Vergleich lerntheoretischer Forschungsrichtungen und ihrer Lernprogramme

Inhalt

1 Einleitung

2 Drei Forschungsrichtungen und ihre Lernprogramme
2.1 Der Behaviorismus
2.1.1 Programmierte Instruktion
2.1.2 Drillprogramme
2.1.3 Autorensysteme
2.1.4 Exkurs: Die Bedeutung von Feedback
2.1.5 Die Bedingungen menschlichen Lernens - GAGNÉ
2.2 Kognitivismus
2.2.1 Tutorielle Lernprogramme
2.2.2 Parallelen zur Phänomenologie
2.3 Konstruktivismus
2.3.1 Hypertext-Anwendungen
2.3.2 Probleme von Hypertext-Anwendungen

3 Didaktische Gesichtspunkte

4 Vorstellung verschiedener computerbasierter Lernumgebungen.
4.1 HEUREKA ALI - Algebra-Lernprogramm von Klett (Version 1.0)
4.1.1 Allgemeiner Aufbau
4.1.2 Was soll vermittelt werden?
4.1.3 Wie wird das zu Lernende vermittelt?
4.1.4 Einordnung
4.2 PSYCHOPAED - Online-Tutor für Pädagogen
4.2.1 Allgemeiner Aufbau
4.2.2 Was soll vermittelt werden?
4.2.3 Wie wird das zu Lernende vermittelt?
4.2.4 Einordnung
4.3 Stephen Hawking - Eine kurze Geschichte der Zeit
4.3.1 Allgemeiner Aufbau
4.3.2 Was soll vermittelt werden?
4.3.3 Wie wird das zu Lernende vermittelt?
4.3.4 Einordnung

5 Schlussbemerkung

6 Literaturverzeichnis

1 Einleitung

Computerunterstütztes Lernen ist weit verbreitet. Nahezu zu jedem Thema gibt es inzwischen Software, die dem interessierten Nutzer das jeweils spezifische Themengebiet nahe bringen soll. Hier stellt sich jedoch die Frage, ob es reicht, den zu lernenden Stoff lediglich in eine elektronische Form zu bringen, oder ob es mehr braucht, damit ein computerunterstützes Lernprogramm dem Lernenden von Nutzen ist.

Ich werde mich im Rahmen dieser Arbeit mit drei unterschiedlichen lerntheoretischen Forschungsrichtungen beschäftigen, die jeweils für sich spezifische Lernprogramme entwickelt haben.

Um die Unterschiede deutlich zu machen, werde ich erst auf die allgemeinen Annahmen der Forschungsrichtungen eingehen und im Anschluss daran verschiedene Software-Entwicklungen der unterschiedlichen Richtungen vorstellen, die meiner Meinung nach zu den wichtigsten Vertreten der jeweiligen wissenschaftlichen Richtung gehören.

Da es wie bereits erwähnt nicht nur darum gehen kann, Übungsmaterial in elektronische Form zu bringen, gehe ich im dritten Kapitel auf didaktische Gesichtspunkte ein, die ein Computer-Lernprogramm erfüllen sollte, damit der Lernende sinnvoll damit lernen kann. An den hier dargestellten didaktischen Gesichtspunkten werde ich mich bei der Beschreibung dreier verschiedener Lernprogramme im vierten Kapitel orientieren.

Bei diesen drei Lernprogrammen handelt es sich um aktuelle Software. Im speziellen handelt es sich um ein Mathematik-Lernprogramm für die Klassenstufen fünf bis zehn, um einen Online-Tutor, der an der Universität Trier zur Vorbereitung der Studierenden auf die Klausur des Seminars „Psychologie für Pädagogen“ eingesetzt wird. Als drittes Programm stelle ich die interaktive CD-ROM „Eine kurze Geschichte der Zeit“ vor, die auf dem gleichnamigen Buch von Stephen Hawking aufbaut und dieses Buch um einige Elemente erweitert. Diese drei Lernprogramme untersuche ich anhand der in Kapitel drei erarbeiteten didaktischen Gesichtspunkte und

Drei Forschungsrichtungen und ihre Lernprogramme versuche, die Lernprogramme einer der in Kapitel zwei vorgestellten Forschungsrichtungen zuzuordnen.

2 Drei Forschungsrichtungen und ihre Lernprogramme Dieses Kapitel soll einen kurzen Überblick über die Entwicklungslinienen von Lernsoftware geben und aufzeigen, wie diese Lernprogramme innerhalb der drei hier vorgestellten Forschungsrichtungen gestaltet wurden.

Im Großen und Ganzen lassen sich drei wesentliche Forschungsrichtungen unterscheiden, die stark von der psychologischen Forschung beeinflusst sind:

- Behaviorismus
- Kognitivismus
- Konstruktivismus

Jede dieser drei Richtungen hat dabei eigene Vorstellungen, wie menschliches Lernen von statten geht und wie dementsprechend die Software aussehen muss, die dem Lernenden das zu Lernende nahe bringen soll.

2.1 Der Behaviorismus

Die Forscher der behavioristischen Forschungsrichtung haben sich hauptsächlich mit direkt beobachtbarem Verhalten beschäftigt. Die aus diesem Verständnis entstandenen Lernprogramme folgten einem Schema, das auf einen sichtbaren Lernerfolg angewiesen war. Sie waren hauptsächlich auf die Konditionierung bestimmter Inhalte angelegt. Das Ergebnis des Lernens war somit sehr gut überprüfbar.

“Beim instrumentellen Lernen entscheiden die Konsequenzen, die dem Verhalten folgen, über dessen zukünftiges Auftreten” (Schulmeister (1997), S. 108). Beim behavioristischen Lernansatz wurde davon ausgegangen, dass nicht der Lernende selbst sein Verhalten steuert, vielmehr nahm man an, dass das Verhalten durch Konsequenzen, die einem Verhalten unmittelbar folgen, gesteuert wurde.

Drei Forschungsrichtungen und ihre Lernprogramme

Der Lernprozess, der in dieser Weise abläuft, ist abhängig von einer zeitlichen Dimension. Die Konsequenz, die auf ein Verhalten folgt, muss sehr kurz auf das Verhalten erfolgen, wenn das instrumentelle Lernen zum Erfolg führen soll.

Einer der maßgebenden Forscher, der sich mit dem instrumentellen Lernen beschäftigte, war B. F. SKINNER. Er war der Ansicht, dass ein programmierter Lernprozess für die Umsetzung behavoiristischer Lerntheorien geeignet sei.

SKINNER vertrat die Ansicht, dass beim instrumentellen Lernen allein die Konsequenzen, die einem gezeigten Verhalten folgen, ausschlaggebend sind für zukünftiges Verhalten, dass also ein Forscher oder ein Lehrer das Verhalten eines Lernenden durch Belohnung oder Bestrafung steuern kann (vgl. Schulmeister (1997), S. 108 und Mietzel (1998), S. 136). Dabei unterließ er es, von Gemütszuständen zu sprechen, da er nicht untersuchen konnte, wie ein Versuchstier sich fühlt.

Auch konnten die Behavioristen die innere Verarbeitung von Gelerntem nicht untersuchen und richteten ihre Forschung so auf die sichtbaren Ergebnisse. Die Programme, die entwickelt wurden, bauten hauptsächlich auf der von SKINNER entwickelten programmierten Instruktion auf.

2.1.1 Programmierte Instruktion

In den 60er und 70er Jahren wurde aufbauend auf SKINNERs Ansichten die Programmierte Instruktion entwickelt. Der Lernprozess bei der Programmierten Instruktion folgt einem linearen Verlauf und hat keinerlei Verzweigungen. Der Lernprozess wird lediglich darüber definiert, ob ein gewünschtes Verhalten gezeigt wird oder nicht - es gibt nur ein “Richtig” oder ein “Falsch”. Das Verhalten wird zum Beispiel in der Form von Prüfungsfragen, die beantwortet werden sollen, sichtbar gemacht.

Die ersten Programmierten Instruktionen erschienen als Buch, in dem ein Lernender Texte lesen konnte, zu denen später Fragen gestellt wurden (multiple choice). Im Anschluss daran sollte der Lernende auf eine bestimmte, angegebene Seite blättern, auf der dann bei falscher Antwort eine Wiederholung stattfand, bzw. bei richtiger Antwort der Lernende weitergeführt wurde.

Instruktionsprogramme waren dementsprechend einfach aufgebaut:

Drei Forschungsrichtungen und ihre Lernprogramme

1. Präsentation des zu Lernenden
2. Prüfung
3. Bei falscher Antwort wird das zu Lernende wiederholt und die Prüfung erfolgt erneut
4. Bei richtiger Antwort erfolgt positives Feedback und ein neues Thema oder eine neue Frage wird dargestellt

2.1.2 Drillprogramme

Die wesentlichen Charakteristika von Drillprogrammen beruhen auf dem Grundgedanken, bereits Gelerntes aus dem Unterricht mit Hilfe des Computers zu wiederholen und zu festigen. Der Schüler wiederholt selbständig ein Themengebiet, das er zuvor mit Unterstützung des Lehrers oder eines Buches erarbeitet und gelernt hat. Drillprogramme können nicht als Wissensvermittler von neuem, unbekanntem Lehrstoff verstanden werden. Sie kontrollieren lediglich den Wissensstand des Lernenden und festigen so sein bisher erworbenes Wissen. Diese Form des Lernens basiert auf dem Prinzip des assoziativen Lernens, wobei durch das ständige Wiederholen eine direkte Verknüpfung zur gewünschten Antwort erfolgt, die sich immer stärker im Gehirn einprägt und schließlich verfestigt.

Die Arbeitsweise von Drillprogrammen folgt den allgemeinen Regeln des Behaviorismus: Der Computer stellt dem Lernenden eine Aufgabe, der Lernende bearbeitet die Aufgabe, der Computer prüft das Ergebnis auf “richtig” oder “falsch” und gibt dem Lernenden entsprechende Rückmeldung, der Computer stellt eine neue Aufgabe. Nachdem ein Wissensgebiet “abgearbeitet” wurde, erstellt der Computer eine statistische Auswertung, die Aufschluss über die Fehlerquoten des Lernenden gibt.

Ein Vorteil dieser Lernprogramme ist, dass sie sich dem individuellen Lerntempo des Schülers anpassen. Der Computer wartet bereitwillig die Antwort des Schülers ab und möchte nicht die Antwort innerhalb eines bestimmten Zeitraums präsentiert haben.

Eine Schwäche ist bei der Antwortanalyse zu finden. Das Programm kann nur zwischen “falsch" und “richtig" unterscheiden. Eine tiefsinnige Erklärung über die Art oder Ursache des Fehlers kann nicht gegeben werden. Der Schüler wird nie erfahren, warum diese Antwort nicht richtig war und womöglich diesen Fehler später nochmals begehen. Wichtige Erläuterungen von Regeln und Gesetzmäßigkeiten, die auf den Fehler schließen lassen könnten, werden vom Computer nicht berücksichtigt, geschweige denn erwähnt. Gerade an dieser Stelle könnte der Lernprozess des Schülers beschleunigt werden, wenn er über den Grund seines Fehlers informiert würde.

2.1.3 Autorensysteme

Eine Weiterentwicklung der Programmierten Instruktion sind die Autorensysteme. Diese waren hauptsächlich dafür ausgelegt, Lehrpersonen ein System an Hand zu geben, mit dem sie selbständig computerbasierte Lehrmaterialien erstellen konnten. Autorensysteme mussten relativ einfach gehalten sein, damit nahezu jeder Lehrkörper eigenständig und ohne Kenntnis einer Programmiersprache ein Lernprogramm entwickeln konnte. SCHULMEISTER behauptet, dass eben diese Einfachheit auf Kosten der Leistung eines solchen Programms ging, denn die Einfachheit von Autorensystemen wurde dadurch möglich, “daß das Autorensystem einen festen Algorithmus vorgibt, nach denen die Übungen ablaufen müssen.” (Schulmeister (1997), S. 103). Somit mussten auch die Autorensysteme linear aufgebaut sein. Der Unterschied zur Programmierten Instruktion liegt darin, dass der Autor individuell den zu lernenden Stoff auf seinen Unterricht zugeschnitten eingeben konnte. Dies war ein erster Schritt auf dem Weg der Individualisierung von Lernsystemen, für den Lernenden war das System jedoch starr.

Ein weiteres Problem sieht SCHULMEISTER in der didaktischen Leistung, die dem Lehrer, der ein Autorenprogramm erstellt, abverlangt wird. Es steht in seiner Verantwortung, den darzustellenden Stoff in kleinste Einheiten zu untergliedern, diese Einheiten logisch aufeinander aufbauend zu präsentieren und die adäquate Rückmeldung auf Fehler bzw. Erfolge zu geben (Schulmeister (1997), S. 104) (siehe dazu auch Punkt 2.1.4 Exkurs: Die Bedeutung von Feedback).

SCHULMEISTER kritisiert weiter, dass auch bei Autorensystemen der Lernerfolg beim Lernenden nur über das Frage-Antwort-Prinzip ermittelt werden kann. Autorensysteme sind jedoch nur in der Lage, Antworten auf ihre Richtigkeit bezüglich der Rechtschreibung und in Hinsicht auf Synonyme hin zu überprüfen. “Ein Sinnverstehen der Lerner-Eingabe ist nicht möglich” (Schulmeister (1997), S. 105).

2.1.4 Exkurs: Die Bedeutung von Feedback

Die behavioristische Lerntheorie - insbesondere das instrumentelle Lernen - baut hauptsächlich auf dem System des Feedbacks auf. Unter Feedback verstehe ich in diesem Zusammenhang die Antwort, die ein Programm dem Lernenden auf seine Reaktion gibt (Belohnung, Bestrafung, Ignoranz). In diesem Zusammenhang ist es meines Erachtens von enormer Wichtigkeit, sich über die Bedeutung und die Konsequenzen eines solchen Feedback Gedanken zu machen.

Aus behavioristischer Sichtweise muss erwünschtes Verhalten verstärkt werden. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass ein Programm dem Lernenden eine positive Rückmeldung gibt, wenn dieser eine Frage richtig beantwortet hat. Wie sieht es aber mit unerwünschtem Verhalten - sprich falschen Antworten - aus? Sollten diese bestraft (Vermeidungslernen) oder ignoriert (Löschung) werden?

In den Anfängen der programmierten Instruktion hat man versucht, eine Antwort auf diese Fragen zu geben, indem man die Aufgaben, die der Lernende bearbeiten sollte, so einfach gehalten hat, dass er die Antworten mit hoher Wahrscheinlichkeit geben konnte (vgl. Fischer (1985), S. 69). Eine weitere Möglichkeit, Fehler nicht explizit zu benennen, ist die, dass die Aufgabe wiederholt präsentiert wird, eventuell sogar mit zusätzlicher Information versetzt. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass dem Lernenden zwar nicht gesagt wurde, dass er einen Fehler gemacht hat, dass es aber durchaus eine Bestrafung sein kann, eine Aufgabe zum vierten Mal wiederholen zu müssen ohne den tatsächlichen Grund dafür zu kennen (Was genau wurde falsch gemacht?). Auf diese Weise sinkt die Motivation.

SCHULMEISTER fordert für die Antwortanalyse des Lernenden, dass ein Programm den Lernenden nicht nur verstärkend unterstützt, sondern diesem auch seine Fehler aufzeigt, “damit die Lernenden über ihren Fehler informiert werden und ihn korrigieren können.” (Schulmeister (1997), S. 50)

2.1.5 Die Bedingungen menschlichen Lernens - GAGNÉ

Der amerikanische Erziehungswissenschaftler Robert M. GAGNÉ entwickelte aus den Ergebnissen der behavioristischen Psychologie Gedanken zu einer Lerntheorie, die einer hierarchischen Ordnung von Lernarten folgt.

Die zentrale Frage, die GAGNÉ sich dabei stellte, ist die, wie eine Person „aus den Anfängen eines sehr abhängigen, relativ unfähigen neugeborenen Kindes“ den Status „einer wunderbar anpassungsfähigen und kompetent agierenden Person in einer komplexen Gesellschaft“ erreicht (Gagné (1973), S. 11). Er geht davon aus, dass dieser Status unter anderem durch den Prozess des Lernens erreicht wird.

In seiner Definition des Lernens kann man die Verhaftung GAGNÉs in der behavioristischen Denkrichtung erkennen. Er definiert Lernen als eine „ Ä nderung in menschlichen Dispositionen oder F ä higkeiten, die erhalten bleibt und nicht einfach dem Reifungsproze ß zuzuschreiben ist. Die Art des Wandels, die man Lernen nennt, zeigt sich als eine Verhaltensänderung, und man zieht den Schluß auf Lernen, indem man vergleicht, welches Verhalten möglich war, bevor das Individuum in eine Lernsituation gebracht wurde, und welches Verhalten nach einer solchen Behandlung gezeigt wird.“ (Gagné (1973), S. 13)

Die Gedanken GAGNÉs gehen jedoch weiter als die der Anhänger des radikalen Behaviorismus, die Lernen als eine Folge von Manipulation von Seiten des Lehrers sehen. Die radikalen Behavioristen „sehen in einem heranwachsenden Menschen ein reaktives, passives Wesen.“ Ihrer Meinung nach können „Erzieher und Lehrer

(…) durch Manipulation der Verhaltenskonsequenzen (Belohnung und Bestrafung) erwünschtes Verhalten verstärken und unerwünschtes Verhalten schwächen.“ (Mietzel (1998), S. 20) Die Ursache für Verhaltensänderungen sahen die Behavioristen also nicht im Organismus selbst, sondern in seiner Umwelt. Der Organismus reagiert lediglich auf Reize.

GAGNÉ fügt den Bedingungen des Lernens neben den äußeren Ursachen noch die inneren Bedingungen hinzu. Unter den inneren Bedingungen versteht er die Ausstattung mit „Anfangs-Fähigkeiten“, die ein Heranwachsender hat. Doch auch GAGNÉ macht seine Überlegungen bezüglich des Lernens in die Richtung der Unterrichtsgestaltung - also der Gestaltung der äußeren Bedingungen (vgl. Gagné (1973), S. 28ff). Unterricht definiert er als das Arrangieren der Bedingungen, die außerhalb des Lernenden stehen.

Die wesentlichsten Aspekte seiner Gedanken zum Lernen kommen zum Ausdruck, wenn er behauptet, dass die Bedingungen des Lernens stufenweise aufeinander aufbauen müssen. Hier liegt eine Lernstufe der nächsten Lernstufe zugrunde (vgl. Gagné (1973), S. 32).

Aus diesen Überlegungen heraus, hat er acht Lerntypen herausgearbeitet, die als aufeinander aufbauende Stufen betrachtet werden können. Diese werde ich nicht darstellen, da GAGNÉ sie selbst in seinem Buch (Gagné (1973)) beschrieben hat.

Obwohl GAGNÉ zu den Behavioristen zählt, da er einen Lernerfolg an äußerlich sichtbarem Verhalten festmacht, wurden solche Gedanken, wie z.B. die aufeinander aufbauenden Stufen des Lernens auch von Kognitivisten weitergeführt (wie am Beispiel der tutoriellen Lernprogramme deutlich wird, die eine Prüfung des Vorwissens vornehmen).

2.2 Kognitivismus

Die Kognitivisten interessierten sich nicht mehr für das von außen beobachtbare Verhalten, das auf einen Reiz folgt, von größerer Bedeutung war, wie eine Person die Information, die auf sie wirkt, verarbeitet und wie die Person diese Information für sich repräsentiert (vgl. Edelmann (1996), S. 8). Es geht also vielmehr darum, das Verständnis zu prüfen, “d.h. ob Sachverhalte richtig (...) verstanden wurden oder Fehlkonzepte aufgebaut wurden, ob abstrakte Konzepte richtig angewendet und auf neue Situationen übertragen werden können” (Kerres (1998), S. 216).

Ein wichtiges Lern-Konzept des Kognitivismus ist das Entdeckende Lernen (begründet hauptsächlich durch BRUNER). Nach diesem Konzept gibt das Frage- Antwort-Schema dem Lernenden zu wenig Spielraum, die “vorhandenen kognitiven Konzepte zu aktivieren und neue zu entwickeln” (Schulmeister (1997), S. 72). Ein kennzeichnendes Merkmal des Entdeckenden Lernens ist die Tatsache, dass der zu Lernende Gegenstand nicht explizit gegeben ist, sondern vom Lernenden entdeckt und erforscht werden soll.

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