Das Erlernen einer komplexen Expertise, wie sie in vielen raum-zeitlichen Domänen benötigt wird, kann nur durch aktives Handeln innerhalb des Anwendungskontextes (situiertes Lernen) erworben werden. Zu diesem Zweck wurden Augmented-Reality-Simulationsumgebungen entwickelt, die diesen Anwendungskontext möglichst realitätsnah nachbilden und die repräsentierte Situation durch zusätzliche Informationen erklären.

In der realen Lernsituation wird der Anfänger aber meist durch einen Experten angeleitet, der ihn beobachtet und mit geeigneten Hilfestellungen unterstützt. Diese beobachtende und adaptive Komponente fehlt in einer Simulationsumgebung. Deshalb wird in dieser Arbeit eine allgemeine Konzeption für ein Trainingssystem entwickelt, das Merkmale dieser Meister-Schüler-Beziehung nachbildet, um ein situiertes Lernen zu ermöglichen.

Es wird gezeigt, dass durch die Analyse des sensomotorischen Verhaltens in räumlich-zeitlichen Simulationsumgebungen semantische Konzepte abgeleitet werden können, die Handlungsstrategien, Orientierungsschwierigkeiten oder Fehlvorstellungen beschreiben. Diese Konzepte können verwendet werden, um durch darauf angepasste adaptive Hilfestellungen das situierte Lernen im Sinne des Cognitive-Apprenticeship-Ansatzes zu ermöglichen.

Diese Handlungsmuster bzw. räumlichen und sensomotorischen Schwierigkeiten wurden für das Beispiel der Echokardiographie identifiziert und geeignet repräsentiert. Das sensomotorische Verhalten wird dabei durch einen kombinierten wissensbasierten und stochastischen Ansatz analysiert. Die abgeleiteten semantischen Konzepte wurden im Rahmen einer Evaluation auf die medizinische Adäquatheit hin überprüft, so dass die vorgestellte Konzeption validiert werden konnte.