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Beispielbasiertes Lernen …als „moderne“ Lehr-Lernmethode Prof. Dr. Inga Frey Bildungspsychologie „Guter“ Unterricht - welche Lehr-Lernmethode? DER gute Unterricht?! DIE perfekte Lehr- Lernmethode?! Impulsfrage: Was meinen Sie? Warum kann man nicht einfach sagen, Lehr-Lernmethode X...

Beispielbasiertes Lernen …als „moderne“ Lehr-Lernmethode Prof. Dr. Inga Frey Bildungspsychologie „Guter“ Unterricht - welche Lehr-Lernmethode? DER gute Unterricht?! DIE perfekte Lehr- Lernmethode?! Impulsfrage: Was meinen Sie? Warum kann man nicht einfach sagen, Lehr-Lernmethode X = guter Unterricht? „Guter“ Unterricht DER gute Unterricht?! DIE perfekte Lehr- Lernmethode?! Impulsfrage: Was meinen Sie? Warum kann man nicht einfach sagen, Lehr-Lernmethode X = guter Unterricht? Je nach Lernvoraussetzungen: z.B. Lernende mit wenig Vorwissen und hoher Ängstlichkeit brauchen mehr Struktur Je nach Lernziel: soziale Kompetenzen vs. Verständnisorientiertes Wissen vs. Förderung von SRL „Verschiedene Wege führen nach Rom“ → siehe Abbildung (aus Weinert & Helmke 1997, S. 250; vgl. Lehrbuch Renkl, 2008) Guter Unterricht Hohe Qualität der Umsetzung von Lehr-Lernmethoden → regen hohe Qualität von Lernprozessen an Merkmale guten Unterrichts (als Ausblick und für Interessierte!) 1. Klassenführung 2. Klarheit und Strukturiertheit 3. Konsolidierung und Sicherung 4. Aktivierung 5. Motivierung 6. Lernförderliches Klima 7. Schülerorientierung 8. Kompetenzorientierung 9. Passung 10. Angebotsvariation Lehrmethoden Einordenbar bzgl. zugrundeliegenden Menschenbildern und Perspektiven auf Lehren und Lernen Einordenbar auf weiteren Dimensionen, zum Beispiel… Dimensionen zur Einordnung von Lehrmethoden Vermittlung Teilhabe System- Stoffstrukturierung Problem- orientierung orientierung individua- gemeinschafts- listisch orientiert hoch Unterstützung niedrig niedrig Selbststeuerung hoch 10  Dimensionen zur Einordnung von Lehrmethoden Vermittlung Teilhabe System- Stoffstrukturierung Problem- orientierung orientierung individua- gemeinschafts- listisch orientiert hoch Unterstützung niedrig niedrig Selbststeuerung hoch Discovery Learning / Direkte Instruktion entdeckendes 12 Lernen 13 Dimensionen zur Einordnung von Lehrmethoden Beispielbasiertes Lernen Vermittlung Teilhabe System- Stoffstrukturierung Problem- orientierung orientierung individua- gemeinschafts- listisch orientiert hoch Unterstützung niedrig niedrig Selbststeuerung hoch 14 Beispielbasiertes Lernen – als „moderne“ Lehr-Lernform Befund einer Metaanalyse (Alfieri et al., 2011): Beispiele sehr lernförderlich (v.a. im Vergleich zu nicht unterstütztem entdeckendes Lernen, aber auch zu direkter Instruktion) Differenziert beforscht, Effektivität gut belegt, aber noch nicht in der Praxis angekommen? Wann? Zu Beginn des Fähigkeitserwerbs Phasen des Fertigkeitserwerbs nach Anderson (ACT-R, 1982) Deklarative Phase I Wissen um Prinzipien wird erworben („Principle Encoding“, Renkl, 2011) Z.B. Grammatik-Prinzipien im Englischen Die Conditional Sentences 2 verwendet man, um zu sagen, was geschehen würde, falls eine Bedingung in Erfüllung ginge. ►Was wäre, wenn … Die Erfüllung dieser Bedingung ist entweder unmöglich oder eher unwahrscheinlich, aber theoretisch möglich. Im If-Satz steht das Simple past, im Hauptsatz steht would / could / might mit Infinitiv. Prinzipienwissen sprachlich verfügbar, kann aber noch nicht angewandt werden 18 Phasen des Fertigkeitserwerbs nach Anderson (ACT-R, 1982) Deklarative Phase II Erste Anwendung des Prinzipienwissens durch analoges Schließen („Relying on Analogs“, Renkl, 2011) Ausgehend von einem Beispielsatz kann ein neuer Satz gebildet werden If I won the lottery, I would buy an aircraft If I met Robbie Williams, … I would ask him for an autograph Lernende sind zwingend auf Beispiele angewiesen, um „Probleme zu lösen“ (hier: neue Sätze zu bilden) 20 Phasen des Fertigkeitserwerbs nach Anderson (ACT-R, 1982) Phase der Wissenskompilierung Bildung von Produktionsregeln („forming declarative rules“, Renkl, 2011) Wenn ich einen Conditional-2-Satz bilde, dann verwende ich im If-Satz das Simple Past und im Hauptsatz would/could/might + Infinitiv Prozeduralisierungsprozess Regelwissen muss bereits nicht mehr separat abgerufen werden, sondern kann direkt angewendet werden 21 Phasen des Fertigkeitserwerbs nach Anderson (ACT-R, 1982) Phase der Wissenskompilierung Bildung von Produktionsregeln („forming declarative rules“, Renkl, 2011) Wenn ich einen Conditional-2-Satz bilde, dann verwende ich im If-Satz das Simple Past und im Hauptsatz would/could/might + Infinitiv Prozeduralisierungsprozess Regelwissen muss bereits nicht mehr separat abgerufen werden, sondern kann direkt angewendet werden If I had a million dollar, I would buy a big car Prozedurale Phase = Fertigkeit erworben 22 Phasen des Fertigkeitserwerbs nach Anderson (ACT-R, 1982) Trafton & Reiser (1993) “Because all knowledge starts in declarative form in ACT-R, learning procedural skills consists of converting declarative knowledge into productions. The only way to form a production is through analogy to an elaborated example” Erwerb von Fertigkeiten (prozedurales Wissen) gelingt also nur über das Lernen aus Beispielen! In der Anfangsphase des Fertigkeitserwerbs (=deklarative Phase) sind somit Beispiele zentral, um Problemlösen (z.B. Bilden neuer Sätze) zu ermöglichen! Welche Rolle spielen Beispiele im Schulunterricht? 24 Unterrichts-Skripts im deutschen und schweizerischen Mathematik- unterricht Pauli & Meist wird nur ein einziges Beispiel ausführlich Reusser (2003) besprochen. Danach wird direkt zum eigenständigen Lösen von Aufgaben („problem solving“) übergegangen 25  Wie Schülerinnen und Schüler oftmals an Aufgaben (= Problemlösen) herangehen….. Ein Beispiel aus der achten Klasse: Bei einem Test erreichten die Schülerinnen und Schüler folgende Punktzahlen. Berechne die durchschnittliche Punktzahl. Punkte 2 3 5 6 7 9 10 11 12 14 15 Häufigk. 1 1 2 3 2 1 5 7 4 3 2 Schüler A: „Hm…, durchschnittliche Punktzahl …klingt nach Mittelwert. Was war das nochmal…Mittelwert ist doch genau der Wert in der Mitte! Dann ist die Lösung also 9, denn die 9 liegt in der Mitte. Schüler B: „Wir hatten da doch verschiedene Formeln…Medianwert, Modalwert, Mittelwert…ich nehme mal den Mittelwert, weil es doch um Durchschnitt geht…. Schüler C: „Wir haben hier also eine Häufigkeitsverteilung von Punktzahlen bzw. Werten. Um die durchschnittliche Punktzahl zu bestimmen, muss ich erst alle vorkommenden Punktwerte einzeln aufsummieren und diese Summe dann durch die Anzahl aller Werte dividieren. Also erst: 2x1 plus 3x1 plus 5x2 plus 6x3…, diese Summe teile ich dann durch die Summe der Häufigkeiten in der unteren Zeile.“ 26 Noch ein Beispiel… Karl hat fünf Freunde und Georg hat sechs Freunde. Karl und Georg beschließen, gemeinsam eine Party zu veranstalten. Sie laden alle ihre Freunde ein. Alle Freunde kommen. Wie viele Freunde befinden sich auf der Party? Unrealistische Antwort: 5 + 6 = 11 Freunde; Realistische Antwort: Aufgabe nicht lösbar, da unklar, ob Karl und Georg gemeinsame Freunde haben Bis zu 90% unrealistische Antworten bei Schülern der 4. bis 7. Jahrgangsstufe! (Reusser & Stebler, 1997) Die Schüler wollen die Aufgabe lösen, es geht ihnen nicht darum, den Sachverhalt zu verstehen und in ein mathematisches Modell zu überführen Lösen von Aufgaben in der Anfangsphase des Fertigkeitserwerb ist suboptimal (Renkl, 2005) Aufgaben sind zu komplex und überfordernd Lernende haben Prinzipien noch nicht richtig verstanden (deklarative Repräsentation noch unzureichend) Hohe intrinsische kognitive Belastung! Lernende wenden unproduktive Lösungsstrategien an (z.B. Orientierung an Oberflächenmerkmalen, Schlüsselwörtern, Mittel-Ziel-Analyse) statt Anwendung von Domänenprinzipien Hohe extrinsische kognitive Belastung! Dadurch Lernerfolg gering! Daher in der Anfangsphase des Fertigkeitserwerbs: Lernen durch Beispiele Abhilfe durch ausgearbeitete Lösungsbeispiele Ein Lösungsbeispiel besteht aus: (1) der Aufgabenstellung (2) den Lösungsschritten (3) der Lösung Ermöglicht Konzentration auf Verstehen der Prinzipien bei hoher intrinsischer Belastung in der Anfangsphase des Fertigkeitserwerbs Erleichtert Problemlösen durch analoges Schließen Erleichtert Bildung von Produktionsregeln Lernen durch Selbsterklären Se von Beispielen Selbsterklärungs- Prompts Versuchspläne beim Lernen aus Lösungsbeispielen (z.B. Sweller & Cooper (1985), van Gog et al. (2011) Einführung Beispiel Problem Beispiel Problem Nachtest Einführung Beispiel Beispiel Beispiel Beispiel Nachtest Einführung Problem Problem Problem Problem Nachtest Einführung Problem Beispiel Problem Beispiel Nachtest ▪ Größerer Lernerfolg durch Worked-Examples (naher, aber auch weiter Transfer) ▪ Niedrigere kognitive Belastung ▪ Lernen sehr viel effizienter (weniger Lernzeit) Beispiele in unterschiedlichen Inhaltsdomänen Algorithmische Domänen („wohlstrukturierte Probleme“) Lösungsschritte, die mit Notwendigkeit zur Lösung führen angebbar Aufgabenstellung und Lösungsschritte können präsentiert werden Mathematik, Physik, Chemie, Informatik… Nicht-algorithmische Domänen („schlecht strukturierte Probleme“) Statt Lösungsschritte heuristische Vorgehensweisen Keine allgemeingültige Abfolge von Schritten angebbar Beispiele für gelungene Problemlösungen statt Lösungsbeispiele („Modelling Examples“) Learning Domain versus Exemplifying Domain Schreiben in Deutsch, Geschichte, Beweisen in der Mathematik … Nicht-algorithmische Aufgabenstellung: Lernen, wie man Lerntagebuch schreibt Schüler sollen als Hausaufgabe ein Lerntagebuch verfassen Erläuterung, auf welche Lernprozesse es beim Lerntagebuchschreiben ankommt: Organisieren: Überwachen: “Wie kann ich die zentralen “Was habe ich noch nicht Punkte in eigenen Worten verstanden? Was habe ich wiedergeben?” Monitoring gut verstanden? Organisation & Planung der Elaboration Regulation Elaborieren: “Welche Beispiele fallen mir ein, die Regulieren: das Gelernte illustrieren, bestätigen “Was könnte ich tun, oder ihm widersprechen?” um meine Verständnis- schwierigkeiten zu klären?” Darbietung von Beispielen für gute Lerntagebucheinträge  Auszug aus einem Lerntagebuch „Fallen Fußbälle schneller als Tennisbälle?“ Heute haben wir in Physik über das Thema „Erdanziehungskraft“ gesprochen. Erdanziehungskraft meint, dass die Erde eine Anziehungskraft in Richtung ihres Mittelpunktes ausübt. Diese bewirkt zum Beispiel, Leitfrage: dass wir Menschen nicht einfach davonfliegen können. Das entscheidende für die „Wie kann ich die zentralen Erdanziehungskraft Punkte ist der so der „Ortsfaktor genannte Präsentationg“, und Leitfrage: ihre Zusammenhänge in eigenen Worten wiedergeben?“ „Welche der auf derBeispiele oder Erfahrungen Erde ungefähr 9,81 fallen N/kg beträgt. Diese Konstante der Erde ist entscheidend mir ein, die dendafür, wie starkillustrieren, Lernstoff die Anziehungskraft ist. bestätigen Auf dem Mond oder herrscht zum Beispiel ein anderer Ortsfaktor – ein viel kleinerer. ihm widersprechen?“ Leitfrage: Deshalb würden wir uns „Wie auf dem Mond kann ich viel die leichter zentralenfühlen und der Punkte auchPräsentation viel höher und Leitfrage: springen könnten als aufihre der Erde. Das sieht maninoft auch inWorten Science-Fiction „Was hab ich noch nicht Zusammenhänge verstanden?“ eigenen wiedergeben?“ Filmen. Die Astronauten bewegen sich im Weltraum ganz leicht und schweben. Ich „Was stell mirhab dasich einrichtig bisschengutsoverstanden?“ vor, wie wenn ich mich im Wasser bewege. Ich glaube ich habe das schon ganz gut verstanden: Die Kraft, mit der wir von der Leitfrage: Erde oder Beispiele „Welche vom Mondoderangezogen werden,fallen Erfahrungen ist das Produkt aus unserer eigenen Masse, mir ein,indie meinem Fall also 65 den Lernstoff kg und diesem Ortsfaktor „g“. Je größer „g“ ist, desto illustrieren, Leitfrage: größer ist auch die Anziehungskraft, bestätigen oder ihm widersprechen?“ und umso schwerer ist es, nach oben zu „Was könnte ich tun, um Verständnis- springen. Was mir allerdings noch nicht so ganz klar ist, ist wie dieser Ortsfaktor schwierigkeiten zu beseitigen?“ eigentlich zu Stande kommt. Dazu müsste ich wohl noch mal ein paar Kapitel im Physikbuch nachlesen. … Studie von Hübner, Nückles & Renkl (2010) Modelling-Example regt in hohem Maße Ausführung von Lernstrategien im Lerntagebuch an Mehr Lernstrategien bewirken höheren Lernerfolg ** ** ** ** Lernen durch Lösungsbeispiele Ein Lösungsbeispiel besteht aus: (1) der Aufgabenstellung (2) den Lösungsschritten (3) der Lösung Selbsterklärungsaufforderungen Bei nicht-algorithmischen Domänen: Modelling-Example Unterstützungen und Fading (Ausblenden von Unterstützung) Unterstützungsmaßnahmen beim Ausblenden (Fading) der ausgearbeiteten Lösungen Procedural Facilitation (Scardamalia & Bereiter, 1984) Trainieren anspruchsvoller Schreibstrategien Kognitive Modellierung der Planungsphase beim Schreiben Lehrer modelliert, Schüler probieren aus (soloing), andere beobachten und kritisieren Mit Hilfe von Planungshinweisen (Cue Cards) Typen von Planning Cues a) Generating a new idea „An important point I haven‘t considered yet is…“ b) Improving an idea „But many readers won‘t agree that… c) Elaborating an idea „I could develop this idea by adding…“ d) Identifying goals „My purpose…“ e) Putting ideas into a cohesive whole I can tie this together by… Beispiel für kognitive Modellierung bei der Aufsatzplanung Aufgabenstellung durch die Schüler: Schreiben Sie einen Aufsatz zu dem Thema „Rockstars von heute sind talentierter als frühere Musiker“. Auszug aus der modellhaften Aufsatzplanung eines Lehrers: Ich weiß überhaupt nichts von modernen Rockstars. Mir fällt nicht mal ein einziger Name eines Rockstars ein. Was ist mit David Bowie oder Mick Jagger... Aber viele Leser würden nicht sagen, dass sie moderne Rockstars sind. Ich glaube, sie sind beide so alt wie ich. Mal sehen, mein Gefühl lässt mich daran zweifeln, ob heutige Rockstars wirklich die Talentiertesten sind. Trotzdem, wie kann ich es wissen? So kann ich nicht argumentieren... Ich brauche eine neue Idee... Ein wichtiger Punkt, den ich bis jetzt noch nicht berücksichtigt habe, ist... ah... gut... was verstehen wir unter Talent? Spreche ich über musikalisches Talent oder über die Fähigkeit zu unterhalten – Akrobatik zu zeigen? Also, vielleicht habe ich den Einstieg in das Thema. Ich könnte diese Idee weiterführen, indem... Anmerkung: Unterstrichene Phrasen entsprechen Planungshinweisen, die den Schülern im Rahmen des Strategietrainings auf entsprechenden Kärtchen vorgegeben werden.  Zusammenfassung Ausgearbeitete Lösungsbeispiele und Modelling-Examples sind zentral für den Erwerb von Fertigkeiten Rolle von Beispielen wird im Rahmen von ACT-R deutlich Lösungsbeispiele sind in allen Fächern bei algorithmischen und Problemen einsetzbar Modelling-Examples („gelöste Beispielprobleme“) bei nicht-algorithmischen Problemen Kognitives Modellieren dann wichtig, wenn verdeckte, expertenhafte Denk- bzw. Problemlöseprozesse zugänglich werden sollten Lösungsbeispiele, Modelling-Examples und kognitives Modellieren sind nachweislich sehr effektive Vermittlungsweisen Dennoch werden sie im Unterrichtsalltag bislang eher selten eingesetzt! 43 Lernziele Sie kennen Argumente, warum es „DEN“ guten Unterricht nicht geben kann (Tipp: je nach…; auf Umsetzung kommt es an) Sie können umreißen, was direkte Instruktion ist und es entdeckendem Lernen gegenüberstellen Sie können Prinzipien der Gestaltung von ausgearbeiteten Lösungsbeispielen erinnern und erklären und haben damit deklaratives Wissen zu dieser Lehr-Lernmethode erworben ([mind.] 1. Phase des Fertigkeitserwerbs nach der ACT-R-Theorie) 45  Begleitlektüre zu dieser Vorlesung Renkl, A. (2016). Instruction based on examples. In R. E. Mayer & P. A. Alexander (Eds.), Handbook of Research on Learning and Instruction (pp. 272-295). Routledge. Hilbert, T. & Renkl, A. (2007). Lernen mit Lösungsbeispielen. In J. Zumbach, & H. Mandl. Pädagogische Psychologie in Theorie und Praxis (S. 15-24). Hogrefe. 46