Kognitives Lernen

Kognitives Lernen Inhaltsverzeichnis

1. „Kognitives Lernen“: Begriffsdefinition

2. Neurobiologische Grundlagen
2.1. Komplexe Netze
2.2. Allgemeiner und emotionaler Kontext
2.3. Neuronale Netze
2.4. Die Bedeutung einer Information
2.5. Komplexe Gehirntätigkeit
2.6. Das Gehirn - ein selbstreferentielles System
2.7. Behaltensleistung und emotionaler Farbgebung
2.8. Differenzierung in Gedächtnisformen
2.9. Der Sinnzusammenhang von Informationen

3. Lernen als Informationsverarbeitung
3.1. Lernstufen nach Gagné (1969)
3.2. Lernen nach dem Computermodell
3.3. Entdeckendes Lernen/Handeln und Denken

4. Problemlösen
4.1. „Problem“: Begriffsdefinition

5. Problemlösungsstrategien
5.1. Problembeispiele
5.2. Lösungsvorschläge zu den Problembeispielen
5.3. Aktueller Ausblick

6. Literaturverzeichnis

1. „Kognitives Lernen“: Begriffsdefinition

Lernen ist nach allgemeinem Verständnis das Aneignen von Kenntnissen und Fähigkeiten. Darüber hinaus, vor allem nach dem Verständnis der Psychologie, können auch Gefühle und Verhaltensweisen „erlernt“ werden. Der Prozess des Lernens ist Gegenstand verschiedener Wissenschaftszweige, wie z.B. der psychologischen Lerntheorie, der Pädagogik und pädagogischen Psychologie sowie der Verhaltensforschung. Der Begriff „kognitiv“ erweitert die Definition hinsichtlich des Erkennens und Wahrnehmens.

2. Neurobiologische Grundlagen

Die neurobiologischen Grundlagen des Gehirns bilden die Grundlage für alle Lernprozesse. Diese wurden in der Vergangenheit durch die Pädagogik oft als „ biologistisch “ abgetan und finden in der modernen Pädagogik immer stärkere Beachtung und Wichtigkeit. Neun wichtige Punkte werden im folgenden erläutert:

2.1. Komplexe Netze

Informationen werden im Gegensatz zur oft vorherrschenden Meinung nicht in Schubladen abgelegt, sondern in komplexen Netzen angeordnet. Die Aspekte eines Ereignisses werden aufgesplittet in visuelle, akustische und sensible Eindrücke und in verstreuten Bereichen der Großhirnrinde gespeichert. Hieraus resultiert die enorme Leistungsfähigkeit des Gehirns mit seinen unendlichen Kopplungsmöglichkeiten.

2.2. Allgemeiner und emotionaler Kontext

Das Gehirn speichert neben den einzelnen Bausteinen jeweils auch deren Kontext, also wo, wann und unter welchen Umständen ein Ereignis eingetreten ist. Eine starke emotionale Verbundenheit mit dem zu Lernenden führt zu einer beachtlichen Behaltensleistung.

2.3. Neuronale Netze

Die elektrischen und chemischen Prozesse im Gehirn sind die Basis für die Entwicklung von neuronalen Netzen. Die ca. 1 Billion Gehirnzellen erfahren ihre Vernetzung durch elektrische und chemische Prozesse. Die neuronalen Netze stellen die materielle Grundlage jeder kognitiven Leistung dar.

2.4. Die Bedeutung einer Information

Jede Information, die über die Sinnesorgane wahrgenommen wird, wird in die zunächst neutrale „Sprache“ des Gehirns transferiert. In einem weiteren Schritt bewertet das Gehirn diese Information, fügt ihr eine Bedeutung bei und verknüpft sie anhand innerer Kriterien. Das Gedächtnis und Bewertungssystem sind untrennbar miteinander verbunden - beides bedingt sich gegenseitig.

2.5. Komplexe Gehirntätigkeit

Ohne die Begriffe Bedeutung und (Selbst-)Bewertung ist die Verarbeitung von ursprünglich neutralen neuronalen Erregungen in einem Gesamtkontext nicht verstehbar, ebenso wenig die Fähigkeit des Gehirns, seine Leistungen auf verschiedene Gebiete zu verteilen und somit komplexe Gehirnfunktionen zu entwickeln.(Gudjons, S.224) Höhere Funktionen wie Bewusstsein oder Selbstbewusstsein haben keinen neuro-anatomischen Ort. Eine solche komplexe Gehirntätigkeit wird auch als Emergenz bezeichnet.

2.6. Das Gehirn - ein selbstreferentielles System

Das Gehirn lernt selbstreferentiell, d.h. es entwickelt aktiv Kriterien mit denen es die eigene Leistung anhand von Erfolg und Misserfolg bewertet. „Die Wirklichkeit wird vom Menschen nicht ge-, sondern erfunden.“(Gudjons, S.224) Dieses geschieht durch die Bedeutungsgebung (vgl. 2.4.) von ehemals wertneutralen Reizen.

2.7. Behaltensleistung und emotionaler Farbgebung

Das limbische System färbt jegliche Eindrücke emotional ein. Somit sind das Gedächtnis- und Gefühlssystem stark aneinander gekoppelt. Emotional stark gefärbte Aspekte sind einprägsam; emotional schwächere werden schnell vergessen.

2.8. Differenzierung in Gedächtnisformen

Man kann das Gedächtnis in vier verschiedene Formen einteilen:

Das Wiedererkennungsgedächtnis hilft, das was man einmal gesehen hat, als bekannt einzuordnen. Weitaus wichtiger ist das Arbeitsgedächtnis, welches die Möglichkeit hat, über das Assoziationsgedächtnis auf das Langzeitgedächtnis zurückzugreifen.

Weiter unterscheidet man zwischen deklarativem bzw. explizitem oder prozeduralem bzw. impliziertem Gedächtnis. Ersteres umfasst das bewusste Wissen. Letzteres beinhaltet die Automatismen.

2.9. Der Sinnzusammenhang von Informationen

Die Gedächtnisleistung verbessert sich enorm, wenn der Lernende einen Sinnzusammenhang zu einer Information herstellt. Sogenanntes „ träges Wissen “ entsteht dann, wenn neue Information nicht auf schon bekanntes Vorwissen bezogen wird. Somit ist die Bildung von Sinnzusammenhängen essentiell.

3. Lernen als Informationsverarbeitung

Die Erkenntnisse der modernen Gehirn- und Kognitionsforschung werfen die Frage auf, wie Lernen als Informationsverarbeitung funktioniert.

Die Gestaltpsychologie betont die Bedeutung der Wahrnehmung, der Einsicht, des produktiven Denkens und Problemlösens beim Lernen. Es zählen weniger die „äußeren Bedingungen, sondern vielmehr die innere Repräsentation und Verarbeitung der eigenen Umwelt in Wissensstrukturen und Handlungspläne.“(Gudjons, S.227)

Robert Gagné versucht eine Verbindung beider Denkrichtungen zu schaffen und entwickelt daraus acht Lernstufen.

3.1. Lernstufen nach Gagné (1969)

Die erste Lernstufe bezeichnet Gagné mit Signallernen. Hier nimmt er Bezug auf die klassische Konditionierung, bei der auf ein bewusst gesetztes Signal sofort eine Reaktion erfolgt. Als zweites nennt er das Reiz-Reaktions -Lernen. Eine positive Verstärkung führt zu einer Reaktion und hilft somit beim Lernen. Der Vergleich mit der Skinner-Box liegt nahe. Mit der motorischen und sprachlichen Kettenbildung verbindet der Lernende ein „gesprochenes Wort“ mit einer Aktion. Das Lernen von Unterscheidungen und Diskriminationen gehört genauso zu den Lernstufen, wie auch das Begriffslernen, mit dem der Lernende sich einen Sachverhalt verdeutlicht, indem er diesen mit einem bereits bekannten analogen Begriff vergleicht. Das Regellernen umfasst das stumpfe Aufnehmen einer Aussage. Die Korrektheit der Aussage wird dabei unkommentiert angenommen. Als letzte Stufe beschreibt das Problemlösen das Ausdenken einer abgewandelten oder neuen Regel für ein bisher unbekanntes Problem.

Gagné betont, dass diese Lernstufen hierarchisch aufeinander aufbauen. Man muss die vorausgehende simplere Stufe erst überwunden haben, um dann zu der höheren komplexeren Stufe zu gelangen. Aus diesem Grund entwickelte Gagné für das schulische Lernen eine Art Karte des zu lernenden Stoffes. Der Lehrer soll nach Möglichkeit seine Aufgaben hierarchisch anordnen. Dieser Ansatz hatte für die Entwicklung der Curriculumtheorie eine bedeutende Rolle.

3.2. Lernen nach dem Computermodell

Neuere Theorien vergleichen das Lernen als Informationsverarbeitung mit einem Computer, der einem Elektrogehirn ähnelt. Doch bei dieser Analogie muss man beachten, dass das Gehirn stets ein Produzent, der Computer aber nur ein Produkt ist. Aus diesem Grund kann man nicht so einfach vom Produkt auf den Produzenten schließen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Informationsverarbeitung nach dem Computermodell (aus: Bower/Hilgard 1984, S.234)

Erläuterungen:

Man beginnt mit dem Lesen des Modells von links nach rechts. Das Modell zeigt in einfacher Form, dass Reize kein direktes Verhalten bewirken, sondern in komplizierten Prozessen verarbeitet, umgestaltet und verändert werden. Ein gesetzter Reiz, in Fachkreisen auch Stimulus genannt, wird als Muster erkannt und, sobald die Kontrollprozesse Aufmerksamkeit signalisieren, kodiert und wahrgenommen. Nur ein kleiner Teil des Wahrgenommenen wird in das Kurzzeitgedächtnis übernommen. Wird diese Information für wichtig und behaltenswert erachtet, wird sie in das Langzeitgedächtnis übertragen, andernfalls ist ein Vergessen die Folge. Dort wird sie in den Gedächtnisstrukturen verankert und wird in den Fakten, dem Wissenüber Sachverhalte, oder Verfahren, dem Wissen,über die Durchführung integriert. Zuletzt bleibt zu erwähnen, dass sämtliche Prozesse durch Ziele bzw. Motive bedingt sind.

Aus diesem Modell wird deutlich, dass der Aufbau von kognitiven Strukturen wichtiger ist als das mechanische Auswendiglernen. Die Verknüpfung des neuen Lernstoffes mit einem „Ankergrund“(Edelmann, S.203) ist dabei von entscheidender Bedeutung.

3.3. Entdeckendes Lernen/Handeln und Denken

Der Pädagoge Jerome S. Bruner betont, dass es notwendig sei, mit Schülern gewisse Methoden der Entdeckung zu üben, damit eine relativ selbständige Lösung eines vorgegebenen Problems möglich ist. Entdeckendes Lernen soll nach Möglichkeit grundlegende Begriffe und Regeln vermitteln, mit denen der Lernende spätere Sachverhalte verstehen und Probleme lösen kann. Auf diese Transfermöglichkeit von Begriffen legt Bruner großen Wert.

Nach H. Aebli entwickeln sich Denkstrukturen aus verinnerlichten Handlungen. „Denken geht also aus dem Handeln hervor und wirkt auf dieses ordnend zurück.“(Gudjons, S.230)

4. Problemlösen

„Problemlösen ist ein Sonderfall planvollen Handelns.“(Edelmann, S.314) Problemlösen beschreibt die Übertragung von vorhandenen Gedächtnisbeständen - sowohl von Wissen wie von Verfahren - auf verschiedene Lösungsmöglichkeiten. Die verschiedenen heuristischen Strukturen helfen beim Umgang mit der Problemlösesituation. Vergleicht man dieses mit der Informationsverarbeitung, wird man erkennen, dass Beachten, Kodieren, Speichern, Abrufen, Generalisieren, etc. auch hier den Lösungsvorgang steuern. Aber Problemlösen kann man lernen, indem man zunächst für sich alleinstehende Wissenselemente, z.B. Definitionen oder Begriffsverständnisse, mit alten Kenntnisbeständen verknüpft, um sie dann rascher und in strukturierteren Einheiten für neue Problemlösungen abrufen zu können. (Skowronek, S.191)

4.1. „Problem“: Begriffsdefinition

Was ist ein Problem? Sehr einfach kann man sagen: Man hat ein Ziel und weiß nicht, wie man es erreichen soll. Genauer gesagt, ist es die Überwindung von Barrieren auf dem „Weg“ vom unerwünschten Anfangszustand zum erwünschten Zielzustand.

Nach Dörner gibt es drei Arten von Barrieren: Die Interpolationsbarriere, die Synthesebarriere und die dialektische Barriere.

Das Problem ist nicht mit einer Aufgabe gleichzusetzen. Beim Lösen von Aufgaben verfügt man bereits über die nötigen Mittel bzw. Strategien. Diese werden auch als Algorithmus, eine genaue Verfahrensweise, bezeichnet. Demgegenüber steht die Heuristik, also unterschiedliche Formen problemlösenden Denkens.

5. Problemlösungsstrategien

Im folgenden werden fünf Problemslösungsstrategien unterschieden:
(1) Versuch und Irrtum
Das Problem wird durch Hypothesenbildung oder durch simples Herumprobieren bewältigt.
(2) Umstrukturierung
Erst wenn ein Problem ungeformt wird, lässt es sich leichter lösen.
(3) Anwenden von Strategien
Hierbei steht planvolles Handeln im Vordergrund. Ein entwickelter Plan im Sinne der Heuristik führt zur Lösung eines Problems.
(4) Systemdenken
Notwendig bei der Lösung von komplexen Problemen, die eine Beachtung der unterschiedlichen voneinander abhängigen Einflüsse fordert.
(5) Kreativität
Hierbei sind Ideenreichtum und originelle Einfälle gefragt. Hilfreich ist das Testen von abweichenden Wegen und das Entwickeln von mehreren Lösungen. Auch eine Zielkritik ist möglich.

5.1. Problembeispiele

Problem 1: der Turm von Hanoi

Vorgaben (Barrieren):
- der Turm ist mit minimaler Zugzahl umzubauen (Ziel)
- es darf keine größere auf eine kleinere Scheibe gelegt werden
- es ist immer nur eine Scheibe pro Zug zu bewegen
- die drei Stäbe sind hierbei beliebig als Ablagemöglichkeit verwendbar

Umbau:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Der Turm von Hanoi; eigene Darstellung

Problem 2: Die pädagogische Situation

(...) Dienstagmorgen, dritte Unterrichtsstunde. Die Mädchen und Jungen des fünften Schuljahres, auf Drehstühlen an Vierertischen sitzend, haben den „Kalif Storch“ vor sich. Ein Mädchen liest: „ “(...)Die Lehrerin steht am Fenster, ihren Text, für die Klasse die erste Ganzschrift, in der Hand. Sie überblickt ihre achtunddreißig „Kunden“ und registriert nebenbei, dass auf der Korkleiste ein paar neue Zeichnungen angehängt sind. „Der Dieter“, denkt sie, „sieht mal wieder aus, als habe er bis Mitternacht am Fernsehapparat gesessen; man müsste mit den Eltern sprechen ... Dein VW muss heute Nachmittag zur Inspektion, nicht vergessen ... Schade, dass der Rolf nicht mehr in der Klasse ist ... Aber eigentlich hat sich der Verein seit Ostern ganz gut entwickelt ... Verstehe gar nicht, weshalb Fräulein B. sich neulich über die Disziplin in der Fünften beklagt hat ... Gerdas Lesen ist eine Katastrophe ...“

Ihr Blick bleibt an Peter Schneider hängen. Der Junge hat die Nase ins Buch gesteckt - aber reichlich tief. Er liest nicht, er malt. Und zwar mitten hinein ins Schuleigentum. Peter ist seit längerem schwierig. Ihr erster Gedanke „Der Junge ist wenigstens beschäftigt“ weicht dem zweiten: „Da muss etwas getan werden.“ In diesem Augenblick hat Peter sein Kunstwerk beendet, wippt auf seinem Stuhl nach hinten, stößt einen Jungen des Nebentisches an, hält sein Buch hoch. Mehrere Kinder werden aufmerksam. Unterdrücktes Lachen ... (aus: Henningsen, P.: Peter stört; in: Flitner/Scheuert: Einführung. in päd. Sehen u. Denken)

Aufgabe: Lösungsvorschläge; mögliche Fortsetzung

Problem 3: die Rechenaufgabe

Anmerkung: Die folgende Additionsaufgabe sollte in maximal 30 Sekunden gelöst werden. Der (fiktive) Zeitdruck ist bei der Bearbeitung zu berücksichtigen!

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

5.2. Lösungsvorschläge zu den Problembeispielen

Der Turm von Hanoi erfordert zum sinnvollen Lösen das Anwenden von Strategien. Beginnt man mit dem einfachen „ Versuch und Irrtum “-Prinzip gerät man wahrscheinlich nach wenigen Zügen in eine Sackgasse. Nun wird man sich einer Strategie zuwenden, und kommt dann zum erwünschten Zielzustand mit 15 Zügen.

Das zweite Problem lässt sich nur Mithilfe der Kreativität lösen. Dadurch bedingt, kann nicht eine eindeutige Lösung des Problems gefunden werden. Mehrere Lösungsansätze führen also zu einer möglichen Problemlösung.

Die Rechenaufgabe ist ein Beispiel für das Lösen durch Umstrukturierung. Addiert man der Reihenfolge nach ohne vorheriges Anordnen, wird man schnell das vorgegebene Zeitlimit überschreiten. Erkennt man aber, dass sich die ersten beiden Zahlen zu 100.000 und die nächsten beiden zu 10.000 addieren und diese jeweils auch noch doppelt vorkommen, liegt die Lösung von 220.000 klar auf der Hand.

5.3. Aktueller Ausblick

Motivation ist eine der überaus wichtigen Voraussetzungen des Lernens überhaupt, denn was wäre die beste kognitive Strategie in der Informationsverarbeitung oder der Problembehandlung, wenn der Lernende nicht motiviert ist. Die Begriffe Motivation, Emotion und Kognition hängen eng miteinander zusammen. Durch die unterschiedlichen Intelligenzen und Begabungen der Lernenden kann es auch zu unterschiedlichen Lernstrategien kommen.

6. Literaturverzeichnis

BOWER, G.H./HILGARD, E.; Theorien des Lernens; Stuttgart; 21984 EDELMANN, W.; Lernpsychologie; Weinheim; 51996

GAGNÉ, R.M.; Die Bedingungen des menschlichen Lernens; Hannover; 1969

GUDJONS, H.; Pädagogisches Grundwissen; Bad Heilbrunn: Klinkhardt; 61999

HENNINGSEN, J.; Einführung in pädagogisches Sehen und Denken; München; 1967

SKOWRONEK, H.; Lenen und Lerntheorien in. L.Roth(Hg.): Pädagogik; München; 1991