Lernen mit Software: Mediendidaktik

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1 Lernen mit Software: Mediendidaktik Seminararbeit Technikpsychologie WS 2001/02 Martina Süssl

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Mediendidaktik Grundlagen der Mediendidaktik Methodik Zielgruppe Lehrziel Interaktionsraum Didaktische Funktion Softwaretypen Präsentations- und Visualisierungssoftware Drill-and-Practice-Programme Tutorielle Systeme Intelligente tutorielle Systeme (ITS) Simulationsprogramme Hypermediaprogramme Lernspiele Mikrowelten Lernströmungen Behaviorismus Kognitivismus Konstruktivismus Einordnung der Lernsoftware in Lernströmungen Software mit behavioristischer Grundlage Software mit kognitivistischer Grundlage Software mit konstruktivistischer Grundlage Zusammenfassung Literatur

3 1. Einleitung Multimedia und Internet scheinen zu Beginn des 21. Jahrhunderts aus unserem Vokabular nicht mehr wegzudenken. Das Wort Multimedia ist in fast alle Lebensbereiche vorgedrungen und zu einem Schlagwort der deutschen Sprache geworden. Das Internet als Netz aller Netze wird immer populärer und verbreitet sich in rasantem Tempo weiter. Besonders im Bereich der Wissensvermittlung bieten sich durch Neue Medien neue Formen des Lernens und Lehrens. Durch Computer und multimediale Lernsoftware kann praktisch jedes Wohnzimmer in ein interaktives Lernzentrum verwandelt werden. Virtuelle Universitäten, Telelearning und elearning ermöglichen einen zeit- und ortsunabhaengigen Zugang zu Lerninhalten. Die Möglichkeit eines internationalen Studiums am Homecomputer bietet interessante Alternativen und Ergänzungen zu herkömmlichen Lehrveranstaltungen. Wichtig erscheint in diesem Zusammenhang nicht aus den Augen zu verlieren, dass jede Software von Menschen genutzt und für Menschen geschaffen wird. Das Thema der Human-Computer-Interaction ist daher für die Erstellung von Software, insbesondere für Lernsoftware von zentraler Bedeutung. Kenntnisse über das Gedächtnis, die Wissensorganisation und das Lernverhalten des Menschen sind notwendig, um einen bestmöglichen Erfolg für den Einsatz von Lernsoftware zu erreichen. Aus diesem Grund ist besonders im Bereich der Entwicklung von Lernsoftware eine interdisziplinäre Zusammenarbeit unterschiedlicher Fachdisziplinen und eine gegenseitige Offenheit für die jeweils andere Disziplin von größter Bedeutung. Erst das Zusammenfließen von Konzepten aus Informatik und Computerwissenschaften mit Konzepten aus der Pädagogik und Psychologie ermöglicht eine erfolgreiche Medienkonzeption. 3

4 2. Mediendidaktik 2.1 Grundlagen der Mediendidaktik Die Mediendidaktik, bildet neben der Medienerziehung und der Medienforschung einen Teilbereich der Medienpädagogik. Im Mittelpunkt der Medienpädagogik stehen die sozialen und kulturellen Folgen des Einsatzes traditioneller Medien wie Printmedien, Radio und Fernsehen und neuer Informations- und Kommunikationstechniken wie Internet und Multimedia. Die Mediendidaktik bildet einen Teil der allgemeinen Didaktik der Lehre vom Lehren und Lernen und sieht ihre zentrale Aufgabe in der Verbesserung von Lehr- und Lernprozessen durch den gezielten Einsatz moderner Medien. Mit Multimedia-Systemen besteht die Möglichkeit verschiedene didaktische Konzepte, wie zum Beispiel Simulation, Audio, Video, Interaktion, Reaktion usw., umzusetzen. Wichtig für einen erfolgreichen Medieneinsatz ist es, die Lösung eines didaktischen Problems in den Mittelpunkt eines Lernsoftwareprojektes zu rücken und Multimedia als ein mögliches Element der Problemlösung nicht als Allheilmittel zu betrachten. Nach Kerres (1999) zeichnen sich Lernumgebungen, die sich als didaktisch sinnvoll und erfolgreich erwiesen haben durch folgende Merkmale aus: Arrangement unterschiedlicher Medien, Hilfsmittel und Dienstleistungen Motivation durch Eintauchen in Lernprozesse anregende Lernumwelt Eigenaktivität der Lernenden sollte unterstützt aber nicht eingeschränkt werden 2.2 Methodik Zielgruppe Die Planung eines Lernsoftwareprojektes beinhaltet die Benennung eines Bildungsproblems durch die Bestimmung einer Zielgruppe, die Benennung von Lehrinhalten und die Festlegung von Lehrzielen. Charakteristika der Zielgruppe können Faktoren wie soziodemographische Daten, Vorwissen, Motivation, Einstellung und Erfahrungen, Lerngewohnheiten, Lerndauer, bevorzugter Lernort und Medienzugang, sein. Wichtig ist es sich vor der Erstellung der Lernsoftware mit der Frage auseinander zusetzen, welche Gruppe von Lernenden die Zielgruppe darstellten wird. In der Werbung ist eine genaue Kenntnis von Zielgruppe, Inhalten und Zielen eine Selbstverständlichkeit, bei der Erstellung von Lernsoftware hingegen wird eine genaue Analyse häufig vernachlässigt. 4

5 2.2.2 Lehrziele Je nach Seite des Betrachters spricht man vom Lernen und Lernzielen aus der psychologischen Sicht mit Schwerpunkt der kognitiven Lernprozesse bzw. vom Lehren und Lehrzielen mit Schwerpunkt Didaktik und Unterrichtstechnik. Die Lehrziele geben an, was die Lernenden nach der Bearbeitung des Lernangebotes können sollten und an welchen Parametern dieser Lernerfolg sich zeigen sollte. Es können kognitive Lehrziele (z.b. Kenntnisse, Analysen, Bewertungen), affektive Lehrziele (Einstellungen und Werte) und psychomotorische Lehrziele unterschieden werden Interaktionsraum Unter einem Interaktionsraum versteht man den virtuellen Lernort an dem Lehrende und Lernende in Interaktion treten. Im Zentrum der mediendidaktischen Forschung steht die Frage, wie der Interaktionsraum eines Mediums gestaltet sein sollte, um einen idealen Lernerfolg zu erzielen. Wobei zwischen einem sequentiellen Lernweg (schrittweise vorgegebener Lernweg) und einem offenen Interaktionsraum (Möglichkeit zum freien Navigieren) unterschieden werden kann. Nach Kerres (1999) können folgende Entscheidungskriterien zusammengefasst werden: Sequentieller Lernweg niedriges Vorwissen extrinsische Motivation Lehrstoff streng gegliedert unselbständiges Lernen homogene Zielgruppe Offener Interaktionsraum hohes Vorwissen intrinsische Motivation Lehrstoff nicht gegliedert selbständiges Lernen inhomogene Zielgruppe Didaktische Funktionen Nach Kerres (1998) werden sechs Hauptfunktionen unterschieden: Lernmotivierende Funktion Wissenspräsentation durch Medien:Wissensdarstellung Wissenpraesentation durch Medien: Wissensorganisation Steuerung von Lernprozessen durch Medien Werkzeug zur Unterstützung der Wissenskonstruktion Werkzeug zur Unterstützung interpersonaler Kommunikation 5

6 3. Software-Typen 3.1 Präsentations- und Visualisierungssoftware Praesentationssoftwaere (z.b. Powerpoint) wird in erster Linie zur Unterstützung herkömmlicher Darstellung angewendet und soll die Aufmerksamkeit und Motivation der Zuhörer eines Vortrages erhöhen. Visualisierung ist für die Entwicklung von Vorstellungsbildern und mentalen Modellen im Lernprozess von großer Bedeutung. Mit Hilfe von Präsentations- und Visualisierungssoftware ist es möglich auch komplexe Gebilde und Vorgänge eines Informationsinhalts darzustellen. Dieser Software-Typ unterstützt jedoch lediglich die Informationsvermittelung, die didaktische Interaktion und inhaltliche Darstellung des Lehrmaterials liegt in den Händen des Vortragenden und dient in erster Linie der Vermittlung von Faktenwissen. 3.2 Drill- and- Practice- Programme Unter Drill-and-Practice-Programme werden reine Übungsprogramme wie z.b. ein Vokabel-Trainingsprogramm verstanden. Diese Lernprogramme folgen einem Ablauf des Typs Übungsaufgabe Eingabe der Antwort Rückmeldung. Eine Drill-Komponente wird durch positive Verstärkung in Form von einer Tonausgabe oder einer graphischen Animation bei richtigen Antworten und einer höheren Anzahl von Wiederholungen bei einer falschen Antwort erreicht. Die Practice-Komponente besteht aus Wiederholungen des Übungsinhaltes mit gelegentlichen didaktischen Hinweisen und Hilfestellungen. 3.3 Tutorielle Systeme Tutorielle Systeme sollen in erster Linie prozedurales Wissen (z.b. Regeln) vermitteln. Bei diesem Software-Typ steht dem Lernenden ein virtueller Tutor im Sinne eines Privatlehrers zur Verfügung. Neue Begriffe und Regeln werden dem Lernenden vom Tutor anhand von Beispielen erklärt und durch Fragen überprüft, inwieweit der Lernende den Lehrstoff verstanden hat. Nach Holzinger (2000) können tutorielle Systeme in drei Untergruppen eingeteilt werden: Tutorials Schrittweise Erklärung eines Themengebiets (z.b. Einführung eines Programms wie Woerd) durch einen Tutor. Lineare Lernprogramme Auswahl eines Themengebietes und Erarbeitung durch Interaktion in Form von Wissensabfrage durch den Tutor) Multifunktionale Lernprogramme Bieten die Möglichkeit die Reihenfolge der Lerninhalte zu wählen und die Art der Abfrage mitzubestimmen. 6

7 3.4 Intelligente tutorielle Systeme (ITS) In Unterschied zu tutoriellen Systemen wird bei intelligenten tutoriellen System der Wissensstand des Lernenden und das persönliche Lerntempo berücksichtigt. Durch die Erstellung eines Benutzerprofils passt sich das Lernprogramm an die Kenntnisse des Lernenden an. Der Lernweg wird individuell an die Fähigkeiten und Kenntnisse des Lernenden orientiert. Ziel ist, das Entscheidungspotential eines Lernenden nachzubilden und mit dieser Information den Lernenden spezifisch zu fördern. Der Lernenden wird vom Programm beobachtet, seine Antworten ausgewertet und der Lehrinhalt entsprechend seines Wissenstands vermittelt. Der Entwicklungsaufwand dieser Systeme ist enorm hoch, daher sind ITS in erster Linie in der Forschung zu finden. Ein Beispiel für ein kommerzielles Produkt ist der Lisp Tutor, der eine Einführung in die Programmiersprache Lisp bietet. 3.5 Simulationsprogramme Simulationsprogramme versetzen den Benutzer in eine konkrete Anwendungs- und Handlungssituation. Bei dieser Art von Lernprogramm soll bereits erworbenes Wissen in einer Simulation richtig angewendet werden. Simulationsprogramme veranschaulichen komplexe Situationen und ermöglichen es dem Lernenden die Wechselwirkungen eines Systems herauszufinden. Beispiele vor Simulationsprogramme sind Flugsimulationen, Unternehmensplanspiele und Wirtschaftssimulationen. Lernende eines Simulationsprogramms stehen vor der Aufgabe durch gezielte Manipulation von Parametern das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Wichtig ist es die Situation in ihrer Gesamtheit zu erfassen. Das Lernziel einer Simulation ist nicht Wissensvermittlung, sondern die Bewältigung neuer, komplexer Situationen. 3.6 Hypermedia-Programme Hypermedia-Programme sind mit dem Surfen im Internet vergleichbar und erlauben ein völlig freies Navigieren durch die angebotenen Lerninhalte. Ein möglicher Nachteil dieses Software-Typs ist das aus den Augen verlieren des eigentlichen Lernziels. Durch ein Herumstöbern in den Wissensbeständen, kann es leicht dazu kommen, dass der Lernende von einem Interessensgebiet zum nächsten wechselt. Werden die bei der Suche entdeckten Informationen als viel interessanter als die ursprünglich gesuchten Informationen erachtet, spricht man vom so genannten Serendipity- Effekt. Lässt sich der Lernende ohne genaue Zielorientierung durch das Informationsnetz treiben, kann es zu einem Nachlassen der Aufmerksamkeitsspanne und einem Gefühl des lost in hyperspace kommen. 7

8 3.7 Lernspiele Lernspiele versuchen durch das Verpacken der Lerninhalte in eine Spielhandlung inzidentiell Wissen mit gleichzeitigem Spielspass zu vermitteln. Nach Holzinger (2000) kann zwischen zwei Arten von Lernspielen unterschieden werden: Play (Spielzeug) Game (Spiel) Im Falle eines Game gibt es eine fest definierte Gewinnsituation, im Gegensatz dazu gibt es bei einem Play keine Gewinnsituation oder sie ist zumindest nicht eindeutig definiert. Lernspiele ermöglichen ein Lernen am Modell, wobei das Verhalten des Modells als Hinweisreiz für Nachahmungsreaktionen dient. Insbesondere Kinder können durch Lernspiele ihre Persönlichkeitsstruktur durch das Erleben der eigenen Person in unterschiedlichen Rollen spielerisch entwickeln. Umso positiver die erreichte Wirkungen der Modellperson sind, desto eher wird versucht das Verhalten des Modells nachzuahmen. 3.8 Mikrowelten Mikrowelten stellen die Lernenden vor die Aufgabe eine Situation zu erschaffen und eigene Lernziele zu definieren. Im Gegensatz zu Simulationen gehen Mikrowelten einen Schritt weiter und fordern den Lernenden zum eigenständigen Konstruieren einer Welt, auf. Der abgebildete Wissensbereich wird erst durch experimentelles Umgehen mit der Mikrowelt sichtbar. Ein Beispiel für Mikrowelten ist das Computerspiel Creatures, dessen Aufgabe an die Lernenden darin besteht eine Spezies zu konstruieren und in ihre Entwicklung steuernd einzugreifen. Mikrowelten sind offene Systeme und setzen ein hohes Maß an Eigeninitiative und Selbstverantwortung voraus. Mikrowelten fördern ein Lernen durch Entdecken, das Lernziel ist die Anwendung erlernter Fähigkeiten auf neue Problemsituationen. Im Mittelpunkt steht die Fähigkeit von Verallgemeinerung von Einzelerkenntnissen und das Denken in Analogien. 8

9 4. Lernströmungen 4.1 Behaviorismus Der Behaviorismus sieht Lernen als Reiz-Reaktions-Mechanismen. Ziel ist eine möglichst objektive Beschreibung von beobachtbaren und messbaren Verhalten. Der klassische Behaviorismus schließt Ideen, Emotionen und innere Erfahrungen aus und sieht den Menschen als passiven Wissensbehälter. Im Sinne einer Black-Box- Darstellung beschäftigt er sich mit Input und Output und schließt die im Gehirn ablaufenden Prozesse aus seiner Betrachtungsweise aus. In behavioristischer Denkweise ist Lernen die Beeinflussung (conditioning) von Reaktionen der Lerner. (Holzinger, 2000, S.115) 4.2 Kognitivismus Der Kognitivismus sieht Lernen als Prozess der Informationsverarbeitung. Im Mittelpunkt des Interesse stehen Denk- und Verarbeitungsprozesse der Lernenden. Der Mensch wird als Individuum gesehen, das zur selbständigen und individuellen Verarbeitung von Reizen fähig ist. Ein Lernprozess dient der Aufnahme und Organisation von Information und führt zu einem Wissenserwerb. Das Ziel ist eine Verarbeitung von Information zu Wissen und die Fähigkeit zur aktiven Problemlösung und zum Konzeptlernen. Lernen wird im Kognitivismus als Wechselwirkung eines externen Informationsangebots mit einer bereits intern vorhandenen Wissensstruktur verstanden. (Holzinger, 2000, S.136) 4.3 Konstruktivismus Der Konstruktivismus sieht Lernen als aktive Wissenskonstruktion. Das Vorwissen der Lernenden spielt ein große Rolle und neues Wissen wird in bezug auf dieses Vorwissen individuell konstruiert. Wahrnehmung ist subjektiv und Lernen individuelle - der Lernweg des Lernenden daher nicht voraussagbar. Der Lehrende übernimmt die Rolle eines Coachs, der durch Hilfestellung und Rückmeldung zur selbständigen Wissenskonstruktion leitet. Die soziale Interaktion mit der Umwelt und anderen Lernenden steht im Vordergrund. Das Hauptziel des Konstruktivismus ist nicht Wissen, sondern Kompetenz. Im Gegensatz zum Behaviorismus betont der Konstruktivismus interne Verstehensprozesse. In Abgrenzung zum Kognitivismus wird eine Wechselwirkung zwischen der externen Präsentation und dem internen Verarbeitungsprozess betont. (Holzinger, 2000, S. 146) 9

10 5. Einordnung der Lernsoftware in Lernströmungen Im Zentrum eines Lernsoftwareprojekts steht die Lösung eines didaktischen Problems. Zu beachten ist, dass die Medienkonzeption im Bereich der Lernsoftware-Entwicklung an der primären Lösung von Bildungsproblemen ausgerichtet wird. Die Grundlage jeder Lernsoftware ist eine Lerntheorie, die den didaktischen Aufbau der Software bestimmt. 5.1 Software mit behavioristischer Grundlage Als typisches Beispiel für ein Lernprogramm mit behavioristischer Grundlage gelten Drill and Practice Programme. Softwaretechnisch ist diese Art von Programmen einfach zu realisieren. Ein bekanntes Beispiel ist ein Vokabeltrainer. Das Lernparadigma dieses Software-Typs ist ein Reiz-Reaktions-Mechanismus, die Problemlösung erfolgt aufgabenzentriert und das Lernziel besteht aus dem Produzieren korrekter Input-Output-Relationen. Die Präsentation des Lernmaterials erfolgt in kleinen, dosierten Portionen, der Lernablauf ist strikt vorgegeben, Wissen wird durch Übung und externes Feedback gespeichert. 5.2 Software mit kognitivistischer Grundlage Ein Beispiel für ein Lernprogramm mit kognitivistischer Grundlage wäre ein Intelligentes Tutorielles System. Diese Art von Lernsoftware stellt hohe Anforderungen an die Softwareentwicklung und steht in engem Zusammenhang mit den Methoden der künstlichen Intelligenz. Das Lernparadigma dieses Software-Typs ist das Problemlösen. Das Lernziel ist das Entdecken von Methoden zur Lösungsfindung. Die Präsentation des Lernmaterials erfolgt in einer komplexen Lernumgebung, der Lernweg ist flexibel und dynamisch, das System passt sich an den Wissensstand des Lernenden an. Der Lernende hat die Möglichkeit mit dem System zu kommunizieren und Fragen an das System zu stellen. Das Problemlösen ist in diesem Fall lösungszentriert, statt aufgabenzentriert. 5.3 Software mit konstruktivistischer Grundlage Ein Beispiel für ein Lernprogramm mit konstruktivistischer Grundlage bilden Mikrowelten. Mikrowelten beruhen nicht nur auf den Erkenntnissen der KI-Forschung, sondern verstärkt auch auf Erkenntnissen der Forschungsrichtung des Künstlichen Lebens. Das Lernparadigma ist die Wissenskonstruktion, die Problemlösung erfolgt prozessorientiert und das Lernziel ist das Umgehen mit komplexen Problemsituationen. Die Präsentation des Lernmaterials erfolgt in einer unstrukturierten Realität, der Lernweg ist individuell und der Lehrende übernimmt die Funktion eines Coachs. Der Lernende soll interaktiv in einem Team lernen und ein Verständnis für das Ganze erreichen. Wissen ist in diesem Fall subjektiv und das Lernziel besteht in einer Kompetenzerweiterung. 10

11 6. Zusammenfassung Zusammenfassend lässt sich sagen, dass multimediale Lernsoftware eine Vielfalt an unterschiedlichen Darstellungsformen eines Lerninhalts ermöglicht. Durch Visualisierung, auditive Elemente, Interaktion und Reaktion kann ein Lernprogramm abwechslungsreich gestaltet werden und durch die Verzahnung der verschiedenen Medien die Encodierung im Gehirn unterstützt werden. Allerdings kann die Kombination mehrerer Darstellungsvarianten auch Irritationen auf Seiten der Lernenden hervorrufen. Wesentlich für einen erfolgreichen Einsatz von Lernsoftware ist daher die genaue Analyse des didaktischen Feldes und die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Kognitionswissenschaften und Informatik. Im Zentrum eines Lernsoftwareprojektes steht immer die Lösung eines didaktischen Problems. Die zentrale Aufgabe der Mediendidaktik ist die Verbesserung der Lehr- und Lernprozesse durch einen optimalen Medieneinsatz. Auf Seiten der Lernprogramme kann zwischen verschiedenen Software-Typen unterschieden werden. Nach Holzinger (2000) kann in Präsentations- und Visualisierungssoftware, Drill- and Practice-Programme, Tutorielle Systeme, Intelligente Tutorielle Systeme (ITS), Simulationen, Hypermedia, Lernspiele und Mikrowelten eingeteilt werden. Grundlage jeder Lernsoftware ist eine Lerntheorie. Die Lerntheorien können in drei Hauptströmungen zusammengefasst werden: Behaviorismus, Kognitivismus und Konstruktivismus. Wobei der Behaviorismus Lernen als Reiz-Reaktions-Mechanismus sieht, der Kognitivismus Lernen als Prozess der Informationsverarbeitung beschreibt und der Konstruktivismus Lernen als aktive Wissenskonstruktion ansieht. Ein typisches Beispiel für eine Lernsoftware mit behavioristischer Grundlage sind Drill- and Practice-Programme, ein Beispiel für ein Lernprogramm mit kognitivistischer Grundlage wäre ein Intelligentes Tutorielles System (ITS) und ein Beispiel für eine Lernsoftware mit konstruktivistischer Grundlage stellen die Mikrowelten dar. Abschließend soll gesagt werden, dass jede Lernsoftware von Menschen und für Menschen entwickelt wird. Es ist daher wesentlich den Menschen, der mit dieser Software arbeitet, in den Vordergrund der wissenschaftlichen Arbeit zu rücken. 11

12 7. Literatur Döring, N. (1999). Sozialpsychologie des Internet. Göttingen: Hogrefe. Holzinger, A. (2000). Basiswissen Multimedia. Band 2: Lernen.Wuerzburg: Vogel. Kerres, M. (1998). Multimediale und Telemediale Lernumgebung. Konzeption und Entwicklung. München: Oldenbourg. Kerres, M. (1999). Didaktische Konzeption multimedialer und telemedialer Lernumgebungen. HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik, 36, 205,