Adaptive Feedback-Bandbreiten und ihre Effekte auf die Bewegungskonstanz beim Erlernen einer Armbewegungssequenz

Rückmeldungsgestütztes Lernen mit variierten Toleranzbandbreiten


Bachelorarbeit, 2017
58 Seiten, Note: 1,3

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Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Zusammenfassung

1 Einleitung

2 Theoretische Grundlagen
2.1 Grundlagen des motorischen Lernens
2.1.1 Aneignungsleistung
2.1.2 Behaltensleistung
2.2 Differenzierung von Feedback
2.2.1 Intrinsisches und extrinsisches Feedback
2.2.2 Augmented feedback
2.2.3 Zeitfaktor
2.3 Häufigkeit und Verteilung von Feedback beim motorischen Lernen
2.3.1 Permanente Rückmeldung
2.3.2 Reduzierte Rückmeldung
2.3.3 Guidance-Hypothese
2.3.4 Consistency-Hypothese
2.3.5 Befunde zur Häufigkeit und Verteilung von Feedback
2.4 Bandbreiten-Feedback
2.4.1 Befunde zum Bandbreiten-Feedback
2.5 Allgemeine Forschungshypothese

3 Emirische Untersuchung
3.1 Messmethodik
3.2 Beschreibung der Lernaufgabe
3.3 Stichprobe
3.4 Untersuchungsdesign
3.5 Untersuchungsablauf
3.5.1 Aneignungsphase
3.5.2 Übungsblock
3.5.3 Untersuchungsende
3.6 Untersuchte Variablen
3.6.1 Abhängige Variable
3.6.2 Unabhängige Variable
3.7 Operationalisierte Forschungshypothese

4 Ergebnisse
4.1 Anwendungsvoraussetzung
4.2 Deskriptive Statistik
4.3 Hypothesenprüfung

5 Diskussion
5.1 Aneignungsleistung
5.2 Behaltensleistung

6 Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

Anhang

[Ein Teil des Anhangs wurde aus urheberrechtlichen Gründen von der Redaktion entfernt.]

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

ABBILDUNG 1. KURZZEIT- UND LANGZEITGEDÄCHTNIS (MODIF. NACH BIRBAUMER & SCHMIDT, 2000, S. 160)

ABBILDUNG 2. ZEITLICHE PLATZIERUNG VON FEEDBACK (AUS BRAND, 2010, S. 139)

ABBILDUNG 3. VERSCHIEDENE VARIANTEN VON FEEDBACKVERTEILUNGEN (MODIF. NACH OLIVIER & ROCKMANN, 2003, S. 202)

ABBILDUNG 4. DER VERWENDETE UNTERARMHEBEL (AUS AGETHEN & JASAROVSKI, 2011, S. 85)

ABBILDUNG 5. VERSUCHSAUFBAU MIT UNTERARMHEBEL AUF HOLZPODEST, MIT HOLZVERKLEIDUNG, BILDSCHIRM UND TASTATUR (AUS AGETHEN & JASAROVSKI, 2011, S. 89)

ABBILDUNG 6. POSITIONIERUNG DER PROBANDEN (MODIF. NACH KRAUSE & KOBOW, 2013, S. 318)

ABBILDUNG 7. DIE ZU REALISIERENDEN BEWEGUNGEN DER HEBELVORSICHTUNG INCL. START- UND ENDPOSITION (MODIF. NACH AGETHEN, 2015, S. 126)

ABBILDUNG 8. BEISPIEL ZUR FEEDBACKPRÄSENTATION DER ARMBEWEGUNGSSEQUENZ FÜR DIE DREI UKP

ABBILDUNG 9. SUMMENFEEDBACK DER DREI UKP

ABBILDUNG 10. ERKLÄRUNG DER BANDBREITEN-FEEDBACK-MANIPULATION IN DEN ÜBUNGSBLÖCKEN

ABBILDUNG 11. FORMEL FÜR DIE BERECHNUNG DER ABHÄNGIGEN VARIABLE VE (MODIF. NACH AGETHEN, 2015, S. 148)

ABBILDUNG 12. MITTELWERTE UND STANDARDABWEICHUNG ZUM PRÄ-ANEIGNUNGS-TEST-, PRÄ-TEST UND RETENTIONS-TEST FÜR DIE ABHÄNGIGE VARIABLE VE IN DER BWA-15-GRUPPE UND BWA-85-GRUPPE

Tabellenverzeichnis

TABELLE 1. BEFUNDE ZUM EINFLUSS VON BANDBREITEN-FEEDBACK AUF DIE ANEIGNUNGS- UNO BEHAL TENSLEISTUNG

TABELLE 2. UNTERSUCHUNGSABLAUF

TABELLE 3. MITTELWERT UNO STANDARDABWEICHUNG FOR DEN VE ZUM MZP 0, MZP 1 UNO MZP 2

TABELLE 4. KLASSIFIKATIONVON EFFEKTSTARKEN (MODIF. NACH COHEN, 1969, S. 278-280)

Zusammenfassung

Im sportmotorischen Fertigkeitserwerb spielt das ergänzende Feedback eine zentrale Rolle. In dieser Arbeit werden die Auswirkungen einer adaptiven Feedback- Bandbreiten-Manipulation beim motorischen Lernen untersucht. Wie sich Bandbreiten- Feedback auf die Bewegungskonstanz auswirkt, wurde in früheren Studien untersucht. Mit Blick auf die Consistency-Hypothese sollte sich eine hohe Bewegungskonstanz vor allem bei reduzierten Feedbackhäufigkeiten und speziellen Feedback-Prozeduren in der Form von Bandbreiten-Feedback zeigen. Insgesamt 24 Versuchspersonen erlernen in einem Laborexperiment eine für sie neue Armbewegungssequenz und werden in zwei unterschiedliche Versuchsgruppen eingeteilt: eine BWA-15-Gruppe mit einer adaptiven Bandbreite von 15 % und eine BWA-85-Gruppe mit einer adaptiven Bandbreite von 85 %. Die Versuchsteilnehmer absolvieren insgesamt 550 Trials an vier Untersuchungstagen mit zusätzlichem Prä- und Retentions-Test. Insgesamt verbessert sich die Bewegungskonstanz der beiden Gruppen generell vom Prä- zum Retentions-Test signifikant. Unterschiede zwischen den beiden Gruppen werden nicht evident. Aus den experimentellen Befunden lassen sich Rückschlüsse auf den Einfluss relativer Feedbackhäufigkeit sowie den Einfluss von Feedback-Verteilung beim Erlernen sportmotorischer Aufgaben ziehen.

1 Einleitung

„ W ir lernen durch Irren und Fehlen und werden Meister durch Übung, ohne zu merken, wie es zugegangen ist“ (Christoph Martin Wieland)

Wie gelingt erfolgreiches Lernen? Und wie kann man den Lernprozess eines Individuums unterstützen? Mit diesen zentralen Fragen aus sportwissenschaftlicher Sicht beschäftigt sich die Bewegungswissenschaft und die Sportpsychologie. Lernen, als ein wesentliches Phänomen lebender Organismen, ist bei Menschen sehr vielfältig. Wir sind in der Lage, uns Zahlen zu merken, Gedichte auswendig vorzutragen oder sportmotorische Fertigkeiten zu erlernen.

Der Mensch lernt, im Gegensatz zu einem Roboter, auch aus seinen Fehlern und ist auf ‚Lernen durch Andere’ angewiesen. Wären wir eine Art Maschine, wäre es sinnvoll, dass uns jeder Bewegungsfehler präzise zurückgemeldet wird und wir nur bei exakter Zielerfüllung Lob erhalten, um unsere Algorithmen zu optimieren, die wiederum für eine perfekte Bewegungsvollendung erforderlich sind. Eine zentrale Bedeutung für die Optimierung von Aneignungs- und Behaltensleistung wird demnach dem Feedback zugeschrieben.

„Feedback is a powerful tool to support motor learning“ (Agethen & Krause, 2016, S. 71).

Deshalb ist es wichtig zu forschen, wie neben intrinsischem Feedback durch die eigene körperliche Wahrnehmung sportmotorisches Lernen durch extrinsisches Feedback unterstützt und optimiert werden kann. Nicht nur Sportwissenschaftler, sondern auch Psychologen und Mediziner untersuchen unterschiedliche Feedbackmethoden in Bezug auf Lernprozesse aus neurophysiologischer Perspektive. Daraus ergibt sich die Entscheidungsfrage für Sportlehrer, Trainer und Therapeuten, wann, wie, wie oft und wie genau sie externe Rückmeldung geben sollen.

Zu den Auswirkungen von Feedbackhäufigkeit und –verteilung sowie zum Bandbreiten-Feedback gibt es eine lebendige Forschungstradition und zahlreiche Forschungsarbeiten. Wie sich jedoch adaptives Bandbreiten-Feedback, also sich ständig anpassende Rückmeldung an die individuelle Leistung des Übenden, auf die Bewegungsgleichmäßigkeit bei sportmotorischen Bewegungen auswirkt, wurde bislang kaum erforscht. Aus diesem Grund werden in einem Laborexperiment die Effekte von zwei unterschiedlichen adaptiven Feedback-Bandbreiten auf die Behaltensleistung der Bewegungskonstanz beim Neuerlernen einer Armbewegungssequenz untersucht.

Der Leser wird zu Beginn dieser Arbeit durch die theoretischen Grundlagen geführt und anschließend mit dem aktuellen Forschungsstand vertraut gemacht. Darauf aufbauend wird eine allgemeine Forschungshypothese entwickelt und das durchgeführte Experiment mit anschließender operationalisierter Forschungshypothese vorgestellt. Zum Schluss wird die Untersuchung auf Grundlage von wissenschaftlicher Literatur und vorliegenden empirischen Befunden ausgewertet und diskutiert.

2 Theoretische Grundlagen

2.1 Grundlagen des motorischen Lernens

Motorisches Lernen ermöglicht die vielseitige Adaptation (Anpassung) des Menschen an veränderliche Umweltbedingungen. Sportmotorisches Lernen ist ein Prozess, welcher zu dem Ziel der Verhaltensänderung führt und somit das Ergebnis darstellt. Durch sportmotorische Verhaltensänderung gelingt das Erlernen von neuen sportlichen Fertigkeiten und wird von Olivier und Rockmann als „umgebungsbezogene, relativ überdauernde Ausbildung und Korrektur von sportmotorischen Gedächtnisbesitz“ beschrieben (Olivier & Rockmann, 2003, S. 147).

Leistungsbeeinflussende Faktoren wie Emotionen und Motivation sind jedoch nicht Bestandteil dieser Definition. In der Lernforschung hat sich die Unterscheidung zwischen kurzfristiger Aneignung (acquisition) und längerfristigem Behalten (retention) etabliert (vgl. ebd., S. 148), welche in 2.1.1 und 2.1.2 näher erläutert werden.

2.1.1 Aneignungsleistung

Die Aneignungsleistung wird zu Beginn einer Untersuchung häufig mit einem acquisition-test ermittelt und beschreibt die Fortschritte in der frühen Lernphase (vgl. Winstein & Schmidt, 1990, S. 670).

In der frühen Lernphase werden Gedächtnisinhalte im Kurzzeitgedächtnis (KZG), auch Arbeitsgedächtnis genannt, verarbeitet und in begrenztem Umfang relativ kurz gespeichert. Diese Gedächtnisinhalte können zu sogenannten „chunks“ (Olivier & Rockmann, 2003, S. 150) zusammengefasst und durch „rehearsal“ (ebd., S. 150), also durch Wiederholen, ins sekundäre Gedächtnis übertragen werden. Wenn man beispielsweise eine Handynummer gesagt bekommt und man nichts zum Aufschreiben hat, ist es sinnvoll, sich die einzelnen Ziffern (3,5,2) zu größeren Zahlen (352) zusammenzufassen und die Nummer am Ende durch lautes Vorsprechen zu wiederholen. Gedächtnisinhalte können auch vom KZG ins Langzeitgedächtnis (LZG) durch dauerhaftes Üben und Wiederholen übertragen werden. Dabei werden die Inhalte des KZG mit bereits vorhandenem Wissen aus dem LZG verknüpft, was als „elaborierte Verarbeitung“ (ebd., S. 150) bezeichnet wird. Die Gedächtnisinhalte des LZG können von Minuten bis hin zu Jahren gespeichert werden. Die Abbildung 1 zeigt eine Übersicht der Gedächtnisinstanzen. Es wird angenommen, dass beim Neuerlernen von Bewegungen der Informationsbedarf des Lernenden größer sein wird als bei Optimierungsaufgaben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1. Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis (modif. nach Birbaumer & Schmidt, 2000, S. 160).

2.1.2 Behaltensleistung

Die Behaltensleistung (Lernleistung) wird nach einer Untersuchung mit einem retention-test ermittelt. Sie beschreibt die langfristigen Fortschritte in der späteren Lernphase. Zusammen mit dem acquisition-test kann man die Ergebnisse vergleichen und Aussagen über die Behaltensleistung ableiten (vgl. Winstein & Schmidt, 1990, S. 677). Der Abschlusstest sollte mindestens einen Tag nach dem letzten Übungstermin stattfinden, da es sonst zu Interferenzen mit Kurzzeitgedächtnisleistungen kommen kann. Die Retentions-Tests geben Aufschluss über die Lernleistung des Probanden und gleichzeitig wichtige Informationen über die Effektivität einer Lernmethode. Bei Untersuchungen, die sich mit Lernen beschäftigen, sind diese Abschlusstests unverzichtbar (vgl. Magill & Anderson, 2012; Olivier & Rockmann, 2003; Salmoni, Schmidt & Walter, 1984; Winstein & Schmidt, 1990; Wulf & Shea, 2004).

„Empirische Befunde legen die Vermutung nahe, dass eine reduzierte Informationssequenz die Aneignung von Bewegungen negativ, das Lernen im Sinne eines relativ überdauernden Behaltens dagegen positiv beeinflusst“ (Marschall, Bund & Wiemeyer, 2007, S. 74). Daher ist auch die Frage nach der Häufigkeit und Verteilung von Feedback eine häufig thematisierte, auf die im Weiteren näher eingegangen wird (vgl. Agethen, 2015, S. 78).

2.2 Differenzierung von Feedback

Feedback ist umgangssprachlich zu verstehen als die Summe aller dem Lernenden zur Verfügung stehenden Informationen. Dabei können sowohl eigene Wahrnehmungen als auch externe Informationen eine Rolle spielen. Um den Begriff des Feedbacks zu präzisieren, wird er zunächst in zwei Kategorien unterteilt, dem intrinsischen und extrinsischen Feedback, welche im Abschnitt 2.2.1 besprochen werden. Anschließend wird in 2.2.2 das extrinsische Feedback weiter ausdifferenziert.

2.2.1 Intrinsisches und extrinsisches Feedback

Das intrinsische, oder auch inhärente Feedback, bezieht sich ausschließlich auf die eigene sensorische Wahrnehmung während und nach der Bewegung (vgl. Schmidt & Lee, 2011). Diese Art von Feedback unterliegt jedoch Einschränkungen der Wahrnehmung einer Bewegung. Beispielsweise kann man den Eintauchwinkel der Ruderblätter ins Wasser nur mit Einschränkungen sensorisch wahrnehmen, da die Bewegung hinter dem Rücken stattfindet.

Die zweite Kategorie ist das extrinsische Feedback, welches von einer externen Quelle (z.B. dem Trainer) bereitgestellt wird. Dieses Feedback kann dabei drei Funktionen übernehmen: Zum einen dient es als eine direkte Instruktion, um einen Fehler beim Bewegungslernen zu vermeiden. Zum anderen dient es als Motivation, um eine Bewegung weiterhin auszuführen und an ihr zu üben. Als dritte Funktion kann es das intrinsische Feedback unterstützen, um es besser verarbeiten zu können. Damit können dem Übenden zusätzliche Informationen über den Eintauchwinkel der Ruderblätter vermittelt werden. Das intrinsische Feedback wird also durch das extrinsische Feedback ergänzt, wodurch der Lernende seine Eigeninformationen mit dem zusätzlichen Feedback vergleichen und interpretieren kann. Der Vorteil besteht darin, dass die intrinsische kinästhetische Wahrnehmung besser ausdifferenziert wird und somit die Bewegungsvorstellung modifiziert werden kann (vgl. Marshall & Daugs, 2003, S. 282). Magill und Anderson (2012) sprechen dabei von „augmented feedback“ (S. 3), also vom ergänzendem Feedback. Dieses wird im Folgenden genauer erklärt.

2.2.2 Augmented feedback

„It is well known that motor performance can be improved by augmented feedback (aF)“ (Wälchli et al., 2016, S. 1).

Das augmented feedback (aF), oder auch ergänzendes Feedback genannt, wird von Magill (2001) in zwei Bereitstellungsmöglichkeiten unterteilt: das knowledge of performance (KP) und das knowledge of results (KR). Die verlaufsorientierte Rückmeldung (KP) bezieht sich auf den Bewegungsverlauf und die Qualität, mit der eine Bewegung vollendet wird (vgl. Schmidt & Lee, 2011). Beispiele sind das Zeigen einer Videoaufnahme zum Fosbury-Flop oder die verbale Beschreibung der Bewegungsbahn eines Körperteils. Die ergebnisorientierte Rückmeldung (KR) gibt Auskunft über die Abweichungen vom gewünschten End- oder Teilergebnis (vgl. Olivier & Rockmann, 2003, S. 185). Als Beispiel könnte der Trainer sagen, dass der Absprungbalken um 3 cm verfehlt, eine Sprungweite von 4,55 m erreicht wurde oder das Gesamtbewegungsergebnis zufriedenstellend war.

Beide Bereitstellungsarten haben die Funktion einer Fehlerminimierung und der Verbesserung der Qualität des intrinsischen Feedbacks. Weiterhin wird dem augmented feedback eine Motivationsfunktion zugesprochen, insbesondere bei gelungenen Versuchen könnte Feedback eine positive Verstärkung hervorrufen (vgl. z.B. Swinnen, 1996; Wulf & Shea, 2004).

2.2.3 Zeitfaktor

Der Aspekt eines effektiven Informationszeitpunktes von Feedback spielt ebenfalls eine große Rolle. Es wird zwischen zwei Zeiträumen, dem Prä-Fremdinformations- Intervall (Prä-FI) und dem Post-Fremdinformations-Intervall (Post-FI), unterschieden. Das Prä-FI beschreibt den Zeitraum zwischen dem Ende der Bewegung und der Übermittlung der Fremdinformation, wohingegen man unter dem Post-FI den Zeitraum zwischen der Übermittlung der Fremdinformation und einer erneuten Übungsausführung versteht (vgl. Olivier & Rockmann, 2003, S. 194).

Befunde aus der Gedächtnisphysiologie (u.a. Atkinson & Shiffrin, 1968; Ebbinghaus, 1885) lassen vermuten, dass Fremdinformationen innerhalb eines Zeitraums von 5 - 30 Sekunden nach Bewegungsende stattfinden sollten, um eine effektive Verarbeitung bei dem Lernenden zu gewährleisten. Danach sollten bis zur erneuten Bewegungsausführung mindestens 3 - 5 Sekunden liegen. Die nachfolgende Abbildung 2 zeigt die zeitliche Platzierung der Fremdinformation.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2. Zeitliche Platzierung von Feedback (aus Brand, 2010, S. 139).

Im Folgenden soll der Einfluss von augmented feedback auf das motorische Lernen und auf die Bewegungskonstanz einer Bewegung nachgegangen werden. Da es in diesem Kapitel nur um augmented feedback geht, wird im weiteren Verlauf hierfür nur noch von Feedback gesprochen. Es wird den Fragen nachgegangen, wie oft Feedback bereitgestellt wird und wie es verteilt werden soll.

2.3 Häufigkeit und Verteilung von Feedback beim motorischen Lernen

Neben den o.g. Aspekten spielt auch die Rückmeldehäufigkeit eine entscheidende Rolle beim Erlernen einer Bewegung. „Unter der dargestellten Differenzierung von Aneignungs- und Behaltensleistung ist die Frage nach der Häufigkeit und Verteilung von augmented feedback die am häufigsten thematisierte“ (Agethen, 2015, S. 78). Die Veröffentlichung des Reviews von Salmoni, Schmidt und Walter (1984) dient als Ausgangspunkt der darauffolgenden Feedbackforschung (vgl. Wulf & Shea, 2004).

In der anglo-amerikanischen KR-Forschung war in den 90er Jahren die Frage nach der Verteilung und Häufigkeit ein zentraler Forschungsbereich. Da diese beiden Begriffe konfundierte Variablen darstellen können, wurde der Begriff frequency eingeführt, der im Deutschen irreführenderweise mit Frequenz übersetzt wird. Da man unter Frequenz das quantitative Verhältnis von Versuchen mit ergänzendem Feedback zu der Gesamtzahl der Ausführungsversuche versteht (dieser wird als % -Wert angegeben), wird im Folgenden von relativer Häufigkeit gesprochen (vgl. Marshall & Daugs, 2003, S. 285). Das Verhältnis kann in Form einer festen (fixed-ratio), zufälligen (random) oder geblockten (blocked) Verteilung sowie einer systematischen Reduktion (fading; d.h. häufiges ergänzendes Feedback zum Beginn einer Aneignungsphase und Reduzierung des ergänzenden Feedbacks mit zunehmender Versuchsanzahl in der Aneignungsphase) angewendet werden (vgl. Marschall, 1992, S. 41; s. Abbildung 3). Feedback muss sich aber nicht immer positiv auf den Lernprozess auswirken. „Bei ständiger Verfügbarkeit besteht auch die Gefahr, dass sich der Lernende nur auf die Rückmeldung verlässt, ohne eigenständig herauszufinden, was richtig oder was falsch an der Bewegung war, d.h. das Herausbilden eines Fehlererkennungsmechanismus wird vernachlässigt“ (Olivier & Rockmann, 2003, S. 186). Schmidt (1988) legt aber auch nahe, dass Feedback nicht so wenig Informationen liefern soll, sodass der Lernende aufgrund des Informationsmangels keinen Lernfortschritt mehr machen kann.

Im Folgenden wird genauer auf verschiedene Verteilungsformen von Feedback- Prozeduren eingegangen, welche in Abbildung 3 veranschaulicht werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3. Verschiedene Varianten von Feedbackverteilungen (modif. nach Olivier & Rockmann, 2003, S. 202).

„Neben solchen Verteilungen, die tatsächlich auch eine Reduktion der KR-Häufigkeit beinhalten, werden durch die Variationen zusätzlicher Variablen besondere Häufigkeits- und Verteilungsformen induziert“ (Marschall & Daugs, 2003, S. 285). Ein Beispiel dafür ist die Bandbreiten-Feedback-Prozedur, um die es hauptsächlich in dieser Arbeit geht, welche in Kap. 2.4 ausführlich beschrieben wird. Zunächst soll jedoch noch genauer auf das Lernen mit permanenter und reduzierter Rückmeldehäufigkeit eingegangen werden.

2.3.1 Permanente Rückmeldung

Die permanente Rückmeldung ist die am häufigsten untersuchteste Feedbackvariante. Dabei wird zu jedem einzelnen Übungsversuch Feedback bereitgestellt (s. Abbildung 3). Untersuchungen zeigen gute Aneignungsleistungen im frühen Lernstadium, allerdings schlechte Behaltensleistungen. Schmidt (1988) vermutet, dass sich der Lernende in der Aneignungsphase auf das stets bereitgestellte Feedback verlässt und im weiteren Verlauf keine Reflexion mehr über die gemachten Fehler stattfindet. Somit schätzt der Übende seine Fehler nicht mehr selber ein, womit auch das Herausbilden eines Fehlererkennungsmechanismus vernachlässigt wird. Gerade jedoch in der Aneignungsphase einer neuen Bewegung ist der Lernende auf permanentes Feedback angewiesen, um sich an die ideale Ausführung bzw. das ideale Bewegungsergebnis anzunähern.

2.3.2 Reduzierte Rückmeldung

Die reduzierte Rückmeldehäufigkeit umfasst alle Häufigkeiten und Verteilungen mit Ausnahme der 100 %-Variante. Unter dem reduzierten Feedback fallen die gleichmäßigen Verteilungsverhältnisse (fixed-ratio), die geblockte Verteilung (blocked), die zufällige Verteilung (random) und die systematische Reduktion (fading), welche, bis auf Ausnahme der zufälligen Verteilung, die drei unteren Feedbackvarianten in Abbildung 3 darstellen. Bei den Varianten sind auch andere Rückmeldehäufigkeiten als 50 % denkbar. Bei einer fixed-ratio-Prozedur wird gleichmäßig nach jedem n-ten Versuch KR bereitgestellt. Die geblockte Verteilung hingegen ist gekennzeichnet durch einen Anfang von 100 % KR und anschließendem Weglassen von Feedback. Eine weitere Verteilungsform stellt die random-Prozedur dar, bei dem zufällig Feedback im Verlauf der Übungsversuche gegeben wird. Da angenommen wird, dass beim Neuerlernen von Bewegungen der Informationsbedarf des Lernenden größer sein wird als bei Optimierungsaufgaben und aufgrund der Tatsache, dass der Lernende beim Neuerlernen einer Bewegung auf die hohe Bereitstellung von aF angewiesen ist, wurde das fading-Prinzip entwickelt. Hierbei werden große Informationshäufigkeiten zu Beginn der Lernphase kontinuierlich verringert (vgl. Olivier & Rockmann, 2003, S. 202). Die Fading-Verteilung wird von Salmoni et al. (1984) als eine ideale Feedbackverarbeitung beschrieben, da man sich in der Aneignungsphase der Stärke des häufigen Feedbacks bedient und anschließend durch Ausdünnen der Rückmeldehäufigkeit die Fehlererkennungsmuster, und damit einhergehend die Behaltensleitung, verbessert.

Die fixed-ratio-, random-, fading- und die blocked- Prozedur werden als „real reduction of feedback“ (Marschall et al., 2007, S. 76) angesehen, da man mit ihren Verteilungsformen im Vergleich zum 100 %-KR die Rückmeldung reduziert. Darüber hinaus gibt es Feedback-Manipulations-Prozeduren, welche als „reduction of feedback presentation“ (ebd., 2007, S. 76) beschrieben werden. Darunter fallen das Bandbreiten-Feedback (bandwidth feedback) und das summary feedback.

2.3.3 Guidance-Hypothese

In der Vergangenheit wurden viele Untersuchungen durchgeführt, die den Einfluss von Aneignungs- und Behaltensleistung in Abhängigkeit von der Häufigkeit und Verteilung des Feedbacks erfassten (vgl. Agethen, 2015, S. 72). Die Veröffentlichung des Reviews von Salmoni, Schmidt und Walter (1984) dient als Ausgangspunkt der darauffolgenden Feedbackforschung (vgl. Wulf & Shea, 2004). Gleichzeitig stellen die Autoren die Guidance-Hypothese auf, welche besagt, dass Feedback in der Aneignungsphase eine starke Führungsfunktion besitzt. „Wenn Feedback als Führung in jedem Versuch zur Verfügung gestellt wird, verlässt sich der Lernende auf die Information aus dieser Quelle der Fehlerinformation, um seine Leistung zu korrigieren und setzt sich so nicht hinreichend effektiv mit anderen lernrelevanten Parametern [...] auseinander“ (Agethen, 2015, S. 75). Feedback bekommt dabei einen krückenähnlichen Effekt, da sich die Lernenden während der Übungsphasen ständig auf das Feedback verlassen und daher die Aufgaben nicht selbstständig und unabhängig von den krückenähnlichen Effekten lernen.

2.3.4 Consistency-Hypothese

Die Consistency-Hypothese (consistency hypothesis) wurde von Winstein und Schmidt (1990) entwickelt und lässt vermuten, dass reduzierte Feedbackhäufigkeiten und möglicherweise spezielle Feedback-Prozeduren in der Form von Fading- und Bandbreiten-Feedback vorteilhaft für motorische Lernprozesse sind (vgl. ebd., S. 113). Bei der Consistency-Hypothese wird angenommen, dass umfangreiches Feedback die Ergebnisvariabilität erhöht und damit der Entwicklung einer Ausführungsleistung entgegenwirkt (vgl. ebd., S. 76), womit sie als Grundhypothese zur Beurteilung der Bewegungskonstanz angesehen werden kann. Reduzierte Feedbackhäufigkeiten hingegen erlauben die Entwicklung wichtiger Merkmale des Fertigkeitserwerbes, der Präzisionsleistung und der Ergebniskonstanz (vgl. Winstein & Schmidt, 1990). Es ist offensichtlich, dass im Laufe des Übens einer motorischen Aufgabe häufig eine Erhöhung der Präzisionsleistung und der Ergebniskonstanz auftritt. Häufig verwendete Indikatoren in der Forschung zum motorischen Lernen sind der konstante Fehler (CE) und der absolute Fehler (AE) für die Präzision sowie der variable Fehler (VE) für die Konstanz. Es konnte in vielen Studien gezeigt werden, dass für den CE ein schneller Deckeneffekt, der auf das Erreichen einer Leistungsasymptote hindeuten könnte, auftrat (vgl. z.B. Ho & Shea, 1978). Der variable Fehler stellt ein sensibles Maß für Veränderungen beim motorischen Lernen dar, womit sich Leistungsverbesserungen im Übungsverlauf nur sehr langsam entwickeln. Zusätzlich scheint der VE nach Übungsphasen mit Feedback höher zu sein als nach Phasen ohne Feedback (vgl. ebd., 1978; Winstein & Schmidt, 1990).

Aus Auswertungen der Aneignungsphase einiger Studien geht hervor, dass der VE in Übungsphasen mit Feedback höher ist als in Übungsphasen ohne Feedback (vgl. Ho & Shea, 1978; Rubin, 1978; Winstein & Schmidt, 1990). Anhand dieser Befunde kann man annehmen, dass es bei dem Vorhandensein von Feedback und einer vorherigen Fehlerindikation, durch erhöhten Korrekturbedarf, zu einer Überkompensation (maladaptive short-term correction) kommt (vgl. Schmidt, 1991). Wenn hingegen in der Aneignungsphase ohne Feedback gelernt wird, könnte das Bestreben dominieren, die vorherige absolvierte Bewegung nur zu wiederholen. Ein möglicher Korrekturbedarf aufgrund extrinsischen Feedbacks ist hierbei schließlich nicht gegeben. Die erhöhte Ergebniskonstanz könnte in dem Retentions-Test einen unterstützenden Effekt auf Lernprozesse haben. Eine unterbrechende (intermittierende) Feedback-Prozedur scheint in Bezug auf die Consistency-Hypothese gut geeignet zu sein, um eine hohe Antwortstabilität und eine hohe Genauigkeitsleistung zu erreichen.

Nachdem Salmoni et al. (1984) das Review zur KR-Forschung veröffentlicht haben, wurden viele neue Untersuchungen angestellt sowie ältere Untersuchungen zum Vergleich herangezogen. Man wollte wissen, welche Aspekte eine Abhängigkeit vom augmented feedback und damit einhergehende Nachteile begünstigen und welche Aspekte eine Abhängigkeit verhindern. Abhängigkeit wird begünstigt, wenn augmented feedback zu schnell nach einem Übungsversuch, zu häufig über die Übungsversuche sowie während des Übungsversuchs gegeben wird (vgl. Van der Linden, 1993). Dagegen lässt es sich verhindern, so Sherwood (1988), wenn es als Bandbreiten-Feedback gegeben wird.

2.3.5 Befunde zur Häufigkeit und Verteilung von Feedback

Im Folgenden soll die Befundlage zur Häufigkeit und Verteilung von Feedback im Übungsverlauf skizziert werden, die sich im Rahmen der Consistency-Hypothese entwickelt hat. Wie zuvor beschrieben gehen Salmoni et al. (1984) davon aus, dass eine reduzierte relative Feedbackhäufigkeit die Aneignung negativ, das Lernen im Sinne eines überdauernden Behaltens dagegen positiv beeinflussen kann. Dieser Umkehreffekt lässt sich nicht uneingeschränkt bestätigen, wie die Meta-Analyse von Marschall et al. (2007) nachher beschreiben wird.

Swinnen (1984, zitiert nach Swinnen, 1996) untersuchte den Einfluss der relativen Feedbackhäufigkeit mithilfe einer Timing-Aufgabe (Bewegungszeit 1000 ms) mit zwei Umkehrpunkten. Vier Untersuchungsgruppen mit unterschiedlichen relativen Feedbackhäufigkeiten wurden bei gleicher Verteilung wie folgt eingeteilt: VG 1 erhielt 100 % Feedback (nach jedem Versuch), VG 2 erhielt 50 % Feedback (nach jedem 2. Versuch), VG 3 erhielt 20 % Feedback (nach jedem 5. Versuch) und VG 4 erhielt 10 % Feedback (nach jedem 10. Versuch). Die höchste Aneignungsleistung zeigte die 100 % Feedback-Gruppe und die niedrigste die 10 % Feedback-Gruppe. Es wurden zwei Retentions-Test nach zehn Minuten und 48 Stunden ohne Feedback durchgeführt, welche weder für den absoluten Fehler (AE) noch für den variablen Fehler (VE) signifikante Unterschiede aufwiesen.

Zu einem ähnlichen Befund kamen Winstein & Schmidt (1990) in Experiment 1, indem sie eine Gruppe mit 100 % und eine mit 33 % relativer Feedbackhäufigkeit untersuchten. Es wurden insgesamt 99 Übungsversuche an einem Ziel- Bewegungsmuster mit visuell maskiertem Armhebel durchgeführt. Das Bewegungszielmuster war eine Spatial-temporal-Funktion, bestehend aus vier Bewegungssegmenten (drei Flexions- bzw. Extensionsumkehrungen) in 800 ms (vgl. Agethen, 2015, S. 79). Die Autoren fanden keinen signifikanten Gruppenunterschied für die abhängige Variable rout mean square error (RMSE). Kritisch anzumerken ist der frühe Retentions-Test nach nur zehn Minuten.

In Experiment 2 von Winstein & Schmidt (1990) wurden neben der relativen Häufigkeit von Feedback auch die Verteilung in Form einer Fading-Prozedur manipuliert. Bei gleicher Bewegungsaufgabe absolvierten die Probanden 192 Trials verteilt auf 16 Sessions à 12 Versuchen. Es wurden zwei Gruppen untersucht: VG 1 erhielt 100 % relative Feedbackhäufigkeit, während VG 2 50 % relative Feedbackhäufigkeit in Form einer Fading-Prozedur bekam. Dabei wurde von 100 % in Block 1 – 2 auf bis zu 25 % in Block 15 – 16 reduziert, sodass die Versuchspersonen innerhalb der 192 Trials mit der Zeit immer weniger Feedback erhielten. Im Gegensatz zu Experiment 1 wurde ein Retentions-Test nach fünf Minuten und einer nach 24 Stunden durchgeführt. Während sich im 5-Minuten-Retentions-Test keine signifikanten Gruppenunterschiede zeigten, wurden im Test nach 24 Stunden Vorteile für die 50 %-Fading-Gruppe evident. Den signifikanten Effekt führten die Autoren auf die reduzierte relative Feedbackhäufigkeit und die veränderte Verteilung zurück. Die Rückschlüsse sind jedoch nur bedingt haltbar, da zum einen der Übungsumfang sowie die relative Feedbackhäufigkeit verändert wurden, und zum anderen kein Retentions-Test nach 24 Stunden in Experiment 1 durchgeführt wurde.

Zu vergleichbaren Ergebnissen kamen Sparrow und Summers (1992) in Experiment 2, indem sie Fading-Gruppen mit 10 % und 33 % relativer Rückmeldehäufigkeit sowie eine Gruppe mit 100 % relativer Feedbackhäufigkeit untersuchten. Die beste Lernleistung zeigte die 10 %-Fading-Gruppe in einem Retentions-Test nach 48 Stunden.

Im Endeffekt könnte eine reduzierte relative Feedbackhäufigkeit mit besseren Lerneffekten einhergehen. Ebenfalls kann angenommen werden, dass eine höhere Ausführungsstabilität (generiert über aufeinander folgende Übungsversuche ohne Feedback) für die darauffolgende Feedbackverarbeitung vorteilhaft ist, da notwendige Korrekturen auf Basis eines stabilen Bewegungsmusters präziser bestimmt werden können.

Die oben beschriebenen Befunde zeigen nicht durchgängig eine bessere Lernleistung infolge reduzierter relativer Häufigkeit; sie zeigen jedoch auch keine schlechtere Lernleistung infolge reduzierter Aneignungsleistung (vgl. Agethen, 2015, S. 80). Die dargestellten Befunde zu Fading-Prozeduren (vgl. Sparrow & Summers, 1992; Winstein & Schmidt, 1990) deuten darauf hin, dass für den vermuteten Umkehreffekt die Verteilung von Feedback eine wichtige Rolle spielt.

Die Annahme des anfangs beschriebenen Umkehreffekts, dass eine reduzierte Informationsfrequenz die Aneignungsleistung negativ, Lernleistungen dagegen positiv beeinflussen kann, wurde in einer Meta-Analyse von Marschall et al. (2007) untersucht. Die Autoren analysierten 40 Studien zu Effekten von 100 %-Feedback- Treatments gegenüber einem Treatment mit reduziertem Feedback. Sie differenzierten dabei zwischen Studien, die eine Reduktion der Feedbackhäufigkeit von 0 – 33 % aufweisen, und Studien, die eine Reduktion von 34 – 66 % besitzen. Studien mit größeren Feedbackreduktionen wurden in der Meta-Analyse nicht berücksichtigt, obwohl es sie gibt (vgl. z.B. Sparrow & Summers, 1992). Marschall et al. (2007) zeigten in einer globalen Analyse stärkere Aneignungsleistungen der 100 %-Feedbackbedingungen gegenüber reduziertem Feedback für das Präzisionsmaß (CE, AE), jedoch nicht für den VE. Weiterhin zeigten sich bessere Lernleistungen für späte Retentions-Tests (24 Stunden) bei den reduzierten Feedbackbedingungen gegenüber den 100 %-Rückmeldebedingungen in Bezug auf die Präzisionsvariablen, jedoch nicht für den VE. Die Moderatoranalyse zeigte, dass der Umkehreffekt vor allem bei Laborexperimenten und bei hohen Übungsfrequenzen auftritt.

Der Umkehreffekt scheint somit bestätigt, die Autoren sehen ihn jedoch als limitierend an, da die ermittelten Effektgrößen als schwach einzustufen sind (vgl. Marschall et al., 2007, S. 82). Sicher scheint, dass häufiges Feedback vor allem in frühen Lernstadien notwendig ist, um den Übenden zur richtigen Bewegungsausführung zu leiten, und in späten Lernstadien sich eher als störend erweist.

Weiterhin differenzierten die Autoren zwischen Studien, die eine Reduktion der Rückmeldehäufigkeit vornahmen (z.B. feste Verteilung, Fading) und solchen Prozeduren, die eine Manipulation der Feedbackinformation vornahmen (z.B. Bandbreiten-Feedback, Summary KR). Problematisch ist daran, dass bei der Reduktion der Feedbackhäufigkeit nicht zwischen unterschiedlichen Verteilungen (fixed-ratio und fading) differenziert werden kann. Außerdem ist die Zusammenfassung von Summary KR (Feedback nach einer bestimmten Anzahl von Versuchen) und Bandbreiten-Feedback nicht genau genug, da das Summary KR die Verzögerung des Feedbacks nach Ausführungsversuchen manipuliert und nicht die Art der gegebenen Information (positive Verstärkung bei Versuchen innerhalb der Bandbreite). „Damit stellt das Bandbreiten-Feedback eine besondere Form des Feedbacks dar“ (Agethen, 2015, S. 115).

2.4 Bandbreiten-Feedback

Das für diese Arbeit unabdingbare Verständnis des Bandbreiten-Feedbacks wird in diesem Kapitel erläutert. Das bandwidth feedback stellt eine besondere Form des ergänzenden Feedbacks dar. Es wird immer dann Rückmeldung über eine Abweichung vom Sollwert gegeben, wenn Fehler außerhalb einer vorher definierten Bandbreite liegen (vgl. Swinnen, 1996). Allgemein lässt sich sagen, dass die ergänzende Information dann bereitgestellt wird, wenn die Realisierungsleistung außerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs liegt. „Es führt in Abhängigkeit von der gewählten Bandbreite zu einer reduzierten quantitativen Rückmeldung (Error- Feedback) und zu einem fading der quantitativen Rückmeldungen“ (Agethen, 2015, S. 115).

Befindet sich die ausgeführte Bewegung innerhalb der gewählten Bandbreite, so wird keine Rückmeldung über die Höhe des Fehlers gegeben. Dennoch hat auch diese Bedingung einen Informationswert, da angezeigt wird, dass keine Korrektur der Bewegung notwendig ist bzw. das Bewegungsergebnis richtig ist, da es innerhalb der vorgegebenen Bandbreite liegt (vgl. Marschall et al., 2007; Swinnen, 1996; Wulf & Shea, 2004, zitiert nach Agethen, 2015, S. 82).

„[...] Augmented feedback is only delivered if performance is beyond a special range of tolerance“ (Marschall et al., 2007, S. 75).

Das Bandbreiten-Feedback wird als eine Feedbackmethode angesehen, in der nach jeder Ausführung eine Rückmeldung erfolgt mit einer Kombination unterschiedlicher Anteile quantitativer Rückmeldung (präzise Rückmeldung, außerhalb der Bandbreite) und qualitativer Rückmeldung (richtig, innerhalb der Bandbreite) (vgl. ebd., S. 75). Die qualitative Information beschreibt, dass die ausgeführte Bewegung innerhalb der Bandbreite liegt, ohne dabei eine zusätzliche quantitative Information über das genaue Bewegungsergebnis anzugeben.

„When a movement is within the bandwidth, subjects receive qualitative information that they were correct. [...]“ (Butler & Fischman, 1996, S. 527).

Bei Versuchen innerhalb der Bandbreite kann man einerseits neben der qualitativen Information ‚der Versuch war richtig’ auch eine quantitative Information entnehmen, da die Bandbreite eine definierte Größe hat. Andererseits enthält eine Rückmeldung zu einem Versuch außerhalb der Bandbreite neben der quantitativen Information (die genaue Abweichung vom Sollwert) auch eine qualitative Information ‚der Versuch war falsch’. Qualitativ heißt die Information über das richtige Bewegungsergebnis (innerhalb der Bandbreite) und quantitativ die Information über die genaue Abweichung (außerhalb der Bandbreite) (vgl. Agethen, 2015, S. 83). Insgesamt wird das Feedback in seiner Art variiert und nicht reduziert.

Zum Schluss bleibt die Frage, bei welchen Lernaufgaben und unter welchen Aufgabenbedingungen die beschriebenen unterschiedlichen Varianten der Feedbackverteilungen besonders geeignet sind. Diese für die Lern- und Unterrichtspraxis wichtige Frage kann man mit Blick auf die verschiedensten Studien zur KR-Forschung, in denen unterschiedliche Feedbackvarianten und -häufigkeiten vorkamen, nur vage beantworten. Bei Optimierungsaufgaben, bei denen es um die möglichst genaue Reproduktion eines vorgegebenen Bewegungsparameters (Gelenkwinkel, Umkehrpunkt) geht, könnte mit der bandwidth-Variante gut gelernt werden. Dies lässt sich mit dem Wechsel von Fremdsteuerung (im Falle zu großer Fehler) und Selbststeuerung (bei kleinen Abweichungen erfolgt keine ergänzende Rückmeldung) erklären, da dadurch die kognitiven Prozesse positiv beeinflusst werden, die für einen Aufbau einer internen „reference of correctness“ (Marschall & Daugs, 2003, S. 286) erforderlich sind.

2.4.1 Befunde zum Bandbreiten-Feedback

Im Weiteren werden ergänzende Befunde vorgestellt, die die aktuelle Thematik des Bandbreiten-Feedbacks mit Bezug auf die Consistency-Hypothese aufgreifen. Dazu wird anfangs die Untersuchungen von Sherwood (1988) vorgestellt, die als Ausgangspunkt dieser Forschungsrichtung angesehen werden kann. Eine weitere Folgeuntersuchung von Lee und Carnahan (1990) wird vorgestellt, die das Design von Sherwood aufgenommen und erweitert haben. Anschließend werden die Studien von Butler und Fischman (1996) und Lai und Shea (1999) erläutert. Die Untersuchung von Agethen & Krause (2016) zu Auswirkungen von Bandbreiten-Feedback auf Automatisierungsprozesse im motorischen Lernen wird ebenfalls näher beleuchtet. Zum Schluss wird die Befundlage um eine Tabelle ergänzt, die einen Überblick relevanter Studien zum Bandbreiten-Feedback geben soll.

Anhand einer schnellen Timing-Aufgabe (200 ms) untersuchte Sherwood (1988) in drei unterschiedlichen Bandbreitenbedingungen die Aneignungs- und Behaltensleistung. Die Versuchspersonen (Vpn) bewegten dabei einen Armhebel in der horizontalen Ebene um 60 Grad in 200 ms. Es wurden drei Gruppen untersucht: VG 1 erhielt quantitatives Feedback zur Abweichung der 200-ms-Ziel-Zeit nach jedem Versuch (0 % Bandbreite). VG 2 erhielt quantitatives Feedback außerhalb des Bereichs von 190 – 210 ms (5 % Bandbreite). VG 3 bekam Feedback bei Versuchen außerhalb von 180 – 220 ms (10 % Bandbreite). Die Vpn absolvierten 100 Übungsversuche in vier Blöcken à 25 Trials sowie einen early-retention-test nach fünf Minuten mit 25 Versuchen. Im Retentions-Test zeigte die 10 %-Bandbreiten-Gruppe den geringsten variablen Fehler, was gleichbedeutend mit einer hohen Bewegungskonstanz ist. Die 0 %-Bandbreiten-Gruppe (100 % quantitatives Feedback) zeigte den größten variablen Fehler. Gemittelt über die Übungsversuche betrug die quantitative Feedbackhäufigkeit 22 % in der 10 %-Bandbreiten-Gruppe, d.h. die Probanden erhielten in 22 % der Versuche die Rückmeldung, dass ihre Bewegung außerhalb der Bandbreite war. Leider fehlte bei der Untersuchung ein späterer Retentions-Test, welcher Rückschlüsse auf die Lerneffekte zulassen würde. Außerdem geht eine größere Bandbreite mit einer Reduktion der Häufigkeit des quantitativen Feedbacks einher. Die beiden Manipulationsmethoden unterscheiden sich darin, dass in der Bandbreiten- Bedingung Versuche ohne quantitatives Feedback als korrekte Versuche (qualitatives Feedback) interpretiert werden. Dies könnte dazu führen, dass die Vpn in der Bandbreiten-Bedingung dazu angehalten werden, ihr Verhalten nicht zu modifizieren, sondern beizubehalten und ihre eben absolvierte Bewegung zu wiederholen (vgl. Agethen, 2015, S. 84). „Um zwischen einem Effekt hervorgerufen durch die Bandbreiten-Manipulation, und einem Effekt reduzierter Häufigkeit differenzieren zu können, ist das von Sherwood (1988) verwendete Design nicht ausreichend“ (Agethen, 2015, S. 84).

Lee und Carnahan (1990) erweiterten das Design von Sherwood (1988) um eine 5 %- und 10 %-Yoked-Bandbreiten-Gruppe. Die Vpn in den beiden Yoked-Gruppen wurden jeweils einem Forschungszwilling in der entsprechenden Bandbreiten-Gruppe zugeordnet. Sie erhielten zu den gleichen Versuchen Feedback, in denen die Vpn in den Bandbreiten-Gruppen außerhalb der Bandbreite waren. Somit waren die Bandbreiten-Gruppen und ihre zugeordneten Yoked-Gruppen in Bezug auf Feedbackhäufigkeit und -verteilung identisch. Die Aufgabe (spatio-temporal task) bestand aus dem Umklappen zweier Holzbarrieren in einer Bewegungszeit von 500 ms. Es gab eine 5 %- und eine 10 %-Bandbreiten-Gruppe. Die 5 %-Gruppe erhielt quantitatives Feedback zu Versuchen außerhalb der Bewegungszeit von 475 ms – 525 ms, die 10 %-Gruppe dementsprechend zu Versuchen außerhalb der Bewegungszeit von 450 ms – 550 ms. In den beiden Yoked-Gruppen erhielten die Probanden zu jedem Versuch Feedback, in dem auch ihr Forschungszwilling aus der jeweiligen Bandbreiten-Gruppe Feedback erhielt. Die Vpn führten insgesamt 60 Trials aus, die sich gleichmäßig auf sechs Blöcke verteilten. Ein Retentions-Test, bestehend aus zwei Blöcken à zehn Versuchen ohne Feedback, fand fünf Minuten nach Beendigung des letzten Trials statt. Die Befunde zeigten, dass in der Aneignungsphase die Bandbreiten-Gruppen eine geringere Variabilität (variabler Fehler) auswiesen als im Vergleich zu ihrer Yoked-Gruppe. Im Retentions-Test zeigten die Bandbreiten- Gruppen ebenfalls eine höhere Bewegungskonstanz auf als ihre Vergleichsgruppen. Innerhalb der Bandbreiten-Gruppe gab es noch den Unterschied, dass die 10 %- Gruppe einen geringeren variablen Fehler aufwies als die 5 %-Gruppe.

Sowohl Sherwood (1988) als auch Lee und Carnahan (1990) fanden bessere Ergebnisse in den Bandbreiten-Gruppen in Bezug auf die Bewegungskonstanz (geringerer variabler Fehler). Eine mögliche Begründung wäre, dass Versuche ohne quantitatives Feedback eine Leistungsstabilisierung begünstigen. Die unbewusste positive Rückmeldung ‚der Versuch war richtig’ könnte zu einer reduzierten Bewegungskorrektur führen, woraus eine konstantere Ausführung resultiert (vgl. Agethen, 2015, S. 86).

Zu beiden Studien muss kritisch angemerkt werden, dass ein Retentions-Test schon nach fünf Minuten stattfand und daher Rückschlüsse auf Lernen kaum möglich sind. Anhand einer zweisegmentigen Timingaufgabe (700 ms) untersuchten Butler und Fischman (1996) kurzfristige (zehn Minuten) und längerfristige (48 Stunden) Retentionsleistungen. Es wurden zwei Bandbreiten-Gruppen untersucht, die Feedback zur Zielbewegungszeit erhielten. Die Bandbreiten betrugen 7,1 % (650 – 750 ms) und 1,4 % (690 – 710 ms). In der 1,4 %-Gruppe lag die quantitative Feedbackhäufigkeit gemittelt über alle Versuche bei 84 % und in der 7,1 %-Gruppe bei 25 %. Im zehn-Minuten-Retentions-Test zeigte die 7,1 %-Gruppe bessere Ergebnisse für den CE. Im 48-Stunden-Retentions-Test fanden sich keine Gruppenunterschiede.

Lai und Shea (1999) führten eine weitere aufschlussreiche Bandbreiten-Manipulation in einer Session à 96 Trials durch. Sie untersuchten in einer sequentiellen Timingaufgabe drei Gruppen: eine 15 %-Bandbreiten-Gruppe, eine 15 %- bis 0 %- Bandbreiten-Gruppe und eine 0 %-Bandbreiten Gruppe. Während die 15 %- Bandbreiten-Gruppe vergleichbaren Manipulationen unterlag wie in den anderen erwähnten Studien, und die 0 %-Bandbreiten-Gruppe 100 % quantitatives Feedback bekam, erhielten die Vpn in der 15 %- bis 0 %-Bandbreiten-Gruppe nur in der ersten Hälfte (48 der 96 Trials) Bandbreiten-Feedback und in der zweiten Hälfte 100 % quantitatives Feedback. Der Retentions-Test fand nach 24 Stunden ohne Feedback statt. Bei der 15 %-Bandbreiten-Gruppe und der 15 %- bis 0 %-Bandbreiten-Gruppe zeigten sich bessere Leistungen als in der permanenten Feedbackgruppe für den VE und AE. Unterschiede innerhalb der Bandbreiten-Gruppen waren nicht signifikant. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass sich 100 % quantitatives Feedback nach jedem Versuch in der zweiten Hälfte der Trials nicht mehr negativ auf die Lernleistung auswirkt.

Bei der Untersuchung von Agethen & Krause (2016) handelt es sich um eine experimentelle Bandbreiten-Rückmeldung-Manipulation. Die Autoren untersuchten die Fragen, inwieweit sich Bewegungspräzision, Bewegungskonstanz und Motorische Automatisierung auf das motorische Lernen auswirken. Insgesamt nahmen 48 Personen an der Untersuchung teil, welche sich gleichmäßig auf drei Interventionsgruppen und eine Kontrollgruppe aufteilten. Die Interventionsgruppen mussten über fünf Tage hinweg insgesamt 760 Wiederholungen an einer vierteiligen Unterarm-Hebelmaschine durchführen. Sie erlernten dabei eine neue Armbewegungssequenz, die aus drei Umkehrpunkten (UKP) bestand. Die BW0- Gruppe erhielt 100 % Rückmeldung, die BW10-Gruppe bekam Rückmeldung, wenn die Abweichungen größer als 10° waren und die YokedBW10-Gruppe erhielt die identische Rückmeldung wie die BW10-Gruppe. Die Ergebnisse zeigten, dass die BW10-Gruppe und die YokedBW10-Gruppe einen höheren Grad an Automatisierung aufweisen als die BW0 Gruppe, in welcher keine Automatisierung stattfand. Auswirkungen auf die Bewegungspräzision oder die Bewegungskonstanz wurden nicht evident. Die Autoren berechneten weiterhin, in wie vielen Trials es in der BW10- Gruppe zu mindestens einem Umkehrpunkt quantitatives Feedback gab. Gemittelt über alle Übungseinheiten wurde an 13 % der Trials zu mindestens einem Umkehrpunkt quantitatives Feedback gegeben. Somit erhielten die Probanden bei 87 % der Versuche die qualitative Rückmeldung, dass die Summe der drei Umkehrpunkte innerhalb der Bandbreite lag (vgl. Agethen & Krause, 2016, S. 76).

Alle durchgeführten Studien haben gemeinsam, dass die Bandbreiten innerhalb der Gruppen konstant gehalten wurden, d.h. die Bandbreite hat sich während des Übens für den Lernenden nicht verändert. Diese ziemlich starre Herangehensweise könnte durch eine individualisierte Bandbreiten-Manipulation erweitert werden, wie es Agethen & Krause (2016) in ihrer Diskussion bereits fordern. Mögliche Feedback- Bandbreiten könnten sich adaptiv und individuell an dem Lernenden orientieren, indem sich die Leistungsbandbreite für positives, qualitatives Feedback an dem aktuellen Leistungslevel während der Übung anpasst.

Tabelle 1 gibt einen Überblick relevanter Bandbreiten-Manipulationsstudien.

Tabelle 1. Befunde zum Einfluss von Bandbreiten-Feedback auf die Aneignungs- und Behaltensleistung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

* signifikanter Effekt

- Parameter wurde nicht gemessen

0 kein signifikanter Effekt

2.5 Allgemeine Forschungshypothese

Dieses Kapitel greift die o.g. Befunde und die Consistency-Hypothese erneut auf und schließt mit einer allgemeinen Forschungshypothese ab.

Salmoni et al. (1984) vermuten, dass Feedback den Übenden zur richtigen Ausführung führt, jedoch Wiederholungen ohne Feedback zu besseren Behaltensleistungen führen. Auf dessen Grundlage entwickelten Winstein und Schmidt (1990) die Consistency-Hypothese, die besagt, dass reduzierte Feedbackhäufigkeit und spezielle Feedback-Prozeduren (z.B. Bandbreiten-Feedback) vorteilhaft für motorische Lernprozesse sind. Dabei nehmen die Autoren an, dass umfangreiches Feedback die Variabilität während des Übens erhöht und damit der Entwicklung einer stabilen Ausführungsleistung entgegenwirkt. Reduzierte Feedbackhäufigkeiten und somit auch reduzierte Fehlerrückmeldung können die Konstanz einer Bewegung positiv beeinflussen. Befunde (Kap. 2.3.5 & Kap. 2.4.1) legen nahe, dass bei der Verfügbarkeit von quantitativen Feedback die Gefahr einer Überkompensation (maladaptive short-term correction), ausgelöst durch eine Fehlerindikation, besteht. Sieht der Übende stattdessen seine Fehler durch eine hohe (adaptive) Bandbreite nicht, könnte möglicherweise das Bestreben dominieren, die absolvierte Bewegung einfach zu wiederholen. Gründe für Korrekturen werden den Übenden durch die Feedback-Manipulation schließlich nicht angezeigt. Die allgemeine Forschungs- hypothese lautet also:

Üben mit adaptivem Bandbreiten-Feedback mit einer größeren Bandbreite führt zu besseren Lerneffekten in Bezug auf die Ergebniskonstanz als Üben mit adaptivem Bandbreiten-Feedback mit einer niedrigen Bandbreite.

Dieser Effekt wird zum einen durch eine reduzierte quantitative Feedbackhäufigkeit (Kap. 2.3) und zum anderen durch zusätzliche positive qualitative Rückmeldung nach Versuchen innerhalb der Bandbreite (Kap. 2.4) verursacht.

3 Empirische Untersuchung

Die nachfolgend durchgeführte Untersuchung greift die Befunde von Sherwood (1988), Lee und Carnahan (1990), Butler und Fischman (1996), Lai und Shea (1999) sowie Agethen & Krause (2016) auf und untersucht die Behaltensleistung bei Gabe von Fehlerfeedback in einer adaptiven 15 %-Bandbreiten-Gruppe gegenüber einer adaptiven 85 %-Bandbreiten-Gruppe.

Bei der durchgeführten Laboruntersuchung haben die Teilnehmer eine für sie neue Armbewegungssequenz (Primäraufgabe) erlernt, welche aus drei Umkehrpunkten besteht. Für die Untersuchung waren sechs Termine vorgesehen, welche sich über zwei Wochen erstreckten. Das Feedback während des Experiments sowie die Einführung und Erläuterungen wurden auf einem Bildschirm präsentiert.

Am ersten Tag (Termin 1) fand eine Aneignungsphase (Pre-Acquisition) als Einführung in die Untersuchung statt. Dabei wurde der Normaltest als Pre-Acquisition-Test durchgeführt. Mit Beginn des zweiten Tages (Termin 2) begann das eigentliche Experiment. Es fand der Normaltest als Prä-Test, gefolgt von einem ersten Übungsblock mit 110 Trials, statt. Die nachfolgenden Tage (Termin 3,4,5) bestanden nur noch in der Ausführung des Übungsblocks zur Armbewegungssequenz mit je 160 Versuchen. Am letzten Tag (Termin 6) wurde nur der Normaltest als Retentions-Test durchgeführt.

Nachfolgend wird die Methodik des Laborexperiments mit Informationen zum Versuchsaufbau und den Messinstrumenten vorgestellt. Weiter wird die Armhebelaufgabe genauer erklärt, und es werden Informationen zu der Stichprobe gegeben. Anschließend werden die detaillierte Untersuchungsdurchführung sowie der Untersuchungsablauf erläutert. Abschließen wird das Kapitel mit einer operationalisierten Forschungshypothese, die auf Grundlage der allgemeinen Forschungshypothese in Kap. 2.5 weiterentwickelt werden.

3.1 Messmethodik

Alle Versuchsteilnehmer führten die Armbewegungssequenzen an einem Unterarmhebel aus, der in Abbildung 4 zu sehen ist. Dabei wurde der rechte Unterarm auf die schwarz gepolsterte Fläche gelegt und der Griff mit der Hand umschlossen. Die Länge des Unterarmhebels wurde mithilfe eines Schienenmechanismus individuell auf die Armlänge der Teilnehmer eingestellt. Dabei sollte sich das Ellenbogengelenk möglichst genau vertikal über der Versuchsapparatur befinden. Somit war gewährleistet, dass die Probanden Rotationsbewegungen in horizontaler Ebene durchführen konnten, ohne dass die Bewegungsfähigkeit im Ellenbogengelenk eingeschränkt wurde oder der Unterarm verrutschen konnte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4. Der verwendete Unterarmhebel (aus Agethen & Jasarovski, 2011, S. 85).

Abbildung 5 zeigt die Frontalansicht der gesamten Versuchseinrichtung mit dem Unterarmhebel auf dem kleinen Holzpodest, darüber ein Sichtschutz aus Holz, auf dem ein Computerbildschirm steht und links neben der Holzverkleidung eine Tastatur.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5. Versuchsaufbau mit Unterarmhebel auf Holzpodest, mit Holzverkleidung, Bildschirm und Tastatur (aus Agethen & Jasarovski, 2011, S. 89).

Der gesamte Versuchsaufbau, wie in Abb. 5 zu sehen, wurde auf einem Tisch platziert und der Unterarmhebel so eingestellt, dass alle Probanden die Untersuchung im Sitzen mit dem rechten Arm durchführen und ihre Bewegungen dabei nicht visuell kontrollieren konnten. Der Abstand eines höhenverstellbaren Drehstuhls sowie die seitliche Ausrichtung zum Unterarmhebel wurden so eingerichtet, dass folgende Bedingungen (Abbildung 6) erfüllt wurden:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6. Positionierung der Probanden (modif. nach Krause & Kobow, 2013, S. 318).

An der Unterseite des verstellbaren Griffs ist ein kleiner Hartplastikstreifen angebracht, welcher hinter der auf dem Holzpodest befestigten Schiene einrasten kann. Diese oben zu sehende Position wird vor jedem Untersuchungsbeginn auf 0° kalibriert. Von diesem Nullpunkt (Ausgangsposition) aus lassen sich mit der Apparatur Rotationen bis zu 110° durchführen. Die unterschiedlichen Winkelpositionen des Unterarmhebels werden mit einem Drehpotentiometer (P6501, Novotechnik) gemessen. Dieses ist an der vertikalen Rotationsachse des Unterarmhebels befestigt und wird mit einem Netzgerät von einer konstanten Energiespannung versorgt. Durch die Bewegung des Unterarmhebels verändert sich der Winkel und dies sorgt für eine proportionale Spannungsveränderung durch das Drehpotentiometer. Das Signal wird mittels eines Analog-Digital-Wandlers (Advantech USB 4716) an das Programm Dasylab 10.0 auf einem Computer weitergeleitet. Dasylab berechnet anschließend die Abweichung vom zuvor kalibrierten Nullpunkt (0°) in Grad.

Während der Untersuchung wird Dasylab von einem java-basierten Programm gestartet und gesteuert, welches PaDuTaS (Paderborner-Dual-Task-Software) heißt. PaDuTaS steuert den gesamten Ablauf der Untersuchung, indem es visuelle und auditive Signale zum Start und zum Schluss des Zeitraumes gibt, in welchem die Bewegung ausgeführt werden soll. Es blendet das augmented Feedback ein, wertet die Daten aus und speichert diese automatisch in einer Excel-Datei (vgl. Agethen & Jasarovski, S. 90-96). Außerdem stellt PaDuTaS noch die Sekundäraufgabe bereit und steuert den Ablauf von Primär- und Sekundäraufgabe, was allerdings im Zuge dieser Arbeit nicht relevant ist.

Die Positionierung des Probanden betreffend Sitzhöhe, Entfernung zum Tisch und seitlicher Ausrichtung, sowie die zuvor ermittelte Armlänge am Hebel, wurden in dem Protokollbogen aufgenommen. Diese Werte (in cm) konnten somit vor jedem Untersuchungstermin für den Teilnehmer individuell wiedereingestellt werden.

Über den Bildschirm wurde den Teilnehmern während des Experiments das visuelle Feedback präsentiert sowie ein visuelles Signal über Kopfhörer zum Beginn der Bewegungsausführung gegeben. Die Leertaste der Tastatur benutzten die Probanden zum Starten der Übungsblöcke sowie zum Bearbeiten der Sekundäraufgabe. Während der Übungsblöcke legten die Probanden ihre linke Hand vor die Tastatur.

3.2 Beschreibung der Lernaufgabe

Bei der verwendeten Bewegungsaufgabe, welche als Primäraufgabe gilt, handelt es sich um eine Ellenbogen-Extensions-Flexions-Bewegung mit drei Umkehrpunkten. Während des Experiments ruht der Unterarm des Probanden stets auf dem o.g. Unterarmhebel. Dabei befindet sich der Arm parallel zur Körperbreitenachse in der bereits angesprochenen Nullposition bei 𝛼 = 0°. Ausgehend von dieser Position werden immer nacheinander die drei UKP angesteuert, ohne dabei den Nullpunkt zu passieren. Die drei UKP liegen bei 𝛼 = 70°, 𝛼 = 20° und 𝛼 = 70°. Zum Beenden der Bewegung muss der Nullpunkt passiert werden. Dazu durchlaufen die Probanden die Nullposition in einer flüssigen Bewegung ohne anzuhalten. Erst anschließend rotieren sie langsam wieder in die Ausgangsposition. Die Abbildung 7 gibt eine Übersicht der Armbewegungsaufgabe:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7. Die zu realisierenden Bewegungen der Hebelvorsichtung incl. Start- und Endposition (modif. nach Agethen, 2015, S. 126).

Durch die Holzverkleidung wird eine visuelle Kontrolle der Bewegung während der Ausführung verhindert. Ziel bei der Ausführung der Aufgabe ist es, die Bewegung möglichst genau auszuführen (Treffen der UKP) und die Gesamtbewegungszeit von 1800 ms nicht zu überschreiten. Letzterer Aspekt gibt in der Untersuchung Aufschluss über die erreichte Automatisation, welche in dieser Arbeit jedoch keine Relevanz hat. Ebenfalls ist im Untersuchungsdesign eine kognitive Sekundäraufgabe (Kästchen- Memory-Aufgabe oder auch N-Back-Aufgabe) integriert, welche bei dem Normaltest durchgeführt wurde, jedoch im Verlauf dieser Arbeit nicht beachtet werden muss.

3.3 Stichprobe

Insgesamt umfasste die Untersuchung 26 Versuchsteilnehmer, wobei die Daten von 24 Vpn ausgewertet wurden. Eine Versuchsperson hatte während der Untersuchung so große Abweichungen produziert, dass die angezeigten Fehlerbereiche überschritten wurden und die Person damit kein Feedback mehr angezeigt bekam. Sie war dadurch nicht in der Lage, mit der gegebenen Feedback-Prozedur zu lernen, da ihr das nötige Feedback nicht bereitgestellt werden konnte. Die andere Person machte bei der Dual-Task-Aufgabe im Retentions-Test überdurchschnittlich viele Fehler. Sie hatte die Aufgabe offensichtlich nicht verstanden.

Von den 24 Vpn waren sechs Männer und 18 Frauen. Das Durchschnittsalter betrug 21,7 Jahre (SD = 2,7), wobei die jüngste Person 18 und die älteste Person 29 Jahre alt war. Von den Probanden waren 20 Rechtshänder und vier Linkshänder, wie durch das Edinburgh Headness Inventory (Anhang III) ermittelt wurde (vgl. Oldfield, 1971). In VG 1 (BWA-15) waren zwölf Probanden, davon drei Männer und neun Frauen. In VG 2 (BWA-85) waren zwölf Probanden, davon vier Männer und acht Frauen.

Mit 24 Personen bestand der größte Teil der Probanden aus Sportstudenten, zwei Personen kamen aus einem anderen Studiengang (Anhang I). Bei der Aufteilung der Probanden in den Gruppen wurde darauf geachtet, dass das Verhältnis von Männern und Frauen etwa gleich war.

3.4 Untersuchungsdesign

Die Teilnehmer nahmen an sechs Terminen teil, welche auf zwei Wochen verteilt wurden. Den gesamten Untersuchungsverlauf zeigt Tabelle 2.

Tabelle 2. Untersuchungsablauf.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.5 Untersuchungsablauf

3.5.1 Aneignungsphase

Am ersten Tag der Untersuchung (Termin 1) wurde die Aneignungsphase durchgeführt, wobei die Probanden mit der Messapparatur, den Aufgaben und dem Untersuchungsablauf vertraut gemacht wurden. Der erste Untersuchungstag diente dem Verständnis der Aufgaben und galt somit als Pre-Acquisition oder als Aneignung für das Experiment. Vor Beginn der Aneignung lasen sich die Probanden die allgemeinen Teilnehmerinformationen durch, füllten eine Einwilligungserklärung, einen Eingangs-Fragebogen incl. ‚Edinburgh Handedness Inventory’ sowie die Verpflichtung zum Stillschweigen (Anhang II-VI) aus und wurden anschließend wie in Kapitel 3.1 beschrieben und in Abbildung 6 verdeutlicht, am Versuchsaufbau positioniert.

Den Teilnehmern wurde anschließend mit einer Powerpoint-Präsentation die zu erlernende primäre Armbewegungssequenz, die Sekundäraufgabe sowie die Tests und der weitere Untersuchungsablauf in standardisierter Form erklärt. Die kompletten Folien der Powerpoint-Präsentation incl. Instruktionen an die Probanden sind für Termin 1 und 2 im Anhang VIII und IX hinterlegt. Für den Übungsleiter gab es parallel eine Checkliste, auf der die Abläufe des Experiments standen, um die Einheitlichkeit der Untersuchung zu sichern. Eine Checkliste ist für Termin 1 im Anhang X hinterlegt.

Bei der ersten praktischen Aufgabe absolvierten die Vpn fünf Aneignungsversuche der primären Hebelsequenz, welche jeweils aus einer Videopräsentation mit anschließender Bewegungsausführung bestand. Zusätzlich erhielten sie für jede der fünf Ausführungen Feedback zu den einzelnen UKP und zur Bewegungszeit, welches Abbildung 8 veranschaulicht:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8. Beispiel zur Feedbackpräsentation der Armbewegungssequenz für die drei UKP.

Um die Feedbackpräsentation besser zu verstehen, wird sie im nachfolgenden Absatz näher erklärt.

In dem gelben Bereich am oberen Bildschirmrand sind zur Erinnerung die Sollwerte der drei UKP aufgeführt. Die drei blauen Balken geben jeweils die Abweichung des entsprechenden UKP vom Sollwert an. Ragt ein Balken von der Mittellinie aus nach oben, so war der produzierte Winkel 𝛼 zu groß (Unterarm zu distal vom Körper). Analog gilt für einen nach unten ragenden blauen Balken, dass der produzierte Winkel 𝛼 zu gering war (Unterarm zu proximal am Körper). Für den rechten blauen Balken in Abb. 8 bedeutet dies also, dass der produzierte Winkel beim 3. UKP >70° betrug.

Jede Feedbackvisualisierung wurde in der Untersuchung absichtlich nicht skaliert, da diese Rückmeldung möglichst wenig detaillierte Informationen geben sollte. War für einen UKP gar kein blauer Balken zu sehen, so wurde der UKP auf zwei Nachkommastellen genau getroffen.

Nach den fünf Probeversuchen wurde der Normaltest als Aneignungstest durchgeführt. Dabei wurde eine Sekundäraufgabe (n-Back-Aufgabe oder auch Kästchen-Memory-Aufgabe) vorgestellt und mit der primären Bewegungsaufgabe kombiniert. Es wurde darauf hingewiesen, dass die primäre Bewegungsaufgabe stets Priorität hat. Die Doppeltätigkeit hat in dieser Arbeit keine Relevanz und wird daher nicht weiter thematisiert. Der Ablauf des Normaltests ist im Anhang (XI) hinterlegt.

Am Ende des ersten Untersuchungstermins wurden 30 Trials der Armbewegungsaufgabe absolviert. Bei den ersten zehn der 30 Versuche erhielt der Proband Feedback zu jedem UKP (s. Abb. 8). Während der zweiten zehn Versuche erhielt er Feedback zu jedem einzelnen UKP und zusätzlich ein Summenfeedback der einzelnen UKP. Dabei wurden die drei Fehlerbalken aufaddiert und als ein Balken, ausgehend von der unteren Nulllinie, angezeigt. Bei den letzten zehn Versuchen erhielt der Proband nur noch das Summenfeedback der UKP. Bei einem Summenfeedback wird die Information über die Zuordnung der einzelnen Fehleranteile zu den einzelnen UKP nicht mehr über das externe Feedback transportiert. Abbildung 9 veranschaulicht, wie ein Summenfeedback aussehen könnte:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9. Summenfeedback der drei UKP.

3.5.2 Übungsblock

Der Untersuchungstag 2 (Termin 2) begann wie jeder der folgenden Untersuchungstage mit einer Aufwärmphase, wobei fünf der erlernten Armbewegungen durchgeführt wurden, ohne Starten einer Software am PC. Es wurde anschließend der Normaltest als Vortest (Prä-Test) durchgeführt.

Es folgte ein erster Übungsblock mit zwei Blöcken à 50 Versuchen. Zuvor wurden, wie in allen Übungsblöcken, zehn Versuche als Zwischentest zur Bestimmung der Ausgangsleistung bestimmt, sodass die Probanden insgesamt am 2. Termin 110 Wiederholungen absolvierten. Dabei wurden die zehn Ausgangsversuche gemittelt und als grüner Balken (Zielbandbreite) festgelegt, wie Abbildung 10 veranschaulicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10. Erklärung der Bandbreiten-Feedback-Manipulation in den Übungsblöcken.

Da es sich hierbei um eine adaptive Bandbreiten-Feedback-Manipulation handelt, wird sie nun näher erklärt. Die ermittelte Zielbandbreite aktualisiert sich alle zehn Versuche erneut, womit der grüne Balken für diese Zeit konstant bleibt. Bei den ersten zehn Trials erhält der Proband kein Feedback.

Quantitatives Fehlerfeedback erhält man nur dann, wenn man außerhalb der zuvor ermittelten Zielbandbreite liegt. Quantitative Rückmeldung wird bereitgestellt, indem man in einem Trial eine höhere Abweichung als im Mittel der letzten zehn Trials produziert. Dies wird daran veranschaulicht, dass ein blauer Balken hinter dem grünen Balken hervorsticht. Ist die Abweichung zur Zielbandbreite nicht so groß, so ist kein blauer Fehlerbalken zu erkennen, und der Proband erhält somit die qualitative Rückmeldung, dass der Versuch innerhalb der Bandbreite ist (vgl. Kap. 2.4).

Es bleibt die Frage, wie sich die beiden VG BWA-15 und BWA-85 voneinander unterscheiden. In der BWA-15-Gruppe wurde das 15 %-Perzentil und in der BWA-85- Gruppe das 85 %-Perzentil der jeweils letzten zehn Trials berechnet, um damit die Bandbreite festzulegen. Die Bandbreite passt sich alle zehn Trials erneut an und wird blockweise verteilt.

In der BWA-15-Gruppe erhalten die Probanden somit ungefähr zu 85 % der Versuche Fehlerfeedback (Manipulation), dass sie oberhalb ihrer adaptiven Bandbreite liegen. In den restlichen Versuchen wird ihnen kein quantitatives Fehlerfeedback angezeigt. Sie sehen hierbei nur einen grünen Balken ohne herausragenden blauen Fehlerbalken.

Analog erhalten die Probanden in der BWA-85-Gruppe zu ungefähr 15 % der Versuche Fehlerfeedback (Manipulation), dass sie oberhalb ihrer adaptiven Bandbreite liegen. In den restlichen Versuchen wird ihnen kein quantitatives Fehlerfeedback angezeigt, wobei sie ebenfalls keinen herausragenden Fehlerbalken sehen.

„Eine größere Bandbreite geht in der Regel mit einer Reduktion der Häufigkeit des quantitativen Feedbacks einher“ (Agethen, 2015, S. 84).

Je weniger Fehler man macht, desto niedriger wird die Zielbandbreite. Man hat in beiden VG die Möglichkeit, sich ans Ziel heranzuarbeiten und den grünen Balken zu senken, was einen positiven motivationalen Aspekt aufgreift.

Die Untersuchungstage 3 – 5 bestanden jeweils aus drei Übungsblöcken à 50 Versuchen zur Bewegungsaufgabe nach vorangegangener Aufwärmphase und Zwischentest, sodass die Probanden insgesamt 160 Wiederholungen ausführten (siehe Tabelle 2).

3.5.3 Untersuchungsende

Am Untersuchungstag 6 wurde abschließend noch einmal der Normaltest als Retentions-Test durchgeführt. Die Vpn füllten einen postexperimentellen Fragebogen (s. Anhang VII) aus und erhielten zwei Wochen nach Abschluss des Experiments einen MSRS-Fragebogen per Mail, den sie ausgefüllt zurückschickten.

Zur Ergebnisauswertung wurden die insgesamt 2*5 Armhebelbewegungen unter ST- Bedingungen (Anhang XI) der Normaltests aus den Terminen 2 (MZP 1) und 6 (MZP 2) ausgewertet, um Aufschluss über die Behaltensleistung zu erhalten. Ebenfalls werteten wir den Normaltest aus Termin 1 (Pre-Acquisition-Test) aus, der jedoch nicht auf Interaktionseffekte untersucht wurde.

3.6 Untersuchte Variablen

3.6.1 Abhängige Variable

Die abhängigen Variablen stellen der absolute Fehler (AE), der variable Fehler (VE) sowie der n-Back-Fehler (nBE) dar. Der absolute Fehler ist ein geeignetes Maß, um die Genauigkeit einer Bewegung zu erfassen, da er sensibel für Abweichungen vom Sollwert ist, denn alle Abweichungen gehen unabhängig von der Richtung vom Ziel als Betrag in die Gleichung mit ein (vgl. Schmidt & Lee, 2005, S. 28 - 29). Da wir uns in dieser Arbeit mit der Bewegungskonstanz beschäftigen, wird der VE zur Beurteilung herangezogen (vgl. ebd., S. 26 - 27). Wie bereits beschrieben, stellt der VE nach Winstein & Schmidt (1990) das sensibelste Maß für Veränderungen während des Lernprozesses dar. Ein niedriger VE weist auf eine hohe Konstanz innerhalb der Bewegungsentwicklung hin.

Für die abhängige Variable VE wurde der variable Fehler über alle Umkehrpunkte der jeweiligen zehn Trials aus dem Prä- und Retentions-Test berechnet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11. Formel für die Berechnung der abhängigen Variable VE (modif. nach Agethen, 2015, S. 148).

3.6.2 Unabhängige Variable

Es wurden zwei unterschiedliche Feedbackgruppen untersucht:

VG 1: 15 % adaptive Bandbreiten-Feedback-Gruppe (BWA-15)

VG 2: 85 % adaptive Bandbreiten-Feedback-Gruppe (BWA-85)

3.7 Operationalisierte Forschungshypothese

Die Verbesserung des mittleren variablen Fehlers (VE) der Armbewegungssequenz ist die abhängige Variable, welche durch die Normaltests in Termin 2 und 6 geprüft wird. Die Versuchsgruppenzuordnung und die Messzeitpunkte stellen die unabhängigen Variablen mit den Ausprägungen VG 1 (BWA-15) und VG 2 (BWA-85) sowie MZP 1 und MZP 2 dar. Auf Basis der in Kapitel 2.5 formulierten allgemeinen Forschungshypothese kann nun folgende operationalisierte Forschungshypothese aufgestellt werden:

In der BWA-85-Gruppe reduziert sich der VE vom Prä-Test zum Retentions-Test unter ST-Bedingungen stärker als in der BWA-15-Gruppe.

4 Ergebnisse

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der Untersuchung veröffentlicht und anschließend auf Basis der operationalisierten Forschungshypothese in Kapitel 5 diskutiert. Zum Schluss wird in Kapitel 6 ein Fazit mit einem kleinen Ausblick auf künftige interessante Forschungsuntersuchungen gegeben.

4.1 Anwendungsvoraussetzung

Die Sphärizität mithilfe des Mauchly-Test sowie die Gleichheit der Fehlervarianzen mithilfe des Levene-Test konnten erfüllt werden.

Für die Überprüfung der operationalisierten Forschungshypothese wird eine zweifaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) für die jeweils 2-fach gestuften Faktoren Messzeitpunkt (MZP) x Versuchsgruppe (VG) mit Messwiederholung auf dem Faktor MZP (Prä-Test, Retentions-Test) berechnet.

Zur Hypothesenprüfung werden die Interaktionseffekte MZP x VG und die Haupteffekte MZP betrachtet.

Das Signifikanzniveau wird auf p < .05 festgelegt (vgl. Bortz & Döring, 2003, S. 501). Als Effektgröße wird das partielle Eta-Quadrat (n 2) berechnet.

Das komplette SPSS-Output ist im Anhang (XII) hinterlegt.

4.2 Deskriptive Statistik

Tabelle 3. Mittelwert und Standardabweichung für den VE zum MZP 0, MZP 1 und MZP 2.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

* Ein Fall konnte aufgrund eines Aufzeichnungsfehlers in der BWA-85-Gruppe nicht dargestellt werden, sodass die Gesamtanzahl um einen Wert reduziert wurde.

4.3 Hypothesenprüfung

Die in Kapitel 3.7 formulierte operationalisierte Forschungshypothese konnte in dieser Untersuchung nicht bestätigt werden.

Es wurde mit dem Test auf Interaktionseffekte zwischen MZP und VG überprüft, ob das Lernen abhängig von der VG ist. Die Auswertung in SPSS lieferte mit 𝐹(1;22) = 3.844 eine Signifikanz von p = .063. Das Signifikanzniveau wurde damit verfehlt. Das partielle n 2 = .15 zeigt eine Varianz von 15 %.

Weiterhin wurde mit dem Test überprüft, ob sich die VG überhaupt vom Prä-Test (MZP 1) zum Retentions-Test (MZP 2) im mittleren variablen Fehler signifikant verbesserten. Die Auswertung mit SPSS ergab einen Innersubjekteffekt zwischen den MZP von 𝐹(1;22)= 31.194 bei einer Signifikanz von p < .001. Mit dem partiellen n 2 = .59 wurde eine aufgeklärte Varianz von 59 % festgestellt.

Zum Schluss wurde mit dem Test auf Zwischensubjekteffekte geprüft, ob sich die Gruppen gleichmäßig entwickeln, unabhängig vom MZP. Die Auswertung mit SPSS lieferte mit 𝐹(1;22) = .017 eine Signifikanz von p = .896. Mit dem partiellen n 2 = .01 wurde kaum Varianz festgestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12. Mittelwerte und Standardabweichung zum Prä-Aneignungs-Test-, Prä-Test und Retentions-Test für die abhängige Variable VE in der BWA-15-Gruppe und BWA-85-Gruppe.

5 Diskussion

5.1 Aneignungsleistung

Die Consistency-Hypothese und die Befundlage zum Umkehreffekt (Kap. 2.3.4 & Kap. 2.3.5 sowie vgl. Marschall et al., 2007) legen nahe, dass sich keine signifikanten Unterschiede in der Aneignungsleistung der beiden Versuchsgruppen finden werden. „Frühere Analysen der Aneignungsleistung unter unterschiedlich relativen Häufigkeits- Bedingungen zeigten, dass während Versuchsperioden, in denen kein Feedback vorausging, oder während Bedingungen mit geringer Feedbackhäufigkeit, eine konstantere Ausführungsleistung erreicht wurde, verglichen mit Versuchen, denen Feedback vorausging, oder mit Bedingungen mit hoher Feedbackhäufigkeit“ (Agethen, 2015, S. 172).

Aufgrund des Designs des durchgeführten Experiments liegen keine konkreten Daten zur Aneignungsleistung vor, sodass Unterschiede zwischen den Gruppen nur vermutet werden können. Die durchgeführten Zwischentests (10 Trials ohne Feedback in den Übungsblöcken) dienen der Behaltensleistung zur bisherigen Lernleistung im Übungsverlauf. Ein klassischer Aneignungstest wurde im Vergleich zu Winstein & Schmidt (1990) nicht durchgeführt. Eine Möglichkeit würde in der Durchführung der jeweils letzten zehn Versuche in den Übungsblöcken als early-retention-test bestehen.

Allerdings bekommen hierbei die VG weiterhin ihr individuelles adaptives Bandbreiten- Feedback, sodass die Ergebnisse entscheidend beeinflusst werden können.

5.2 Behaltensleistung

Die Untersuchung der Messzeitpunkte ergibt mit p < .001 einen hochsignifikanten Haupteffekt MZP und weist mit einem n 2 = 0.59 nach Cohen (1969) einen großen Effekt auf (Tabelle 4). Der Haupteffekt Messzeitpunkt weist eine aufgeklärte Varianz von 59 % auf. Die Versuchsgruppen verbessern sich also in hohem Ausmaß vom Prä- zum Retentions-Test über beide Gruppen betrachtet.

Tabelle 4. Klassifikation von Effektstärken (modif. nach Cohen, 1969, S. 278-280).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der Interaktionseffekt zwischen MZP 1 und MZP 2 wird mit p = .063 nur knapp nicht signifikant. Somit kann die operationalisierte Forschungshypothese, dass sich in der BWA-85-Gruppe unter ST-Bedingungen der VE (Bewegungskonstanz) vom Prä- zum Retentions-Test stärker reduziert als in der BWA-15-Gruppe, nicht bestätigt werden. Ein größerer Stichprobenumfang würde hier wahrscheinlich zu einem signifikanten Ergebnis führen. Das partielle n 2 = .15 weist einen großen Interaktionseffekt zwischen MZP und VG auf (s. Tab. 4). Die Varianz zwischen Prä- und Retentions-Test ist zu 15 % auf die Gruppe zurückzuführen. Ähnliche Ergebnisse zeigen Agethen und Krause (2016). Die Autoren fanden ebenfalls einen signifikanten Haupteffekt für den VE, jedoch keine Unterschiede zwischen den Interventionsgruppen.

Die Reduktion des mittleren variablen Fehlers ist in VG 1 mit 1,83° mehr als doppelt so hoch wie in VG 2 mit 0,88°. Die VG 1 verbessert sich im mittleren variablen Fehler von Prä- zum Retentions-Test von 4,80° (SD = 1,10°) auf 2,97° (SD = 0,49°), während sich VG 2 von 4,28° (SD = 1,24°) auf 3,40° (SD = 0,78°) im mittleren variablen Fehler verbessert. Die Standardabweichungen sind in bei dem Prä- und Retentions-Test in den jeweiligen Gruppen niedrig, d.h. die Streueffekte innerhalb der Gruppen sind nicht so groß.

Da frühere Studien (vgl. Kap. 2.3.5 & Kap. 2.4.1) Effekte zur Bewegungskonstanz unter ST-Bedingungen bei motorischen Aufgaben festgestellt haben, wird an dieser Stelle über das Ausbleiben eines signifikanten Wertes nachgedacht.

Das Ausbleiben eines signifikanten Gruppenunterschiedes könnte in der hohen Anzahl an Übungsversuchen begründet sein. Die bisher durchgeführten Studien (vgl. z.B. Lee & Carnahan, 1990; Sherwood, 1988) haben deutlich weniger Übungsumfänge (60 – 120 Versuche) verwendet. Im vorliegenden Experiment absolvierten die Vpn 550 Trials zwischen dem Prä- und Retentions-Test. Es könnte möglich sein, dass die VG nach 350 Übungsversuchen signifikante Unterschiede gezeigt haben, diese aber durch die restlichen 200 Trials aufgehoben wurden. Das liegt darin begründet, dass sich mit der Zeit ein Deckeneffekt, vor allem für den CE, gebildet haben könnte (vgl. Agethen, 2015, S. 169). Die Übenden haben sozusagen einen Maximalwert ihrer Lernleistung erreicht, was als Leistungsasymptote bezeichnet wird. Der VE stellt nach Winstein und Schmidt (1990) das sensibelste Maß für Veränderungen während des Lernens dar, womit sich Leistungsverbesserungen langsam entwickeln. Allerdings wurden in diesen Studien höchstens 120 Übungsversuche ausgeführt. In der Studie von Sadowski et al. (2013) konnten auch noch Gruppenunterschiede nach 640 Trials gefunden werden (s. Tabelle 1). Allerdings handelte es sich hierbei um eine komplexe Gymnastik-Aufgabe (Erlernen eines Rückwärtssaltos), und es wurde eine andere abhängige Variable RC (rate of technical conformity, Punkterichterwertung) gewählt, sodass ein Vergleich zu diesem Experiment (horizontale Unterarmbewegung mit drei UKP, abhängige Variable VE) nicht ohne Weiteres gezogen werden kann. Neben der Aufgabe des Experiments unterscheidet sich ebenfalls der Feedback-Zeitplan (fünf Übungsblöcke) von früheren Experimenten (vgl. z.B. Lee & Carnahan, 1990, spatio-tempral task mit zwei räumlichen Zielen in einer Übungssession; Sherwood, 1988, Armhebelaufgabe mit einem UKP in einer Übungssession).

Ob es wirklich zu einer Leistungs-Performance kommt, könnte mit einem eingeschobenen Normaltest nach dem 3. oder 4. Übungsblock festgestellt werden. Die große Effektstärke (n 2 𝑝 = .15) deutet darauf hin, dass signifikante Unterschiede in diesen Tests gefunden werden könnten.

Sinnvoll an dieser Stelle wäre einen session-to-session-Vergleich durchzuführen, um zu überprüfen, bei wieviel % der Trials es zu mindestens einen UKP quantitatives Feedback gibt. In jedem Fall bietet es sich an, das vorliegende Experiment mit einer höheren Anzahl an Versuchspersonen zu ergänzen, um aussagekräftigere Ergebnisse zu erhalten. Die Wahl von BWA-85 sei auch an dieser Stelle noch zu diskutieren. Möglicherweise ist die individualisierte 85 %-Bandbreite zu hoch für den Übenden, sodass er zu wenig quantitatives Feedback (und damit zu viel qualitatives Feedback) bekommt.

Schlussendlich muss die operationalisierte Forschungshypothese verworfen werden. Allerdings sollten die Ergebnisse nicht vernachlässigt werden und künftige Untersuchungen dazu anregen, ähnliche adaptive Bandbreiten-Feedback- Untersuchungen mit größeren Stichproben anzustellen.

6 Fazit und Ausblick

Die Feedback-Forschung findet sportpraktische Anwendung für Trainer, Sportlehrer und Therapeuten zur Entscheidungsfindung wann, wie, wie oft, und wo Feedback zielgerecht eingesetzt werden kann.

Mit der Veröffentlichung des Reviews von Salmoni et al. (1984) hat die Feedback- Forschung ihre Geburtsstunde erlebt, welche bis heute viele sportwissenschaftlich relevante Studien zum Vorschein gebracht hat (s. Kap. 2.3.5 sowie Tab. 1). Besonders die Manipulation der Rückmeldung, z.B. in Form eines Bandbreiten-Feedbacks, scheint eine interessante Feedback-Prozedur darzustellen, dessen Befundlage auf den ersten Blick eindeutig erscheint, jedoch kaum adaptive, sich verändernde Toleranzbandbreiten beinhaltet. Eine Betrachtungsweise, die Ergebniskonstanz bei motorischen Aufgaben zu erforschen, stellt die Consistency-Hypothese von Winstein und Schmidt (1990) dar, welche vermuten lässt, dass Bandbreiten-Feedback vorteilhaft für motorische Lernprozesse ist.

Die durchgeführte Untersuchung zeigt, dass die Hypothese einer besseren Behaltensleistung für die Bewegungskonstanz einer Gruppe mit hoher adaptiver Bandbreite nicht verifiziert werden kann. Dies ist aber keinesfalls als Rückschlag anzusehen, da schon viele Studien keine signifikanten Unterschiede dahingehend feststellen konnten (vgl. Agethen & Krause, 2016; Butler & Fischman, 1996). Ältere Befunde (vgl. Lee & Carnahan, 1990; Sherwood, 1988; Winstein & Schmidt, 1990) haben jedoch schon Effekte einer größeren Bewegungskonstanz in der Behaltensleistung gezeigt. Eventuell ist die Wahl von BWA-85 zu überdenken, da adaptive, individuelle Bandbreiten von 85 % die Untergrenze für signifikante Unterschiede unterschreiten können. Für weitere Untersuchungen sollte darauf geachtet werden, einen early-retention-test oder einen Normaltest nach den Übungsblöcken durchzuführen, damit die Daten zur Aneignungsleistung ebenfalls ausgewertet werden können. Weiterhin könnte damit eine Zwischenbilanz für die Behaltensleistung gezogen werden.

Letztendlich ist es schwierig, einen Vergleich zwischen den Ergebnissen des aktuellen Experiments und älteren Resultaten zu ziehen, aufgrund des Feedback-Zeitplans, der Art der motorischen Aufgabe sowie des Übungsumfangs.

Die Untersuchung zeigt einige Implikationen für die Gestaltung von Feedback- Prozeduren, die künftige Arbeiten absichern könnten, unter der Voraussetzung, das verwendete Design mit höherem Stichprobenumfang zu übernehmen und weiterhin mit adaptiven Bandbreiten-Feedback zu forschen, um eventuell die Signifikanzhöhe zu erreichen.

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Anhang

I.Tabelle mit Probandeninformationen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

X.Checkliste Termin 1

Termin 1 – Aneignung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vorbereitung

- PC an
- Boxen an
- Netzteil an
- Monitore an
- Kalibrierung*
- Allgemeine Teilnehmerinformation vorlegen
- Einwilligungserklärung ausfüllen lassen
- Verschwiegenheitserklärung ausfüllen lassen
- Eingangsfragebogen ausfüllen lassen
- Kodierliste ausfüllen
- VP-Nr. zuordnen
- Kontaktdaten eintragen
- Versuchsaufbau erklären
- Nullpunktgewöhnung
- Positionierung* vornehmen (130° Arm-Rumpf-Winkel in 0- Position) und dokumentieren
- Armlänge
- Sitzhöhe + Stuhl festmachen
- Entfernung vom Tisch
- Seitliche Ausrichtung
- vorderes Licht aus + hinteres Licht an
- Klappe zu
- Linke Probandenhand vor Tastatur

Präsentation

- Dateipfad: Desktop\Präsentationen\Präsentation Termin 1.pptx
- Instruktion mit Hilfe der PPT

5 Aneignungsversuche mit Video (KP+KR)

- Dateipfad: Desktop\BWAdaptive\Einheit 1_1_5 trials
- Nicht-schalldichte Kopfhörer aufsetzen
- Abwechselnd Video aus PPT zeigen und Übungsversuch durchführen
- PaDuTaS erst schließen wenn „Ende“ im roten Balken zu lesen ist
- Aufgabe verstanden? (0-Position, UKPs)

Probetest

- Dateipfad: Desktop\BWAdaptive\NBack_Test
- Nicht-schalldichte Kopfhörer aufsetzen
- Durchführung Probetest
- PraDuTaS erst schließen wenn „Ende“ im roten Balken zu lesen ist
- Test verstanden? (5-5-10-5-5-Schachtelung, N-Back-Aufgabe, Priorisierung*)

30 Übungsversuche ST (KP+KR)

- Dateipfad: Desktop\ BWAdaptive\Einheit 1_2 30 trials
- Schalldichte Kopfhörer aufsetzen
- Durchführung Aneignungsversuche
- PraDuTaS erst schließen wenn „Ende“ im roten Balken zu lesen ist

Anschließend

- Nächste Termine abgemacht?
- Datensätze umbenennen* (Vpn-Nr.)
- Datensätze sichern*
- Daten à BWAdaptive à Versuchspersonen-Ordner
- Externe Festplatte à Daten à BWAdaptive à Versuchspersonenordner
- BuTà Daten à BWAdaptive à Versuchspersonenordner

Anmerkungen

XI.Ablauf eines Testblocks

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

XII.Output SPSS Software

GLM VE_M1_ST_gesamt VE_M2_ST_gesamt BY VG

/WSFACTOR=MZP 2 Polynomial

/METHOD=SSTYPE(3)

/PLOT=PROFILE(MZP*VG)

/PRINT=DESCRIPTIVE ETASQ HOMOGENEITY

/CRITERIA=ALPHA(.05)

/WSDESIGN=MZP

/DESIGN=VG.

Allgemeines Lineares Modell

[DatenSet0] C:\Users\kraused\Documents\Bandwidth adaptive.sav

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tests der Innersubjekteffekte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Profildiagramm

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

DATASET ACTIVATE DatenSet0.

SAVE OUTFILE='C:\Users\kraused\Documents\Bandwidth adaptive.sav'

/COMPRESSED.

58 von 58 Seiten

Details

Titel
Adaptive Feedback-Bandbreiten und ihre Effekte auf die Bewegungskonstanz beim Erlernen einer Armbewegungssequenz
Untertitel
Rückmeldungsgestütztes Lernen mit variierten Toleranzbandbreiten
Hochschule
Universität Paderborn  (Bewegung und Psychologie)
Note
1,3
Autor
Jahr
2017
Seiten
58
Katalognummer
V456458
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Bandbreiten-Feedback, Consistency Hypothese, motorisches Lernen, augmented feedback, Bewegungskonstanz, Feedback Training
Arbeit zitieren
Max Erdmann (Autor), 2017, Adaptive Feedback-Bandbreiten und ihre Effekte auf die Bewegungskonstanz beim Erlernen einer Armbewegungssequenz, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/456458

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