Universität Mannheim
Lehrstuhl Erziehungswissenschaften II

Cognitive Load Theory und der split-attention effect:
Ein empirischer Test kognitionspsychologischer Erweiterungen

Diplomarbeit im Fach Pädagogische Psychologie

vorgelegt von: Athanasios Mazarakis
vorgelegt am: 30. Oktober 2007

Inhaltsverzeichnis

1. Theorie ... 1

1.1 Problemstellung ... 1

1.2 Literatur- und Theorieüberblick ... 2
1.2.1 Die Cognitive Load Theory ... 2
1.2.1.1 Darstellung der Theorie ... 2
1.2.1.2 Kritik an der Cognitive Load Theory ... 5
1.2.2 Die Cognitive Theory of Multimedia Learning ... 7
1.2.2.1 Darstellung der Theorie ... 7
1.2.2.2 Kritik an der Cognitive Theory of Multimedia Learning ... 11
1.2.3 Der split-attention effect und weitere Effekte ... 12
1.2.4 Wahrnehmungsorganisation und Objekterkennungstheorien ... 17
1.2.4.1 Ältere Faktoren der Wahrnehmungsorganisation ... 17
1.2.4.2 Kritik an den älteren Faktoren der Wahrnehmungsorganisation ... 18
1.2.4.3 Neuere Faktoren der Wahrnehmungsorganisation ... 19
1.2.4.4 Alternative Objekterkennungstheorien ... 21
1.2.5 Zusammenfassung und Zusammenhang der Konstrukte ... 22
1.2.6 Fragestellung und Hypothesen ... 23

2. Methode ... 26

2.1 Beschreibung der Stichprobe ... 26

2.2 Untersuchungsmaterial ... 28

2.3 Untersuchungsgeräte ... 34

2.4 Untersuchungsdurchführung ... 35
2.4.1 Untersuchungsablauf ... 35

2.5 Auswertungsmethoden ... 38
2.5.1 Festlegung der abhängigen und unabhängigen Variablen ... 38
2.5.2 Testbare Versuchsbedingungsvergleiche ... 42

3. Ergebnisse ... 44

3.1 Vorbereitende Analysen ... 44

3.2 Testung der Hypothesen ... 45
3.2.1 Ergebnisse für die Lernleistung ... 46
3.2.2 Ergebnisse für die Transferleistung ... 46
3.2.3 Ergebnisse für die Novizengruppe ... 47

3.3 Weiterführende Analysen ... 48
3.3.1 Deskriptive Zusatzanalyse der Transferfragen ... 48
3.3.2 Weiterführende Analysen der einzelnen Transferfragen ... 49

3.4 Ergänzende Ergebnisse zum Experiment ... 51
3.4.1 Ergebnisse zum Betrugsverhalten ... 52
3.4.2 Ergebnisse zur Verweildauer im Experiment ... 53

4. Diskussion ... 54

Literaturverzeichnis ... 60

Anhang ... 66

Zusammenfassung

Mit der Cognitive Load Theory und der Cognitive Theory of Multimedia Learning existieren zwei Theorien zum Lernen mit multimedialen Inhalten. Aus beiden Theorien sind viele Effekte entstanden, wobei der split-attention effect sicherlich einer der bekanntesten ist. Dieser Effekt postuliert, dass die Lernergebnisse für den Lernenden umso besser ausfallen je näher Text und Bild beieinander sind. In einer aufwendigen Online-Untersuchung zum meteorologischen Phänomen „Die Entstehung von Blitzen“ wird experimentell der Frage nachgegangen, ob es nicht auch andere Möglichkeiten zur Verbesserung des Lernerfolgs gibt, ohne Text und Bild nahe beieinander zu platzieren.

Mit den neueren Faktoren der Wahrnehmungsorganisation bieten sich an dieser Stelle erstmalig Verknüpfungs¬möglichkeiten an, besonders mit dem Faktor der Verbundenheit der Elemente und dem Faktor der gemeinsamen Region. Beide Faktoren werden kombiniert mit der räumlich nahen (integriertes Darstellungsformat) oder fernen (separiertes Darstellungsformat) Darstellung von Text und Bild, um so mit alternativen Möglichkeiten den Lernerfolg zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden die Daten von 869 Versuchspersonen zur Beantwortung dieser Fragestellung, in Bezug auf die Lern- und Transferleistung, ausgewertet.

Die Hypothese über den Vorteil des integrierten Darstellungsformats kann in dieser Diplomarbeit nicht bestätigt werden, was gegen die Allgemeingültigkeit des split-attention effect spricht. Unterstützend wird die Hypothese verifiziert, dass die verknüpften Darstellungsformate nicht zu schlechteren Lernergebnissen führen, als das integrierte Darstellungsformat. Zusätzlich wird die Hypothese bekräftigt, dass das konstruierte Material passend und die verwendete Animation ohne beschreibenden Text nicht selbsterklärend ist. Als letztes Ergebnis kann sich die Gruppe mit wenig selbsteingeschätztem Vorwissen nicht signifikant vom Rest der Stichprobe unterscheiden, was aber notwendig gewesen wäre zur Bestätigung der Hypothese, dass Novizen mehr kreative Lösungen generieren.

Der negative Aspekt des split-attention effect kann damit auch mit anderen Mitteln umgangen werden, als mit der bisher favorisierten Herangehensweise der hohen räumlichen Nähe von Text und Bild. Der Einfluss und Nutzen der neueren Faktoren der Wahrnehmungsorganisation sollte in weiteren Studien zur Cognitive Load Theory untersucht werden.

1. Theorie

1.1 Problemstellung

Es existieren zwei populäre Theorien zum Lernen mit multimedialen Inhalten: die Cognitive Load Theory nach Sweller, van Merriënboer und Paas (1998) und die Cognitive Theory of Multimedia Learning nach Mayer (2005). Beide Theorien sind sich sehr ähnlich, so dass im Folgenden nur die Unterschiede herausgearbeitet werden.

Nach Sweller et al. (1998) wurde die Cognitive Load Theory hauptsächlich entwickelt, um die Präsentation von Informationen in einer solchen Art und Weise zu gestalten, dass ein Lernender immer seine optimale intellektuelle Leistung erreichen sollte. Einen ähnlichen Ansatz verfolgt Mayer (2005) mit seiner Cognitive Theory of Multimedia Learning. So will Mayer mit seiner Theorie erklären, wie Personen aus Wörtern (in gedruckter Form oder als gesprochener Text) und aus Abbildungen (Illustrationen, Fotos, Diagrammen, Animationen oder Videos) lernen.

Allerdings weisen beide Ansätze theoretische Schwächen auf, wenn sie versuchen mit Effekten umzugehen, welche direkt aus den Theorien entstanden sind. Ein typisches Beispiel ist der split-attention effect, also wenn der Lernende seine Aufmerksamkeit zwischen verschiedenen Quellen aufteilen und dabei gleichzeitig die Inhalte dieser Quellen mental zusammenfügen muss. Sweller et al. (1998, S. 280) erklären die Entstehung des Effekts folgendermaßen: „Of considerable importance, the split-attention effect was obtained only when high element interactivity material was used, providing the first evidence of the importance of intrinsic, as well as extraneous, cognitive load.“ Es werden allerdings mit keinem Wort Beweise angeführt, sondern nur die daraus erfolgten Schlussfolgerungen als faktenbasierte Erkenntnisse ausgegeben. Ein¬fache Erklärungen ohne Beweiskraft finden sich zum Beispiel auch bei Mayer (2001, S. 81): „Students learn better when corresponding words and pictures are presented near rather than far from each other on the page or screen.“

Die vorliegende Diplomarbeit will auf wissenschaftlichem Wege einen Beitrag dazu leisten, die beiden Theorien zum Lernen mit multimedialen Inhalten auf eine wissenschaftlich und empirisch fundierte Basis zu stellen, wobei ein besonderes Augenmerk auf den split-attention effect gelegt wird, also die Abhängigkeit des Lernerfolgs von der räumlichen Nähe von Text und bildhafter Darstellung. Dieser Effekt wird von mir mit den neueren Faktoren der Wahrnehmungsorganisation, speziell dem Faktor der gemeinsamen Region und dem Faktor der Verbundenheit der Elemente nach Palmer (1999), verknüpft. Meine Absicht ist es einerseits anhand kognitionspsychologischer Erweiterungen Möglichkeiten zur Umgehung des negativen Aspekts des split-attention effect darzustellen, andererseits den split-attention effect an sich zu hinterfragen. Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es somit, einen Zusatznutzen für Wissenschaft und Praxis herzustellen, indem weitere Alternativen zur bisherigen Vorgehensweise beim split-attention effect theoretisch dargestellt und empirisch überprüft werden.

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