Das zentrale Anliegen der vorliegenden Arbeit ist ein auf instruktionspsychologischen Grundlagen basierender Beitrag zur Unterstützung von Lernenden beim Wissenserwerb mit multiplen externen Repräsentationen. Im Vordergrund steht hierbei die Optimierung von Lernprozessen mit Text und Bild anhand der Theorie der kognitiven Belastung. Ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung des Wissenserwerbs besteht darin, Lernenden die Instruktion zum aktiven Integrieren multipler externer Repräsentationen zu geben. Forschungsarbeiten, die belegt haben, dass der Wissenserwerb durch diese Maßnahme verbessert wird, lassen die Frage offen, was genau für die Verbesserung des Wissenserwerbs verantwortlich war: Die Herstellung des integrierten Formats oder die externe Handlung. Diese Frage wurde in einem einfaktoriellen Design in vier Stufen experimentell untersucht. Es wurde der Lernerfolg von 60 Studenten in vier Versuchsgruppen verglichen, denen unterschiedliche Lernoberflächen und Instruktionen mit folgenden Aufgabenstellungen vorgelegt wurden: aktives Integrieren, reine externe Handlung und reine mentale Integration. Die vierte (Kontroll-)Gruppe bekam keine spezifische Instruktion. Lerngegenstand war Aufbau und Funktion der Wärmepumpe. Zunächst wurde das Vorwissen zu diesem Gegenstandsbereich erhoben. Es folgte eine computerbasierte Lernphase. Dann wurden die kognitive Belastung, die Behaltens- und Transferleistung abgefragt. Entgegen der Erwartung zeigten sich höhere Testleistungen bei der mentalen Integration und der Kontrollgruppe als beim aktiven Integrieren und bei der reinen externen Handlung. Eine zweifaktorielle Varianzanalyse unter Berücksichtigung des Vorwissens ergab eine signifikante Wechselwirkung zwischen der experimentell variierten Art der Integration und dem Vorwissen der Lernenden hinsichtlich der Behaltensleistung. Hinsichtlich der Transferleistung zeigte sich keine signifikante Wechselwirkung zwischen der Art der Integration und dem Vorwissen. Ein Vergleich der Mittelwerte zeigte für Lernende mit mittlerem Vorwissen die höchsten Transferleistungen beim aktiven Integrieren. Die mentale Integration multipler Repräsentationen kann durch aktives Integrieren unterstützt werden, wenn es dabei nicht zu kognitiver Überlastung kommt. Daher ist von entscheidender Bedeutung, dass die Schwierigkeit der Integrationsaufgabe dem Vorwissen der Lernenden angepasst ist.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
2 THEORETISCHER UND EMPIRISCHER HINTERGRUND
2.1 EXTERNE, MENTALE UND MULTIPLE REPRÄSENTATIONEN
2.2 DUALE CODIERUNG BEI DER INFORMATIONSVERARBEITUNG
2.2.1 Die duale Codierungstheorie
2.2.2 Die Theorie des multimedialen Lernens
2.2.3 Das integrative Modell des Text-, Bild- und Diagrammverstehens
2.3 DIE ROLLE MULTIPLER EXTERNER REPRÄSENTATIONEN BEIM WISSENSERWERB
2.3.1 Effektivität von Lernprozessen
2.4 FÖRDERUNG DES LERNENS MIT MULTIPLEN EXTERNEN REPRÄSENTATIONEN
2.4.1 Die Theorie der kognitiven Belastung
2.4.2 Reduktion der Extraneous Load
2.4.3 Förderung von Germane Load durch aktives Integrieren
2.5 ABLEITUNG DER FORSCHUNGSFRAGEN
3 METHODE
3.1 STICHPROBE
3.2 VERSUCHSPLAN
3.2.1 Unabhängige Variablen
3.2.2 Abhängige Variablen
3.3 HYPOTHESEN
3.4 DER LERNGEGENSTAND DER VORLIEGENDEN UNTERSUCHUNG
3.5 MATERIALIEN
3.5.1 Datenerhebung
3.5.2 Der Vorwissenstest
3.5.3 Die Lernoberfläche
3.5.4 Instruktionspsychologische Optimierung der Lernoberfläche
3.5.5 Operationalisierung der einzelnen Versuchsbedingungen
3.5.6 Technische Umsetzung
3.5.7 Der Fragebogen zur kognitiven Belastung
3.5.8 Der Wissenstest
3.5.9 Der Abschlussfragebogen
3.6 VERSUCHSABLAUF
4 ERGEBNISSE
4.1 KONTROLLE VON STÖRVARIABLEN
4.2 VORWISSEN DER VERSUCHSPERSONEN
4.3 EINFLUSS DER ART DER INTEGRATION AUF DIE LEISTUNGEN IM WISSENSTEST
4.3.1 Einfluss der Art der Integration auf die Behaltensleistung
4.3.2 Einfluss der Art der Integration auf die Transferleistung
4.4 INTERAKTION VON ART DER INTEGRATION UND VORWISSEN
4.4.1 Einfluss von Art der Integration und Vorwissen auf die Transferleistung
4.5 ENTSCHEIDUNG ÜBER DIE HYPOTHESEN
4.6 ABLEITUNG WEITERER ANALYSEN
4.6.1 Reanalyse der Befunde
4.7 KOGNITIVE BELASTUNG WÄHREND DER LERNPHASE
4.7.1 Einfluss der Art der Integration auf die Anstrengung in der Lernphase
4.7.2 Einfluss der Art der Integration auf die Schwierigkeit der Lernphase
5 DISKUSSION
5.1 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE
5.2 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE LERNLEISTUNG
5.2.1 Das themenspezifische Vorwissen der Lernenden
5.2.2 Das darstellungsspezifische Vorwissen der Lernenden
5.2.3 Gestaltung der Lernoberfläche
5.2.4 Zum Lernen zur Verfügung stehende Zeit
5.2.5 Komplexität des Lerngegenstands und die Text-Bild-Beziehung
5.2.6 Direktivität der Instruktionen
5.2.7 Zentrale Zielsetzung der Lernenden beim Lernprozess
5.2.8 Merkmale der Stichprobe
5.2.9 Rückmeldung durch das Lernprogramm
5.2.10 Bewertungsängstlichkeit der Lernenden
5.2.11 Die Übereinstimmung von Präsentations- und Abrufsituation
5.2.12 Versuchsablauf und Intrinsic Load
6 SCHLUSSFOLGERUNGEN / AUSBLICK
6.1 SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR FOLGEUNTERSUCHUNGEN
6.2 SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DIE INSTRUKTIONSPSYCHOLOGISCHE PRAXIS
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht, wie Lernende beim Wissenserwerb mit multiplen externen Repräsentationen (Text und Bild) optimal unterstützt werden können, insbesondere durch instruktionspsychologische Maßnahmen zur Integration dieser Repräsentationen unter Berücksichtigung der kognitiven Belastungstheorie.
- Optimierung von Lernprozessen mit Text und Bild
- Einfluss des aktiven Integrierens auf den Wissenserwerb
- Rolle des Vorwissens bei der Integration von Repräsentationen
- Anwendung der Theorie der kognitiven Belastung in der Instruktionsgestaltung
Auszug aus dem Buch
2.4.3 Förderung von Germane Load durch aktives Integrieren
Schnotz et al. (1993) beschrieben die Vorgänge, die ablaufen, wenn während des Lernprozesses eine Beziehung zwischen grafischen Abbildungen und mentalen Repräsentationen hergestellt wird, mit Hilfe der Strukturabbildungstheorie von Gentner (1983). Nach Gentner wird eine Analogie zwischen einem bekannten und einem unbekannten Themengebiet hergestellt, indem die mentale Struktur, die das bekannte Themengebiet repräsentiert, auf die mentale Struktur, die das unbekannte Themengebiet repräsentiert, abgebildet wird (Gentner, 1983, Gentner & Markman, 1997).
Bodemer et al. (2001, in press) und Plötzner et al. (2001) nutzten den Gedanken der Strukturabbildungstheorie, um Lernende bei der mentalen Integration verschiedener Informationsquellen zu unterstützen. Zumeist stehen die verschiedenen Informationsquellen, die Lernenden auf computerbasierten Lernoberflächen dargeboten werden, in einer strukturellen Beziehung zueinander. Dabei stehen Lernende, wie bereits unter 2.3 erwähnt, oftmals vor dem Problem, dass es ihnen nicht gelingt, die wichtigen Strukturen zu identifizieren und aufeinander abzubilden.
Bodemer et al. (in press) forderten Lernende auf, unterschiedliche Repräsentationen extern (am Computerbildschirm) aktiv aufeinander zu beziehen und als Folge mental zu integrieren. Auf diese Weise brachten sie Lernende dazu, relevante Strukturen dargebotener Repräsentationen zu erkennen und sie selbstständig, systematisch und interaktiv in ein integriertes Format zu bringen.
Bodemer et al. (in press) konnten in zwei Untersuchungen mit den Themenbereichen Varianzanalyse und klassische Mechanik zeigen, dass der Wissenserwerb verbessert wird, wenn Lernende angeleitet werden, die externe Integration von multiplen Repräsentationen schrittweise selbst vorzunehmen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Die Einleitung beleuchtet die Herausforderungen der Wissensvermittlung durch moderne Medien und motiviert die Untersuchung zur Optimierung multimedialer Lernprozesse.
2 THEORETISCHER UND EMPIRISCHER HINTERGRUND: Dieses Kapitel erläutert die theoretischen Grundlagen des multimedialen Lernens, die Rolle multipler Repräsentationen und Ansätze der kognitiven Belastungstheorie.
3 METHODE: Es wird das experimentelle Design zur Untersuchung des aktiven Integrierens von Text und Bild bei der Wissensvermittlung einer Wärmepumpe detailliert beschrieben.
4 ERGEBNISSE: Dieses Kapitel präsentiert die statistischen Analysen zu Behaltens- und Transferleistungen sowie zur kognitiven Belastung unter verschiedenen Instruktionsbedingungen.
5 DISKUSSION: Hier werden die Ergebnisse kritisch reflektiert, Erklärungsansätze für Abweichungen von Erwartungen diskutiert und Limitationen der Studie aufgezeigt.
6 SCHLUSSFOLGERUNGEN / AUSBLICK: Das letzte Kapitel zieht Konsequenzen für künftige Forschungsarbeiten sowie für die instruktionspsychologische Gestaltung von Lernumgebungen.
Schlüsselwörter
Wissenserwerb, Multimediadidaktik, Kognitive Belastung, Externe Repräsentationen, Aktives Integrieren, Transferleistung, Behaltensleistung, Instruktionspsychologie, Vorwissen, Lernoberflächen, Mentale Integration, Wärmepumpe, kognitive Schemata, Arbeitsgedächtnis, Lernstrategien.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit untersucht, wie Lernprozesse beim Einsatz von Text-Bild-Kombinationen in computerbasierten Lernoberflächen verbessert werden können, um den Wissenserwerb effizienter zu gestalten.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Theorie der kognitiven Belastung, dem Lernen mit multiplen externen Repräsentationen, der Bedeutung von Vorwissen und instruktionspsychologischen Maßnahmen wie dem aktiven Integrieren.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, die kognitiven Prozesse zu optimieren, die zur Herstellung kohärenter mentaler Wissensstrukturen führen, damit Lernende ihr Wissen erfolgreich auf neue Situationen übertragen können.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde ein einfaktorielles experimentelles Design mit 60 Probanden umgesetzt, wobei vier Versuchsbedingungen hinsichtlich der Art der Integration von Text und Bild verglichen wurden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine fundierte theoretische Aufarbeitung der Lernmodelle, die detaillierte Beschreibung der methodischen Durchführung des Experiments sowie die Auswertung und Diskussion der erzielten Lernergebnisse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Wissenserwerb, Multimediadidaktik, Kognitive Belastung, Aktives Integrieren, Transferleistung, Mentale Integration und Vorwissen.
Warum war der Lerngegenstand "Wärmepumpe" geeignet?
Die Wärmepumpe eignet sich als Kreisprozess hervorragend, um funktionale Zusammenhänge zwischen Text und Bild komplex abzubilden, was eine tiefe kognitive Verarbeitung durch die Probanden erforderlich macht.
Wie wurde die kognitive Belastung gemessen?
Die kognitive Belastung wurde nach der Lernphase mittels subjektiver Ratingskalen erhoben, die von den Probanden die wahrgenommene Anstrengung und Schwierigkeit abfragten.
Welche Rolle spielt das Vorwissen der Lernenden?
Das Vorwissen dient als wesentlicher Einflussfaktor, da es die Kapazität im Arbeitsgedächtnis beeinflusst und entscheidet, ob komplexe Instruktionsmaßnahmen wie das aktive Integrieren entlastend wirken oder zu Überlastung führen.
- Citation du texte
- Uwe Faust (Auteur), 2003, Erleichterung des Wissenserwerbs durch aktives Integrieren multipler Repräsentationen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/20428
