Entwicklung und Erprobung eines linearen Lernprogramms zur Auswertung eines ausgewählten teutolab-Experimentes mithilfe neuer Medien

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Theorie
2.1 Lernprogramme
2.1.1 Eingrenzung des Begriffs Lernprogramm
2.1.2 Das teutolab
2.1.3 Lernprogramme im teutolab
2.2 E-Learning
2.2.1 Definition und Erläuterung
2.2.2 Lernprogramme als Teilgebiet von E-Learning
2.2.3 Vor- und Nachteile von E-Learning
2.3 Frage-/Aufgabentypen
2.3.1 Multiple Choice
2.3.1.1 Grundlegende Informationen
2.3.1.2 Anleitung zur Erstellung einer Multiple-Choice-Frage
2.3.1.3 Beispiel für eine Multiple-Choice-Frage
2.3.2 An- und Zuordnungsaufgaben
2.3.2.1 Anordnungsaufgabe
2.3 2 .2 Beispiel für eine Anordnungsaufgabe
2.3.2.3 Zuordnungsaufgabe
2.3.2.4 Beispiel für eine Zuordnungsaufgabe
2.3.2.5 Erweitere Zuordnungsaufgabe
2.3.2.6 Beispiel für eine Zuordnungsaufgabe
2.3.2.7 Hinweise zur Erstellung von An- und Zuordnungsaufgaben
2.3.2.7.1 Aufgaben mit Textelementen
2.3.2.7.2 Aufgaben mit Bildelementen
2.3.2.7.3 Ge mischte Aufgaben
2.3.3 Leseaufträge
2.3.3.1 Aufgabenstellung
2.3.3.2 Textauswahl
2.3.4 Lückentexte und Rechenaufgaben
2.3.4.1 Erläuterung
2.3.4.2 Hinweise zum Aufbau eines Lückentextes oder einer Rechenaufgabe
2.3.4.3 Lückentextaufgabe
2.3.4.4 Beispiel für eine Lückentextaufgabe
2.3.4.5 Rechenaufgabe
2.3.4.6 Beispiel für eine Rechenaufgabe

3. Praxis
3.1 Vorstellung des Lernprogramms zum reuro/ab-Versuch 1.3 Fraktionierte Destination von Orangenöi
3.1.1 Grundlegende Informationen
3.1.2 Technische Grundlagen
3.1.3 Vorstellung des Lernprogramms zum Versuch: Destillation von Orangenöl
1.3 Fraktionierte
3.2 Erprobung des Lernprogramms zum ret/ro/ab-Versuch 1.3 Fraktionierte Destination von Orangenöi am Einstein-Gymnasium in /?/leda-Wiedenbrück
3.2.1 Methoden und Begründung
3.2.2 Pre- und Post-Test
3.2.2.1 Fragebogen des Pre-Tests
3.2.2.2 Fragenbogen des Post-Tests
3.2.3 Teilnehmende Beobachtung
3.2.4 Vorstellung des Feldes und Ablaufs
3.2.5 Auswertung der teilnehmenden Beobachtung
3.2.5.1 Durchführung des Experiments
3.2.5.2 Durchführung des Lernprogramms
3.2.6 Auswertung der Fragebögen
3.2.7 Fazit

4. Literaturverzeichnis
4.1 Gebundene Bücher
4.2 Internetquellen
4.3 Zeitschriftenartikel
4.4 Abbildungen

5. Anhang

1. Einleitung

Das Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung und Erprobung eines Lernprogramms zur Auswertung eines Versuchs mithilfe neuer Medien für das teutolab der Universität Bielefeld.

Der Begriff des Lernprogramms umfasst im digitalen Zeitalter eine Bandbreite an Möglichkeiten, mit einer Software auf einer Rechenmaschine zu lernen. Dazu zählen Z.B. PCs, Handys, Tablett-PCs und Lerncomputer.[1]

Die Grundidee ist, dass die Lernenden im teutolab nach der Durchführung eines Versuchs in freier Zeit- und Ortseinteilung eine Auswertung vornehmen können, die vorab programmiert wurde und individuelle Leistungsniveaus abgedeckt. Dies fördert die Binnendifferenzierung innerhalb der Gruppe.

Die Computerisierung nimmt in der Schullaufbahn und im Alltag der Lernenden weiter zu. Das Vorhaben der Bachelorarbeit greift darauf zurück. Die Leitidee der Arbeit: ?Ist es möglich die Auswertung eines feufo/ab-Versuchs mittels eines Computerprogramms durchzuführen?“ soll anhand der drei folgenden Hypothesen untersucht werden.

Die erste Hypothese: ?Das im Rahmen der Bachelorarbeit entwickelte Lernprogramm beinhaltet Aspekte der feufo/ab-Bedingungen“ dient der Überprüfung, ob es möglich ist, die autonomen Bedingungen der Arbeitsweise der Lernenden im teutolab, ohne den Druck der Fachlehrerin oder des Fachlehrers, auf ein Lernprogramm zu übertragen.

Die zweite Hypothese dieser Arbeit ist: ?Wird ein Lernprogramm von den Schülerinnen und Schülern zur Auswertung eines Versuchs angenommen?“. Es soll ermittelt werden, wie diese Lernmethode in modernisierter Form von Lernenden bewertet wird.

Die dritte Hypothese: ?Die Auswertung eines feufo/ab-Versuchs mithilfe eines Lernprogramms macht die Auswertung eines Versuchs attraktiver und für die Lernenden einfacher“ beinhaltet die Annahme, dass das Portfolio an technischen Möglichkeiten und deren Mischung, u.a. die Einbindung von Videoinhalten und Kombination mit Lehrbuchtext, den Lernenden vereinfacht mit einem Computerprogramm zugänglich gemacht werden kann und eine Versuchsauswertung komfortabler und gewinnbringender macht.

Die Arbeit ist in zwei Bestandteile gegliedert. Der theoretische Teil stellt die Grundlagen des E-Learnings in Bezug auf Lernprogramme vor, sowie die geplante Einbindung ins teutolab. Darüber hinaus werden Grundaspekte und Regeln zur Ausformulierung eines Lernprogramms gezeigt. Der praktische Teil beinhaltet die Vorstellung eines Lernprogramms sowie die Begründung des methodischen Vorgehens bei der Erprobung des Programms am Einstein-Gymnasium in Rheda-Wiedenbrück. Die dazugehörige

Darstellung der teilnehmenden Beobachtung, der Auswertung der Fragebögen sowie ein Fazit beenden die Arbeit.

Die Bachelorarbeit wurde unter dem Gesichtspunkt der geschlechtergerechten Sprache verfasst. Werden Personengruppen genannt, sind jeweils das weibliche und männliche Geschlecht mit inbegriffen.

2. Theorie

2.1 Lernprogramme

Grundlage dieser Arbeit sind Lernprogramme. Der Begriff ist weitläufig, sodass zuerst eine Begriffseingrenzung vorgenommen wird, bevor der Bezug zum teutolab hergestellt wird.

2.1.1 Eingrenzung des Begriffs Lemprogramm

Es gab zahlreiche Versuche, Lernen mithilfe von Programmen oder Maschinen zu erleichtern. Das Wort Programm bezieht sich auf ein entworfenes System, um Lerninhalte zu vermitteln.[1]

Vor dem digitalem Zeitalter wurden Lernprogramme in Printform realisiert, Z.B. das Lernprogramm Chemie I und Iivon Nentwig, Kreuderund Morgenstern¦[2]

Diese wurden nach den Regeln der Programmierten Unterweisung durch den Psychologen Burrhus Frederic Skinner[3]erstellt. Hierbei ist das Programm in kleine Lerneinheiten und Lernschritte unterteilt, die selbstständig vom Lernenden linear durchgegangen werden. Das Programm gibt dem Lernenden durch häufige Kontrollen Rückmeldungen über den Lernerfolg.[4]Norman Crowden[5]erweiterte die linearen Programme durch Verzweigungen. Grundlage der Programme waren Informationstexte, denen jeweils eine Multiple-Choice-Frage folgte. Die Antworten griffen typische Fehlvorstellungen auf. Die richtige Beantwortung führte linear zur nächsten Frage. Die Wahl einer falschen Antwort ergab zunächst den Hinweis auf den Fehler mit sich anschließendem Lernabschnitt, der auf die falsch beantwortete Frage Bezug nahm und das erfragte Thema vertiefte. Diese Nebenzweige leiteten entweder zur falsch beantworteten Frage zurück oder zur nächsten Hauptfrage.[6]Abbildung 1 zeigt den beispielhaften Aufbau eines relativ kurzen, verzweigten Lernprogramms.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Beispielaufbau für ein beliebiges, relativ kurzes verzweigtes Lern programm.

Ende der 70er bis Anfang der 80er Jahre gab es an derartigen Lernprogrammen großes Interesse.[1]Die Programme wurden im kleinen Maßstab auf Computern angeboten, die teuer und aufgrund des damaligen technischen Standes nur wenige Funktionen boten. Gedruckte Lernprogramme fanden größere Verbreitung.[6]Niegemann[1]sieht die Probleme der Programme vor allem in der abflachenden Motivation, die sich mit mit der Zeit der Durchführung von Programmen einstellte. Der Trend programmierten Lernens verschwand aus den Bildungswissenschaften, jedoch investierten Mitte der 80er Jahre Unternehmen wie die Deutsche Post, Siemens und die Allianz in zahlreiche Lernprogramme auf Computern zu Aus- und Fortbildungszwecken.

Niegemann[11]beschreibt weiterhin, dass Lernprogramme im Zuge der zunehmenden Computerisierung ab den 90er Jahren einen erneuten Boom erlebten. Die Möglichkeiten neuerer Technik, der neuen Medien, sind wesentlich höher im Vergleich zu den Computersystemen der 70er und 80er Jahre. Daher kann der an den früheren Lernprogrammen geübten Kritik begegnet werden. Z.B. beschreibt Tröster[12], dass die neuen Medien neue, teils unbekannte Zugänge zu Lerninhalten bieten und so die Motivation der Lernenden gefördert wird. Nach Kerres[9] werden neue Medien zunehmend für Lernzwecke genutzt werden. Dabei werden zunehmend weitere Bereiche erschlossen, Z.B. wurde im Jahr 2010 die theoretische Führerscheinprüfung in Deutschland von gedruckten Fragebögen auf ein Lernprogramm für PCs umgestellt.[13]Hauptgründe dieses Revivals der Lernprogramme in allen Sparten des Lernens sind nach Tröster[14]die weite Verbreitung neuer Medien, d.h. die Verfügbarkeit in nahezu allen Bildungsinstitutionen und die technische Überlegenheit der aktuellen Technik und den damit verbundenen erweiterten Möglichkeiten der neuen Lernprogramme im Vergleich zu gedruckten oder auf alten Computersystemen realisierten Lernprogrammen der 70er und 80er Jahre.

Nach Klus[7] ist der größte Unterschied zwischen alten und neuen Lernprogrammen durch die Möglichkeit des Einbaus von multimedialen Elementen in Computerprogrammen gegeben. Multimedial aufbereitete Lernprogramme können damit nach Vester[15]in besonderer Form das Lernen über unterschiedlicher Eingangskanäle und somit durch verschiedene Lerntypen unterstützen. Dies führt zu Abwechslung und zur beständigen Motivation.

Die aufgrund der neuen Medien wieder entdeckten Lernprogramme sind Themen der Medienpädagogik und Bildungspolitik. So fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung Projekte zu neuen Medien und Lernprogrammen, Z.B. die Herausgabe des in diesem Kapitel zitierten Buches von Tröster[16], welches für den europäischen E-Learning- Award eureleA nominiert war. Weitere Beispiele sind verbreitete Werke aus der Erziehungswissenschaft, Z.B. das ebenfalls diesem Kapitel zugrundeliegende Werk von Niegemann[17].

Die aktuell entstehende Vielfalt an Lernprogrammen und -software wird unter dem Begriff E-Learning zusammengefasst, der in Kapitel 2 erläutert wird.

2.1.2 Das teutolab

Die Unterrichtsfächer Chemie und Physik gelten als unbeliebte Unterrichtsfächer.[18]Um die Attraktivität der Chemie zu steigern, wurden zahlreiche Labore für Schülerinnen und Schüler eröffnet. Die Zielgruppen der unterschiedlichen Labore haben verschiedene Altersstufen. Es gibt Angebote für Lernende der Grundschule bis zur gymnasialen Oberstufe. Sie werden von Unternehmen, Z.B. das BayLab von Bayer[19], von Forschungsgesellschaften, Z.B. zahlreiche Labore der Helmholtz Gemeinschaft[20]und von Hochschuleinrichtigungen, Z.B. das teutolab der Universität Bielefeld[21], angeboten.

Das teutolab an der Universität Bielefeld fungiert nach dem ?Konzept des aufsteigenden fachlichen Anspruchs und Schwierigkeitsgrades“ und bietet chemische Themen und Versuche, die für die jeweilige Jahrgangsstufe konzipiert sind.

Die Angebote des teutolabs sind laut Rudolf Herbers et al.[16] in Form eines Spiralcurriculums konzipiert. Es gibt Angebote für Grundschülerinnen und -Schüler, bei denen bereits früh das Interesse an der Chemie gefördert werden soll. Die Angebote für die Sekundarstufe bilden die nächste stufe und sind für Lernende der neunten Jahrgangsstufe ausgerichtet, da zu diesem Zeitpunkt die Kurswahlen für die Oberstufe bevor stehen. Die höchste stufe bedient Lernende der Oberstufe, die vor einer möglichen Studienfachwahl stehen und zu einem naturwissenschaftlichen Studium motiviert werden sollen. Das teutolab ist Bestandteil der naturwissenschaftlichen Fakultäten der Universität Bielefeld und dicht mit den fachdidaktischen Bereichen verbunden.

Im Labor für Lernende stehen das selbstständige Experimentieren ohne schulische Atmosphäre im Vordergrund.

Die Auswertung der Experimente erfolgt schülerzentriert. Die gewonnenen Erkenntnisse und Deutungen werden auf Plakate übertragen, die im Plenum präsentiert werden.

So erhalten die Schülerinnen und Schüler durch experimentelle Arbeit in Universitäts­Umgebung einen spannenden Einblick in die Forschung und Arbeitsweise der Chemie.

2.1.3 Lernprogramme im teutolab

Grundlegende Prinzipien des teutolabs und eines aktuellen Lernprogramms können verglichen werden.

Ein Lernprogramm auf einem Computer führt einen Lernenden durch die Deutung eines Versuchs. Der Lernende kann selbstständig mit dem Programm interagieren. Es bietet dem Lernenden die Freiheit, Lernort, -zeit und -tempo selbst zu bestimmen.[22]Damit ist der Lernende relativ autonom.

Das teutolab der Universität Bielefeld bietet für Schülerinnen und Schüler eine Lernumgebung an, in der sie sich in autonomer Art und Weise chemischen Aspekten nähern können. Das eigenständige Experimentieren steht im Vordergrund.[11][16]

Die Prinzipien des teutolabs und des programmierten Lernen ähneln sich dadurch, dass das Lern- und Arbeitstempo frei gewählt werden kann. Die autonome Arbeitsweise beim Experimentieren ist ebenfalls bei der selbstständigen Durchführung eines Lernprogramms gegeben. Experimentelle Arbeit im teutolab und das programmierte Lernen fordern somit im gleichen Maßstab Selbstständigkeit und sind zentral auf die Lernenden ausgerichtet. Hinzu kommt der in Kapitel 2.1.1 beschriebene Boom von Lernprogrammen auf neuen Medien.

Aus diesen Beweggründen heraus entstand das Ziel dieser Arbeit, Lernprogramme mithilfe

neuer Medien zur Auswertung von ausgewählten Versuchen im teutolab zu erstellen und auf ihre Funktionalität zu erproben. Durch die vergleichbaren Grundgedanken ist es von Vorteil, die Deutung der Experimente im teutolab durch Lernprogramme zu ergänzen.

2.2 E-Learning

Der Begriff des E-Learnings ist eine Wortneuschöpfung, die ein weitreichendes Themengebiet umfasst. In der heutigen Informationsgesellschaft erlangt das E-Learning in allen Facetten einen wachsenden Einfluss.[23]Im Folgenden soll lediglich der Ausschnitt dieses umfassenden Themas behandelt werden, der für Lernprogramme notwendig ist.

2.2.1 Definition und Erläuterung

E-Learning beschreibt das Lehren und Lernen mittels verschiedener elektronischer Medien. Dies impliziert das Lernen mit lokal installierter Software als auch über das Internet. Ersteres wird als CBT (Computer Based Training), zweiteres als WBT (Web Based Training) bezeichnet. Es gibt deckungsgleiche Begriffe, Z.B. E-Lernen, electronic learning oder eLearning, und weitere Begriffe, die teilweise synonym verwendet werden, Z.B. multimediales Lernen.[18]

Integrativer Bestandteil des E-Learning bildet das E-Teaching. Das Produkt aus E­Learning und E-Teaching bildet E-Education.[U]

Ist E-Learning mit Präsenzlehre gekoppelt, wird von Blended-Learning gesprochen. Dies ist auch der Fall, wenn E-Learning einen Livestream einer Unterrichtseinheit enthält. Abzugrenzen ist das Distributed Learning, bei dem E-Learning und Präsenzlehre abwechselnd erfolgen, um Methodenvielfalt zu fördern.[191]

E-Learning wird in zwei grundlegende Konzepte unterschieden, das synchrone und das asynchrone Lernen.

Beim synchronen Lernen befinden sich während einer Unterrichtseinheit Lehrende und Lernende an unterschiedlichen Orten. Es wird vom virtuellen Klassenzimmer gesprochen. Dies kann Z.B. durch eine Videoübertragung mit Chatanbindung realisiert werden.

Im Gegensatz dazu wird beim asynchronen Lernen zu verschiedenen Zeiten an unterschiedlichen Orten gelernt. Die Rückmeldung der Lehrperson auf Ergebnisse oder den Lernfortschritt erfolgt durch zeitversetzte, individuell geschriebene oder voreingestellte Nachrichten.[201]

2.2.2 Lemprogramme als Teilgebiet von E-Learning

E-Learning kann auf unterschiedlichen, elektronischen Medien in verschiedenen Programmformen eingesetzt werden. Als Medium ist hier ein technisches Gerät gemeint, mit dem sich Informationen speichern und/oder kommunizieren lassen.[24]Grundlage für die Erstellung von E-Learning-Angeboten ist Computer-Software, mit der eine Lehrperson Inhalte erstellen kann. Diese Software wird als Autorentool oder Autorensystem bezeichnet. Die Lehrperson fungiert als Autor. Allgemein kommen Autorensysteme bei der multimedialen und didaktischen Aufbereitung von Lerninhalten zum Einsatz. Die Lehrperson soll die Lerninhalte ohne Programmierkenntnisse erstellen können, Z.B. eine Powerpoint-Präsentation als Film mit Kommentaren speichern können. Die relativ einfache Benutzung des Systems für den Autor steht im Vordergrund. Es wird fast ausschließlich von der Erstellung stark geführter, tutorieller Systeme ausgegangen, die die Interaktivität mit den Lernenden in den Hintergrund stellen.[211] Ein bekanntes Autorentool ist Z.B. MatchWare Mediator[25]zur Erstellung multimedialer (Lehr-)Seiten, in denen Informationen im Audio-, Video und Textform präsentiert werden können, die ohne Erfahrung in Z.B. Videoschnitttechnik erstellt und zusammengefügt werden können.

Die aktuell erhältlichen Autorensysteme sind nicht einheitlich in ihrem Schwerpunkt. Die Programme sind entweder für die Entwicklung von Lernspielen, Web 2.0-lnhalten, Z.B. Wiki-Nachschlagewerken oder interaktiven Webseiten mit integrierten Medien geeignet. Das Portfolio an möglichen Instruktionsprogrammen, die mit Autorensystemen erstellt werden können, ist demnach weitläufig, aber nicht alle sind didaktisch sinnvoll.[26]Autorensysteme der 70er und 80er Jahre waren nur zur Erstellung von linearen und verzweigten Lernprogrammen für die damals existierenden Computersysteme fähig. Die größten Systeme waren PLATO und TICCIT.[11]

Sollen die erstellten Programme und Inhalte für ein WBT genutzt werden, ist es empfehlenswert, sie in einem LMS (Lernmanagementsystem), auch Lernplattform genannt, zu organisieren. Des weiteren bietet ein LMS die Möglichkeit, Aktivitäten der Lernenden einzusehen und mit ihnen zu kommunizieren. Aktuell werden die LMS als Learning Content Management Systems (LCMS) bezeichnet. Mit dem Zusatz des Content Management soll ausgedrückt werden, dass nicht nur das Lernen, sondern vor allem die Lernstruktur verwaltet wird. Die Funktionen von LCMS wachsen zunehmend. So sind in den neueren Systemen Funktionen für Video-Streaming, E-Klausuren, umfangreiche Rechteverwaltungen mit Passwortschutz und Social-Media-Inhalte, Z.B. Mitglieder-Chats, enthalten.[2311241]

So kann Z.B. mit dem von der Universität Bielefeld eingesetztem StudlP[27]für eine

Veranstaltung ein Portal erstellt werden, welches das Bereitstellen von Dateien, ein Forum und einen Chat bietet. Ein anderes LCMS ist Moodle, welches von der juristischen Fakultät der Universität Bielefeld eingesetzt wird.[28]Moodle lässt den Lehrenden ebenfalls ein Portal für eine Veranstaltung erstellen, in der ein Chat, ein Forum, eine Dateiablage und ein Kalender integriert sind. Darüber hinaus sind Audio- und Video-Livestreams möglich.

2.2.3 Vor- und Nachteile von E-Learning

Die Methode des E-Learnings hat sich in der aktuellen Bildungslandschaft fest etabliert.[29]Es werden Vor- und Nachteile diskutiert.

Für die Durchführung eines Lernprogramms bedarf es Motivation. Diese muss durch das Programm selbst geschaffen werden. Kluse[30]beschreibt verschiendene Motivationsquellen, Z.B. der neuartige Zugang zu Lerninhalten durch neue Medien, mit denen Lernprogramme durchgeführt werden und der oftmals erleichterte Zugang zu Lerninhalten.

Ein großer Vorteil ist das individualisierte Lernen. Ein Lernender kann Geschwindigkeit und je nachdem auch Ort und Zeit frei wählen. Die Motivation könnte während der Durchführung durch Eintönigkeit abfallen. Hahn und Radtke[31]beschreiben, dass die Motivation durch das Einbauen von kurzen, motivierenden und teils humorvollen Feedbac/c-Meldungen auf die gelösten Aufgaben gehalten werden kann. Diese Meldungen sind im Lernprogramm dieser Arbeit integriert worden.

Die Durchführung von E-Learning setzt dabei voraus, dass die Lernenden mit den gegebenen Inhalten auf den dafür vorgesehenen Medien umgehen können bzw. über die erforderliche Medienkompetenz verfügen. Nach Tröster[32]ist durch die zunehmende Digitalisierung der Lebensbereiche eine Grundkompetenz im Umgang mit Internetseiten und deren Inhalten und Funktionen gegeben, da viele ehemals analoge Bereiche, Z.B. Versandhäuser oder Bankgeschäfte, ihre Dienste verstärkt online anbieten.

Die Gestaltung eines E-Learning-Angebotes hängt davon ab, was der Markt an Au toren system en und LCMS bietet. Die Möglichkeiten der Software wirken sich unmittelbar auf die erstellbaren Lernprogramme aus. Die Hersteller haben somit eine Gestaltungsmacht, die sich direkt auf die von den Lehrenden erstellten Inhalte und deren Präsentation auswirken könnte. E-Learning könnte von den Herstellern auf diese Art in bestimmte Richtungen gelenkt werden, ohne dass dabei didaktische Aspekte beachtet werden.[33]Abhilfe schaffen Autorensysteme und LCMS, die ehrenamtlich programmiert und weiterentwickelt werden. Diese stehen zur freien Nutzung zur Verfügung, Z.B. das LCMS Moodle. Derartige Software, die frei verfügbar ist, wird OpenSource genannt. Den

Lehrenden ist die Möglichkeit gegeben, an der Gestaltung der Programme in Diskussionstätigkeit oder Programmiertätigkeit mitzuwirken und den Prozess der fortschreitenden Weiterentwicklung zu beeinflussen.[34]

Die Einbettung von Bildern und Text hat auch auf einer ansprechenden Lernplattform keinen didaktischen Mehrwert, da diese in gedruckter Form dasselbe präsentieren. E­Learning bietet aber darüber hinaus die Möglichkeit, interaktive Übungen, Audio- und Video-Sequenzen oder andere Inhalte zu integrieren, die nicht in einem gedruckten Lernbuch verfügbar sind.[35]

Der Zeitaufwand beim Lernen in multimedialen Lernumgebungen ist hoch, sodass die Effektivität in einer unproportionalen Relation zur benötigten Lernzeit steht. Daher können einzelne Themengebiete nicht erschöpfend behandelt werden, da sonst die Motivation sinkt.[36]Demgegenüber kann ein abwechslungsreicher Aufgabenaufbau bei langen Lerneinheiten förderlich für die Ausdauer und Motivation der Lernenden sein[37]

2.3. Frage?/Aufgabentypen

Die Grundlage eines Lernprogramms nach Skinner sind schriftliche Fragen und Kurzaufgaben. Durch die Beantwortung erfolgt der Übergang zur nächsten Aufgabe. Fragen werden in zahlreiche Formate unterschieden, die in zwei große Gruppen eingeteilt werden können: die offenen und geschlossenen Fragen. Bei offenen Fragen werden die Lernenden aufgefordert, mit eigenen Worten zu antworten. Daneben gibt es die halboffenen Fragen, die mit einem oder wenigen Wörtern beantwortet werden können.

Von den offenen Fragen sind die geschlossenen Fragen abzugrenzen, die den Lernenden Antworten präsentieren, aus denen gewählt werden kann.[28]

Der Aufbau eines klassischen, auf Papier gedruckten Lernprogramms machte es notwendig, geschlossene Aufgaben zu wählen.[2]p[38]Nur so wird gewährleistet, dass überprüft werden kann, ob die richtige Antwort auf eine Frage gegeben wurde. E-Learning verfügt vergleichsweise über erweiterte Möglichkeiten. In den Lernprogrammen im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden Multiple-Choice-Fragen, Zuordnungsaufgaben und Leseaufträge Verwendung finden. Weiterhin werden Lückentexte und Rechenaufgaben genutzt, die jedoch per definitionem halboffene Aufgaben darstellen, da die Eingabe der Lösungswörter bzw. Ergebnisse innerhalb eines Textes oder in einem Zusammenhang erfolgt.

2.3.1 Multiple Choice

2.3.1.1 Grundlegende Informationen

Der grundlegende Fragetyp eines Lernprogramms ist die Multiple-Choice-Frage.[6] Bei einer Frage werden mehrere Antwortmöglichkeiten vorgegeben, aus denen der Lernende die richtige/n Antwort/en auswählen muss. Es handelt sich somit um eine geschlossene Frage. Ist nur eine Antwort richtig, wird dieser Typ auch Single-Choice-Frage genannt. Die Anzahl der möglichen, richtigen Antworten kann aus der Frage selbst hervorgehen, muss es aber nicht.

Es sollte möglichst nur eine richtige Antwort in den Auswahlmöglichkeiten enthalten sein. Bei mehreren richtigen Antworten wird vom ?Complex Multiple-Choice“-Format gesprochen, das von führenden Forschern abgelehnt wird.[39]In dieser Arbeit soll dieses Format nicht behandelt werden, da für das programmierte Lernen jeweils eine richtige Antwort angegeben wird.

Die Wahrscheinlichkeit, dass der Lernende die Antwort rät, sinkt mit der Anzahl der Distraktoren. Damit werden falsche Antwortmöglichkeiten bezeichnet. Dabei darf die Anzahl an Distraktoren nicht zu hoch sein, um das Bestimmen der richtigen Antwort zu fördern und ein bloßes Eliminieren der Distraktoren zu unterbinden. Drei Antwortmöglichkeiten gelten als optimal, da sonst keine effektiven, da plausibel formulierten Distraktoren formuliert werden können.![40]

Eine Unterform der Multiple-Choice-Frage ist die True/False-Aufgabe. Der Lernende muss nicht die richtige Antwort wählen, sondern bei allen vorgegebenen Antwortmöglichkeiten angeben, ob diese richtig oder falsch ist.

Die Bearbeitung von Multiple-Choice-Fragen sprechen mehrere kognitive Bereiche an. Der Lernende muss also verschiedene Denkweisen anwenden. Bei der Reproduktion muss der Lernende gespeichertes Wissen darbieten; bei der Reorganisation wird die selbstständige Verarbeitung und Anordnung des Gelernten verlangt. Weiterhin muss Transfer betrieben werden, um Erlerntes auf Aufgabenstellungen zu übertragen. Das problemlösende Denken wird gefördert, da der Lernende neue Fragen beantworten muss. Eine Multiple-Choice-Aufgabe besteht aus drei Bestandteilen. Zu Anfang steht ein Szenario, auch Problembeschreibung oder stamm genannt, gefolgt von einer dem Kontext entsprechenden Frage. Unter der Frage sind mögliche Antwortmöglichkeiten formuliert. Hinsichtlich der Fragestellung sind verschiedene Strategien bekannt. Zum einen muss der Lernende aus einer Voraussetzung eine Konsequenz ziehen. So ist es möglich, den Lernenden eine Analogie ziehen zu lassen. So ist eine richtige Antwort diejenige, die analog zu einem formulierten Fall im Szenario ist. Hier ist nur eine Antwort die eindeutig richtig.

Weiterhin kann das Szenario einen Fall beschreiben, deren mögliche Konsequenzen in den Antwortmöglichkeiten aufgelistet sind.

Als weitere Fragestrategie lassen sich kleine Fallstudien als Szenario formulieren, deren

Antwortmöglichkeiten logische Schätzungen des Lernenden erwarten. Der Lernende muss die eindeutig beste Antwort auswählen. Bei dieser Fragestrategie kann es zum ungewollten Einbau von versteckten Lösungs-Hinweisen kommen, die es dem Lernenden ermöglichen, aufgrund formaler, logischer, grammatikalischer oder inhaltlicher Kriterien auch ohne Kenntnisse auf die richtige Antwort zu schließen. Dies wird als Effekt des Cueing bezeichnet. Um diesen Effekt zu umgehen, hat die Wissenschaft Lösungen erarbeitet.![41]

2.3.1.2 Anleitung zur Erstellung einer Multiple-Choice-Frage

Thomas Haladyna[42]hat über viele Jahre zu geschlossenen Fragetypen geforscht. Ein spezielles Augenmerk legte er dabei auf Multiple-Choice-Frage. 2004 erschien die dritte und aktuellste Auflage seines Buches Developing and Validating Multiple-choice Test Items, in dem eine umfassende Checkliste zur Erstellung von Multiple-Choice-Aufgaben enthalten ist. Diese Guideline wird im Folgenden chronologisch wiedergegeben und erläutert.

Haladyna unterscheidet die Vorbereitung einer Multiple-Choice-Frage in vier Bereiche.

Der erste Bereich betrifft die inhaltsspezifische Planung, die der Erstellende im Vorfeld treffen muss. Dabei sollte der Erstellende folgende Punkte beachten:

1. Die Fragen sollte jeweils nur einen spezifischen Inhalt eines Themas behandeln und auf nur einen kognitiven Prozess bezogen sein, also entweder reproduzierend, reorganisierend, transferierend oder problemlösend gestaltet sein.

2. Es sollte nur wichtiger, nicht trivialer Inhalt gefragt werden. Die Abwägung, was wichtig und was nicht trivial ist, ist subjektiv. Die Erstellenden müssen ihre Entscheidung mit ihrem Fachwissen begründen können.

3. Um die reine Reproduktion der Lernenden zu umgehen, sollte unbekanntes Material verwendet werden. Dies fördert Verstehensprozesse.

4. Der Inhalt einer Aufgabe sollte mit anderen Aufgaben nicht verknüpft sein. Ein Lernprogramm bietet die Möglichkeit, dass für den Lernenden die nächste Frage nicht vor Lösung der zu lösenden Frage sichtbar ist, sodass Hinweise auf den Inhalt der nächsten Frage vermieden werden sollten.

5. Die Erstellenden sollten darauf achten, zu allgemeine und zu spezifische Inhalte zu vermeiden. Allgemeinheit in Fragen führt oft zu Unklarheit, während zu spezifische Fragen zu Trivialität führen.

6. Eine Meinungsabfrage muss vermieden werden, da die Antwortmöglichkeiten vorgegeben sind und eine freie Äußerung des Lernenden nicht möglich ist.

7. Die Erstellenden sollten Elemente vermeiden, die die Lernenden auf eine falsche Lösung bringen könnten. Haladyna nennt dies Trickaufgaben. Die Merkmale von Trickaufgaben sind 1. die Absicht der Verfassenden, die Lernenden in die Irre zu führen; 2. die Nutzung von trivialem Inhalt; 3. eine sehr fein gewählte Abstufung zwischen den Antwortmöglichkeiten; 4. die Richtigkeit mehrere Antworten, obwohl nur eine richtige Antwort erfragt ist; 5. eine Bebilderung, die in keinem Kontext zur Aufgabe steht; 6. eine andere Darstellung von Regeln, als gelehrt wurde und 7. Unklarheit oder Mehrdeutigkeit in der Formulierung.

Der zweite Bereich gibt Anweisung zur Beachtung von Formalia.

8. So sollen mehrere Fragen, wenn auf einer Buch- oder Internetseite, untereinander und nicht nebeneinander geschrieben werden, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen.

Weiterhin sollen fertiggestellte Aufgaben mehrfach auf (9.) klare Formulierung und (10.) Grammatik sowie Rechtschreibung überprüft werden.

11. Neben klarer Formulierung sollten die Lehrenden die Sätze möglichst einfach formulieren, ohne den betreffenden Inhalt zu trivialisieren.

12. Lange Ausführungen sollten vermieden werden, um die Lesezeit der Lernenden gering zu halten.

13. Hat die Lehrperson die Formulierung fertiggestellt, sollte eine dritte Person die Formalia überprüfen und gegebenenfalls korrigieren.

Haladyna gibt in den darauf folgenden Punkten Anweisungen, die die Lehrenden beim Erstellen der Szenarien und der Fragen beachten sollten.

14. Eine deutliche Formulierung steht im Vordergrund. Je schneller die Lernenden die Frage verstanden haben, umso deutlicher sei die Formulierung des Szenarios.

15. Darüber hinaus solle auf Präzision in der Wortwahl geachtet werden.

16. In der Frage sollte die Kernfrage ersichtlich sein. Diese sollte nicht erst aus den Antwortmöglichkeiten entnommen werden können. Szenarien ohne Frage, die im Satz enden und in den Antworten weitergeführt werden, sollten nicht verwendet werden.

17. Haladyna bekräftigt noch einmal die vorangegangenen Punkte, dass irrelevante Informationen und Ausschmückungen ausgelassen werden sollten. Als Ausnahme gelte eine Frage, bei der die Lernenden zwischen relevanter und irrelevanter Information unterscheiden müsse.

18. Abschließend wird vor Negationen gewarnt, da diese oftmals überlesen würden. Dazu zählen unter anderem Formulierungen wie ?außer“. Falls eine Negation trotzdem benutzt werden solllte, sei diese Z.B. durch Kursiv- oder Fettschrift zu markieren, um ein überlesen zu verhindern.

Im letzten Bereich nennt Haladyna Strategien zur Erstellung von Antworten.

19. Es sollten möglichst effektive Antworten erdacht werden, aber nie mehr als drei pro Frage. Haladyna sieht bei mehr als drei Antwortmöglichkeiten keine Effizienzsteigerung. Lehrpersonen würden oftmals mehr als drei Antworten anbieten, um ein Raten der Lernenden zu verhindern. Allerdings muss bedacht werden, dass selbst bei nur zwei Antwortmöglichkeiten die Erfolgswahrscheinlichkeit des Erratens lediglich 50% betrage.

20. Die Position der richtigen Antwort sollte immer zufällig und ohne Muster gewählt werden. Bei einer Vielzahl an aufeinanderfolgenden Multiple-Choice-Fragen sollte darauf geachtet werden, dass sich kein unbemerktes Muster einschleicht.

21. Die Antworten sollten ihrem Inhalt nach logisch sortiert werden. Kommen in den Antworten Zahlen vor, sollte aufsteigend sortiert werden. Werden Antworten, in denen unterschiedliche Größen Vorkommen, wahllos gemischt, sorgt dies für Verwirrung bei den Lernenden.

22. Solange es die Fragestellung zulässt, sollten die Antworten unabhängig voneinander formuliert werden. Überschneidungen führen zu Fehlern. Des weiteren können Lernende leicht Alternativen ausschließen.

23. Die Antworten sollten in ihrem Stil mit der Frage in einer homogenen Formulierung übereinstimmen. Weist Z.B. eine Antwort im Gegensatz zur Fragen und den anderen Antworten Fachtermini auf, sticht diese Antwort hervor und wird besonders betont. Vielfach werden falsche Antwortmöglichkeiten bewusst mit Fachtermini versehen, um den Lernenden in die Irre zu führen. Neben den Fachtermini sollten auch (24.) unterschiedlich lange Antworten vermieden werden, da hier dieselben Effekte zutreffen würden. In beiden Fällen wird wenig auf Verständnis des Lehrinhalts geprüft.

In den Punkten 25. und 26. nennt Haladyna Regeln für die Verwendung der Optionen ?keine der genannten Antworten sind richtig“ und ?alle der genannten Antworten sind richtig“. Diese Optionen sind für das programmierte Lernen von wenig Relevanz, da hier der Aufbau nahezu immer eine richtige Antwort voraussetzt.

27. Wie bei der Formulierung des Szenarios und der Frage sollten auch bei den Antworten Negationen, Z.B. ?außer“, vermieden werden, da die Wahrscheinlichkeit des Überlesens groß ist. Bei Gebrauch seien diese hervorzuheben, Z.B. durch Kursiv- oder Fettschrift.

28. Die Antwortmöglichkeiten sollten so formuliert sein, dass den Lernenden kein Hinweis auf die richtige Antwort gegeben wird. Absolute Aussagen, Z.B. mit den Begriffen ?total“ oder ?nie“, sollten somit vermieden werden. Darüber hinaus sollten aber auch unklare Antworten, die Z.B. mit ?es könnte sein“ enthalten, weggelassen werden, da vieles

möglicherweise Vorkommen könnte und derartige Formulierungen den Lernenden als Indiz für eine richtige Antwort dienen könnte. Zentrale Begrifflichkeiten aus dem Szenario und der Frage sollten in Antworten weggelassen werden. Ist nur eine Antwort hiermit versehen, wird diese von Lernenden schnell als richtige Antwort vermutet. Plakative Antworten sollten auf keinen Fall gebraucht werden, da diese nur die Lesezeit erhöhen und keinen relevanten Prüfungscharakter hätten.

29. An den letzten Punkt schließt sich an, dass die Distraktoren so plausibel wie möglich formuliert werden sollten. Nur so kann sichergestellt werden, dass die richtige Antwort aufgrund von Wissen gewählt wird.

30. Ein guter Distraktor beinhaltet typische Fehler der Lernenden in dem abgefragten Themengebiet.

31. Weiterhin sollten Antworten, die Humor enthielten, mit Bedacht eingesetzt werden. Ein informaler Test kann mit humorvollen Einlagen gelockert werden, ein formeller Test sollte immer humorfrei sein. Als einzige Ausnahme nennt Haladyna eine Lehrperson, die den Lernenden mit einem humorvollen Unterrichtsstil bekannt sei.[29][3]g][31][32]

2.3.1.3. Beispiel für eine Multiple-Choice-Frage

Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für eine Multiple-Choice-Frage, die gemäß den unter den Punkten 2.3.1.1 und 2.3.1.2 genannten Kriterien erstellt wurde und im Lernprogramm zum feufo/ab-Versuch 1.3 Fraktionierte Destillation von Orangenöl verwendet wird.

Frage 2

Super, Weiler gehts!

Mithilfe einer Destillation kann ein Stoffgemisch in seine Bestandteile getrennt werden.

Auf welcher chemischen Eigenschaft basiert dieses Verfahren?

Co! Auf den unterschiedlichen Temperaturen, bei denen Stoffe gasförmig werden.

Co! Auf der Eigenschaft, dass Stoffe reagieren, wenn man sie in einem Kolben erhitzt.

Co! Auf dem Bestreben von Stoffgemischen, bei Erhitzung in die Bestandteile zu zerfallen.

Abbildung 3: Multiple-Choice-Frage aus dem Lernprogramm für Versuch 1.3 Fraktionierte Destillation von Orangenöl, hierzu sehen: Frage 2.

2.3.2 An- und Zuordnungsaufgaben

Aufgaben, bei denen der Lernende vorgegebene Antworten oder Elemente ordnen muss, werden in die Untergruppen der Anordnungs-, Zuordnungs- und erweiterten Zuordnungsaufgaben unterteilt.

Der grundsätzliche Aufbau aller drei Formate ist gleich. Die Aufgabe beginnt mit einem Szenario, darauf folgt eine Aufgabenstellung, die dem Lernenden angibt, in welcher Weise

die Elemente der Listen an- bzw. zugeordnet werden müssen. Diese Elemente können aus einzelnen Wörtern, Sätzen oder Abbildungen bestehen. Das Szenario und die Aufgabenstellung stehen untereinander. Darunter, einem Abstand von mindestens einer Leerzeile, steht die Liste bzw. stehen die Listen, die die zu ordnenden Elemente enthalten.[43]

2.3.2.1 Anordnurigsaufgabe

Die Anordnungsaufgabe gibt den Lernenden mehrere Elemente in einer Liste vor, die in eine bestimmte Reihenfolge gebracht werden müssen. Die Elemente stehen untereinander.[44]

2.3.2.2 Beispiel für eine Anordnurigsaufgabe

Ein Beispiel für den Inhalt einer Anordnungsaufgabe ist die Ordnung von Atomen gemäß ihrer Ordnungszahl.

2.3.2.3 Zuordnungsaufgabe

Die Zuordnungsaufgabe gibt dem Lernenden zwei Listen, die jeweils die gleiche Anzahl an Elementen enthalten. Der Lernende muss die Elemente der Listen jeweils nach einer Aufgabenstellung richtig miteinander kombinieren. Die Elemente in den Listen stehen untereinander, die Listen nebeneinander.[45]

2.3.2.4 Beispiel für eine Zuordnungsaufgabe

Abbildung 4 zeigt beispielhaft eine Zuordnungsaufgabe, die im Lernprogramm zum feufo/ab-Versuch 2.2 Vergleich von Citronensäure mit Salzsäure und Essigsäure durch Titration verwendet wird.

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