Raum und verstärkt diejenigen, die wichtig sind. „Es sind ja nicht immer nur Lehrpersonen Informationsträger“, erklärt Bitzer, „häufig sind das auch Mitschüler, die gerade eine Frage beantworten.“ Das System leitet die entsprechenden Stimmen dann „gehörrichtig“ an spezielle Kopfhörer. Die können alle Signale aus der Richtung auf die Kinderohren spielen, wo sich ihre Quellen auch tatsächlich befinden. Die Herausforderung ist, das alles in Echtzeit umzusetzen. „Das System ist komplex, weil wir immer die Kopfbewegung und Blickrichtung des Kindes einberechnen, die herumlaufende Lehrperson und die anderen Kinder orten, alles zueinander in Relation setzen, wichtige Signale isolieren, verbessern und korrekt senden müssen – und das in so kurzer Zeit, dass es keine Verzögerung bei der Lippensynchronität gibt“, so der Professor für Audiosignalverarbeitung. Sonst werde der Klang der Stimmen verändert oder das Kind höre alles als Echo.

Einen Prototyp, auf dem die 15 kleinen Mikrofone angeordnet sind, haben die Wissenschaftler bereits entworfen und im 3D-Druck gefertigt. Zusätzlich gibt es noch ein weiteres Mikrofon mit Ortung, das die Lehrperson trägt.

Räumliches Hören in einer virtuellen Welt trainieren

Im zweiten Teilprojekt „App-basiertes Lernen“ soll die Lokalisationsfähigkeit des Kindes aktiv trainiert werden. Dazu entwickelten die Wissenschaftler_innen - insbesondere die Kooperationspartner an der Technischen Universität Köln - eine mobile App, welche in Kombination mit einer VR-Brille auf einem Smartphone oder Tablet betrieben werden kann. Mit dieser App werden Klänge über Kopfhörer oder Hörgerät wiedergegeben. Die Aufgabe des Kindes ist, über das Display die Richtung einzugeben, aus der das Geräusch wahrgenommen wurde. Das Ergebnis wird evaluiert und in bestärkender Form an das Kind zurückgegeben. Ziel der Übung ist es, das Gefühl für akustische Ortung sowie deren Sicherheit und Qualität spielerisch zu verbessern.

Das Projekt VIWER-S war ursprünglich für vier Jahre angelegt und sollte Ende 2022 abgeschlossen werden. Doch aufgrund der Pandemie konnten die Entwicklungen noch nicht mit gehörgeschädigten Kindern getestet werden. Deshalb haben die Projektverantwortlichen eine Verlängerung bis 2024 beantragt.