Digitalisierung: Transformation von Unterricht und Schule (1) PDF

Lehrmethoden und Unterrichtsgestaltung Digitalisierung: Transforma1on von Unterricht und Schule (1) HWS 2024 Prof. Dr. Stefan Münzer 1  Woran denken Sie beim Thema Digitalisierung? 2 Welche Werkzeuge, So...

Lehrmethoden und Unterrichtsgestaltung Digitalisierung: Transforma1on von Unterricht und Schule (1) HWS 2024 Prof. Dr. Stefan Münzer 1  Woran denken Sie beim Thema Digitalisierung? 2 Welche Werkzeuge, Software, digitalen Lerninhalte, Kommunikationskanäle… haben Sie in der Schule als Schüler*in selbst zum Lernen verwendet? èdurch Lehrkraft empfohlen/bereitgestellt èselbst gesucht und gefunden 3 Welche Rolle spiel(t)en Erklärvideos (z.B. auf Youtube) für Sie? Welche Erfahrungen haben Sie damit gemacht? 4 Lernen, Unterricht Lernen mit Mul,media 5  Neue Elemente in neuen Medien Neue Medien bieten mul$ple Repräsenta$onen. Neue Medien bieten Interak$vität. (Computer als universelles Werkzeug) 6  Neue Elemente in neuen Medien: Mul4ple Repräsenta4onen „Der Korrela*onskoeffizient ist ein dimensionsloses Maß für den Grad des linearen Zusammenhangs zwischen zwei intervallskalierten Merkmalen (Variablen). Er kann Werte zwischen -1 und 1 annehmen. Bei einem Wert von +1 (bzw. -1) besteht ein vollständig posi*ver (bzw. nega*ver) linearer Zusammenhang zwischen den betrachteten Merkmalen. Wenn der Korrela*onskoeffizient den Wert 0 aufweist, hängen die beiden Merkmale überhaupt nicht linear voneinander ab. Mul$ple Repräsenta$onen Verschiedene Repräsenta0onen für einen Sachverhalt Verschiedene Codes, verschiedene Symbolsysteme Verschiedene (Sinnes-) Modalitäten (sehen, hören) 7  Neue Elemente in neuen Medien: Interaktivität Drill and practice Tutorielle Programme Adaptive Programme Hypertext / Hypermedia Simulationen und Mikrowelten 8  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Bereits Gelerntes wird durch Üben gefes0gt. Drill and practice Pool von Übungselementen. Tutorielle Programme Feedback unmiKelbar. Adaptive Programme Hypertext / Hypermedia Simulationen und Mikrowelten 9  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Drill and practice Tutorielle Programme Adaptive Programme Hypertext / Hypermedia Simulationen und Mikrowelten 10  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Darstellen und Erklären eines Drill and practice Sachverhalts. Tutorielle Programme Vielfalt, Abwechslung, mul0ple Adaptive Programme Präsenta0onen. Abfolge der LernschriKe bisweilen Hypertext / Hypermedia festgelegt. Simulationen und Mikrowelten 11  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Darstellen und Erklären eines Drill and practice Sachverhalts. Tutorielle Programme Vielfalt, Abwechslung, multiple Adaptive Programme Präsentationen. Abfolge der Lernschritte bisweilen Hypertext / Hypermedia festgelegt. Simulationen und Mikrowelten 12  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Drill and practice Tutorielle Programme Differenzierter Lerner- und Adaptive Programme Fehlerdiagnose. Abhängig davon Instruk0onsumfang, Hypertext / Hypermedia Auswahl der Inhalte, Hilfen. Simulationen und Mikrowelten 13  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Cognitive Tutor Drill and practice Tutorielle Programme Adaptive Programme Hypertext / Hypermedia Simulationen und Mikrowelten 14  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Drill and practice Tutorielle Programme Adaptive Programme Gut organisierte Datenbanken, nicht eigentlich Lernprogramme. Hypertext / Hypermedia Untereinander verlinkte Inhalte bzw. Simulationen und Mikrowelten „Netzwerk“; kein „Lernpfad“. Beliebige Mediendateien. 15  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Drill and practice Tutorielle Programme Adaptive Programme Gut organisierte Datenbanken, nicht eigentlich Lernprogramme. Hypertext / Hypermedia Untereinander verlinkte Inhalte bzw. Simulationen und Mikrowelten „Netzwerk“; kein „Lernpfad“. Beliebige Mediendateien. 16  Neue Elemente in neuenSimula0on Medien: der Interak4vität Realität durch ein System interagierender Variablen. Eingriff des Spielers hat Aus-wirkungen im System gemäß den Annahmen des Modells. Spieler lernt durch Konsequenzen seines Handelns und bildet ein eigenes Drill and practice mentales Modell. Tutorielle Programme Hohe Übereins0mmung mit der realen Umwelt. Adaptive Programme Hypertext / Hypermedia Simulationen und Mikrowelten 17  Neue Elemente in neuen Medien: Interak4vität Drill and practice Tutorielle Programme Adaptive Programme Hypertext / Hypermedia Simulationen und Mikrowelten 18  Neue Elemente in neuen Medien Neue Medien bieten Neue Medien bieten Interak(vität mul(ple Repräsenta(onen Kodes / Symbolsysteme Drill and practice (Sinnes-) Modalitäten Tutorielle Programme Adaptive Programme Hypertext / Hypermedia Fokus: Simulationen und Mikrowelten Lernen aus Mul/media- Präsenta/onen 19  Aktive Konstruktion kognitiver Schemata Fokus: Lernen aus Mul/media- Präsenta/onen 20  Verfügbarkeit kogni8ver Schemata Jörg H. war am frühen Morgen des 11. Oktober nach einem Überhol- manöver mit seinem Dienstwagen bei mindestens 142 Stundenkilometern verunglückt und haKe sich dabei tödliche Verletzungen zugezogen. Zum Zeitpunkt des Unfalls haKe er einen Blutalkoholspiegel von 1,8 Promille. Spiegel Online, 11.10.2008 21  Verfügbarkeit kogni8ver Schemata 22  Verfügbarkeit kogni8ver Schemata Sorglosigkeit, 1,8 Promille! Risikobereitscha: v v Überholmanöver Das ist sehr hoch! Hoher v Absenken Riskantes Fahren Blutalkohol- Hemmschwellen v v spiegel Aggression v 142 km/h v viel zu hohe v Geschwindigkeit v Wahrnehmungstrübung v v v ReakBonszeitverzögerung v Übermüdung Verlust der Kontrolle v über das Fahrzeug am frühen Gleichgewichtsprobleme, Unfall Morgen motorische Probleme 23  Ak8ve Konstruk8on kogni8ver Schemata Welche Eigenscha-en einer Mul1media-Präsenta1onen unterstützen die ak1ve Konstruk1on kogni1ver Schemata (und warum)? 24  Cogni4ve Load Theory Cogni4ve Theory of Mul4media Learning 25  Cogni4ve Load Theory 26  Element Interactivity Intrinsic Load 27  Element Interactivity Intrinsic Load (hoch) überschreitet die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses 28 è hindert Schemakonstruk0on  Element Interactivity Intrinsic Load 29 (niedrig)  Element Interactivity + verfügbares Schema im Langzeitgedächtnis Intrinsic Load (hoch) Schema im Langzeitgedächtnis verfügbar è „Chunk“ im Arbeitsgedächtnis 30 è neue / ergänzende Schemakonstruk0on möglich  Extraneous Load 31  Extraneous Load (z.B.) zusätzliche Informa0on, die mit dem zentralen Schema nicht unmiKelbar verknüp] ist è kostet zusätzliche Kapazität im Arbeitsgedächtnis, ak0viert irrelevante Schemata im 32 Langzeitgedächtnis, hindert Schemakonstruk0on  Germane Load Strategische Prozesse, zielorientiertes Vorgehen, bewusster Umgang mit Arbeitsgedächtnisbeschränkung 33 è fördert Schemakonstruktion  Cogni4ve Load Theory § kognitive Belastung des (begrenzten) Arbeitsgedächtnisses § Ziel des Lernens: Aufbau von Schemata im LZG § Unterteilung der Belastungsarten in § Intrinsic Cognitive Load § Extraneous Cognitive Load § Germane Cognitive Load 34  Cogni4ve Load Theory § kognitive Belastung des (begrenzten) Arbeitsgedächtnisses § Ziel des Lernens: Aufbau von Schemata im LZG § Unterteilung der Belastungsarten in § Intrinsic Cognitive Load § Extraneous Cognitive Load § Germane Cognitive Load 35  Cognitive Load Theory § kognitive Belastung des (begrenzten) Arbeitsgedächtnisses § Ziel des Lernens: Aufbau von Schemata im LZG § Unterteilung der Belastungsarten in § Intrinsic Cognitive Load § Extraneous Cognitive Load § Germane Cognitive Load 36  Cogni4ve Load Theory § kognitive Belastung des (begrenzten) Arbeitsgedächtnisses § Ziel des Lernens: Aufbau von Schemata im LZG § Unterteilung der Belastungsarten in § Intrinsic Cognitive Load § Extraneous Cognitive Load § Germane Cognitive Load Cogni&ve Load: messen? 37  Cogni4ve Load Theory § kognitive Belastung des (begrenzten) Arbeitsgedächtnisses § Ziel des Lernens: Aufbau von Schemata im LZG § Unterteilung der Belastungsarten in § Intrinsic Cognitive Load § Extraneous Cognitive Load § Germane Cognitive Load Cogni&ve Load: messen Subjektive Rating-Skalen Doppelaufgabenparadigma Physiologische Maße 38  Cogni4ve Load Theory § kognitive Belastung des (begrenzten) Arbeitsgedächtnisses § Ziel des Lernens: Aufbau von Schemata im LZG § Unterteilung der Belastungsarten in § Intrinsic Cognitive Load § Extraneous Cognitive Load § Germane Cognitive Load Cogni&ve Load: erschließen Wissenstest nach dem Lernen: § Abruf-Fragen (Retention) § Transfer-Fragen (Anwenden des konstruierten Schemas) 39  Kogni&ve Theorie des Lernens mit Mul&media 40  Kogni&ve Theorie des Lernens mit Mul&media: Grundannahmen zur kogni&ven Verarbeitung und Repräsenta&on Sensorische Arbeits- Langzeit- Speicher gedächtnis gedächtnis Selektion Organisation Integration Das Arbeitsgedächtnis des Lernenden nicht überlasten 41  Kogni&ve Theorie des Lernens mit Mul&media: Zwei Modalitäten (dual channel) Sensorische Arbeits- Langzeit- Speicher gedächtnis gedächtnis auditiv (hören) Arbeits- Langzeit- gedächtnis gedächtnis visuell (sehen) Selektion Organisation Integration Das Arbeitsgedächtnis des Lernenden nicht überlasten 42  Kogni&ve Theorie des Lernens mit Mul&media: Zwei Kodes (dual coding) Sensorische Arbeits- Langzeit- Speicher gedächtnis gedächtnis auditiv (hören) verbaler Code verbaler Code visuell-räumlicher visuell-räumlicher visuell (sehen) Code Code Arbeitsgedächtnismodell von Baddeley: Subsysteme arbeiten unabhängig Visuell-räumlicher Zentrale Phonologische Skizzenblock Exekutive Schleife 5782945 43  Kogni&ve Theorie des Lernens mit Mul&media: Zwei Kodes (dual coding) Sensorische Arbeits- Langzeit- Speicher gedächtnis gedächtnis auditiv (hören) verbaler Code verbaler Code visuell-räumlicher visuell-räumlicher visuell (sehen) Code Code AUTO 44  Kogni&ve Theorie des Lernens mit Mul&media: Zwei Kodes (dual coding) Sensorische Arbeits- Langzeit- Speicher gedächtnis gedächtnis auditiv (hören) verbaler Code verbaler Code visuell-räumlicher visuell-räumlicher visuell (lesen) Code Code Visuell-räumlicher Zentrale Phonologische Skizzenblock Exekutive Schleife 5782945 45  Kogni&ve Theorie des Lernens mit Mul&media 46  Fokus Kurze Multimediapräsentationen Themen der Biologie, Physik, Mechanik Verdeutlichung von Verursachungsketten Gewitterentstehung Autobremse Toilettenspülung Zellteilung ATP-Synthase Herz-Kreislauf-System Keplersche Gesetze (...) 47  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Wie kann man ICL optimal abstimmen? Welche instruktionalen Maßnahmen könnten dazu beitragen, ICL auf Lernende abzustimmen bzw. ICL zu reduzieren? Extraneous Cognitive Load ECL Welche Probleme könnten in einer Multimediapräsentation ECL verursachen? Wie könnte für ein genanntes Problem jeweils eine Lösung aussehen, um ECL zu reduzieren? Germane Cognitive Load GCL Welche Maßnahmen, Instruktionen... könnten dazu beitragen, lernförderliche kognitive Prozesse anzuregen, d.h. die Investition von GCL seitens des Lerners? 48  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Wie kann man Multimediapräsentationen so gestalten, dass die beiden Verarbeitungsmodalitäten (Hören, Sehen) und die beiden Kodes (verbal, visuell-räumlich) optimal ausgenutzt werden? Aktive Konstruktion: § Selektion § Organisation § Integration Wie könnten aktive Konstruktionsprozesse von Lernenden in einer Multimediapräsentation unterstützt werden? 49  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Pre-Training Worked Examples / Problem Completion Guidance Fading 50  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Pre-Training gezielter Vorwissensaufbau zentrale Konzepte / Begriffe Wiederholung, kurzfristig Verfügbarkeit im LZG erhöhen 51  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Problem 52  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Worked Example 53  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Problem Completion 54  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Guidance Fading Novize „Experte“ ausgearbeitete unvollständige Probleme ohne Lösungsbeispiele Lösungsbeispiele Lösungsansatz 55  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Intrinsic Cognitive Load ICL Guidance Fading Novize Experte Integriertes Schema konstruiert, Format; alle notwendigen Aufgabe kann gelöst Erläuterungen und werden, ähnliche Beziehungen im Lernmaterial Probleme benöDgen enthalten keine aufwändigen Erläuterungen 56  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Extraneous Cognitive Load ECL Split Attention Seductive Details 57  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Extraneous Cognitive Load ECL Split Attention nicht integriertes Format 58  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Extraneous Cognitive Load ECL Split Attention integriertes Format 59  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Extraneous Cognitive Load ECL Seductive Details Das Enzym ATP-Synthase oder FoF1-ATPase ist ein Transmembranprotein. Die ATP-Synthase tritt abhängig vom Verhältnis der Substrate und Produkte entweder als ATP-verbrauchende Protonenpumpe oder als protonen- getriebene ATP-Synthase auf. ATP ist eine energiereiche Verbindung, deren Bildung der Zufuhr von Energie bedarf:. Um diese Energie aufzubringen, koppelt die ATP-Synthase die ATP-Bildung mit dem energetisch begünstigten Transport von Protonen (oder anderen Ionen) entlang eines Protonengefälles über eine Membran. Die ATP- Synthase ist also ein Energiewandler, der eine Energieform in eine andere umformt. Das Enzym spielt im Stoffwechsel fast aller bekannten Organismen eine zentrale Rolle, da ATP ununterbrochen als Energieüberträger benötigt wird. 60  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Germane Cognitive Load GCL Self-Generating Learning Activities Interrogative Questions / Inferences (Prompts) Self-Generated Drawings 61  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Germane Cognitive Load GCL Interrogative Questions / Inferences (Prompts) 62  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Germane Cognitive Load GCL Interrogative Questions / Inferences (Prompts) 63  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Germane Cognitive Load GCL Interrogative Questions / Inferences (Prompts) 64  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Germane Cognitive Load GCL Self-Generated Drawings 65  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Cogni4ve Load Theory Germane Cognitive Load GCL Self-Generated Drawings 66  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Multimedia Principle Modality Effect Redundancy Effect 67  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Multimedia Principle ✔ 68  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Multimedia Principle ✔ 69  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Multimedia Principle: Beide Kodes werden genutzt; es stehen zwei mentale Modelle zur Verfügung 70  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Modality Effect ✔ 71  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Modality Effect: Gute Nutzung der zwei Modalitäten durch auditive Textdarbietung 72  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Modality Effect: Schlechte Nutzung der zwei Modalitäten durch visuelle Textdarbietung (Schrift) 73  Gestaltung von Mul4mediapräsenta4onen basierend auf der Kogni4ven Theorie des Lernens mit Mul4media Zwei Kanäle / zwei Kodes Redundancy Effect ✔ 74 + § Aufbau von kognitiven Schemata im Langzeitgedächtnis § Begrenzte Arbeitsgedächtniskapazität § Aktives Lernen Kogni4ve Theorie des Lernens Cogni4ve Load Theory mit Mul4media auditiv (hören) verbaler Code verbaler Code visuell-räumlicher visuell-räumlicher visuell (sehen) Code Code Intrinsic Cognitive Load Dual Channel Extraneous Cognitive Load Dual Coding Germane Cognitive Load Selektieren Organisieren 75 Integrieren Lernen mit Mul,media Personalisierungsprinzip „konversa4oneller Sprachs4l“ eher am Mündlichen orien4erte Sprache Ansprache der Lernenden Personalpronomen („deine Korrela4onsanalyse…“) 76 Lernen mit Mul,media Personalisierungsprinzip Funk%oniert das immer? Wann könnte es nicht funk%onieren? Könnten Aspekte des Personalisierungsprinzips auch Nachteile haben (Wann?)? 77 Lernen mit Mul,media Instructor Presence 78 Lernen mit Mul,media Instructor Presence Warum könnte eine präsen%erende Person lernhinderlich sein? Warum könnte eine präsen%erende Person lernförderlich sein? 79 Lernen mit Mul,media Instructor Presence Warum könnte eine präsen%erende Person lernhinderlich sein? § Ablenkung, ECL Warum könnte eine präsen%erende Person lernförderlich sein? § Social Agency Theory 80 Lernen, Unterricht Lernen mit Mul,media Anwendung: Erklärvideos bewerten Welche Fragen können Sie stellen, um die Qualität von Erklärvideos (z.B. Youtube…) zu evaluieren? 81 Lernen, Unterricht Lernen mit Mul,media Anwendung: Erklärvideos bewerten § Wie anspruchsvoll hinsichtlich interagierender Elemente ist der Lerninhalt in Bezug auf das Vorwissen der Lernenden? (angemessener ICL) § Sind lernförderliche Gestaltungsprinzipien realisiert? (MulBmedia, Kohärenz, Modalität, Personalisierung, ausgewogene Instructor Presence) (Nutzung AG-Kapazität, Reduk1on ECL) § Sind Strukturierungselemente zu erkennen? § Gibt es anregende Lern-Anweisungen (z.B. „Prompts“) und ggf. individualisierende Hinweise? (Anregung GCL) 82 Lernen, Unterricht Lernen mit Mul,media Überlegungen: Erklärvideo im Unterricht § Zu welchem Zweck und in welchen SituaBonen werden Erklärvideos verwendet? § Wie wäre der Einsatz von Erklärvideos opBmal? § Wie kommen LehrkräQe an gute Erklärvideos? § Produzieren LehrkräQe selbst Erklärvideos? § Sind Erklärvideos in Schulbücher integriert? § Wie nutzen Schüler*innen Erklärvideos? 83  Eigene Forschung / Arbeitsgruppe Räumliche Fähigkeiten, inter-individuelle Unterschiede: Benö4gt man hohe räumliche Fähigkeiten, um aus Mul4media- Präsenta4onen erfolgreich zu lernen? Wann sind Anima$onen gegenüber Standbildern lernförderlich? Wie wirken sich Emo$onen beim Lernen mit Mul4media aus? Mo4vieren posi4ve Emo4onen insbesondere zum Lernen mit selbst-generierenden Ak4vitäten? Funk4oniert „emo4onal design“? Personalisierungseffekt: Ist es immer gut, wenn eine Tex4nforma4on mit einer persönlichen Ansprache verbunden wird? 84 Akzent der Sprechers$mme: Sollte sie zum Lerninhalt passen?  Eigene Forschung / Arbeitsgruppe Wie wirken sich Emo$onen beim Lernen mit Mul4media aus? Mo4vieren posi4ve Emo4onen insbesondere zum Lernen mit selbst-generierenden Ak4vitäten? Funk4oniert „emo4onal design“? Personalisierungseffekt: Ist es immer gut, wenn eine Tex4nforma4on mit einer persönlichen Ansprache verbunden wird? Akzent der Sprechers$mme: Sollte sie zum Lerninhalt passen? 85  Eigene Forschung / Arbeitsgruppe Personalisierungseffekt: Ist es immer gut, wenn eine Tex&nforma&on mit einer persönlichen Ansprache verbunden wird? Akzent der Sprechers8mme: Sollte sie zum Lerninhalt passen? 86 Literatur (prüfungsrelevant) Brünken, R., Münzer, S. & Spinath, B. (2019). Pädagogische Psychologie – Lehren und Lernen. GöZngen: Hogrefe (è Kapitel zum Wissenserwerb mit neuen Medien) Das Kapitel ist über die Bibliothek online verfügbar. Video zu Instructor Presence (12 min.) è ILIAS 87