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1. Was ist unter E-Learning zu verstehen? Lehren und Lernen

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1. Was ist unter E-Learning zu verstehen?
Lehren und Lernen mittels verschiedener elektronischer Medien Rey, 2009
Teilweise synonym verwendet:
computerbasiertes Training, computergestütztes Lernen,
Online-Lernen, multimediales Lernen
Drei Aspekte:

Multimedialität
Medien = verschiedene Objekte, mit denen sich Informationen
speichern/kommunizieren lassen:
o Bücher: Mobilitätvorteil, Griffigkeit, ohne techn. Aufwand markieren/kommentieren
o Audioplayer: Radio, Podcasts
o Hörbücher, E-books, Podcasts
o Videoplayer: E-Lectures, zeitgleiche Übertragung und Präsentation der Vorlesung
(synchron) auch: teleteaching – mit weiteren E-Learning Materialien
sinnvollverknüpft: blended-learning/hybrides Lernen.
o Computer

Multicodalität
Codierung = Darbietungsart der zu vermittelnden Informationen:
 (Hyper-) Texte: textbasierte Dokumente, Internet als Hypertexte
 Bilder: Informationsdarbietung, auch motiv./emot. Funktionen, Bildüberlegenheitseffekt (pictorial superiority effect) – Behaltensvorteil Bild vs. Text
 Animationen: Folge von Bildern, jedes einzelne als Veränderung des
vorhergegangenen
 Simulationen: Software zur Durchführung virtueller Experimente, um zugrunde
liegende Modelle besser zu verstehen

Multimodalität
Dargebotene Information von Lernern mit mehreren Sinnesmodalitäten
wahrgenommen und verarbeitet, typischerweise nur visuell und auditiv (Ausnahme
Braille-Schrift)
Interaktivität
Materialien, die dem Lernenden versch. Eingriffs- und Steuerungsmögl. erlauben
Generell problematisch sind pauschale Fragestellungen: Vergleiche versch. Medien,
Codierungsformen, Sinnesmodalitäten sowie Interaktivitätsgraden
˃ häufig konfundiert durch:
o Gestaltung
o Lerninhalt
o Neuheitseffekte
o Anstrengungsbereitschaft
o Aufforderungscharakter, eine Vorhersage zu bilden
…
Insgesamt: Empirische Befunde sind inkonsistent
˃
1
2. Welche Ansätze der Forschung gibt es zu E-Learning?
Drei Hauptströmungen, eine „Nebenströmung“ ???
1. Behaviorismus – S-R Modelle, Lernen eine beobachtbare Verhaltensänderung,
Konditionierung
2. Kognitivismus – S-O-R Modelle, Lernen als Informationsverarbeitungsprozess
3. Konstruktivismus – Lernende als aktive Personen hinsichtlich ihres
Wissenserwerbsprozesses, Merkmale:
 Wissenskonstruktion
 Kooperatives lernen
 Selbstregulation
 Authentische Lernsituation
4. Konnektionismus:
miteinander vernetzte einfache Einheiten, häufig künstliche neuronale Netze, mit denen
menschliches Erleben und Verhalten simuliert werden kann. Den versch. Modellen
gemeinsam – Durchführung von Matrizenberechnungen: Infoaufnahme,
Infoverarbeitung und Netzmodifikation, Infoausgabe.
Modelle kamen bisher nicht in der E-Learning Forschung zum Einsatz.
Cognitive Load Theorie (CLM)von Sweller, 1988, 2005

Langzeitgedächtnis
o großes Speichervermögen
o alles erlernt
o Lernen als Veränderung im Langzeitgedächtnis
o Informationen sind nicht bewusst

Arbeitsgedächtnis
o Informationen sind bewusst (aus LZG oder sensorischem Speicher)
 primäres biol. Wissen: einfach und automatisiert aufgenommen
 sekundäres biologisches Wissen: bewusst und mühevoll erlernt
o Nur sekundäres biologisches Wissen muss bewusst im AG verarbeitet
werden, bevor Info ins LZG gelangen kann
o Begrenzung Verarbeitungsmenge (2-4 od. 3-5) sofern neue Info aus dem
o Zeitliche Begrenzung (20-30 sec)
sensor. Speicher verarb.
werden soll
o Verständnis = Fähigkeit, zu verstehende Infos simultan im AG zu verarb.
Basis: Arbeitsgedächtnismodell von Baddeley (1992)
 Zentrale Exekutive
 Visuell-räumliche Notiztafel
 Phonologische Schleife (2000 um die Komponente „episodischer
Puffer“ erweitert => nicht in CML)
Von Wong et al., 2009 erweitert um:
o Komponente für menschliche Bewegungen, in Verbindung mit
Spiegelneuronen
2
 Ausbildung/Speicherung von Schemata – als einzelne Entität im AG: fungieren als
zentrale Exekutive im AG, Reduzieren den cognitive load
Schema = kogn. Konstrukt, welches Infos zur Speicherung ins LZG organisiert
Elaboration: neu eintreffende Information mit Bedeutung versehen
Induktion: konkrete Lernerfahrungen in abstraktere Schemata überführen
 Automatisierung von Schemata, durch Übung, Kapazitäten für andere Funktionen
frei
Kompilierung: Handlungen direkt mit Bedingungen des Schemas verknüpfen
Verstärkung: Auftretenswahrscheinlichkeit eines Schemas erhöhen
Drei Arten der kognitiven Belastung:
Intrinsischer Cognitive Load – durch Lernmaterial selbst – Interaktivität der einzelnen
Elemente => nur wenn sie hoch ist, ist eine Beachtung der Präsentationsform überhaupt
sinnvoll
Extrinsischer Cognitive Load – abhängig von der Art der Darbietung – Reduktion als
zentrales Ziel der CML
Germane Cognitive Load – lernbezogen/lernrelevant, abhängig von der
Darbietungsart, Automatisierung Schemata – Erhöhung als Ziel der CML
Messmethoden:
Aufgabenbasierte Belastung  Lernerbasierte Anstrengung
Zur Messung der kogn. Bel. können 3 Hauptkategorien unterschieden werden:
 Aufgaben- bzw. leistungsbasierte Indikatoren
 Subjektive Indikatoren (NASA-TLX und RSME – gut bewertet)
 Physiologische Indikatoren – wenig verlässlich
Sensitivität: ob und wie gut das Messverfahren unterschiedliche Ausprägungen
kognitiver Belastung unterscheiden kann.
Diagnostizität: Ausmaß, ob und wie gut das Messverfahren verschiedene Arten des
Workload differenzieren kann.
Kognitive Theorie multimedialen Lernens (CTML)von Mayer, 2005
drei grundlegende Annahmen:
1. Zwei Kanäle zur Verarbeitung von Informationen,
nach dualer Kodierungstheorie Pavio, 1991
und nach früher Arbeitsgedächtnismodellversion von Baddeley, 1992
 Visuell
 Auditiv
3
Präsentationsmodus Lernmaterialien, verbal oder nonverbal dargeboten
Sensorische Modalität wie werden die Lernmaterialien von dem Lernenden
aufgenommen und im AG repräsentiert
2. begrenzte Kapazität in jedem Verarbeitungskanal
3. aktive menschliche Informationsverarbeitung, aktive Wissenskonstruktion, Strategien
zur Wissensstrukturierung:
 Verarbeitungsstrukturen, Bsp. Kausalketten
 Vergleichsstrukturen
 Generalisierungsstrukturen
 Aufzählungsstrukturen
 Klassifikationsstrukturen
=> Verständnis als Konstruktion einer dieser Wissensstrukturen
Drei Gedächtnisspeicher:
Sensorischer Speicher
Arbeitsgedächtnis: Zwischenspeicherung und Modifikation, bewusste Verarbeitung
Langzeitgedächtnis
Fünf kognitive Prozesse:
1.
2.
3.
4.
5.
Auswahl von Wörtern
Auswahl von Bildern
Organisation von Wörtern
Organisation von Bildern
Integration
Fünf Repräsentationsformen:
1.
2.
3.
4.
5.
Wörter und Bilder
Akustische und ikonische Repräsentationen
Töne und Bilder
Verbale und piktorale Modelle
Vorwissen
4
Integratives Modell des Text- und Bildverständnisses von Schnotz, 2005
Viele Ähnlichkeiten zur CTML:
 Arbeitsmodell von Baddeley
 Duale Kodierungstheorie von Pavio
 Drei Gedächtnisspeicher
 Aktive Informationsverarbeitung
 Zweiteilung der multimedialen Präsentation
Darüber hinaus Integration von:
 Konzepte zu propositionalen Repräsentationen von van Dijk & Kintsch, 1983
 Mentale Modellevon Kosslyn, 1994
Deskriptive Repräsentationen – Zeichen, keine Ähnlichkeit mit Inhalt
Depiktionale Repräsentationen – Ähnlichkeiten mit jeweiligem Inhalt
Vorwissen
Kognitiv-affektive Theorie des Lernens mit Medien (CATML) von Moreno, 2005
5
Langzeitgedächtnis:
Semantisches
Episodisches
Motivationale Faktoren, die das Lernen indirekt beeinflussen
Metakognitive Faktoren, die den Lernerfolg ebenfalls mittelbar beeinflussen
Lernercharakteristika, Unterschiede hinsichtlich Vorwissen und Fähigkeiten
Taktile, olfaktorische und gustatorische Aufnahme und Verarbeitung von Informationen
im sensorischen Speicher
CLT und CTML
 „Weniger ist mehr“ Gedanke bei der Gestaltung von Lernmaterialien
 Ziel: Arbeitsgedächtnis nicht unnötig belasten
 Zurückweisung von Konzepten wie „entdeckendes Lernen“
 Direktiveres Vorgehen bei der Wissensvermittlung
 Unterstützung des Lernenden beim Aufbau verbaler und piktorialer, mentaler
Modelle
Kritik
 ??? Lassen sich die Gestaltungsempfehlungen der CTML zu primär
naturwissenschaftlichen Untersuchungsmaterialien auf Lernmaterialien zu
sozialwissenschaftlichen Themen übertragen ???
=> Experimentalserien deuten darauf hin, dass nein

Prozesse im Langzeitgedächtnis vernachlässigt

Basiert auf älteren Annahmen, neuere Befunde und Konzepte nicht berücksichtigt

Teilweise vereinfachte Prozesse

…
6
3. Kognitive und wissenspsychologische Aspekte des E- Learning (cognitive load,
Schematheorien, kognitive Prozesse des multimedialen Lernens, Aspekte der
Verständlichkeit von Lernmaterial?
Design-/Gestaltungsempfehlungen
Vom Begriff Gebrauchstauglichkeit (Usability) – Benutzerfreundlichkeit abgeleitet.
Nachfolgende Empfehlungen wurden nach 3 Kriterien ausgewählt:
 Theoretische Fundierung
 Empirische Bewährung
 Praktische Relevanz
Lehren und Lernen mit (Hyper-)Texten:
Hamburger Verständlichkeitskonzept von Langer, Schulz von Thun, Tausch, 2006
eingängiger Ansatz, Übungsprogramme

Einfachheit, in unmittelbarer Übereinstimmung mit CML und CTML
Wortwahl und Satzbau, komplizierte Darstellung vermeiden
Personalisierungsprinzip der CTML: umgangssprachliche Formulierungen führen zu
besseren Behaltensleistungen (für Texte in multimedialen Präsentationen)
˃ „du“ statt „man“
˃ Direkte Kommentare für den Lernenden (vergleiche nun …)
Verschiedene Erklärungsansätze zum Personalisierungsprinzip:
 Soziale Hinweiszeichen
 Selbstreferenz-Effekt
 Stärkere Vertrautheit

Gliederung
Innere Ordnung (roter Faden)
Äußere Gliederung (Überschriften, Marginalien, etc.)
Kann unmittelbar auf das „Signalisierungsprinzip“ der CTML bezogen werden:
Tiefere Verständnisprozesse treten in multimedialen Lernumgebungen auf, wenn
Hinweiszeichen die Organisationsstruktur des Kerninhaltes hervorheben.

Kürze, Prägnanz
Redundanzprinzip – Lernbeeinträchtigung durch Redundanzen in multiplen
Informationsquellen wie Texten und Bildern
Empirisch überwiegend bestätigt, aber auch einige Einschränkungen
7

Anregende Zusätze
z.B. interessante Exkurse oder persönliche, abwechslungsreiche Geschichten.
Seductive detail effect – lernhinderlicher Effekt durch das hinzufügen interessanter,
aber für das Thema irrelevanter Zusätze:
 Überlastung des Arbeitsgedächtnisses
 Aktivierung unpassender Schemata
 Aufmerksamkeitsablenkung
 Beeinträchtigung der Textkohärenz
 Aufmerksamkeitskontrolle
Empirische Befunde uneinheitlich
Bewertungsschema, optimal:
Einfachheit ++
Gliederung ++
Kürze
0 bis +
Anregende Zusätze 0 bis +
Hyperlinks
Befürworter – angenommene Effekte: netzwerkähnliches Lernmaterial, besserer
Schemaerwerb
Kritiker – Überforderung durch nicht-lineare Struktur, erhöhte kognitive Belastung,
Desorientierung, menschliche Hirne suchen hierarchische nicht
netzwerkähnliche Muster
Empirische Befunde stützen eher die Kritiker
Lehren und Lernen mit Bildern:
Gestaltungsempfehlungen:
o Integration von Text- & Bildelementen
Effekt geteilter Aufmerksamkeit: Trennung von aufeinander bezogenen
Infoquellen führt zur reduzierter Lernleistung  multiple Infoquellen
physikalisch integrieren (z.B. Beschriftungen in unmittelbarer Nähe).
Verschiedene Erklärungsansätze:
 Reduktion des extrinsischen Load
 Erhöhung des germane Cognitive Load
 Vermeidung der visuellen Suche
o Nutzung des visuellen und akustischen Arbeitsgedächtnisses
Annahme in CLT & CTML: Modalitätseffekt
Lernförderliche Wirkung durch gemeinsame Nutzung von visuellem und
akustischem Teil des AG, tritt nur unter Split-Attention-Bedingungen auf
 kein Lernvorteil bei physikalischer Integration multipler Infoquellen durch
Darbietung in verschiedenen Modalitäten
8
o Beachtung der Aufgabenkomplexität
Elementinteraktivitätseffekt: spezifiziert, unter welchen Bedingungen die 3
Gestaltungsempfehlungen der CLT (Spit-Attention., Modalitäts- &
Redundanzeffekt) wirksam sind.
Bei niedriger Aufgabenkomplexität bringen die Effekte kaum Vorteile, bei
Aufgaben mit hoher Elementinteraktivität hingegen schon.
o Vermeidung dekorativer Bilder
= ästhetisch ansprechende Bilder mit relativ geringem Infogehalt
Vertreter der CLT & CTML: Vermeidung dekorativer Bilder, da für Verständnis
des eigentlichen Lernstoffes entbehrlich, unnötige Belastung des AG
Befürworter: potentielle positive motivationale und emotionale Auswirkungen
 Texte und Bilder nach Möglichkeit physikalisch integrieren.
Lehren und Lernen mit Animation:
Gestaltungsempfehlungen
o Zeitgleiche Darbietung der zugehörigen, gesprochenen Erklärung
Zeitgleiches Kontinuitätsprinzip (CTML): lernförderlicher Effekt durch
simultane anstelle sukzessiver Präsentation von korrespondierenden Infos
2 Erklärungsansätze:
 Entlastung des AG
 Verb. des Aufbaus von Makrostrukturen
o Unterteilung in lerngerechtere Abschnitte
Segmentierungsprinzip (CTML): lernförderliche Wirkung durch die
Präsentation multimedialer Botschaften in Form von lerngerechten
Abschnitten im Vergleich zur Darbietung als durchgängige Einheit.
Interaktivitätsprinzip: Kontrolle über die Geschwindigkeit der multimedialen
Botschaft.
 zugehörige, gesprochene Erklärung sollte zeitgleich zur Animation dargeboten
werden.
9
4. Welche Probleme sind mit dem Lernen am Computer verbunden?
Problem(löse-)aufgaben
Verwendung ausgearbeiteter Lösungsbeispiele:
Effekt ausgearbeiteter Lösungsbeispiele: behauptete, dass das Lernen mit solchen
Bsp. zu Beginn des kognitiven Fähigkeitserwerbs zu besseren Leistungen führt als
das Lernen mit konventionellen Problemlöseaufgaben.
Formulierung von Problemstellung, Lösungsschritten & finaler Antwort  verstärkte
generalisierte Lösungen oder Schemata, lernirrelevante kognitive Belastung gering.
Konventionelle Problemlöseaufgaben: lediglich Problemstellung wird vorgegeben.
Durchgeführte Mittel-Ziel-Analyse führt zu einer hohen extrinsischen kognitiven
Belastung. Reduktion des Spielraums für den germane load  Verhinderung eines
tieferen Verständnisses des Lernstoffes.
 Lernen mit ausgearbeiteten Lösungsbeispielen empirisch als lernwirksamer
belegt.
Allerdings nur dann, wenn folgende Gestaltungsempfehlungen beachtet werden
(moderierender Effekt):
o Förderung von selbständig erarbeiteten Erklärungen
o Bereitstellung gut gestalteter Erklärungen
o Adäquate Gestaltung der Lösungsbeispiele:
 Prinzip der Integrationserleichterung (easy-mapping guideline)
 Prinzip der Betonung von Strukturmerkmalen (structure-emphasizing
guideline)
 Prinzip des Aufbaus von bedeutungsvollen Lösungsschritten
(meaningful building-blocks guideline)
Nutzung von Problemvervollständigungsaufgaben und –strategien
Vervollständigungsprobleme (Merrienboer & Krammer): enthalten einen Ist- und einen
Soll-Zustand, wobei von den Lernenden die teilweise vorgegebene Lösung zu
vervollständigen ist.
Vervollständigungsstrategie: zunächst Vorgabe von ausgearbeiteten Lösungsbeispielen,
nach und nach immer mehr Vervollständigungsprobleme, bis schließlich konventionelle
Problemlöseaufgaben präsentiert werden können, ohne zu einer kognitiven Überlastung
führen zu können.
= Effekt der abschwächenden Unterstützung (CLT): Zusammenhang zw.
ausgearbeiteten Lösungsbeispielen, dem Effekt der Problemvervollständigung und dem
Expertise-Umkehr-Effekt wird näher spezifiziert.
10
 Vervollständigungsprobleme vereinigen die Stärken von Lösungsbeispielen und
konventionellen Aufgaben, können somit eine höhere Lernförderlichkeit aufweisen.
Benutzung zielfreier Problemlöseaufgaben
Effekt der Zielfreiheit (CLT): goal-free-effect, no-goal effect, reduced goal-specifity
Zielfreie oder zielunspezifische Problemlöseaufgaben führen zu besseren
Lernleistungen als Aufgaben mit einem vorgegebenen, spezifischen Ziel.
Zwei Erklärungsansätze:
 Reduktion des extrinsischen Cognitive Load
 Verwendung unterschiedlicher Strategien
 Effekt der Zielfreiheit gilt als gut belegt.
Verwendung variabler Problemlöseaufgaben
Variabilitätseffekt: eine erhöhte Variabilität in unterschiedlichen Lernübungen führt zu
besseren Transferleistungen
Erklärungsansätze:
 Verbesserung des Schemaerwerbs
 Anwendungsmöglichkeiten des theoretischen Modells und Verdeutlichung von
Unterschieden bei der Verwendung
 Empirische Befunde deuten darauf hin, dass nicht jede Teilübung variiert werden
muss.
Fazit und Bezug zu E-Learning Theorien
Im Vergleich zu zahlreichen anderen Gestaltungsempfehlungen stellt der Variabilitätseffekt das einzige Gestaltungsprinzip dar, welches Übereinstimmend sowohl von der
CLT als auch der kognitiven Flexibilitätstheorie (CFT) postuliert wird.
Computersimulationen
= Computerprogramme, in denen der Lernende in kontrollierten Umgebungen virtuell
Experimente durchführen kann, um das zugrunde liegende mathematische Modell der
Simulation besser verstehen zu können.
Probleme
o
o
o
o
Wahl der Eingabevariablen und Hypothesenformulierung
Herstellung von Simulationszuständen
Schlussfolgerungen ziehen
Bezug zwischen Hypothesen und experimentellen Daten
11
o
o
o
o
o
Vorgehensweise beim Experimentieren
Durchführung von Experimenten
Verwendung eines „Ingenieuransatzes“
Vorhersagen treffen und Ergebnisse interpretieren
Planungs- und Überwachungsaktivitäten
Unterstützungsmaßnahmen
o
o
o
o
o
o
o
Übungsaufgaben implementieren
Erläuterungen und Hintergrundinformationen hinzufügen
Überwachungs- & Planungswerkzeuge bereitstellen
Instruktionshinweise oder ähnliche Unterstützungsmaßnahmen anbieten
Lernumgebung strukturieren
(Komplexe) Computersimulationen allmählich aufbauen
Adaptive Elemente verwenden
Berücksichtigung von Lerneigenschaften
Expertise bzw. Vorwissen
Gestaltungsempfehlungen, die explizit zw. Novizen und Experten unterscheiden:
o Expertise-Umkehr-Effekt (expertise reversal effect)
o Vorübungsprinzip
o Effekt der Isolation interagierender Elemente
o Imaginationseffekt
Expertise-Umkehr-Effekt: besagt, dass das Vorwissen einen moderierenden Einfluss auf
bestimmte andere Gestaltungsempfehlungen der CLT besitzt.
12
Erklärungsansätze:
o Überlastung des Arbeitsgedächtnisses und Redundanzeffekt
o Individuelle Unterschiede in der Motivation
o Individuelle Unterschiede bei der Generierung mentaler Bilder
o Erklärung auf Basis der Zone der proximaten Entwicklung
o Erklärung auf Basis des Flow-Erlebens
 Der Expertise-Umkehr-Effekt gilt als empirisch sehr gut belegt.
Vorübungsprinzip: danach erlangen Lernende ein tieferes Verständnis von einem
multimedial dargebotenen Inhalt, wenn sie die Namen und Charakteristika der zentralen
Konzepte kennen.
Erklärungsansatz:
Man stattet den Lerner mit Vorwissen aus, welches eine kognitive Überlastung der
beiden Subsysteme des Arbeitsgedächtnisses reduziert  mehr kognitive Ressourcen
zur Verfügung.
Effekt der Isolation interagierender Elemente: lernförderlicher Effekt, der durch Isolation
von Lernelementen hoher Aufgabenkomplexität zustande kommt (nur bei Novizen).
Erklärungsansatz:
Komplexe Lernmaterialien mit hoher Elementinteraktivität können das Arbeitsgedächtnis
überfordern  zunächst Darbietung derartiger Lernmaterialien in isolierter Form.
Imaginationseffekt: lernförderliche Wirkung, die sich durch Imagination bereits gelernter
Arbeitsschritte ergibt (nur bei Experten).
Erklärungsansatz:
Bei Experten kommt es durch die mentale Verbildlichung zur Automatisierung der
vorhandenen Schemata.
Räumliches Vorstellungsvermögen
Neben Vorwissen können auch kognitive Fähigkeiten einen moderierenden Einfluss auf
adäquate Gestaltung elektronischer Lernmaterialien besitzen.
Räumliches Vorstellungsvermögen: schließt neben dreidimensionalen Objekten auch
zweidimensionale ein.
Erklärungsansätze:
o Lernende mit hohem räumlichen Vorstellungsvermögen profitieren verstärkt:
bessere Möglichkeit für Lernende hoher räumlicher Expertise, Bilder im visuellen
Teil des AG zu behalten.
13
Fähigkeitsverstärkungs-Hypothese: Lernende mit hohen räumlichen Fähigkeiten
werden verstärkt von komplexen Visualisierungen wie z.B. 3D-Modellen
begünstigt.
o Lernende mit niedrigem Vorstellungsvermögen profitieren verstärkt:
Personen mit hohen kognitiven Fähigkeiten profitieren weniger stark von
multimedialen Instruktionsmaterialien.
Fähigkeitskompensations-Hypothese: Lerner mit niedrigem räumlichen
Vorstellungsvermögen werden durch graphische Abbildungen wie etwa 3DModelle besonders begünstigt.
 uneinheitliche empirische Befundlage
Methodische Vorgehensweise:
Untersuchungen zur Moderatorvariable „räumliches Vorstellungsvermögen“
 typischerweise Durchführung eines Median-Split.
Drittvariable „räumliches Vorstellungsvermögen“ wird am Median dichotomisiert (Teilung
des Datensatzes in zwei gleichgroße Gruppen – niedriges vs. hohes räumliches
Vorstellungsvermögen).
Drei mögliche Ergebnisse:
1. Gestaltung multimedialer Lernumgebung wirkt sich
bei einer Gruppe in stärkerem Maße aus.
2. Keine Bedeutsame Differenz der beiden Gruppen.
3. Die beiden Teilgruppen können entgegengesetzt auf
unterschiedliche Gestaltungsformate reagieren.
Kritik am Median-Split:
o Verlust an Teststärke
o Zuordnung von Personen mit mittlerem Fähigkeitsniveau
zu den anderen beiden Gruppen problematisch
Lösung:
o Keine Dichotomisierung
o Aufteilung in 3 Gruppen oder keine Aufteilung
Weitere Lerneigenschaften
o Feld(un)abhängigkeit
o Verbalisierer vs. Visualisierer
o Geschlecht
Feldunabhängigkeit:
o Feldabhängiger Stil:
Wahrnehmung von Infos primär holistisch (ganzheitlich) bzw. global, Präferierung
von Gruppenübungen und sozialen Infos, Geschichte & Literatur bevorzugt.
14
o Feldunabhägiger Stil:
Wahrnehmung von Infos separat und analytisch, Interesse an individuellen
Tätigkeiten und Problemlöseaufgaben, Naturwissenschaften & Mathematik
bevorzugt.
Messung des Konstrukts:
o Selbsteinschätzung
o Objektive Tests (z.B. Group Embedded Figures Test – GEFT)
Moderatoreffekte:
Bei der Gestaltung von E-Learning Materialien sollte insbesondere bei feldabhängigen
Lernern eine kognitive Überlastung mit Hilfe von Unterstützungsmaßnahmen verhindert
werden.
Verbalisierer vs. Visualisierer:
o Verbalisierer:
Präferieren Texte bei der Infoverarbeitung, Wissensaneignung am einfachsten
durch Reden und Zuhören.
o Visualisierer:
Anreicherung von Texten mit Bildmaterial , Wissensaneignung am einfachsten
durch Kombination aus verbalen und visuellen Darstellungen.
Erklärungsansatz:
Duale Kodierungstheorie (Pavios): Zweiteilung des Informationsverarbeitungssystems
(verbal – Verbalisierer vs. bildhaft – Visualisierer).
Geschlecht:
Geschlechtsspezifische Differenzen beim Lernen mit elektronischen Medien:
o Mentale Rotation: beachtliche Leistungsvorteile bei ♂
o Computererfahrung: größere Computerkenntnisse bei ♂, Jungen äußern
positivere Gefühle bezüglich PC-Nutzung, sind weniger ängstlich und halten sich
für kompetenter, erkunden Computerprogramme selbständiger.
15
5. Evaluation und Datenerhebung im Kontext der E- Learning – Forschung, Rolle von
Online-Befragungen
Planung und Vorbereitung
Evaluationsthema
Aspekte der Entscheidungsfindung:
o Persönliches Interesse und fachliche Kompetenz
o Pädagogische Relevanz und Nützlichkeit
o Empirische Überprüfbarkeit
o Korrektheit und Genauigkeit
Untersuchungsmethode
o korrelativ, quasi-experimentell, experimentell
o Labor vs. Feld
o quantitativ vs. qualitativ
o formativ vs. summativ
formativ:
Auswirkungen einer Maßnahme werden begleitend zu dieser gemessen.
summativ:
Beurteilung erfolgt zusammenfassend nach Abschluss der eingesetzten Maßnahme.
Aspekte der Durchführbarkeit:
o zeitliche Ressource
o finanzielle Ressource
o Expertise
Versuchsplan und Variablen
o Einfachheit (des Forschungsdesigns)
o Unabhängige Variablen/Prädiktorvariablen (UV wird in Varianzanalyse gezielt
verändert, in Regressionsanalyse nicht)
o Abhängige Variablen/Kriteriumsvariablen (z.B.. E-Learning: Bewertungsurteil des
Probanden über dargebotene Lernmaterialien – jedoch subjektiv)
 Behaltensleistung (Speicherung und späterer Abruf von Info)
 Verständnisleistung (Erfassung der Bedeutung der gespeicherten Info,
einsetzen in neuen Kontext)
 beide hängen miteinander zusammen (Konfundierung)
 erschwert die getrennte Messung
o Drittvariablen (z.B. E-Learning: Lernexpertise oder räuml. Vorstellungsvermögen)
16
Stichprobenumfangplanung
In der Praxis häufig nicht durchgeführt.
Vorteile:
o Gewährleistung der Untersuchungsökonomie
(nur so viele Versuchspersonen wie nötig, dadurch Kosten und Zeiteinsparung)
o Wahrscheinlichkeitsangabe für die Nullhypothese
(ohne Stichprobenumfangsplanung und nachträgliche Teststärkeberechnung,
keine Wahrscheinlichkeit für die Gültigkeit der Nullhypothese)
Durchführung der Stichprobenumfangsplanung:
Gängigste, kostenlose Software stammt von Faul, Erdfelder, Lang & Buchner (2007).
Bedeutung der Effektgröße:
Die angenommene Effektgröße hat einen zentralen Einfluss auf den
Stichprobenumfang. Bei E-Learning Untersuchungen ist diese allerdings
nur schwer abschätzbar und außerdem auch nicht gängig
Voruntersuchung
Vorteile durch Voruntersuchungen:
o Aufdeckung von Fehlerquellen
o Überprüfung der Lernfragen
o Abschätzung der Effektgröße
o Abschätzung der Versuchsdauer
o Erfahrung mit Hilfsmitteln sammeln
Durchführung
Datenerhebung
o Aufgaben- & Leistungsbasierte Messungen
o Messungen des Verhaltens
o Befragungen
o Physiologische Messungen
Online-Fragebögen
= internetbasierte, elektronische Fragebögen, die von den Versuchsteilnehmern im
Webbrowser ausgefüllt werden (Fragebogen selbst befindet sich auf einem Webserver).
Vorteile:
o Schnelle und kostengünstige Erhebung
o Erleichterung des adaptiven Testens
o Zeitliche und örtliche Flexibilität
o Vermeidung von Erfassungsfehlern
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Nachteile:
o Gefahr der Mehrfachteilnahme
o Fragwürdige Stichprobenrepräsentativität
o Problematische Vergleichbarkeit
o Hohe Abbrecherquote
Eyetracker
= Registrierung und Aufzeichnung von Blickbewegungen mittels technischer Hilfsmittel.
Zwei Arten von Blickbewegungen:
o Fixationen
o Sakkaden
Zwei Arten von Eyetrackern:
o Überkopfsysteme (head mounted Eyetracker)
Diese Systeme werden am Kopf des Evaluationsteilnehmers befestigt,
enthalten neben dem Gerät zur Erfassung der Blickbewegung eine
Szenekamera (Aufzeichnung des Sichtfeldes  Blickpfad)
o Ferngesteuerte Systeme (remote Eyetracking)
Aufzeichnung erfolgt berührungsfrei (z.B. durch Infrarotlicht und
Videoaufzeichnung der Augen)
Cornea Reflex Methode:
Ein schwacher Infrarot-Lichtstrahl wird aus kurzer Distanz vom Eyetracker auf das
Auge gerichtet. Nach erfolgter Kalibrierung nimmt das Gerät ein Video der Augen auf,
welches die Pupillen und deren Reflexpunkt des infraroten Lichtes auf der Hornhaut
beinhaltet. Diesen Reflexpunkt bezeichnet man als Cornealen Reflex.
Vorteile:
o Vielfältige Anwendungsgebiete
o Messung des Blickverlaufs
o Rückschlüsse auf Aufmerksamkeitsprozesse
o Visualisierbare Ergebnisse
 Gaze spots (besonders häufig oder lange fixierte Bereiche farbig)
 Gaze plots (Graph wird über die Darstellung gelegt, Kreise = Fixationen,
Linien = Sakkaden)
 Gaze replays (Blickverlauf in Form eines ablaufenden Videos
Nachteile:
o Hohe Kosten, hoher Aufwand, hohe Expertise erforderlich
o Informationsaufnahme nicht gleichzusetzen mit Blickfokus
o Gründe für (Nicht-)Fixierung nicht durch Eyetracker registrierbar
o Beeinflussung des Verhaltens und Erlebens
o Nutzerbedingte Einschränkungen
18
Ethische Kriterien
Aspekte der Versuchsaufklärung:
o Vpn sind so bald wie möglich über Ziele, Ergebnisse und Schlussfolgerungen zu
informieren.
o Sofern wissenschaftliche oder ethische Überlegungen es rechtfertigen, derartige
Infos zu verzögern oder zurückzuhalten, sind geeignete Maßnahmen zu
ergreifen, um einen eventuellen Schaden abzuwenden bzw. diesen möglichst
gering zu halten.
o Sofern die Untersuchungsteilnahme Bestandteil der Ausbildung ist oder durch
Prüfungsordnungen vorgeschrieben wird, müssen die potentiellen Teilnehmer auf
gleichwertige Alternativen zur Untersuchungsteilnahme hingewiesen werden.
Auswertung
Dateneingabe und Datenaufbereitung
Datenmatrix (Zeilen = Vpn, Spalten = Variablen)
Probanden zur besseren Zuordnung mit einer Versuchspersonennummer
in der ersten Spalte versehen.
Empfehlungen zur Dateneingabe und Datenaufbereitung:
o Prägnanten Variablenbezeichnungen verwenden
o Datenmatrix übersichtlich ordnen
o Codierungen einheitlich festlegen
o Eingegebene Daten überprüfen
o Umgang mit fehlenden Daten
Datenvisualisierung
Empfehlungen zur Datenvisualisierung:
o Daten in den Vordergrund stellen
o Weniger ist (oftmals) mehr
o Gestaltungsempfehlungen aus Kapitel 3 und 4 beachten
o Zusammenhänge in den Daten nicht vortäuschen
o Klarheit herstellen (eindeutige Beschriftung und „semantische Eignung“
der visuellen Merkmale)
Hypothesenüberprüfung
o Nur wenige Hypothesen testen
o Einfache statistische Verfahren nutzen
o Sämtliche relevante abhängige Variablen einbeziehen
19
(zunächst gemeinsame Analyse  verhindert eine Kumulierung des AlphaFehlers, sofern die multivariate Gesamtanalyse signifikant war, werden
nachträglich häufig entsprechende univariate Analysen durchgeführt, um eine
bessere Interpretation der Ergebnisse zu gewährleisten)
Effektgrößenangabe
Effektgröße = wie gut das gesuchte Muster in den Daten erkennbar ist bzw. wie stark
sich das gesuchte Signal vom Umgebungsrauschen unterscheidet.
„Differenz zw. Parametern aus unterschiedlichen Populationen bzw. Abweichung eines
(Zusammenhangs-)Parameters von Null“ (Bortz & Döring)
Vorteile:
o Interpretierbarkeit der Ergebnisse
o Vergleichbarkeit der Ergebnisse
o Aggregationsmöglichkeit in Metaanalysen
Berichterstellung
Allgemeine Hinweise
o Wissenschaftlicher Stil und Gliederung
Wissenschaftlicher Stil: klar, prägnant und übersichtlich
Gliederung: Zusammenfassung, Einleitung, Methode, Ergebnisse und Diskussion
o Reihenfolge der Schreibarbeite
Methoden (Beginn mit einem einfachen Abschnitt), Ergebnis, Einleitung &
Diskussion, Zusammenfassung (Abstract)
o Überarbeitung des Manuskripts
Erste Version erst einige Tage beiseite legen, Text laut lesen (auf den Klang
überprüfen), Korrektur lesen lassen (Freunde, Bekannte und Kollegen)
Einleitung
o Eröffnung
o Theorieteil (relevante Theorien und Befunde,
zunächst allgemein dann spezifisch)
o Hypothesen (wichtig: empirische Überprüfbarkeit,
pädagogische Relevanz & Nützlichkeit)
Methode
o Versuchsdesign
o Stichprobe
o Material
o Versuchsablauf
o Datenaggregation
20
Ergebnisse
o Befunde zu aufgestellten Hypothesen (jedoch keine Interpretation)
o Hypothesenprüfung (Kern des Ergebnisabschnitts): wenige ausgewählte
inferenzstatistische Kennwerte, deskriptiv statistische Kennwerte, standardisierte
Effektgrößen, wenn überprüfte Hypothese nicht signifikant  Teststärkeangabe)
o Sonstige Befunde
Diskussion
o Ergebniszusammenfassung (keine statistischen Kennwerte)
o Interpretation der Ergebnisse, begründete Stellungnahme über Wirksamkeit
o Praktische Implikationen (neben möglichen theoretischen Implikationen)
o Einschränkungen (kritische Würdigung der eigenen Arbeit)
o Ausblick
6. Aktuelle Themenbereiche zum Lehren und Lernen mit Medien
Adaptive Lernumgebungen
= interaktive Systeme, die den Lerninhalt, pädagogische Modelle sowie Interaktionen zw.
den Lernenden in der Lernumgebung an die individuellen Bedürfnisse und Präferenzen der
Benutzer anpassen und personalisieren.
o einheitliche Gestaltung der Lernumgebung für alle Lernenden (one size fits all)
o wichtiger, innovativer Forschungstrend
Phasen adaptiver Lernumgebungen
1. Anfängliche Einstufung im Hinblick auf das anzupassende Kriterium
2. Präsentation und Modifikation des Lernmaterials anhand weiterer Messungen
Umsetzung der Adaptivität
Häufig
o Einfache Verzweigungsbäume
o Relativ simple, statistische Verfahren
Angenommene Effekte
Positive Erwartungen
o Verhinderung einer kognitiven Überlastung
o Verhinderung der Desorientierung des Lernenden bei der Lektüre von Hypertexten
o Reduzierung der benötigten Lernzeit
o Verbesserung der Behaltensleistung
o Erhöhung der Attraktivität des Lernmaterials
o Verbesserung des Lernmotivation & Lernzufriedenheit (↓ Abbrecherquote)
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Potentielle Probleme
o Verhalten adaptiver Systeme kann als nicht nachvollziehbar wahrgenommen werden
(Begünstigung eines subjektiven Kontrollverlustes)
o Bei plötzlichen Veränderungen der Lernumgebung durch das adaptive System
 Desorientierung & Frustration möglich
 gesteigerte kognitive Beanspruchung des Anwenders möglich
Empirische Befundlage
o Befundlage uneinheitlich
o Methodische Vorgehensweise:
Yoked-designs = Bildung korrespondierender Versuchspersonenpaare; eine Person
der KG wird einer Person aus der adaptiven Bedingung zugeordnet; adaptive
Bedingung  Lernmaterial in Abhängigkeit vom Verhalten des Lernenden
Kritik
 technische Realisierung oft im Vordergrund
 Studien häufig nicht theoretisch eingebettet
 pauschale Vergleich (zu unspezifisch, schwer verallgemeinerbar)
Kollaborale Lernumgebungen
= Lernumgebungen, in denen Lernen in einer Gruppe stattfindet.
Wissen/Information können auf die einzelnen Lernenden aufgeteilt sein, aber die Gruppe
erledigt die Aufgabe gemeinsam
 aktuelles Forschungsthema
Formen kollaborativen Lernens
o Synchrone Kommunikation:
Informationsaustausch zw. verschiedenen Personen erfolgt zeitgleich
Bsp. Chat, Instant Messaging, Videokonferenzen
o Asynchrone Kommunikation:
Informationsaustausch zw. verschiedenen Personen zeitgleich versetzt
Bsp. E-Mails, Diskussionsforen, Newsgroups, Wikis
Kollaboratives Lernen mit Wikis
= Hypertexte oder Hypermedien, in denen die Inhalte von Benutzern gelesen und zeitgleich
erstellt und verändert werden können.
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Angenommene Effekte
Positive Erwartungen
o aktiveres und engagierteres Lernen
o Förderung von Aufmerksamkeit und Motivation
o Infos würden längere Zeit behalten
o Förderung Metakognitiver Kompetenzen
o Vergleich verschiedener Sichtweisen
 elaboriertere, reichhaltigere Wissensstrukturen
o Tiefere Verarbeitung der Lerninhalte
o Besserer Wissenserwerb
Potentielle Probleme
o Verschwendung von Ressourcen
o Nicht effizienter Austausch von Infos in der Gruppe
o Zusätzlicher Koordinationsaufwand durch Interaktion (kognitive Belastung)
o Verantwortungsdiffusion & soziales Faulenzen
Empirische Befundlage und Kritik
o Befundlage uneinheitlich
o Gruppenarbeit fällt umso besser aus, je höher die Aufgabenkomplexität
 Aufgabenkomplexität = Moderatorvariable
(Kirschner)
o Komplexe Aufgaben übersteigen die Arbeitsgedächtniskapazität einzelner Lernender
o In Gruppe lösbar, da multiple Arbeitsgedächtnisse, kollektiver Arbeitsraum, mehr
Verarbeitungskapazität
o Dieser Vorteil bei Aufgaben mit geringer Komplexität nur schwach, durch kognitive
und soziale Transaktionskosten aufgehoben
o Transaktionskosten = Kommunikations- & Koordinationsprozesse zw. den einzelnen
Gruppenmitgliedern
o Diskrepanz zw. Lernphase und Testphase
o Pauschale Vergleiche
Digitale Lernspiele
= Computer- und Videospiele, die in erster Linie Lernzwecken dienen.
(serious games, Computerlernspiele, digitale Bildungsspiele, E-Learning Spiele, digitale
pädagogische Spiele)
 besonders innovativer und neuer Forschungsstand
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Computer- und Videospiele
Insbesondere Massen- Mehrspieler-Online-Rollenspiele haben enorm an Stellenwert
gewonnen und stellen einen bedeutsamen Wirtschaftszweig dar.
Positive Effekte
o Bessere Visualisierungsfähigkeiten (z.B. Tetris)
o Verbesserung der selektiven Aufmerksamkeit
o Steigerung der Auge-Hand-Koordination
o Steigerung des Absuchens visueller Reize
o Besseres räumliches Vorstellungsvermögen
o Bessere Konzentrationsfähigkeit
o Verbesserung des logischen und strategischen Denkens und Problemlösens
Videospielabhängigkeit
Sechs Kriterien (Brown):
 Salienz (Computerspiele dominieren das Leben)
 Euphorie
 Toleranz
 Entzugserscheinungen
 Konflikte
 Rückfall und Wiederaufnahme
 alle Kriterien müssen vorliegen.
Prävalenz
= Anteil der Betroffenen Personen in der Population.
 stark schwankend, in Abhängigkeit der untersuchten
Stichprobe und dem angelegten Klassifikationsschema
Symptome
o Zeitfaktor (wichtiger Hinweis auf eine Abhängigkeit)#
o Veränderte Zeitwahrnehmung
o Vernachlässigung von Haushalt und Hausaufgaben
o Schlechtere Schulleistungen
o Zweimal so hohe Wahrscheinlichkeit einer diagnostizierten Aufmerksamkeitsstörung
(korrelativer Zusammenhang; Videospielabhängigkeit ist nicht Ursache der
Aufmerksamkeitsstörung)
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Angenommene Effekte
Positive Erwartungen
o Förderung von Kreativität, Engagement und Motivation
(wichtiger Aspekt: Flow-Erleben)
o Erwerb neuen Wissens und tieferer Einsichten durch
herausfordernde Situationen und Hindernisse
o Positive Effekte auf Lernprozesse durch gemeinsames
Lernen in Spielumgebungen
Potentielle Probleme
o Richtige Balance zw. Unterhaltungs- & Lernelemente zu finden
o Ermittlung eines kontinuierlichen Gleichgewichts zw. herausfordernden
Spielelementen und Fähigkeiten
o Insbesondere Jungen empfinden pädagogische Spiele als uninteressant
o Jungen und Mädchen präferieren unterschiedliche Spiele
o Spielelemente können von den zu vermittelnden Lerninhalten ablenken
Empirische Befundlage und Kritik
o Befundlage uneinheitlich
o Hoher zeitlicher und finanzieller Aufwand bei der Erstellung
komplexer, virtueller E-Learning Spiele
o Pauschale Vergleiche
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