Barrierefreie Lernsoftware für Menschen mit Lernbehinderungen

Inhaltsverzeichnis:

1.  Einleitung  1

2.  Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien  3

2.1.  Begriffsklärungen  3

2.2.  Lernen mit neuen Medien  4

2.2.1.  Multimedialität und Repräsentation  4

2.2.2.  Interaktivität  7

2.2.3.  Adaptivität und Adaptierbarkeit  9

2.3.  Lernsoftwaretypen und Lerntheorien  10

2.3.1.  Drill Practice-Programme  10

2.3.2.  Tutorensysteme  12

2.3.3.  Simulationen und Mikrowelten  12

2.3.4.  Lernwerkzeuge  14

2.3.5.  Übersicht und Konsequenzen für die Softwareentwicklung  15

2.4.  Entwicklung und Evaluation von Lernsoftware  16

2.4.1.  Lernsoftwareentwicklung  16

2.4.2.  Entwicklungswerkzeuge  18

2.4.3.  Evaluation  19

2.5.  Zusammenfassung  20

3.  Menschen mit Lernbehinderungen und computergestütztes Lernen  21

3.1.  Lernbehinderung Entstehung und Erscheinungsformen  21

3.1.1.  Entstehung einer Lernbehinderung  22

3.1.2.  Problembereiche lernbehinderter Menschen  24

3.2.  Ergebnisse der Forschung zum computergestützten Lernen bei lernbehinderten  

  Menschen  25

3.3.  Zusammenfassung  27

4.  Barrierefreie Softwareentwicklung für Menschen mit Lernbehinderungen  28

4.1.  Zum Begriff der Barrierefreiheit  28

4.2.  Richtlinien und Gesetze  30

4.2.1.  BITV und WCAG 1 0  30

4.2.2.  Web Content Accessibility Guidelines (WCAG 2 0)  30

4.2.3.  Kriterien der ISO TS 16071  31

4.2.4.  Richtlinien aus der Mensch-Maschine Interaktion  32

4.2.5.  Diskussion der Richtlinien  32

4.3.  Empfehlungen für lernbehinderte Benutzer  34

4.3.1.  Wahrnehmbarkeit  35

4.3.1.1.  Übersichtlichkeit und Aufmerksamkeitsfokus  35

4.3.1.2.  Konsistenz  38

4.3.2.  Bedienbarkeit  38

4.3.3.  Verständlichkeit  40

4.3.3.1.  Einfache und präzise Inhalte  40

4.3.3.2.  Umwandelbare und multimodale Inhalte  42

4.3.3.3.  Rückmeldung und Hilfen  43

4.3.3.4.  Differenzierung und eigenaktives Lernen  45

4.3.4.  Robustheit  47

4.4.  Zusammenfassung  47

5.  Schlussfolgerungen  49

1 1. Einleitung

1. Einleitung

Neue Technologien haben unseren Umgang mit Informationen und Lernen verändert. Sie bieten neue Möglichkeiten der Informationsbeschaffung, des Lernens und der Kommunikationsmöglichkeiten. Neben den Chancen, die digitale Medien im Zugriff und in den Formen des Lernens gerade für Menschen bieten, die mit traditionellen Medien nur schwer am gesellschaftlichen Leben teilhaben können, wird in der Diskussion um e-learning und Internet allzu oft übersehen, was als „digitale Spaltung“ (Nielsen 2006, Blömeke&Hacke 2004) bezeichnet wird: Ein Teil der Gesellschaft – meistens bereits in anderen gesellschaftlichen Bereichen (Bildung, Arbeit, Finanzen) benachteiligt – kann nur eingeschränkt von den Möglichkeiten neuer Technologien profitieren, während vor allem gut ausgebildete und wohlhabende Menschen die Chancen von Computer und Internet für sich nutzen können. Die Gefahr, dass neue Medien die Spaltung einer Gesellschaft weiter verstärken, führt Jakob Nielson (2006) auf drei Aspekte zurück:

• Ökonomische Spaltung: Die Spaltung resultiert hier aus der Tatsache, dass Menschen aus schlechten Einkommens- und Lebensverhältnissen sich neue Technologien nicht leisten können oder nur über begrenzten Zugang zu Computern verfügen.

• Usability-Spaltung: Gravierender als die ökonomische Spaltung ist für Nielson die Tatsache, dass Software oft viel zu kompliziert ist, um von einem Großteil der Menschen genutzt werden zu können. Beispielsweise verfügt ein großer Teil der Bevölkerung über geringe Sprachfähigkeiten und Fachkompetenzen im Umgang mit Computersoftware. Für Benutzer aus höheren Bildungsschichten - von und für die der Großteil an Softwareprodukten erstellt wird - werden Software und Webseiten dagegen mit zunehmenden Kompetenzen bezogen auf die Technologie immer einfacher nutzbar. Für Menschen mit geringerer Bildung gibt es dagegen wenige Verbesserungen hinsichtlich der Usability, obwohl es einige Ansätze und Richtlinien für diesen Personenkreis gibt.

• Empowerment-Spaltung: Unter Empowerment (deutsch: Bevollmächtigung) versteht man die Kompetenz zur Selbstbestimmung im Bezug auf eigene Belange. Maßnahmen für Empowerment sollen Menschen unterstützten, ihre Gestaltungsspielräume und Ressourcen eigenmächtig wahrzunehmen und zu nutzen. Anwendungssoftware und das Internet können dazu einen wichtigen Beitrag leisten durch die vielen Möglichkeiten, Informationen (z.B. günstige Angebote eines Produktes) zu beschaffen und Kommunikation zu ermöglichen. Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass Menschen durch das Medium überfordert werden und

2 1. Einleitung ihre Handlungs- und Entscheidungsfähigkeit verlieren. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, Menschen im Umgang mit neuen Technologien zu schulen und Hilfen bereits zu stellen, was in der Medienpädagogik unter dem vielschichtigen Begriff „Medienkompetenz“ diskutiert wird.

Die skizzierten Aspekte verdeutlichen, dass gerade Menschen mit Lernbehinderungen in besonderer Weise von dieser digitalen Spaltung betroffen sein können. Oft treffen bei dieser Personengruppe ökonomische Benachteiligung und mangelnde Fähigkeiten und Kompetenzen im Umgang mit digitalen Medien zusammen. Software- und Webentwickler sollten sich im Sinne einer gesellschaftlichen Verantwortung damit auseinandersetzen, wie medienimmanente Barrieren minimiert werden können und Software in einer solchen Weise konzipiert und entwickelt werden kann, dass auch Menschen mit niedrigem Bildungsniveau und Schwierigkeiten beim Lernen digitale Medien sinnvoll nutzen können. Mit dieser Arbeit wird versucht, die bisher vorwiegend auf sinnes- und körperbehinderte Menschen ausgerichteten Konzepte der Barrierefreiheit auf Menschen mit Lernbehinderungen auszudehnen.

Die vorliegende Arbeit ist so aufgebaut, dass zunächst in Kapitel 2 grundlegende Begriffe und charakteristische Eigenschaften digitaler Lernmedien erläutert und ein kurzer Überblick über Entwicklungs- und Evaluationsmethoden gegeben wird. Diese Grundlagen bilden die Basis für die weiteren Diskussionen in den darauf folgenden Kapiteln. In Kapitel 3 steht die Personengruppe der Menschen mit einer sogenannten „Lernbehinderung“ im Mittelpunkt. Zentrale Erklärungs- und Entstehungsbedingungen werden beschrieben und in Kombination mit Forschungsergebnissen der Medienforschung potentielle Barrierebereiche dieser Personengruppe herausgearbeitet. Folgerungen und Empfehlungen für die Entwicklung von Lernsoftware, welche barrierefrei von Menschen mit Lernbehinderung genutzt werden kann, werden im Kapitel 4 entwickelt. Dazu werden bestehende Richtlinien zur Barrierefreiheit und Usability kritisch diskutiert und auf Basis neuerer Forschung Ergänzungen und weiterführende Hinweise für die Entwicklung barrierefreier digitaler Lernmedien beschrieben. Eine zusammenfassendes Fazit in Kapitel 5 schließt die Arbeit ab.

3 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien

2. Grundlagen des Lernens mit

computergestützten Medien

Als Grundlage für die Entwicklung von Kriterien für die barrierefreie Gestaltung von Lernsoftware wird im Folgenden eine Klärung des Gegenstandes Lernsoftware und seines lernunterstützenden Charakters vorgenommen. Zunächst werden grundlegende Begriffe definiert und zentrale Merkmale und Grenzen computergestützten Lernens erläutert sowie eine Lernsoftwaretypologie auf Basis lerntheoretischer Überlegungen vorgestellt. Ein kurzer Exkurs über Phasen der Entwicklung von Lernsoftwareprodukten und die Vorstellung von Evaluationsmethoden runden das Kapitel ab und bilden die Grundlage für die spätere Diskussion um barrierefreie Softwareentwicklung für Menschen mit Lernbehinderung.

2.1. Begriffsklärungen

Der Begriff des e-learning (englisch: electronic learning - elektronisch unterstu! tztes Lernen) bezeichnet Formen des Lernens „bei denen digitale Medien fu! r die Präsentation und Distribution von Lernmaterialen und/oder zur Unterstu! tzung zwischenmenschlicher Kommunikation zum Einsatz kommen“ (Kerres 2001, 27). E-learning ist damit ein Oberbegriff fu! r Lernumgebungen „in denen Lernprozesse menschlicher Individuen durch den Einsatz digitaler Technologien unterstu! tzt und ermöglicht werden“ (Wache 2003, 2). Es gibt viele nicht deutlich voneinander abgegrenzten Begriffe, die Ähnliches bezeichnen wie beispielsweise computerunterstu! tztes Lernen oder multimediales Lernen.

E-learning kann mithilfe speziell entwickelter Lernsoftware stattfinden ¹ . Damit sind Programme fu! r den Computer gemeint, „mit deren Hilfe Lernende sich eigenständig mit einem bestimmten Stoffgebiet vertraut machen können“ (Baumgartner&Payr 1999, 244). Zentrale Kennzeichen von Lernsoftware sind eine spezieller Lernzweck (z.B. Einmaleins einu! ben) und die Realisierung eines bestimmten didaktischen Konzeptes (z.B. Einmaleins-Aufgabentrainer) auf Grundlage eines bestimmten Lerninhalts und eine definierte Zielgruppe (vgl. Baumgartner&Payr 1999, 244-245).

1. Softwareprodukte, die nicht primär fu! r Lernzwecke entwickelt, jedoch dafu! r eingesetzt werden können

(Beispiel: Textverarbeitung) bezeichnet Baumgartner als „Bildungssoftware“ (Baumgartner 1999, 245)

4 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien

Geläufig ist eine Einteilung hinsichtlich der verwendeten Distributionstechnologien in Online- und Offline-Lernanwendungen (vgl. Kerres 2002, 24ff). CBT (Computer Based Training) bezeichnet Lernsoftware, die auf Offline-Medien (CD-ROM, DVD, lokale Festplatte) abgespielt werden und keine Internet- oder Intranetverbindung erfordert. WBT (Web Based Training) bezeichnet dagegen netzwerkbasierte Wissens- und Lernportale und Online-Lernanwendungen, die die Möglichkeiten von Offline-Medien um die netzbasierte Kommunikation und eine zentrale Bereitstellung (und damit Aktualisierbarkeit) von Inhalten auf Webservern erweitern (vgl. 2.0 2007). Häufig wird der Begriff e-learning auch synonym zu WBT benutzt. In dieser Arbeit wird der Schwerpunkt auf digitale (Selbstlern-)Medien (im Folgenden meist als Lernsoftware oder Lernprogramm bezeichnet) gelegt. Spezielle Aspekte netzbasierter digitale Lernumgebungen werden nicht weiter vertieft.

2.2. Lernen mit neuen Medien

Digitale Lernmedien eröffnen die Möglichkeit, verschiedene bisher getrennte Einzelmedien in einer neuartigen Weise zu kombinieren und so neben altbewährten auch neuartige Formen des Lehrens und Lernens zu unterstützen. Als zentrale Charakteristika digitaler Lernmedien und „Mehrwert“ gegenüber nichtdigitalen Lernmedien werden die Aspekte Multimedialität, Interaktivität und Adaption aus technischer und pädagogischer Sicht diskutiert. 2.2.1 Multimedialität und Repräsentation

Technisch gesehen unterscheiden sich neue Medien von traditionellen Medien vor allem durch „die Kombination zeitabhängiger (kontinuierlicher) und zeitunabhängiger (diskreter) Medien“ (Kerres 2002, 20). Informationen können bei Multimedien entweder von analogen Vorlagen digitalisiert oder direkt vom Computer generiert werden, wobei folgende Typen multimedialer Information eingesetzt werden können:

5 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien

Aus pädagogischer Sicht ergeben sich durch diese Kombinationsmöglichkeiten neue Formen der Repräsentation von Lerngegenständen. Zwei Dimensionen können dabei unterschieden werden (vgl. Weidenmann 2002, 47ff): Zum einen können mehrere Symbolsysteme bzw. Codierungen (z.B. Text, Bilder, Animation usw.) parallel oder nacheinander verwendet werden (Multicodierung), zum anderen können verschiedene Sinneskanäle (z.B. auditive und visuelle Reize) gleichzeitig angesprochen werden (Multimodalität).

Die Verwendung möglichst vieler Codierungen und die Ansprache möglichst vieler Sinnesmodalitäten verbessert allerdings nicht automatisch das Lernen im Vergleich zur Monocodierung von Lerngegenständen (vgl. Klimsa 2002, 9-10; Weidenmann 2002, 57; Mayer 2001, 42ff). Vielmehr kommt es auf eine für menschliche Informationsverarbeitungsprozesse abgestimmte Präsentation von Inhalten an, wobei auch die dabei verwendete instruktionale Strategie einen starken Einfluss für den Lernerfolg hat (mehr dazu in Weidenmann 2002, 59-61). Mentale Modelle spielen für die Beschreibung komplexer Wissenserwerbsprozesse eine zentrale Rolle. Das sind Mischformen bildhafter und präpositionaler Repräsentationen, die verschiedene Veränderungszustände vor dem „inneren Auge“ simulieren können (vgl. Schnotz 2002, 67). Beispielsweise geschieht der Zahlerwerb beim Kind durch den Aufbau eines mentalen Modells, also einer „inneren“ Repräsentation des Zahlenraumes mit dem das Kind unabhängig von externen (gegenständlichen) Repräsentationsformen (z.B. Fingern) Zahloperationen imaginär ausführen kann. Die multimediale Repräsentation von Lerngegenständen kann

6 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien den Aufbau geeigneter mentaler Modell unterstützen. Wichtige theoretische Konzepte zu der Frage, wie multimediale Präsentation verarbeitetet wird, liegen in der Doppelcodierungstheorie sowie in der Theorie der Informationsverarbeitungsprozesse vor (vgl. Mayer 2001; Niegemann et al. 2003, 188ff; Blömeke 2003, 60ff). Die Doppelcodierungstheorie geht davon aus, dass es verschiedene Kanäle des Gehirns zur Aufnahme von visuellen und auditiven In-formationen gibt. Die Kapazität der einzelnen Informationskanäle ist beschränkt, es können also immer nur eine begrenzte Anzahl an kognitiven Prozessen damit gesteuert werden. Das von Mayer (2001, 47ff) entwickelte SOI ¹ -Modell generativen Lernens geht davon aus, dass Informationsverarbeitungsprozesse und der Aufbau mentaler Modell in drei Schritten (siehe Abb. 2) abläuft:

• „Auswahl (selection) von relevanten bzw. als wichtig erachteten Wörtern und Auswahl von relevanten Bildinhalten,

• Strukturierung (organization) dieser Textinhalte und Bildung eines kohärenten verbalen Modells und Strukturierung der als wichtig erachteten Bildinhalte zu einem kohärenten bildhaften Modell,

• Verknüpfung (integration) der Textrepräsentation und Bildrepräsentation und Verknüpfung von neuen und bereits erworbenem aus dem Langzeitgedächtnis.“ (Niegemann et al. 2003, 191-192)

Diese generative Theorie multimedialen Lernens gilt auch für Animationen und die Generierung dynamischer mentaler Modelle, wie Schnortz (2002) nachweisen konnte. Blömeke (2003) folgert unter Bezugnahme auf das SOI-Modell des multimedialen Lernens, dass „der

1. SOI = Selection, Organization, Integration

7 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien Prozess der Informationsverarbeitung im ersten Schritt durch sparsame Gestaltung unterstützt werden kann (‚coherece principle‘ und ‚redundancy principle‘), im zweiten Schritt der Organisation durch raum-zeitliche Parallelisierung der Darstellung (‚spantial contiguity principle‘ und ‚temporal contiguity principle‘) und im dritten Schritt der Integration durch effektive Nutzung der Sinnesmodalitäten (‚split attention principle‘ und ‚modality principle‘)“ (Blömeke 2003, 62). Letzteres besagt also, dass kognitive Ressourcen verloren gehen, wenn häufig zwischen den verschiedenen Kanälen bei der Informationsaufnahme gewechselt werden muss, da die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses sowie des auditiven und visuellen Informationskanals beschränkt ist. Dies wird auch in der späteren Diskussion um Lernbarrieren eine Rolle spielen. Bezogen auf multimediale Lernangebote ergeben sich damit zusammenfassend folgende Argumente für die Unterstützung von Lernprozessen (vgl. Weidenmann 2002, 61):

• Multicodierte und multimodale Präsentation eines Lerngegenstandes kann in besonderer Weise eine mentale Multicodierung stimulieren, was die Verfügbarkeit und Speicherung des Wissens verbessert.

• Multicodierung und Multimodalität bieten Möglichkeiten komplexe Situationen aus verschiedenen Perspektiven, Kontexten und Abstraktionsniveaus darzustellen und diese aufei-nander zu beziehen. Dies kann das Interesse am Lerngegenstand fördern, aber auch die Entwicklung flexiblen Wissens durch den Aufbau mentaler Modelle. Allerdings müssen dabei Informationsverarbeitungsprozesse beim Lernenden berücksichtigt werden, um nicht durch Informationsüberladung („information overload“) die Informationsaufnahme und -verarbeitung zu erschweren.

• Multicodierung und Multimodalität kann durch vielfältigen Aktivitätsmöglichkeiten zu einer Erweiterung des Spektrums an Lernstrategien und Lernerfahrungen beitragen.

2.2.2 Interaktivität

Der Begriff der „Interaktivität“ (vom lat. inter = zwischen und agere = handeln) stammt ursprünglich aus den Sozialwissenschaften und wird im Zusammenhang mit Lernsoftware uneinheitlich und inflationär verwendet (Haack 2002, 127). Herczeg (2006, 39) bezeichnet Interaktion als den „Vorgang der Wechselwirkung zwischen Mensch und Computer. Diese Wechselwirkung kann sowohl in Form von Kommunikation unter Verwendung einer geeigneten Sprache als auch in Form von Handlungen durch Bereitstellen von Handlungsräumen im Computer erfolgen“ (ebd., 39). Interaktion meint also bezogen auf Lernsoftware „die Eigenschaft von Software [...], dem Benutzer Eingriffs- und Steuerungsmo! glichkeiten zu eröffnen.“ (Haack 2002, 128). In Lernumgebungen finden üblicherweise Interaktionsketten statt (vgl. Abb. 3),

8 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien wobei Interaktionen sowohl „Antwort“ auf Aktionen der Benutzer geben und ebenso mentale Prozesse beim Lernenden anregen sollen.

Neben notwendigen Navigations- und Steuerungsfunktionen erfüllen Interaktionen in Lernsoftware vor allem folgende didaktische Funktionen, die auch für die Kommunikation mit einem Lehrer oder Tutor gelten (vgl. Niegemann et al. 2003, 110ff; Strzebkowski&Kleeberg 2002, 234ff; Haack 2002, 129)):

• Motivieren (z.B. Aufforderung zum erneuten Lösen der Aufgabe)

• Informieren (z.B. Hinweise auf Fehlerursache)

• Verstehen fördern (z.B. Erklärungen oder Hilfen)

• Behalten fördern (z.B. Memofunktionen)

• Anwenden bzw. Transfer fördern (z.B. Variation der Aufgabenstellung)

• Lernprozesse organisieren und regulieren (z.B. Lerntipps, Strukturierungshilfen)

• Individualisierung und Selbststeuerung des Lernens Die folgende Abbildung zeigt mögliche Aktionsformen bei Lernenden und Lehrsystem (nach Niegemann et al. 2003, 113ff):

9 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien Insbesondere hochgradig interaktiven Aktionsformen wie der Aufbau einer pseudonatürlichsprachlichen Kommunikation, der Generierung angepasster Rückmeldungen und der Leistung aktiver Hilfe zeigen den massivsten Schwachpunkt der Interaktivität computergestützter Lernmedien. Das Problem besteht dabei zum einen im hohen Implementierungsaufwand, zum anderen überhaupt im Finden von Indikatoren für eine angemessene Rückmeldung. Meistens beschränken sich deshalb Lernsysteme auf einfache Formen der Interaktion wie die Auswahl vorgefertigter Fragen oder die Auswertung von Fragen mithilfe von Schlüsselwörtern. 2.2.3 Adaptivität und Adaptierbarkeit

Die Benutzer multimedialer Lehr- und Lernsysteme unterscheiden sich im Ausmaß an benötigter Unterstützung und in ihrer Art zu lernen. Die ATI-Forschung ¹ hat gezeigt, dass die Berücksichtigung von Lernereigenschaften (Einstellungen, Interessen, Vorwissen, Persönlichkeitseigenschaften, ...) und darauf abgestimmte Lernmethoden einen starken Einfluss auf den Lernerfolg haben (mehr dazu in Corno&Snow 1986). Digitale Lernmedien bieten Möglichkeiten der individuellen Anpassung an den Lerner. Beispielsweise können angepasste Programmabläufe realisiert werden. Dies kann die Art oder Umfang der angebotenen Inhalte, Präsentation, Interaktion oder der Auswertung und Rückmeldung umfassen.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang die Unterscheidung zwischen Adaptivität und Adaptierbarkeit: „Ein System ist dann adaptierbar, wenn es durch externe Eingriffe an veränderte Bedingungen angepasst wird.“ (Leutner 2002, 118). Dazu gehört beispielsweise die Möglichkeit Benutzereinstellungen anzulegen oder die Präsentation sowie Ablauf des Programms zu verändern. Schwieriger zu realisieren ist Adaptivität: „Ein System ist dann adaptiv, wenn es sich selbstständig an veränderte Bedingungen anzupassen vermag.“ (Leutner 2002, 120). Die Generierung kontextsensitiver Hilfen oder eine differenzierte Fehlerrückmeldung auf Basis einer Fehleranalyse des Programms sind Beispiele, wie ein Lernsystem adaptiv auf die Eingaben des Nutzer reagieren kann.

Realisiert werden Anpassungs- und Individualisierungssysteme meist über (vgl. Herczeg 2006, 196ff):

• Benutzerprofile: Änderungen von Systemparametern durch Konfigurationsdateien.

• Voreinstellungen: Vorgeben von Standardwerten, die immer dann verwendet werden, wenn der Benutzer nichts anderes vorgibt.

• Auswertung von Interaktionen: algorithmische Beschreibung von Anpassungsfunktionen über die Auswertung von Programmvariablen und Programmstatistiken.

1. Die Attribute-Treatment-Interaction-Forschung (ATI) versucht, die Wechselwirkung zwischen individuellen

Merkmalen der Lernenden und Medienmerkmalen zu erforschen (vgl. Issing 1998, 167)

10 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien Problematisch ist die Frage nach dem richtigen Maß an Einstelloptionen, um den Benutzer nicht zu überfordern und ihn gleichzeitig nicht einzuschränken. Bei der Realisierung von Adaptivität - vor allem aufgrund des erheblichen Mehraufwandes für die Entwicklung intelligenter Interaktionen - findet oft nur eine scheinbare Individualisierung des Lernens statt (vgl. Krauthausen&Scherer 2007, 280ff). Annahmen über den Lernenden müssen stark vereinfacht werden, was im Extremfall sogar zu einer nachteiligen Adaptivität der Software führen kann. Dabei besteht die Schwierigkeit im Finden von Indikatoren als Grundlage für Adaptionsentscheidungen.

2.3. Lernsoftwaretypen und Lerntheorien

Die folgende Typologie gibt die gebräuchlichste Einteilung von Lernsoftware wieder, die sich vorwiegend an den implizit oder explizit enthaltenen lerntheoretischen Annahmen von Lernprogrammen orientiert (vgl. Baumgartner&Payr 1999; Euler 1992; Issing 2002; Schulmeister 2007; Weidenmann 2001 u.a.). Sie hat einen idealisierenden Charakter, da sich Lernsoftware oft nicht direkt einem der vorgestellten Typen zuordnen lässt und Merkmale von mehreren aufweist.

2.3.1 Drill & Practice-Programme

Drill-and-Practice-Programme gelten als die didaktisch „anspruchslosesten“ (Weidenmann 2001, 455) Lernanwendungen. Sie orientieren sich vorwiegend an behavioristischen Vorstellungen des Lernens, nachdem ein Reiz-Reaktions-Muster die Grundlage des Lernens darstellt. Ein solcher Reiz ko! nnte beispielsweise ein Bild, eine Aufgabenstellung oder Frage sein. Der Schu! ler soll daraufhin eine bestimmte Reaktion (behavior) zeigen. Richtiges Verhalten (z.B. die richtige Antwort auf die Frage) wird durch Belohnung (z.B. Lob, Anerkennung) positiv versta! rkt.

Da diese auch als programmiertes Lernen bezeichnete Instruktionsform sehr stark algorithmisch geprägt ist, eignet sie sich gut für eine Umsetzung im Computer. Dies erklärt auch, warum sich der Großteil der auf dem Markt erhältlichen Lernprogramme diesem Typus zuordnen lässt (vgl. Schulmeister 1997, 384).

11 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien Charakteristisch für Drill&Practice-Programme sind mehrere oder alle der folgenden Merkmale (Weidenmann 2001, 455):

• Das Programm besitzt einen Aufgabenpool oder erzeugt Aufgaben selbst.

• Im Zufallsverfahren werden Aufgaben ausgewählt und präsentiert.

• Der Lernende erhält ein sofortiges Feedback (z.B. Signalton, Richtig/Falsch) und Belohnung (z.B. Punkte) auf seine Aufgabenlösung.

• Am Schluss des Trainingsdurchgangs wird eine Gesamtpunktzahl angezeigt.

• Die Schwierigkeitsstufe lässt sich beliebig einstellen und Trainingsdurchgänge können beliebig oft wiederholt werden.

Abbildung 6: Der Mathematik-Heimtrainer als Beispiel eines Drill&Practice-Lernprogramms ¹ Da solche Aufgabentrainer sich vor allem auf extrinsische Motivation ² stützen, werden die Lernaufgaben häufig in aufwändig animierte Rahmenhandlungen eingebettet (Edutainment-Software).

In der neueren didaktischen Diskussion um das Instruktionsdesign von Lernanwendungen werden problembasierte, lernerzentrierte Lernprogramme gegenüber vereinfachten instruktionsbasierten Lernprogrammen hervorgehoben (vgl. Issing 2002, 154ff), die sich stärker an kognitivistischen und konstruktivistischen Lernannahmen orientieren.

1. http://www.brinkmann-du.de/mathe/rbtest/1sonstiges/hometrainer/gra02_2_bunt.htm

2. Extrinsische Motivation bezeichnet im Gegensatz zur intrinsischen Motivation eine externe, nicht „aus der

Sache“ heraus kommende Motivierung.

12 2. Grundlagen des Lernens mit computergestützten Medien

2.3.2 Tutorensysteme

Tutorielle Programme orientieren sich neben der kleinschrittigen Unterweisung nach dem be-havioristischen Lernmodell verstärkt an kognitivistischen Sichtweisen des Lernens, die informationsverarbeitende Prozesse im Gehirn (Verstehen, Denken, Problemlösen) in den Mittelpunkt stellen. Vor dem Üben bieten Tutorensysteme häufig die Möglichkeit an, Inhalte zu lernen. Der starre Ablauf von Practice&Drill-Software soll dadurch aufgebrochen werden und eine bessere Anpassung an kognitive Prozesse beim Nutzer erreicht werden. Hinzu kommt eine künstliche Intelligenz der Software (Tutor), die Antworten analysiert, passende Rückmeldungen (nicht nur Richtig/Falsch) generiert sowie Lernschritte und Merkmale des Lernangebotes (wie Instruktionsumfang, Aufgabenschwierigkeit, Hilfen) dynamisch anpasst bzw. den Lerner berät. Tutorensysteme werden - falls sie einen deutlich wahrnehmbaren Grad an Anpassungsvermögen und „Intelligenz“ besitzen - auch als adaptive oder intelligente tutorielle Lernprogramme bezeichnet.

Idealvorstellung dieses Ansatzes ist ein Lernprogramm, dass sich immer besser auf die spezifischen Interessen und Gewohnheiten des einzelnen Lernenden einstellt, ohne dass der Lernende dies bemerkt. Hierzu werden Expertensysteme und Verfahren aus der KI ¹ -Forschung verwendet. Der Entwicklungsaufwand solcher intelligenten Systeme ist allerdings extrem hoch, genauso wie die Schwierigkeit einer Formalisierung des Lehr-Experten (Tutors). Daher sind intelligente Tutorensysteme recht selten. Derzeit findet man viele „intelligente“ Tutoren in Form von „smart agents“ beim Einkauf im Internet, die das Nutzungsverhalten des Einkäufers analysieren und dadurch individuell zugeschnittene Angebote offerieren. Möglicherweise werden solche Verfahren in Zukunft auch immer mehr intelligente tutorielle Lernsoftware befruchten (vgl. Weidenmann 2001, S.456).

2.3.3 Simulationen und Mikrowelten

Simulationen (simulare (lat.) = vorta! uschen) versuchen komplexe Situationen und Sachverhalte der Wirklichkeit vereinfacht nachzubilden. Gelernt wird durch das Experimentieren am Modell. Simulationen bieten dazu die Mo! glichkeit der Manipulation bzw. des Vera! nderns von Parametern, so dass der Lernende explorativ und entdeckend die Auswirkungen am Modell beobachten, Hypothesen generieren und einen Einblick in die Problem-zusammenha! nge bekommen kann. Komplexe Vorgänge, die in der direkten Lebenswelt nur schwer nachvollziebar sind (weil zu schnell, zu gefährlich, zu groß, zu komplex usw.) können im Computer auf ver-

1.KI= Künstliche Intelligenz