Hintergrund der Cognitiv Load Theory und Lösungsbeispiele
Die Cognitive Load Theory (CLT) von John Sweller und seinen Mitabeitern entstand in den 1980ern und erlebte in den 1990ern eine beachtliche Entwicklung und Ausbreitung in der weltweiten Forschung. Inzwischen ist sie durch empirische Befunde gut belegt. Mit Betrachtung der Zusammensetzung von Informationen und der kognitiven Anordnung, die es dem Lernenden erlaubt Informationen zu verarbeiten, konnten die Cognitive Load Theoretiker eine Vielzahl von Instruktionsdesigns erschaffen (vgl. Paas,Renkl & Sweller,2003, S.1), womit die systematische Planung und Gestaltung von Lernumgebungen gemeint ist, die an die Lernenden und gestellten Aufgaben angepasst sind (Lehner - Wieternik, 2007, S. 127). Lösungsbeispiele werden beim Problemlösen von gut strukturierten Bereichen wie der Physik und Mathematik eingesetzt. Zunächst wird ein Beispielproblem gestellt, dann werden die Lösungsschritte angezeigt und letztlich die Antwort auf das Problem offenbart. Der Gebrauch von Lösungsbeispielen steht im Einklang mit einem vier Stufen Modell der Expertise nach dem gut bekannten ACT-R Bezugssystem. Danach lösen Lernende, die sich in der ersten Stufe der Fertigkeitsaneignung befinden, Probleme durch Analogien. Sie nutzen bekannte Beispiele von Problemen und versuchen diese mit dem vorliegenden neuen Problem in Verbindung zu setzen. In der zweiten Stufe haben die Lernenden abstrakte, deklarative Regeln oder Schemata entwickelt, die sie beim künftigen Problemlösen leiten. In der dritten Stufe werden diese Schemata mit ausreichender Übung prozeduralisiert. Darauf werden schließlich in der vierten Stufe der Expertise automatisierte Schemata mit analogen Schlussfolgerungen aufgrund eines großen Pools von Beispielen kombiniert, um erfolgreich eine Vielfalt an Problemtypen lösen zu können. Der Befund, dass beispielbasiertes Lernen effektiver ist für die Aneignung von Problemlösefähigkeit als der Standardprozess des Problemlösens, wird in der Cognitive Load Literatur als Lösungsbeispieleffekt bezeichnet (vgl. Moreno,2006,S.1f.). Im Folgenden geht es um wesentliche Annahmen der CLT, worauf die Technik der Lösungsbeispiele im Zusammenhang mit menschlicher Erkenntnis sowie drei Studien dazu dargestellt werden. Im darauffolgenden Kapitel werden die Grenzen des Effekts von Lösungsbeispielen aufgezeigt und damit auch die CLT in Frage gestellt. Das abschließende Kapitel gibt eine Zusammenfassung und einen Ausblick für weitere Forschung.
Inhaltsverzeichnis
I. Hintergrund der Cognitiv Load Theory und Lösungsbeispiele
II. Annahmen der Cognitive Load Theory
III. Menschliche Erkenntnis und der Lösungsbeispieleffekt
1.) Natürliche Informationsverarbeitungsprozesse
a) Informationsspeicher Prinzip (Store principle)
b) Das Leihprinzip (Borrowing principle)
c) Zufälligkeit als Entstehungsprinzip (Randomness as genesis principle)
d) Das Prinzip der Begrenzung von Veränderungen (Narrow limits of change principle)
e) Das Umweltorganisations- und Verknüpfungsprinzip (The environment organising and linking principle)
2.) Studien zu Lösungsbeispielen
a) Reisslein, Atkinson, Seeling und Reisslein
b) Große und Renkl
c) Gerjets, Scheiter und Catrambone
IV. Die Grenzen der Cognitiven Load Theorie
1.) Verringerung des Extraneous Cognitive Load
2.) Steigerung des Germane Cognitive Load
3.) Verringerung des Intrinsic Cognitive Load
V. Zusammenfassung und künftige Forschung
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die theoretischen Grundlagen und die praktische Wirksamkeit der Cognitive Load Theory (CLT) im Kontext des Lösungsbeispieleffekts, wobei sie kritisch hinterfragt, unter welchen Bedingungen dieser Effekt auftritt und an welche Grenzen er stößt.
- Grundlagen der Cognitive Load Theory und kognitive Informationsverarbeitung
- Analyse des Lösungsbeispieleffekts im Vergleich zum Standard-Problemlösen
- Kritische Diskussion empirischer Studien zu instruktionalen Lösungsverfahren
- Untersuchung von Expertise-Effekten und den Grenzen kognitiver Entlastung
- Identifikation von Forschungsdefiziten bei der Messung kognitiver Belastung
Auszug aus dem Buch
I. Hintergrund der Cognitiv Load Theory und Lösungsbeispiele
Die Cognitive Load Theory (CLT) von John Sweller und seinen Mitabeitern entstand in den 1980ern und erlebte in den 1990ern eine beachtliche Entwicklung und Ausbreitung in der weltweiten Forschung. Inzwischen ist sie durch empirische Befunde gut belegt. Mit Betrachtung der Zusammensetzung von Informationen und der kognitiven Anordnung, die es dem Lernenden erlaubt Informationen zu verarbeiten, konnten die Cognitive Load Theoretiker eine Vielzahl von Instruktionsdesigns erschaffen (vgl. Paas, Renkl & Sweller, 2003, S. 1), womit die systematische Planung und Gestaltung von Lernumgebungen gemeint ist, die an die Lernenden und gestellten Aufgaben angepasst sind (Lehner - Wieternik, 2007, S. 127).
Lösungsbeispiele werden beim Problemlösen von gut strukturierten Bereichen wie der Physik und Mathematik eingesetzt. Zunächst wird ein Beispielproblem gestellt, dann werden die Lösungsschritte angezeigt und letztlich die Antwort auf das Problem offenbart. Der Gebrauch von Lösungsbeispielen steht im Einklang mit einem vier Stufen Modell der Expertise nach dem gut bekannten ACT-R Bezugssystem. Danach lösen Lernende, die sich in der ersten Stufe der Fertigkeitsaneignung befinden, Probleme durch Analogien. Sie nutzen bekannte Beispiele von Problemen und versuchen diese mit dem vorliegenden neuen Problem in Verbindung zu setzen. In der zweiten Stufe haben die Lernenden abstrakte, deklarative Regeln oder Schemata entwickelt, die sie beim künftigen Problemlösen leiten. In der dritten Stufe werden diese Schemata mit ausreichender Übung prozeduralisiert. Darauf werden schließlich in der vierten Stufe der Expertise automatisierte Schemata mit analogen Schlussfolgerungen aufgrund eines großen Pools von Beispielen kombiniert, um erfolgreich eine Vielfalt an Problemtypen lösen zu können. Der Befund, dass beispielbasiertes Lernen effektiver ist für die Aneignung von Problemlösefähigkeit als der Standardprozess des Problemlösens, wird in der Cognitive Load Literatur als Lösungsbeispieleffekt bezeichnet (vgl. Moreno, 2006, S. 1 f.).
Zusammenfassung der Kapitel
I. Hintergrund der Cognitiv Load Theory und Lösungsbeispiele: Dieses Kapitel führt in die historische Entwicklung der CLT ein und erläutert den Lösungsbeispieleffekt sowie dessen Einbettung in das Expertise-Modell.
II. Annahmen der Cognitive Load Theory: Hier werden die Grundlagen der kognitiven Belastung, insbesondere die drei Arten (intrinsic, extraneous, germane cognitive load), in Abhängigkeit von der element interactivity beschrieben.
III. Menschliche Erkenntnis und der Lösungsbeispieleffekt: Das Kapitel verknüpft kognitive Prinzipien wie das Leihprinzip mit der Evolutionstheorie und analysiert verschiedene Studien, die die Wirksamkeit von Lösungsbeispielen untersuchen.
IV. Die Grenzen der Cognitiven Load Theorie: Dieses Kapitel setzt sich kritisch mit der Anwendbarkeit der CLT auseinander und diskutiert Schwierigkeiten bei der Messung kognitiver Belastung sowie unklare Befunde in der bisherigen Forschung.
V. Zusammenfassung und künftige Forschung: Hier werden die zentralen Erkenntnisse gebündelt und der Bedarf an präziseren Messmethoden sowie die Berücksichtigung von Moderatorvariablen für zukünftige Forschungen betont.
Schlüsselwörter
Cognitive Load Theory, Lösungsbeispieleffekt, kognitive Belastung, Arbeitsgedächtnis, Schemata, Expertise-Reversal-Effekt, Instruktionsdesign, intrinsic load, extraneous load, germane load, Problemlösen, Wissenserwerb, Lernumgebung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit analysiert die Cognitive Load Theory (CLT) und deren Anwendung auf den Lösungsbeispieleffekt, um zu verstehen, wie Instruktionsdesigns die kognitive Belastung während des Lernprozesses optimieren können.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Themen umfassen die kognitive Architektur des Menschen, die Mechanismen der Schema-Bildung, die Effektivität von Lösungsbeispielen und die Grenzen der CLT-Anwendung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die theoretischen Annahmen der CLT kritisch zu hinterfragen und zu prüfen, ob der Lösungsbeispieleffekt unter allen Bedingungen konsistent zu Lernerfolgen führt.
Welche wissenschaftlichen Methoden finden Anwendung?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse und Diskussion aktueller empirischer Studien, die verschiedene Instruktionsverfahren und deren Auswirkungen auf die kognitive Belastung vergleichen.
Was wird im Hauptteil detailliert behandelt?
Der Hauptteil analysiert natürliche Informationsverarbeitungsprozesse, verschiedene Studien zu Lösungsbeispielen sowie spezifische Grenzen der Theorie, wie etwa methodische Defizite bei der Messung kognitiver Last.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Cognitive Load Theory, kognitive Belastung, Expertise, Lösungsbeispieleffekt und Instruktionsdesign.
Wie unterscheidet sich die Belastung durch molare von modularen Beispielen?
Modulare Beispiele verringern tendenziell den Intrinsic Cognitive Load, während molare Beispiele aufgrund ihrer Komplexität bei Lernenden teilweise zu Überlastungen oder Scheinverständnis führen können.
Was besagt der Expertise-Reversal-Effekt?
Dieser Effekt beschreibt, dass instruktionale Techniken, die für Novizen hilfreich sind, bei Lernenden mit hohem Vorwissen an Effektivität verlieren oder sogar schädlich wirken können.
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- Andrea Jakop (Autor), 2010, Die Cognitive Load Theory als Erklärungsmodell für den Lösungsbeispieleffekt und ihre Grenzen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/200615
