Lernen mit neuen Medien PDF

Kapitel 9 Wissenserwerb mit neuen Medien Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) Inhaltsü...

Kapitel 9 Wissenserwerb mit neuen Medien Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) Inhaltsübersicht 9.1 Einführung....................................................... 230 9.2 Die Theorie der kognitiven Belastung............................... 232 9.2.1 Begrenzte Arbeitsgedächtniskapazität für Lernprozesse............ 232 9.2.2 Messung von Lernerfolg und kognitiver Belastung................... 234 9.3 Die kognitive Theorie multimedialen Lernens....................... 236 9.3.1 Lernen aus Text und Bild: Struktur und Verlauf der Informations- verarbeitung..................................................... 236 9.3.2 Erklärung des „Multimedia-Effekts“............................... 238 9.4 Designprinzipien für Multimedia................................... 238 9.5 Theoretische Ergänzungen........................................ 243 9.5.1 Das integrative Modell des Text- und Bildverstehens................ 243 9.5.2 Berücksichtigung affektiver Prozesse.............................. 245 9.6 Wechselwirkungen zwischen Lernereigenschaften und instruktionalen Maßnahmen beim Lernen mit Multimedia........... 248 9.6.1 Die ATI-Hypothese................................................ 248 9.6.2 Vorwissen....................................................... 249 9.6.3 Kognitiver Stil.................................................... 250 Zusammenfassung........................................................ 253 Weiterführende Literatur................................................... 254 Fragen.................................................................... 254 Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  230 Kapitel 9 9.1 Einführung Computer bieten Computer und das Internet haben Lernumgebungen verändert. Die Ver- viele Möglichkeiten änderungen reichen von flexibleren und erweiterten Präsentationsmög- lichkeiten für Medien aller Art (Audiodateien, Filme, Karten, Grafiken, Animationen, dreidimensionale und virtuelle Modelle) über die schnelle Verfügbarkeit von Information jederzeit und überall (z. B. Online-Le- xika, Datenbanken und Nachschlagewerke, Online-Mediatheken) bis hin zu fachlich spezifischen Lernprogrammen und Simulationen. Com- puter sind beim Lernen produktiv nutzbar, z. B. zum Rechnen, zum Er- zeugen von eigenen Texten, Grafiken, Präsentationen, Musik, Podcasts oder Videos und zum Programmieren. Das Internet bietet Kommunika- tionswerkzeuge wie Blogs und Foren, Chats und virtuelle Klassenräume. Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) Lernen als aktive All dies kann gezielt zur Unterstützung von Lernprozessen eingesetzt ­Konstruktion kognitiver Schemata werden, garantiert aber noch keinen besseren Lernerfolg. Um erfolg- reich zu lernen, müssen Lernende aus den präsentierten Informatio- nen nach wie vor Wissen aktiv konstruieren. Dabei werden die Infor- mationen vor dem Hintergrund existierender Schemata interpretiert, es werden Schemata modifiziert oder neu aufgebaut (vgl. auch Kap. 4). Die Forschung zum Lernen mit neuen Medien hat aus der Perspektive der aktiven Wissenskonstruktion Erkenntnisse zur gezielten Nutzung der multimedialen Präsentationsmöglichkeiten erbracht. In diesem Kapitel wird dargestellt, wie Informationen mit neuen Medien so auf- bereitet und dargestellt werden können, dass ein verständiges Lernen mit dem Ziel der kognitiven Schemakonstruktion unterstützt wird. Dabei werden Designprinzipien für die Gestaltung multimedialer Prä- sentationen erläutert. Interaktivität Lernprogramme können Fragen und Übungen vorgeben, Eingaben von Lernenden entgegennehmen, diese Antworten bewerten und Rück- meldung bereitstellen. Lernprogramme können Eingaben oder Bear- beitungsschritte in Bezug auf das mutmaßliche Wissen der Lernenden analysieren und zielgerichtet Hinweise auf Lösungsschritte geben. Computerbasierte Simulationen können durch Eingriffe der Lernen- den fortlaufend in ihrem Zustand verändert werden, womit Lernende Zusammenhänge selbst erschließen oder Handlungsschritte üben kön- nen. Lernprogramme können den Lernverlauf dokumentieren und selbstregulative und metakognitive Strategien unterstützen. Im Fol- genden werden einige gebräuchliche Formen von Lernprogrammen hinsichtlich ihrer Interaktivität voneinander unterschieden. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  Wissenserwerb mit neuen Medien 231 Formen von Interaktivität in computerbasierten Lernprogrammen Drill and Practice: Diese Lernprogramme bestehen aus einer Samm- lung von Übungsaufgaben, die dazu dienen, bereits Gelerntes zu festi- gen und zu wiederholen. Typischerweise sind die Übungsaufgaben klein- schrittig und sehr spezifisch, Eingaben sind eindeutig (z. B. soll ein Wort eingegeben werden oder eine Antwort soll aus mehreren Optionen aus- Üben gewählt werden). Die Rückmeldung erfolgt unmittelbar und beschränkt sich meist auf eine „richtig/falsch“-Bewertung, verbunden mit dem An- zeigen der richtigen Lösung. Beispiele sind Vokabel- und Grammatik- übungen in Fremdsprachenlernprogrammen oder Übungsaufgaben in Mathematiklernprogrammen. Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) Tutorielle Programme: Diese Lernprogramme stellen Sachverhalte dar Sachverhalte und und erklären Zusammenhänge zu einem Thema. Es werden vielfältige ­Zusammenhänge ­verstehen Teilthemen dargestellt; die Möglichkeiten der flexiblen Präsentation (z. B. Text, Grafiken, Animationen, gesprochene Sprache, Video) werden ge- nutzt. Lernprogramme für Fremdsprachen, die für das Selbststudium von Erwachsenen gedacht sind, enthalten Teilthemen wie typische Kom- munikationssituationen, Landeskunde, Grammatik, Vokabular sowie Materialien und Übungen zum Lese- und Hörverstehen. Andere Beispiele finden sich im Bereich der Naturwissenschaften. Intelligente tutorielle Systeme bzw. kognitive Tutoren: Diese Lernpro- Prozedurale Regeln gramme streben eine differenzierte Wissensdiagnose des Lernenden ­erwerben/korrigieren an, um gezielt Informationen, Instruktionen und Übungen bereitzustel- len. Dafür ist allerdings eine kognitive Modellierung des Wissensgebie- tes erforderlich. Selbst in abgrenzbaren Gebieten – beispielsweise Al- gebra, Grammatik, bei chemischen Formeln oder Programmiersprachen – besteht das zu modellierende Wissen aus einer großen Anzahl von prozeduralen Regeln und deklarativen Elementen, wobei sich diese im Lernprozess durch Neuerwerb, Automatisierung, Strategiewechsel, Fehlerkorrektur, Hinzufügen deklarativer Elemente etc. wandeln. Eines von wenigen existierenden Beispielen für funktionierende adaptive Lernprogramme ist der Cognitive Tutor (z. B. Ritter, Anderson, Koedin- ger & Corbett, 2007), der auf Basis einer ACT-R-Modellierung (vgl. Kap. 4) Lernende beim Lösen algebraischer Umformungen adaptiv unter- stützt. Hypertext und Hypermedia: Hierbei handelt es sich nicht um Lernpro- Nachschlagen, gramme, sondern um Datenbanken mit untereinander verknüpften In- ­Recherchieren halten. Diese Inhalte können sich um ein Wissensgebiet zentrieren oder ein allgemeines Nachschlagewerk darstellen (Wikipedia ist ein Beispiel für eine solche Datenbank). Neben verknüpften Texten (Hypertext) kön- nen beliebige Mediendateien (Hypermedia) enthalten sein. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  232 Kapitel 9 Situiertes Lernen Simulationen und Mikrowelten: Bei diesen Programmen wird ein Aus- in komplexen schnitt der Realität durch ein virtuelles Modell simuliert. Einerseits die- ­Umgebungen nen Simulationen für das Training (Automatisierung) von Handlungs- schritten, z. B. für Piloten in Flugsimulatoren oder für Ingenieure in simulierten Kernkraftwerk-Leitständen. Dabei können Situationen her- gestellt werden, die in der Realität nicht geübt werden können (z. B. Not- fallsituationen, Ausfall von Teilsystemen). Andererseits dienen Simula- tionen als situierte Problemlöseumgebung. Handlungsschritte sind den Lernenden hier zunächst nicht bekannt; Lernende handeln in einer „au- thentischen“ Situation, sollen bestimmte Zielgrößen erreichen und ge- winnen dabei Einsichten in das Problem. Solche Simulationen betref- fen z. B. das Steuern eines Wirtschaftsunternehmens, das Agieren als Fondsmanager einer Bank oder das Regieren einer Kleinstadt. Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) Die meisten heute gebräuchlichen computerbasierten Lernprogramme sind tutorielle Programme und/oder Drill-and-Practice-Programme. 9.2 Die Theorie der kognitiven Belastung 9.2.1 Begrenzte Arbeitsgedächtniskapazität für Lernprozesse Beim Lernen werden neue Informationen in neuen Zusammenhängen verarbeitet (d. h. sie werden neu verknüpft, organisiert, verglichen, be- rechnet etc.). Wenn kognitive Schemata im Langzeitgedächtnis hier- für nicht zur Verfügung stehen, findet die Informationsverarbeitung – insbesondere die Erarbeitung der Bezüge zwischen den Informationen – im Wesentlichen im Arbeitsgedächtnis statt. Hierfür steht nur eine begrenzte Kapazität zur Verfügung. Daher spielt das Verhältnis zwi- schen der Menge der neu dargebotenen Informationen bzw. ihrer ­Zusammenhänge und der Kapazität des Arbeitsgedächtnisses eine zen- trale Rolle für den Lernerfolg. Dies ist der Kern der Theorie der kogni- tiven Belastung (Cognitive Load Theory, CLT; vgl. auch Kap. 2): „Jedes Instruktionsdesign, das Arbeitsgedächtnisbeschränkungen ignoriert, ist unzulänglich“ (Sweller, van Merriënboer & Paas, 1998). Übersteigt die zu verarbeitende Information die Kapazität des Arbeitsgedächtnis- ses, dann ist die kognitive Belastung zu hoch; das Lernen ist beein- trächtigt. Dies kann aber vermieden werden. Die Theorie der kogniti- ven Belastung unterscheidet verschiedene Arten der kognitiven Belastung: Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  Wissenserwerb mit neuen Medien 233 1. intrinsische kognitive Belastung, die auf die Komplexität des Lern- Lerninhalt inhalts zurückgeht (intrinsic cognitive load, ICL), 2. irrelevante kognitive Belastung, die auf die äußerliche Gestaltung Gestaltung des Instruktionsmaterials zurückgeht und das Lernen unnötiger- weise behindert (extraneous cognitive load, ECL), 3. relevante, auf das Lernen bezogene kognitive Belastung, die vom Lernanstrengung Lernenden zum Verständnis des Inhalts investiert wird (germane co- gnitive load, GCL; das englische Wort germane bedeutet hier so viel wie „relevant, wirklich, wahr“). Die drei Arten von Belastungen müssen sich eine gegebene Arbeitsge- dächtniskapazität teilen. Ist beispielsweise ECL hoch, dann steht we- niger Kapazität für die Verarbeitung von Beziehungen zwischen Ele- Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) menten des Lernmaterials (ICL) und gleichfalls weniger Kapazität für lernförderliche Prozesse (GCL) zur Verfügung. Intrinsische kognitive Belastung (ICL) Die Komplexität ist zunächst eine dem zu lernenden Gegenstand in- härente Eigenschaft. Unter Komplexität wird dabei nicht die Menge an Informationen an sich verstanden, sondern die Menge an Bezügen zwischen den Elementen, die mental konstruiert werden müssen, um Element-Interaktivität: Bezüge zwischen die Lernaufgabe erfolgreich bearbeiten zu können. Dies wird als „Ele- ­Elementen ment-Interaktivität“ bezeichnet. Ein komplexer Text mit vielen (den Lernenden neuen) aufeinander bezogenen Begriffen und Konzepten besitzt eine hohe Interaktivität zwischen seinen Elementen. Denn um den Text zu verstehen, muss stets ein Großteil von Informationen und Bezügen gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis aktiviert gehalten werden. Das Lernen einer langen Liste von Vokabeln mag ebenfalls umfang- reich erscheinen, die Interaktivität der Elemente ist jedoch niedrig: Hier muss immer nur ein fremdsprachliches Wort einem Wort der ei- genen Sprache zugeordnet werden. Für das Arbeitsgedächtnis stellt dies keine besondere Belastung dar. Wenn jedoch mehr Vorwissen vor- handen ist, lassen sich Schemata im Langzeitgedächtnis aktivieren; dadurch wird das Arbeitsgedächtnis entlastet. Lernende, die bereits Passendes Vorwissen reduziert ICL Konzepte kennen, die in einem Text vorkommen und diese leicht im Langzeitgedächtnis aktivieren können, müssen diese Elemente nicht im Arbeitsgedächtnis „ins Bewusstsein rufen“ und dort aktiviert hal- ten. Intrinsische kognitive Belastung hängt also von der Element-In- teraktivität des Lerngegenstandes und dem Vorwissen in Form exis- tierender kognitiver Schemata ab, das in die Lernaufgabe eingebracht werden kann. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  234 Kapitel 9 Irrelevante kognitive Belastung (ECL) Ungünstige Gestaltung Diese Belastung des Arbeitsgedächtnisses kommt durch eine (ungüns- belastet das ­Arbeitsgedächtnis tige) Gestaltung des Lernmaterials zustande. Wenn beispielsweise auf- einander bezogene Elemente im Lernmaterial schwierig aufzufinden sind oder wenn es im Lernmaterial unnötige zusätzliche Informatio- nen gibt, so binden diese einen Teil der Arbeitsgedächtniskapazität. Das stellt eine kognitive Belastung dar, weil die damit gebundene Ar- beitsgedächtniskapazität nicht für lernrelevante kognitive Aktivitäten zur Verfügung steht. So können Lernende beispielsweise gezwungen sein, unnötige Suchprozesse im Lernmaterial durchzuführen. Im Mo- ment des Suchens verlieren wichtige Informationen im Arbeitsgedächt- nis an Aktivität und können nicht mehr in die Verarbeitung einbezo- Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) gen werden. Die irrelevante kognitive Belastung soll so weit wie möglich vermieden werden. Eine ganze Reihe von Designprinzipien für Multimedia sind entwickelt worden, um die irrelevante kognitive Belastung zu reduzieren (vgl. Abschnitt 9.4). Lernförderliche kognitive Belastung (GCL) Anstrengung der Wenn sich Lernende anstrengen, Zusammenhänge zwischen Informa- ­Lernenden, Informatio- nen lernförderlich zu tionen zu verstehen (z. B. nachdenken, rechnen, vergleichen, ordnen, verarbeiten erneut lesen, sich selbst erklären, elaborieren, zusammenfassen, wie- derholen etc.), investieren sie kognitive Ressourcen in lernförderlicher Weise. Aus Sicht der Theorie ist auch dies eine kognitive „Belastung“, aber es ist eine positive und wünschenswerte. Somit ist es das Ziel von Instruktionen und der Gestaltung von Lernmaterialien, lernförderli- che Prozesse anzuregen und zu unterstützen. Dies kann beispielsweise in Form von Hinweisen auf verständnisfördernde Aktivitäten gesche- hen (z. B. „Versuche dir zu erklären, warum diese Umformung zu die- sem Ergebnis geführt hat“ oder „Erstelle eine Zeichnung mit den we- sentlichen Konzepten und ihren Relationen“). 9.2.2 Messung von Lernerfolg und ­kognitiver ­Belastung In einem typischen Lernexperiment, das auf Prinzipien der Theorie der kognitiven Belastung basiert, werden Instruktionsmaterialien zwi- schen Lerngruppen variiert. Die Lerngruppen lernen die gleichen In- halte und erhalten anschließend die gleichen Wissenstests. Eine Ex- perimentalgruppe erhält jedoch beispielsweise Material, in dem eine lernförderliche instruktionale Maßnahme umgesetzt wurde. Eine Kon- trollgruppe erhält Lernmaterial, welches diesen Vorzug nicht aufweist. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  Wissenserwerb mit neuen Medien 235 Um den Lernerfolg zu messen, werden aufwendige Wissenstests kon­ struiert, die unterschiedliche Aspekte erfassen. Ein Aspekt ist die einfa- che Wiedergabe des Gelernten. Von besonderem Interesse sind jedoch Transferaufgaben. Hier soll das gelernte Wissen eingesetzt werden, um ein noch unbekanntes Problem zu lösen, eine Vorhersage zu machen oder ein im Material nicht erläutertes Phänomen zu erklären. Diese Transferaufgaben können besser gelöst werden, wenn das zugrundelie- Transfer des Gelernten gende kognitive Schema beim Lernen verstanden wurde. Wenn nun Ler- nende der Experimentalgruppe den Lernenden der Kontrollgruppe be- sonders in den Transferaufgaben überlegen sind, kann das als (indirekter) Hinweis darauf gewertet werden, dass die Aufbereitung des Instruktionsmaterials dazu beigetragen hat, das Arbeitsgedächtnis bes- ser auszunutzen, um kognitive Konstruktionsprozesse zu fördern. Man Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) schließt also insbesondere von den Ergebnissen aus den Transferaufga- ben (im Vergleich Experimental- vs. Kontrollgruppe) auf den Lernerfolg und die kognitive Belastung während des Lernens zurück. Es wäre nun wünschenswert, die von der Theorie postulierten unter- schiedlichen Arten kognitiver Belastung auch direkt messen zu kön- nen. Die Messung bereitet allerdings Schwierigkeiten. Subjektive Ein- Subjektive schätzungen, bei denen Lernende angeben sollen, wie stark sie sich ­Einschätzung kognitiver Belastung angestrengt haben und wie schwierig die Aufgabe für sie war, sind zwar verbreitet. Allerdings korrelieren diese Angaben gewöhnlich substan- ziell miteinander. Es fällt Lernenden möglicherweise schwer, in retro- spektiv-subjektiver Weise die unterschiedlichen Arten der Belastung auseinanderzuhalten. Oft wird daher auf ein globales, eindimensiona- les Maß der kognitiven Belastung bzw. des mental effort zurückgegrif- fen (Paas, Tuovinen, Tabbers & Van Gerven, 2003). Eine Alternative zu subjektiven Einschätzungen stellt die Verwendung von Zweitaufgaben dar. Während des Lernens mit dem Lernmaterial erscheint dabei eine einfache Zweitaufgabe, auf die z. B. mit einem Tas- tendruck zu reagieren ist (Brünken, Plass & Leutner, 2003), auch eine kontinuierlich auszuführende motorische Zweitaufgabe wie das bestän- dige Klopfen eines Rhythmus ist möglich (Park & Brünken, 2015). Ist Zweitaufgabe die Leistung (Fehler, Reaktionszeiten) in der Zweitaufgabe in einer be- stimmten Lernbedingung schlechter als in einer anderen Lernbedin- gung, so muss es in dieser Lernbedingung eine höhere kognitive Belas- tung gegeben haben, da es offenkundig weniger Kapazität für die Bearbeitung der Zweitaufgabe gab. Der mögliche Nachteil dieser Me- thode ist ihre Reaktivität. Es ist nicht auszuschließen, dass sich die Be- arbeitung der eigentlichen Lernaufgabe durch die Zweitaufgabe ändert bzw. dass sich die Variabilität erhöht, da Lernende entscheiden, ob sie sich mehr der Lernaufgabe oder mehr der Zweitaufgabe widmen. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  236 Kapitel 9 9.3 Die kognitive Theorie multimedialen Lernens 9.3.1 Lernen aus Text und Bild: Struktur und Verlauf der Informationsverarbeitung Die kognitive Theorie multimedialen Lernens (Cognitive Theory of Mul- timedia Learning, CTML; Mayer, 2005) beschreibt das Lernen aus Tex- ten und Bildern. Auch hier spielt das Arbeitsgedächtnis die zentrale Rolle. Die Theorie bezieht den Umstand ein, dass die Informations- Codes (verbal, verarbeitung mit unterschiedlichen Codes und Modalitäten operiert. Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) ­visuell-räumlich) Informationen können über die visuelle Modalität (Sehen) oder über die auditive Modalität (Hören) aufgenommen werden. Informationen Modalitäten können verbal (sprachlich) kodiert sein oder visuell-räumlich (z. B. in (Sehen, Hören) Bildern und Grafiken). Die Theorie orientiert sich am Arbeitsgedächtnismodell von Baddeley (z. B. Baddeley, 1999; vgl. Kap. 4). Dieses Arbeitsgedächtnismodell un- terscheidet zwischen einem phonologischen Kurzzeitspeicher und einem visuell-räumlichen Kurzzeitspeicher. Diese beiden Speicher kön- nen unabhängig voneinander sprachliche Informationen und visuell- räumliche Informationen vor-verarbeiten und kurzfristig aktiviert hal- ten. Aus Sicht der kognitiven Theorie multimedialen Lernens erscheint es sinnvoll, die visuelle Modalität (Sehen) für räumlich und bildhaft kodierte Inhalte zu nutzen, während die auditive Modalität (Hören) für verbal kodierte Inhalte (Sprache) genutzt werden kann. Abbildung 24 zeigt den angenommenen Verlauf der Informationsver- arbeitung (von links nach rechts) gemäß der kognitiven Theorie mul- timedialen Lernens. Die Wörter und Bilder der Multimedia-Präsentation („Input“) sind ganz links dargestellt. Bilder werden stets visuell wahrgenommen und Multimedia- Sensorischer Langzeit- Arbeitsgedächtnis gedächtnis Präsentation Speicher Auditiver Selektion von Akustische Organisation Verbales Wörter Speicher Wörtern Abbilder von Wörtern Modell Integration Vorwissen Visueller Selektion von Visuelle Organisation Bildhaftes Bilder Speicher Bildern Abbilder von Bildern Modell Abbildung 24: Verlauf der Informationsverarbeitung in der kognitiven Theorie mul- timedialen Lernens Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  Wissenserwerb mit neuen Medien 237 gelangen daher in den visuellen sensorischen Speicher. Gesprochene Sprache erhält Eingang in den auditiven sensorischen Speicher, ge- schriebene Sprache gelangt jedoch zunächst in den visuellen sensori- schen Speicher. Nach Mayer (2005) kommen aus dem sensorischen Speicher im Arbeitsgedächtnis mehr oder weniger unverarbeitete Ab- bilder an (visuelle Abbilder von Bildern und akustische Abbilder von gesprochenen Wörtern), und zwar nach einem Selektionsprozess, der Aufmerksamkeit bedarf. Wie die Pfeile zwischen den visuellen und akustischen Abbildern andeuten, können diese Abbilder ineinander überführt werden: So kann beispielsweise das gesprochene Wort „Pferd“ in ein mentales visuelles Abbild eines Pferdes konvertiert wer- den. Im Kern geht die kognitive Theorie multimedialen Lernens von drei Annahmen aus: Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) 1. Zwei Kanäle. Die auditive Modalität kann für die Übermittlung von Verarbeitungskapazität sprachlicher Information genutzt werden, und gleichzeitig kann die in zwei Kanälen visuelle Modalität für die Übermittlung von visuell-räumlicher In- formation genutzt werden. Damit existieren zwei Verarbeitungska- näle, die sich bei bestimmten Verarbeitungsschritten wechselseitig wenig stören. Die initialen Verarbeitungsschritte (Eingang in senso- rische Speicher, Wahrnehmung, Erkennen) laufen unabhängig ­voneinander ab, und auch im Arbeitsgedächtnis existieren Speicher- kapazitäten für Zwischenprodukte beider Kanäle. Damit korrespon- dierend ist auch unser Langzeitgedächtnis nicht einheitlich: Infor- mationen werden nicht nur in propositionaler Form in einem semantischen Netzwerk gespeichert. Das Langzeitgedächtnis ent- hält zusätzlich bildhafte und räumliche Informationen (dual coding; Zwei Codes Paivio, 1990). Damit ist die Annahme eigener mentaler Modelle je in einem sprachlichen Code und in einem visuell-räumlichen Code plausibel. Grenzen findet die wechselseitige Unabhängigkeit bei allen Prozessen, die Aufmerksamkeit erfordern (Selektion, Organi- sation, Integration). Auch die Transformation der Information von einem Kanal in den anderen („Pferd“) kostet Verarbeitungskapazi- tät. 2. Kapazitätsbegrenzung. Sowohl die Menge an Information pro Kanal als auch die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses als Ganzes sind be- grenzt. Mentale Modelle im Arbeitsgedächtnis basieren daher auf selektierten Informationen. 3. Aktive Verarbeitung. Aus einer Multimedia-Präsentation lernt man nicht dadurch, dass die Information „aufgenommen“ wird, sondern dadurch, dass man sie aktiv verarbeitet. Hierzu zählen die kogniti- Aktive Lernprozesse: ven Prozesse des Auswählens (Selektion der wichtigen Begriffe und Selektion, Organisation, Integration Beschreibungen von Zusammenhängen), der Organisation der aus- gewählten Informationen in mentale Repräsentationen (z. B. hin- Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  238 Kapitel 9 sichtlich der kausalen Zusammenhänge) sowie die Integration die- ser entstandenen mentalen Repräsentationen miteinander sowie mit relevantem Vorwissen, welches im Langzeitgedächtnis aktiviert werden muss. 9.3.2 Erklärung des „Multimedia-Effekts“ Es ist leicht demonstrierbar, dass bestimmte Inhalte besser verstanden und gelernt werden, wenn sie „multimedial“ präsentiert werden. Dies bedeutet, dass eine Präsentation, die aus visuell-räumlicher Informa- tion zusammen mit darauf bezogener sprachlicher Information besteht, ein vertiefteres Verständnis für Zusammenhänge ermöglicht als eine Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) Präsentation, die entweder nur aus Text oder nur aus Bildern besteht. Besseres Lernen Dieser „Multimedia-Effekt“ wird von der kognitiven Theorie multime- mit Bild + Text dialen Lernens wie folgt erklärt: Gesprochener oder geschriebener Text resultiert in einem verbalen mentalen Modell. Bilder führen zu einem visuell-räumlichen mentalen Modell. Wird mit Texten und Bildern ge- lernt, so sollte sich dies folglich sowohl in einem verbalen mentalen als auch in einem bildhaften mentalen Modell niederschlagen, die zu einem integrierten mentalen Modell zusammengeführt werden können. Wird hingegen nur mit Text gelernt, so resultiert zwar ein verbales mentales Modell. Es ist aber weniger wahrscheinlich, dass zusätzlich ein (quali- tativ gutes und vollständiges) bildhaftes mentales Modell erzeugt wird. Folglich sollte daher auch das integrierte mentale Modell unvollstän- dig bzw. qualitativ schlechter sein. Dies spiegelt letztlich ein schlechte- res Verständnis des zu vermittelnden Sachverhalts wider. Allerdings sollte hinzugefügt werden, dass die Theorie anhand von Lernmaterialien entwickelt wurde, die bestimmte Eigenschaften Typische Multimedia- haben. Die typischen Multimedia-Präsentationen sind kurz (zwei bis Präsentationen fünf Minuten, 200 bis 500 Wörter) und behandeln naturwissenschaft- liche und technische Themen (z. B. Funktionsweise einer Luftpumpe, Entstehung eines Vulkanausbruchs, Entstehung eines Gewitters, Funk- tionsweise von Trommelbremsen). Die gezeigten Bilder haben eine wichtige Lernfunktion und zeigen relevante räumliche Strukturen, Zu- sammenhänge und Veränderungen am Lerngegenstand. 9.4 Designprinzipien für Multimedia Die Theorie kognitiver Belastung (CLT) und die kognitive Theorie mul- timedialen Lernens (CTML) haben bezüglich einer Reihe von Gestal- Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  Wissenserwerb mit neuen Medien 239 tungsmöglichkeiten für Lernmaterialien ähnliche Befunde und Emp- fehlungen erbracht. Aus Sicht der Theorie kognitiver Belastung geht es dabei vornehmlich um die Reduzierung von irrelevanter kognitiver Belastung. Die Argumentation der kognitiven Theorie multimedialen Lernens ist in den meisten Fällen gleichlautend; die Gestaltungsmög- lichkeiten beziehen sich hier vor allem auf die Kombination von Bild und Text (für eine Zusammenfassung siehe Mayer, 2005). Verteilte Aufmerksamkeit Beim Lernen mit Bild und Sprache verfügen Lernende über mehrere Suchprozesse zwischen Elementen reduzieren Informationsquellen, deren Elemente aufeinander bezogen werden Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) müssen. Liegt die sprachliche Information beispielsweise schriftlich als Text vor und bezieht sie sich auf eine Abbildung (z. B. ein Diagramm oder ein Schaubild), so müssen die zu verbindenden Informationen oft in verschiedenen Teilen (Text, Bild) der Präsentation „zusammenge- sucht“ werden. Diese Suchprozesse führen zu irrelevanter kognitiver Belastung. Während des Suchens geraten lernrelevante, zuvor akti- vierte Elemente in den Hintergrund. Kontiguität Die kognitive Theorie multimedialen Lernens formuliert zum Pro­blem der Aufmerksamkeitsverteilung ein räumliches sowie ein zeitliches Kontiguitätsprinzip: Zusammen gehörende Informationen sollten so nah beieinander wie möglich präsentiert werden. Es ist beispielsweise Integrierte Formate möglich, in einer Bedienungsanleitung alle Beschriftungen im Schau- bild räumlich direkt bei den Elementen zu zeigen (anstatt diese in der Abbildung mit Nummern zu versehen und eine nummerierte Liste se- parat zu präsentieren). Es ist möglich, Erläuterungen zu Abläufen in einem Schaubild direkt an den relevanten Positionen zu platzieren, an- statt die Abläufe separat in einem Text zu schildern. Auch ist es mög- lich, Formeln, aus denen sich eine Grafik ergibt, direkt in die relevan- ten Stellen der Grafik zu setzen. Solcherart „integrierte“ Formate helfen dem Verständnis, da Suchprozesse vermieden werden. Das zeit- liche Kontiguitätsprinzip bezieht sich auf die Synchronisation von ge- Synchronisation sprochener Sprache zu Bildern oder Animationen in Multimedia-­ Präsentationen. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  240 Kapitel 9 Modalität Verbale Information (Sprache) kann entweder gesprochen (auditive Modalität) oder geschrieben (visuelle Modalität) präsentiert werden. Beide Theorien behaupten, dass gesprochener Text besser sei als ge- schriebener Text, wenn die Lerneinheit aus Bildern und Text besteht. Die Theorien beziehen sich hierbei auf die partiell unabhängig funkti- onierenden Kanäle bzw. Arbeitsgedächtnisressourcen für sprachliche vs. für bildhafte Information (wie in Abschnitt 9.3.1 erläutert). Wird Text gesprochen (Audio) Text nicht gesprochen, sondern geschrieben dargeboten, dann wird er darbieten, wenn zunächst im visuellen System verarbeitet; damit bleibt der auditive mit Bild verknüpft Kanal ungenutzt und die bildlichen und sprachlichen Informationen müssen sich die visuellen Verarbeitungskapazitäten „teilen“. Bei ge- Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) sprochener Sprache kann man hingegen der verbalen Information fol- gen, während man gleichzeitig das Bild betrachtet. Das soll die Inte­ gration erleichtern. Der Modalitätseffekt ist oft bestätigt worden. Es gibt jedoch Situatio- nen, in denen er nicht auftritt. Ist geschriebener Text ins Bild integriert (verwendet man also ein „integriertes“ Format), so verschwindet häu- fig die Überlegenheit von gesprochenem gegenüber geschriebenem Text. Außerdem tritt der Modalitätseffekt vor allem auf, wenn Ler- nende keine Kontrollmöglichkeit über die multimediale Lernumge- bung haben (d. h. wenn sie als Animation oder Film „durchläuft“, ohne dass sie angehalten oder darin navigiert werden kann) und wenn es sich um relativ kurze Texte handelt. Wenn Lernende Kontrollmöglich- Einflüsse von Lernzeit, keiten haben und sich ausreichend viel Zeit zum Lernen nehmen kön- Lernerkontrolle nen, verschwindet der Vorteil von gesprochenem gegenüber geschrie- und Textlänge benem Text und kehrt sich gegebenenfalls sogar um (z. B. Crooks, Cheon, Inan, Ari & Flores, 2012; Schüler, Scheiter & Gerjets, 2013). Ferner zeigt sich, dass ein geschriebener Text besser verarbeitet und gelernt werden kann als ein gesprochener Text, wenn es sich um lange Lerneinheiten handelt (wie es bspw. bei einem Lehrbuchkapitel der Fall wäre; Tabbers, Martens & van Merriënboer, 2004). Dies liegt ver- mutlich darin begründet, dass bei längeren, informationsreichen Tex- ten andere Zugänge und Lernstrategien (Überblick verschaffen, die konzeptuelle Struktur verstehen, Informationen reduzieren und zu- sammenfassen, Informationen auf höherem Abstraktionsgrad organi- sieren) im Vordergrund stehen als bei kürzeren Multimedia-Präsenta- tionen, bei denen ein begrenzter Zusammenhang thematisiert wird. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  Wissenserwerb mit neuen Medien 241 Redundanz Wenn in Lernmaterialien die gleiche Information mehrfach (z. B. so- wohl im Bild als auch im Text) vorkommt, führt dies nicht zu einer Ver- besserung, sondern zu einer Verschlechterung für das vertiefte Ver- ständnis. Die Theorie der kognitiven Belastung betrachtet Redundanz Redundanz vermeiden als irrelevante Belastung, denn die Kapazität des Arbeitsgedächtnis- ses wird mit redundanter Information unnötig verringert. Mehrfach dieselbe Information zu erfassen, führt nicht zu einer Verbesserung des Lernens von Zusammenhängen. Der lernhinderliche Effekt von redundanter Information tritt vor allem dann auf, wenn sich diese kaum ignorieren lässt. Wenn „integrierte“ Formate gewählt werden und hier Redundanz vorliegt, wirkt diese lern- Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) hinderlich. Wenn Informationsquellen getrennt voneinander sind, wirkt Redundanz weniger lernhinderlich – möglicherweise kann re­ dundante Information (wenn sie als solche erkannt wird) hier besser ignoriert werden. Die kognitive Theorie multimedialen Lernens hat sich mit Redundanz hauptsächlich in Bezug auf geschriebene und ge- sprochene Sprache in den typischen (vergleichsweise kurzen) Multi- media-Lerneinheiten befasst. Hier tritt lernhinderliche Redundanz auf, Text nicht ­geschrieben und gesprochen wenn zum gesprochenen Text gleichzeitig der identische Text in ge- ­darbieten schriebener Form präsentiert wird. Einerseits kann man dies mit der Überlastung des visuellen Verarbeitungskanals erklären; andererseits mit ­zusätzlichen Abgleichprozessen zwischen gesprochenem und ge- schriebenem Text. Auch das Redundanzprinzip gilt nicht in jeder Situation. Lernförderlich ist es beispielsweise, wenn zu gesprochenem Text und zu Bildern die wichtigsten Stichwörter auch schriftlich erscheinen (z. B. Mayer & John- Stichwörter son, 2008). Das Redundanzprinzip gilt auch nicht im Kontext des Ler- nens von Fremdsprachen. Bei filmischen Spielszenen kann die gespro- chene Sprache mit Untertiteln ergänzt werden. Hier zeigt sich, dass Untertitel in der Fremdsprache besser sind als keine Untertitel und au- Untertitel ßerdem besser als Untertitel in der Muttersprache (z. B. Adesope & Nesbit, 2012). Kohärenz als relevante Darbietung Nicht nur redundante, auch gänzlich irrelevante Information soll ver- mieden werden, selbst wenn diese „interessant“ oder „motivierend“ wirken soll. Aus den kognitiven Theorien lässt sich ableiten, dass die Verarbeitung ggf. interessanter, aber irrelevanter Information im ka- pazitätsbegrenzten Arbeitsgedächtnis mit lernrelevanten Prozessen Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  242 Kapitel 9 Auf interessante, aber konkurriert. Lernhinderlich wird die irrelevante Information, wenn sie unwichtige Information verzichten von den relevanten Informationen ablenkt, die tiefere Verarbeitung der relevanten Informationen behindert und Prozesse der Selektion, Organisation und Integration stört. Mit Kohärenz ist hier also die in sich geschlossene Darbietung der relevanten Informationen gemeint. Kohärenz zwischen Bild und Text Der Begriff der Kohärenz tritt noch in einer weiteren Bedeutung auf. Hierbei wird unter Kohärenz die sinnstiftende Verbindung zwischen Informationen aus unterschiedlichen Repräsentationen (Text, Bild) verstanden (Brünken, Seufert & Zander, 2005). Da Lernende mögli- Universitätsbibliothek Mannheim / 2001:7c0:2900:b084::73 (2024-12-12 14:39) cherweise solche Zusammenhänge übersehen oder eigene Suchpro- zesse dafür eingesetzt werden müssten, können Kohärenzbildungshil- fen die Zusammenhänge explizit machen, beispielsweise durch Signalisierungsmaßnahmen. Signalisierung Beziehungen zwischen Mit „Signalisierungen“ (z. B. durch Hervorhebung, räumliche Gliede- Elementen hervorheben rung, Einsatz von Farben zur Markierung von Zusammengehörigkeit) können kognitive Prozesse unterstützt werden. Die kognitive Theorie multimedialen Lernens beschreibt Prozesse der Selektion, Organisa- tion und Integration. Die Selektion kann beispielsweise durch Hervor- heben relevanter Bereiche in Bildern und durch Fettdruck von Schlüs- selwörtern erleichtert werden. Die Organisation kann beispielsweise durch die Markierung von Reihenfolgen und von kausalen Zusammen- hängen (z. B. durch Pfeile) in Bildern erleichtert werden. Die Integra- tion kann durch Zeigen von Zusammenhängen zwischen Elementen in Bild und Text (z. B. durch Farben, durch „integrierte“ Formate) er- leichtert werden. Diese Erleichterungen entlasten das Arbeitsgedächt- nis und ermöglichen dadurch mehr freie Kapazität für konstruktive Lernprozesse. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form vervielfältigt und an Dritte weitergegeben werden. Aus B. Brünken, S. Münzer und B. Spinath: Pädagogische Psychologie – Lernen und Lehren (9783840922145) © 2019 Hogrefe Verlag, Göttingen.  Wissenserwerb mit neuen Medien 243 9.5 Theoretische Ergänzungen 9.5.1 Das integrative Modell des Text- und ­Bildverstehens Die kognitive Theorie des Lernens mit Multimedia beschreibt relativ „frühe“ Verarbeitungsprozesse, Repräsentationsmöglichkeiten im Ar- beitsgedächtnis und dessen Limitierung recht detailliert. Wie aber die konstruktiven und integrativen Prozesse für Text- und Bildinformation