Mediendidaktische Aufbereitung naturwissenschaftlicher Inhalte

Inhaltverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Kapitelübersicht

2 Wissenschaftlicher Hintergrund
2.1 Definition Mediendidaktik
2.2 Wie lernt der Mensch?
2.2.1 Behaviorismus
2.2.2 Kognitivismus
2.2.3 Konstruktivismus
2.3 Didaktische Ansätze in computerunterstützten Lernprogrammen
2.4 Instruktionsdesign
2.5 Medieneinsatz
2.5.1 Bildschirmtext
2.5.2 Sprechertext
2.5.3 Grafik und Foto
2.5.4 Animation
2.5.5 Video
2.5.6 Musik
2.5.7 Geräusche/Effekte
2.6 Aufgaben
2.6.1 Auswahlaufgabe
2.6.2 Drag & Drop Aufgaben
2.6.3 Freie Texteingabe
2.6.4 Spezielle Aufgabentypen
2.7 Feedback
2.8 Definition E-Learning
2.8.1 CBT und WBT
2.8.2 Blended Learning

3 Ablauf zur Erstellung eines Lernprogrammes
3.1 Projektinitialisierung
3.2 Erstes Briefing
3.3 Grobkonzept
3.4 Feinkonzept
3.5 Drehbuch
3.6 Drehbuchabnahme
3.7 Beta-Version
3.8 Projektabschluss

4 Projektumfeld
4.1 Projektrahmen
4.1.1 Rolle des IPN
4.1.2 Was ist ChiK ?
4.1.3 Akademie für Technik GmbH
4.1.4 Hauptschule im Bildungszentrum Mettenhof
4.1.5 Themenbereich des Projektes
4.2 Projektziel
4.3 Didaktik in der Naturwissenschaft
4.4 Medienkompetenz

5 Aufbereitung der Inhalte (Lösungsansatz)
5.1 Projektinitialisierung
5.2 Briefings
5.3 Grobkonzept
5.4 Feinkonzept
5.5 Drehbuch

6 Analyse und Bewertung
6.1 Einzelanalyse der Aufbereitung
6.2 Einzelbewertung der Aufbereitung
6.3 Gesamtbewertung
6.3.1 Blended Learning Ansatz
6.3.2 Umgesetzte Lerneinheiten
6.3.3 Didaktischer Ansatz

7 Gesamtfazit
7.1 Fazit
7.2 Ausblick

8 Literaturverzeichnis

9 Anhang

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Vergleich CBT und WBT

Tabelle 2: Basaltext Oberflächenvergrößerung

Tabelle 3: Basaltext Braucht Feuer Luft?

Tabelle 4: Basaltext Entzündungstemperatur - Aktivierungsenergie

Tabelle 5: Basaltext Verbrennungsdreieck

Tabelle 6: Basaltext Verbrennungsprodukte

Tabelle 7: Basaltext Flammenfärbung

Tabelle 8: Medieneinsatz

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Kanizsa-Dreieck

Abbildung 2: Projektablauf Erstellung E-Learning-Programm

Abbildung 3: Lineare Struktur

Abbildung 4: Lernebenen-Modell

Abbildung 5: Problemorientierte Struktur

Abbildung 6: IPN-Logo

Abbildung 7: ChiK-Logo Wabenstruktur

Abbildung 8: Verbrennungsdreieck

Abbildung 9: Blended Learning Ansatz Präsenzunterricht

Abbildung 10: Blended Learning Ansatz E-Learning

Zusammenfassung

Die Arbeit zeigt die Schwächen und Stärken eines computerunterstützten Lernprogrammes oder E-Learning-Programmes im Einsatz im naturwissenschaftlichen Umfeld auf. Hierbei entstand die Erkenntnis, dass ein E-Learning-Programm in einem Blended Learning Ansatz sehr gut in den Schulunterricht integriert werden kann. Weiter konnte erkannt werden, dass E-Learning-Programme die Möglichkeit besitzen, Mikrowelten exemplarisch didaktisch besser darzustellen, als es im Präsenzunterricht möglich wäre. Auch komplexere Abläufe können besser erläutert werden.

Eine Schwäche gegenüber dem Präsenzunterricht hingegen zeigte sich beim Aufzeigen von Wissen, das die Schüler im Präsenzunterricht durch habtische Vorgänge erlangen können.

Entstanden ist diese Arbeit durch einen Auftrag des Leibnitz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften in Kiel an die Akademie für Technik GmbH ein E-Learning-Programm zu erstellen, das in das Projekt Chemie im Kontext integriert werden kann. Chemie im Kontext als problemorientierter und situierter Unterricht eignet sich gut, um eine Untersuchung der Effektivität und Qualität eines E-Learning-Programmes im naturwissenschaftlichen Rahmen zu testen.

Für diese Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber und in Gestalt des Auftragnehmers ein Konzept erstellt. Dieses Feinkonzept ist so entworfen, dass auf diese Arbeit folgend ein Drehbuch erstellt werden kann, mit dem dann die Entwicklung des E-Learning-Programmes beginnen kann.

Das Feinkonzept und der Weg zu dessen Aufbereitung eignet sich zudem ideal, um eine Analyse und einen Bewertung durchführen zu können. Um das Feinkonzept allerdings korrekt erstellen zu können, musste zunächst der wissenschaftliche Hintergrund und der Weg zur Aufbereitung eines E-Learning-Programmes aufgezeigt werden.

1 Einleitung

„ Computer-based educational approaches, and specifically e-Learning, have the potential to impact positively on the entire spectrum of education […]“ (Holmes/Gardner 2006, S.29)

Sollte aber an dieser Stelle nicht auch die Frage gestellt werden, in welchen Bereichen und in welcher Form E-Learning positive Einwirkungen haben kann? Die Forderung nach einem Einsatz Neuer Medien in Schulen zur Steigerung der Medienkompetenz der Schüler wird bereits seit langem in vielen Bereichen gestellt. Auch finden sich viele Ansätze und Studien zur Einbindung. Von März 2000 bis 2004 zum Beispiel förderte das Bundesministerium für Bildung und Forschung das Programm Neue Medien in der Bildung. In diesem Rahmen wurden Projekte mit einem Umfang von 209,6 Mio. EUR bewilligt. (vgl. BMBF 2008)

Den meisten Schulen stehen mittlerweile viele technische Möglichkeiten zur Verfügung, um Neue Medien zu nutzen und auch die Lehrkräfte sind entgegen veralteter Meinungen gewillt sie im Unterricht einzusetzen. Gerade aber auch die Schülerinnen und Schüler sind besonders motiviert mit Neuen Medien zu arbeiten.

Das Problem zum effektiven lernfortschrittlichen Einsatz ist vielmehr die Qualität und die Einbindung in den Schulunterricht. Es kann nicht von Vorteil sein, ein Medium nur um seiner selbst willen oder zum Zweck der Eigenwerbung einzusetzen. Hier leidet die Qualität des Lernprogrammes als erstes.

In dieser Arbeit werden eben solche Probleme im Bereich von computerunterstützten Lernprogrammen im Einsatz im naturwissenschaftlichen Unterricht untersucht. Anhand einer Aufbereitung eines Lernprogrammes, das vom Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaft (IPN) bei der Akademie für Technik GmbH in Auftrag gegeben wurde, wird im Fach Chemie geprüft, welche Themenbereiche didaktisch sinnvoll in ein E-Learning-Programm eingebettet werden können. Ein E-Learning-Programm, also ein Programm, welches Lerninhalte mit Hilfe des Computers vermitteln soll, wird im Folgenden versucht in das Projekt Chemie im Kontext, kurz ChiK, des Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Naturwissenschaft einzubinden.

Das ChiK -Projekt bietet durch seinen problemorientierten und situierten Unterrichtscharakter Gelegenheit E-Learning-Elemente einzubauen, um diese dann anschließend mit der vorhandenen Präsenzunterrichtsstruktur zu vergleichen. Ziel ist es, eine Beurteilung über die Qualität und die Effektivität der Umsetzung abgeben zu können.

Vorherige Forschungen wie das Projekt Systematische Einbeziehung von Medien, Informations- und Kommunikationstechnologien in Lehr- und Lernprozessen (SEMIK) unterstützen und untersuchen den Einsatz Neuer Medien in Schulen. Eine explizite Prüfung, an welchen Stellen E-Learning-Programme auch im naturwissenschaftlichen Bereich eingesetzt werden können, fand jedoch nicht statt.

1.1 Kapitelübersicht

Um einen Überblick über die theoretisch Möglichkeiten und eine Begriffserklärung zu erreichen, wird in Kapitel 2 der wissenschaftliche Hintergrund erläutert. Es wird der Begriff Mediendidaktik definiert (2.1), um eine Einschränkung der allgemeinen Didaktik auf den Bereich des E-Learning vorzunehmen. Ein kurzer Überblick über die bisherige Forschung der Formen des Lernens beim Menschen (2.2) erlaubt, die Möglichkeiten für einen E-Learning Einsatz zu bedenken.

Mit diesen Definitionen kann nun betrachtet werden, wie ein E-Learning-Programm umgesetzt werden soll. Hierzu wird vorerst ein Blick auf die möglichen didaktischen Ansätze im E-Learning geworfen (2.3), um dann aufzuzeigen, welche pädagogisch-psychologischen Konzeptionen aktuell zur Aufbereitung genutzt werden. Diese Konzeptionen nennt man Instruktionsdesign (2.4).

Ein Blick auf die möglichen Medien (2.5), die zu verwendenden Aufgabentypen (2.6) und die Wichtigkeit des Feedbackeinsatzes (2.7) zeigen die Einsatzmöglichkeiten eben dieser auf. Es kann dann der Gesamtbegriff E-Learning definiert werden und erläutert werden, welche Variationen es vom E-Learning gibt (2.8).

Um einem Ansatz im praktischen Teil der Umsetzung zu haben, wird der Ablauf der Erstellung eines Lernprogrammes (3) aufgezeigt. Dies ist eine in der Praxis genutzte Vorgehensweise zur Aufbereitung und Umsetzung eines E-Learning-Programmes. Mit Hilfe dieser Aufbereitungsform kann dann das Projekt im Praxisteil angegangen werden.

Kapitel 4 befasst sich mit dem Projektumfeld. Es wird der Projektrahmen (0) und das Projektziel (4.2) beschrieben. Um eine Analyse und eine Bewertung durchführen zu können, wird ein Blick auf die Didaktik in der Naturwissenschaft (4.3) geworfen und die Medienkompetenz der Schüler benannt (4.4).

In Kapitel 5 werden die Inhalte dann nach Absprache mit dem Auftraggeber, dem IPN, aufbereitet. Die Aufbereitung folgt dem in Kapitel 3 aufgezeigten Ablaufschema und berücksichtigt die in Kapitel 2.2 bis 2.8 aufgezeigten Definitionen und Kriterien.

Kapitel 6 analysiert die Aufbereitung mit einer Einzelanalyse (6.1). Es wird jede einzelne Lerneinheit auf seine Qualität geprüft (6.2). Dies ist notwendig, um einen Gesamteindruck von der Einbettung des Lernprogrammes in das ChiK -Projekt zu gewinnen (6.3)

Ein Gesamtfazit wird dann in Kapitel 7 gezogen. Es enthält weiter einen Ausblick (7.2) auf weitere Anwendungsmöglichkeiten des Lernprogrammes.

2 Wissenschaftlicher Hintergrund

Bevor die Themeninhalte des Projektes für ein E-Learning-Programm aufbereitet werden, erfolgen in diesem Kapitel Begriffserklärungen und Definitionen. Es wird aufgezeigt welche didaktischen und technischen Möglichkeiten bestehen, um ein E-Learning-Programm umzusetzen. Die Aufzeigung der Möglichkeiten kann in diesem Rahmen nicht vollständig erfolgen, dennoch werden die für dieses Projekt möglichen relevanten Gebiete beschrieben.

2.1 Definition Mediendidaktik

Die Mediendidaktik ist ein Teilbereich der Medienpädagogik. Der Begriff Medium lässt viele Definitionen zu. Im Bereich der Massenmedien (Fernsehen, Film oder Radio) tritt der Begriff genauso auf wie im Printmedium (Zeitschrift, Buch und Zeitung) oder den digitalen Medien (Computer).

Im modernen Sinn „werden Medien … als Mittler verstanden, durch die in kommunikativen Zusammenhängen potenzielle Zeichen mit technischer Unterstützung übertragen, gespeichert, wiedergegeben, angeordnet oder verarbeitet und in abbildhafter und/oder symbolischer Form präsentiert werden.“ (Tulodziecki / Herzig 2004, S.18)

Das Wort Didaktik stammt aus dem Griechischen, wo es didáskein heißt und soviel wie unterrichten oder lehren bedeutete. Eine Definition von Jank/Meyer lautet:

„ Die Didaktik ist die Theorie und Praxis des Lernens und Lehrens “. (Jank/Meyer 1991, S.14)

Betrachtet man also die Mediendidaktik, umfasst sie das Lernen und Lehren von und mit Medien. Auch der Umgang mit Medien, speziell die Aufnahme von Inhalten vermittelt durch Massenmedien, spielen in der Medienpädagogik und Mediendidaktik eine große Rolle.

Im Folgenden verstehe ich Mediendidaktik als Wissenschaft zur Aufbereitung von Inhalten für Lehr- und Lernprozesse mit dem Fokus im Bereich der digitalen Medien, speziell im computerunterstützten Lernen, dem E-Learning.

2.2 Wie lernt der Mensch?

Um Inhalte in eine Form zu bringen, die effektiv ein Lernziel eines E-Learning-Programmes oder Lernprogrammes erfüllen soll, muss verstanden werden, wie der Mensch Informationen am Besten behalten und anwenden kann. Hier helfen lerntheoretische Modelle aus der Didaktik, die lernpsychologische Zusammenhänge behandeln.

Eines der ersten lerntheoretischen Modelle, der Behaviorismus, entstand bereits Anfang des 20. Jahrhunderts. In den 60er Jahren folgte dann der Kognitivismus. Ein anderer Ansatz ist der Konstruktivismus, der den Behaviorismus ersetzte. Der Vollständigkeit wegen sind noch der Instruktionalismus, das Situierte Lernen und die Biokybernetisch-neuronale Lerntheorie zu nennen.

Für die Konzipierung von Lernprogrammen spielen konstruktivistische und kognitivistische Lerntheorien eine wichtige Rolle, wobei erstere einen relativ großen Anteil einnehmen. Zum Verständnis wird hier dennoch auf den Behaviorismus eingegangen, da zu den Anfangszeiten der computerunterstützten Lernprogramme mit diesem gearbeitet wurde und einige seiner Ansätze weiterhin Bestand haben.

2.2.1 Behaviorismus

Iwan P. Pawlow(1849 – 1936), Burrhus F. Skinner(1904 – 1990), John B.Watson (1878 – 1958) und Edward L. Thorndike (1874 – 1949) sind einige Namen die dem Behaviorismus (engl. behavior = Verhalten) zuzuschreiben sind. Bekannt sind z.B. der Pawlow’sche Hund sowie die Skinner-Box.

Die behavioristischen Forschungen beschränkten sich auf Beobachtungen des Verhaltens in Experimenten. Es wurden Reize von außen gegeben (=inputs) die Reaktionen (=outputs) hervorriefen. Alle Vorgänge, die im Gehirn selber stattfanden, sahen die Behavioristen als Black Box an und erachteten sie damit als für nicht zugänglich. Ihre Experimente machten sie hauptsächlich mit Tieren und legten fest, dass Lernvorgänge sich nur durch Konditionierung erklären ließen. Komplexe Lernvorgänge erklärten die Behavioristen mit einer Verkettung von Konditionierungsvorgängen. Sie beschrieben mit ihrer Theorie einen Teilaspekt des Lernens, waren allerdings der Auffassung, dass sie den gesamten Lernprozess erklärt hatten. Die klassische Konditionierung (respondiertes Lernen, Signallernen) wurde dann durch die operante Konditionierung (instrumentelles Lernen) erweitert, die eine Reaktion auf einen Reiz trainiert, indem die Reaktion belohnt oder bestraft wird. (vgl. Jank/Meyer 1991, S.176)

2.2.2 Kognitivismus

Der Kognitivismus greift nun Überlegungen auf, die der Behaviorismus nicht berücksichtigt hat. Er schaut in die Black Box hinein und beleuchtet die internen Prozesse im Gehirn während eines Lernvorganges. Bekannte Vertreter dieses Ansatzes sind z.B. Jean Piaget (1896-1980), Jerome Bruner (1915) oder Lev Vygotsky (1896 – 1934).

Eine Grundannahme des Kognitivismus ist, dass Informationen selektiv aufgenommen, interpretiert und verarbeitet werden. Der Lernende gleicht die aufzunehmende Information mit seinen Erfahrungen und seinem Kenntnisstand ab, um diese dann richtig einordnen zu können. Mit Hilfe dieser Einordnung baut er Wissensstrukturen auf, die er später wieder aufgreifen kann. Der Fokus des Ansatzes wird also auf Wahrnehmung, Interpretation und Verarbeitung von Informationen gesetzt. Im Gegensatz zum Behaviorismus ist der Lernende hier allerdings selbstgesteuert. Es findet keine Konditionierung, sondern ein informationsorientiertes Lernen statt. (vgl. Tulodziecki/Herzig 2004, S.133 ff.)

2.2.3 Konstruktivismus

„ Der Konstruktivismus beschreibt das Lernen nicht als eine Folge des Lehrens, sondern als eigenständige Konstruktionsleistung des Lernenden “ (Jank/Meyer 1991, S.286)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Kanizsa-Dreieck

Einige Vertreter des Konstruktivismus sind z.B. Humberto R. Maturana (1928), Francisco Valera (1946 – 2001), Heinz von Foerster (1911 – 2002) oder auch Paul Watzlawick (1921 - 2007).

Wissensstrukturen werden vom Lernenden selbst mit Hilfe von eigenen Beobachtungen, also Reizen, die auf ihn eintreffen, konstruiert. Anhand der Abbildung 1: Kanizsa-Dreieck kann man erkennen wie diese Konstruierung funktioniert. Schaut man sich das Bild an, kann man mehrere Dreiecke erkennen. Wie viele es genau sind, kann nicht definiert werden, denn wenn man wirklich genau schaut, stellt man fest, dass eigentlich kein einziges Dreieck in dieser Abbildung vorhanden ist. Das Gehirn ist aber auf Formenerkennung trainiert und aus Erfahrungswerten ergänzt oder konstruiert es die fehlenden Dreiecke. (vgl. Jank/Meyer 1991, S.287)

Es gibt viele unterschiedliche Ansätze des Konstruktivismus und über viele wird noch diskutiert. Neben dem methodischen Konstruktivismus kann der radikale Konstruktivismus definiert werden. Er setzt voraus, dass alles Wissen bereits in unseren Köpfen besteht und der denkende Mensch konstruiert aus diesem Pool sein eigenes Wissen auf Grundlage von Erfahrungen.

Weitere Grundannahmen besagen, dass Reize, die von außen auf das Gehirn wirken im Grunde von sich aus keine Informationen enthalten. Vielmehr konstruiert das Gehirn mit Erhalt dieser Reize seine eigenen Informationen. Allgemein gesagt konstruiert also jedes Individuum eine eigene Realität und wie die eigentliche Realität aussieht, kann nicht gesagt werden. Eine objektive Sichtweise ist also im Grunde nicht möglich. (vgl. Jank/Meyer 1991, S.287)

Der radikale Konstruktivismus lässt sich in einer weiteren Unterscheidung zuordnen, dem Konstruktivismus im erkennungstheoretischen Sinne. In dieser Deutungsart existieren Gegenstände nicht unabhängig voneinander, sondern nur als Bewusstseinsinhalte. Formen wie Raum, Zeit, Einheit und Vielheit sind bereits vorhanden und nicht in unsere Erfahrungen integriert, sie helfen die Sinneseindrücke zu sortieren. Schaut man sich zum Beispiel einen Baum an, so sieht man zunächst keinen Baum, sondern Blätter, einen Stamm, Rinde, Äste, etc. Erst durch die vorhandenen Formen konstruieren wir aus dieser Ansammlung von Objekten die Einheit Baum. Die Formen erlauben eine Kategorisierung der Eindrücke. (vgl. Tulodziecki/Herzig 2004, S.143 f.)

Eine andere Deutung ist der Konstruktivismus im lerntheoretischen Sinne. Hier wird auch die Frage gestellt, wie bestimmte Informationen von Lernenden verarbeitet und konstruiert werden, jedoch wird ganz bewusst ausgeblendet in welchem Verhältnis die (Wissens-) Konstrukte des Individuums zur Wirklichkeit der äußeren Welt stehen. So kann im pädagogischen Sinne der Fokus auf den Einfluss des Lehrers und gemeinschaftlich sozialer Lernprozesse gelegt werden. (vgl. Tulodziecki/Herzig 2004, S.143)

In Lernprogrammen findet dieser Ansatz mittlerweile den größten Zuspruch. Der Lernende soll aktiv, selbst gesteuert lernen können. Meist findet sich ein problemorientierter, situativer Kontext. Das Wissen soll nicht mehr rein kognitiv transportiert werden, sondern der Lernende konstruiert seinen Wissenserwerb.

2.3 Didaktische Ansätze in computerunterstützten Lernprogrammen

Um ein wirkungsvolles E-Learning-Programm zu erstellen, das die vorgegebenen Lernziele effektiv erfüllt, kann aus verschiedenen didaktischen Ansätzen gewählt werden. Oft ist auch eine Kombination der didaktischen Modelle sinnvoll. Die Entscheidung für die richtige Kombination oder das richtige Modell ist von der Zielsetzung des Lernprogrammes abhängig.

Mair (2005, S.27) unterteilt diese Ansätze in drei Grundrichtungen:

- Ansatz der Fremdsteuerung: Der Lernende wird an die Hand genommen und von einem Tutor oder einer linearen Navigation durch das Lernprogramm geführt. Gut geeignet für das Aneignen von objektivem Wissen, Faktenwissen und Orientierungswissen.
- Ansatz der Selbststeuerung: Der Lernende agiert selbst und kann sich frei im Lernprogramm bewegen. Er kann so durch den frei wählbaren Informationszugriff Wissen und Können eigenständig konstruieren. Der Ansatz ist eher für komplexe Lernprozesse geeignet.
- Kombination: Das Verhältnis an Fremdsteuerung und Selbststeuerung ist hier nicht festgesetzt. Der Lernende hat hier die Wahl, eine ihm vorgeschlagene Navigation zu nutzen oder seinen eigenen Lernweg einzuschlagen. Diese Wahl ist ihm permanent gegeben. Die Kombination wird zunehmend in der Praxis eingesetzt. So kann der Lernende Inhalte, die er bereits beherrscht, überspringen oder nur kurz wiederholen.

Auf Grundlage dieser Aufteilung bestimmt Mair (2005, S.28 f.) die im Anhang 9.1 Didaktische Ansätze multimedialer Lernumgebungen zu findenden Ansätze.

2.4 Instruktionsdesign

Um Lerntheorien in eine Lernumgebung oder ein Lernsystem einbetten zu können, wird das Instruktionsdesign genutzt. Es ist als systematische Unterrichtsplanung oder Unterrichtsdesign zu verstehen.

Die Lernumgebung wird geplant, entwickelt und evaluiert. Um dies zu erreichen, kann das Instruktionsdesign den Phasen A nalyse, D esign (Konzeption), D evelopment (Entwicklung), I mplementation und E valuation folgen. Dieses Modell wird deshalb als ADDIE -Modell bezeichnet. (vgl. Niegemann/Hessel/Hochscheid‑Mauel/Aslanski/Deimann/Kreuzberger, 2004, S.22)

Ein Lernkonzept wird nach Riser/Keumecke/Freibichler/Hoffmann (2002, S.90) unter folgenden Gesichtspunkten entwickelt:

- Lerninhalte und Lernziele
- Zielgruppe (Vorkenntnisse, Motivation, Fähigkeiten, Lern- und Arbeitstechniken)
- Verfügbare Medien
- Integration in eine Lernumgebung

Aus den Grundaussagen des ADDIE-Modells wurden weitere Modelle entwickelt. Im Folgenden werden nur Modelle genannt und erläutert, die für die Anwendung in computerunterstützten Lernprogrammen sinnvoll sind.

Die Merrill Instructional-Transaction-Theory ist mit den Anfängen des computerunterstützten Lernens entstanden. Erste Lernprogramme, die die Bedienung, Wartung und Reparatur von Maschinen und Klassifizierung von Objekten als Lehrstoff hatten, wurden auf Basis dieser Theorie erstellt. Sie unterstützt ausschließlich kognitive Lehrziele. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.22 ff.)

Das Anchored-Instruction-Modell versucht eine Anwendbarkeit von Wissen zu verbessern. Alle Vorgängermodelle mussten sich vorwerfen lassen träges Wissen zu vermitteln. Wissen, das theoretisch vorhanden ist, in der Praxis aber auf neue Situationen nicht adaptiert werden kann. Hier soll durch eine Verankerung in eine Erzählung, einen narrativen Anker, abstraktes Wissen mit einer Anwendungssituation verbunden werden. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.29)

Narrative Strukturen lassen sich sehr gut in computerunterstützte Lernprogramme einbetten. Durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Neuen Medien wird eine vorgetragene Geschichte noch interessanter und steigert die Spannung und Motivation des Lernenden.

Weiterentwicklungen des Modells binden problemorientierte Ansätze sowie Kooperations- und Kommunikationsaspekte mit ein. Eine konzeptionelle Verbindung mit lerntheoretischen Ansätzen des Problemorientierten Lernens und Projektorientierten Lernens sind auf diese Weise entstanden. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.30)

Cognitive Apprenticeship ist das „ Lernen von den (alten) Meistern “ (Niegemann et al., 2004, S.34). Entstanden als Modell, das eher physikalische Vorgänge vermitteln sollte, wurde es auf kognitive Lehrinhalte angepasst. Der Lernende konnte die physikalischen Vorgänge sehen und in der Nachahmungsphase die Abläufe adaptieren. Diese Vorgehensweise lässt sich auch im kognitiven Bereich anwenden.

„ The challenge for the conventional learning context is to make the thinking visible, and cognitive apprenticeships are based on this central pursuit “ (Holmes/Gardner 2006, S.94)

Der Lernende wird Schritt für Schritt nach anfänglich intensiver Unterstützung des Tutors in die Phase des selbständigen Lernens überführt. So wird sichergestellt, dass neues Wissen richtig gelernt und später konstruiert angewendet werden kann. Dieser Vorgang wird bei Holmes/Gardner (2006, S.95 ff.) in vier Phasen unterteilt:

- Modeling: Der Tutor/Experte führt eine Problemlösung aus, die dem Schwierigkeitsgrad des Lernenden angepasst ist. Er gibt während der Ausführung Erklärungen und Gründe für seine Handlungen. Der Lernende beobachtet die Schritte, die zur Lösung leiten und führt diese dann unter Aufsicht des Tutors selber aus. Der Tutor gibt Tipps und ein Feedback.
- Scaffolding: Der Lernende wird unterstützt neue Schwierigkeitsstufen des Lerninhaltes zu erreichen. Der Tutor nimmt die Aufgabe einer Stütze, eines Gerüstes, ein und hilft dem Lernenden den nächsten Schritt in seinem Lernprozess zu tätigen. Er beobachtet grundsätzlich nur wann und in welchem Umfang er helfend einschreiten muss.
- Fading: Sobald der Lernende seine Fähigkeiten ausgebaut und gefestigt hat, zieht sich der Tutor in den Hintergrund zurück. Der Lernende arbeitet selbständig weiter und der Tutor spielt nur noch eine beobachtende Rolle. Er greift nur ein, wenn es seiner Meinung nach hilfreich ist und ohne die Lernmoral zu untergraben.
- Coaching: Alle drei vorherig genannten Phasen werden die ganze Zeit über von der Coaching Phase begleitet, die dem Lernenden permanent die Möglichkeit gibt, sich bei Schwierigkeiten an den Tutor zu wenden.

Cognitive Apprenticeship wird wegen seines tutoriellen Charakters besonders im Bereich des situierten Lernens oder des Lernens im Beruf eingesetzt. Ein Auszubildender zum kann so beispielsweise direkt am Arbeitsplatz von seinem Tutor betreut werden. Aber auch im E-Learning ist dieses Modell bewährt. Die Aufgabe des Tutors übernimmt das Lernprogramm. Besonders geeignet ist dieses Modell für die Einführung von neuen Lerninhalten. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.36)

Ein weiteres zu nennendes Modell ist das Vier-Komponenten-Instruktionsdesign-Modell (4C/ID) . Es ist besonders für komplexes kognitives Lernen geeignet. Der Fokus ist auf das Training von Handlungswissen gelegt. Das Modell schafft problemorientierte Lernumgebungen, indem es verschiedene mögliche Problemformate beinhaltet. Typische Einsatzorte sind Schulungen für Fluglotsen, Softwareentwickler oder Spezialärzte. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.39 ff.)

Anhand dieser genannten Modelle ist es nun möglich, ein Lernprogramm zu konzipieren. Oft finden sich in einem Modell zudem Anweisungen auf welche Art Medien- und Aufgabenelemente auf dem Bildschirm zu präsentieren sind, besonders aber in welchem Umfang und in welcher Reihenfolge sie anzuordnen sind.

2.5 Medieneinsatz

Um Informationen in einem Lernprogramm an den Lernenden vermitteln zu können, stehen verschiedene Medientypen zur Verfügung. Je nach Informationsart kann der Einsatz eines bestimmten Medientyps sinnvoll sein, wobei auch der gleichzeitige Einsatz von verschiedenen Typen einen starken Erinnerungseffekt haben kann. Um Medien in einem Lernprogramm im richtigen Maß und Verhältnis einsetzen zu können, muss verstanden werden, wie das einzelne Medium auf den Lernenden wirkt.

2.5.1 Bildschirmtext

In unserer Kultur ist Lesen und Schreiben ein wichtiger Bestandteil. Mit ihm können sowohl einfache wie auch komplexe Lehrinhalte vermittelt werden.

Eine lesefreundliche Darstellung am Bildschirm ist daher sehr wichtig. Die Lesegeschwindigkeit am Bildschirm ist bis zu 30% langsamer als auf einer Papiervorlage. Das liegt zum größten Teil an den Kontrastunterschieden, der Wiederholfrequenz und an der Auflösung des Bildschirms. (Mair 2005. S.80)

Bildschirmtexte und insbesondere Texte für Lernprogramme müssen also anders aufbereitet werden als gedruckte Texte.

Textverarbeitung

Bei der Textverarbeitung laufen im Gehirn mehrere Prozesse gleichzeitig ab. Neben der weitestgehend automatischen basalen Verarbeitung, die auf Worterkennung basiert, erfolgt eine semantisch-syntaktische Verarbeitung. Von diesen Prozessen hängt die Verarbeitungsgeschwindigkeit ab. Ein Leser kann einen Text schneller verarbeiten, wenn ihm die Wörter bekannt sind und er zwischen ihnen schnell einen Sinnzusammenhang erkennen kann. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.161 f.)

Weitere Prozesse sind die elaborative, reduktive und rekonstruktive Verarbeitung. Von ihnen ist der Grad der Erinnerung abhängig. Dieser ist besser, wenn der Leser Vorwissen mit dem Textinhalt verknüpfen kann. Zudem finden eine Selektion, eine Generalisierung und/oder eine Konstruktion des Textes statt, da er sich nicht den gesamten Text merken kann. Um den Lesenden hierbei zu unterstützen, können wichtige Worte markiert werden oder in bestimmten Abständen Zusammenfassungen aufgezeigt werden. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.163 ff.)

Aufarbeitung

Nach Festlegung des Inhaltes und des Themas wird der Text nach von Niegemann et al. (2004, S.165 ff.) genannten Kriterien aufbereitet:

Auf diese Weise kann dem Leser mitgeteilt werden, welche Lernziele er nach Beendigung des Lernprogrammes erreichen soll. Der Leser erhält eine zusätzliche Motivation den Text zu verstehen und auf bestimmte Informationen zu achten, um das Lernziel zu erreichen.

Inhalte von Wissensstrukturen können deduktiv (vom Allgemeinen zum Besonderen), induktiv (vom Besonderen zum Allgemeinen), differentiell (vom Einfachen zum Komplexen) oder elaborativ (vom Komplexen zum Einfachen) aufbereitet werden. Um dem Leser einen roten Faden durch den Text bieten zu können, muss weiterhin eine sachliche und didaktische Strukturierung erfolgen.

Um eine Verknüpfung und Aktivierung des Vorwissens sinnvoll herzustellen, gibt es die Möglichkeit des Advance Organizers, der dem Text vorgestellt ist, und der Anwendung von Beispielen und Analogien.

Ein letzter Punkt bei der Aufbereitung des Textes ist die Wichtigkeit der Zusammenfassung. Sie muss nicht nur am Ende eines Textes folgen, sondern kann auch im Text z.B. nach Themenblöcken angeboten werden. Präsentation am Bildschirm

Bei der Aufteilung von Texten auf dem Bildschirm lässt sich die Kernthese

„ Eine Aussage pro Bildschirmseite “ (Mair 2005, S.79)

erfassen. Mit diesem Leitsatz gilt es nach Mair (2005, S.79 ff.) folgende formale Strukturen einzuhalten.

- Wenige Fremdwörter und Fachausdrücke
- Verben im Satz so weit wie möglich nach vorne
- Möglichst keine verschachtelten Sätze
- Einfache Satzkonstruktionen
- Kurze Sätze
- Text in aktiver Form
- Keine überflüssigen Adjektive
- Zahlen in Ziffern schreiben

Zusammenfassend nennt Mair (2005, S.84) vier grundlegende Regeln für Bildschirmtexte:

1. Einfachheit – klare und eindeutige Wörter finden
2. Gliederung/Ordnung – den Text klar und übersichtlich gliedern
3. Prägnanz – knapp und auf den Punkt bringen
4. Anregende Zusätze – belebende Elemente einbringen, die zum Weiterlesen motivieren

2.5.2 Sprechertext

Die Kriterien der Verständlichkeit von Bildschirmtexten lassen sich genauso auf Sprechertexte anwenden. Inhaltlich unterscheiden sich jedoch Sprechertexte von Bildschirmtexten. Während Bildschirmtexte sachlich Fakten vermitteln, sollen Sprechertexte Emotionen, Fragen und inhaltliche Ergänzungen aufbringen. Der Sprechertext korrespondiert mit dem Bildschirmtext oder dem gezeigten Bildschirminhalt. (vgl. Mair 2005, S.85)

Beim Hören von Texten ist es für das Gehirn im Allgemeinen schwerer Inhalte aufzunehmen als beim Lesen. Der Hörer kann die Geschwindigkeit gesprochenen Textes nicht selbst bestimmen. Eine basale Verarbeitung wird daher von der Sprechgeschwindigkeit vorgegeben. Daraus ergibt sich das Problem, dass für einige Hörer der Text zu langsam, für andere aber zu schnell sein kann. Dennoch ist der Einsatz von Sprechertext sinnvoll, da die kognitive Verarbeitung beim Hören in Kombination mit Bildschirmtext höher ist.

Ein reines Vorlesen des Bildschirmtextes ist aber nicht sinnvoll. Vielmehr sollten Kernaussagen des Sprechertextes visualisiert werden. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.131)

Zusätzlich zu den Kriterien zur Verständlichkeit ist bei der Formulierung von Sprechertexten darauf zu achten, dass diese konsistent sind. Wichtige Begriffe müssen immer gleich ausgesprochen werden und sollten nie durch Synonyme ersetzt werden. Wiederholungen sind in Sprechertexten üblich, um die basale Verarbeitung zu unterstützen. (vgl. Mair 2005, S.85 f.)

Eine deutliche Aussprache ist auch bei eventuell gewählten Charakteren wichtig. Hier ist auf die Tonality, den Umgangston, zu achten. Er muss der Zielgruppe entsprechen. (vgl. Mair 2005, S.86)

2.5.3 Grafik und Foto

Bilder haben dem Text gegenüber den Vorteil, dass sie in einem Moment viele Wörter ersetzen können. Informationen werden durch Bilder schneller aufgenommen als durch Text. Ihre Stärke liegt in ihrer Möglichkeit räumliche Orientierung und anschauliche Zusammenhänge darzustellen. Lernprogramme mit Bildern wirken zudem auf den Lernenden motivierender als ohne Bilder.

Bildverarbeitung

Wie auch bei der Textverarbeitung des Gehirns laufen die Prozesse der kognitiven Bildverarbeitung nicht immer linear, sondern teilweise auch parallel ab. Sie werden folgend beschrieben nach Niegemann et al. (2004, S.177 ff.).

Während der voraufmerksamen Verarbeitung bildet sich das Gehirn einen ersten Gesamteindruck des Bildes. Das gesamte Bild wird zunächst analysiert und es wird eine Entscheidung getroffen, ob eine weiter Analyse sinnvoll erscheint. Die visuellen Informationen werden in elementare visuelle Merkmale zerlegt. Formen, Farben und räumliche Beziehungen werden sowohl zugeordnet und gruppiert als auch segmentiert. Eine Beeinflussung des Blickes ist hier noch nicht möglich.

Während die voraufmerksame Verarbeitung automatisch abläuft, hat der Betrachter bei der aufmerksamen Verarbeitung einen willentlichen Einfluss auf seinen Blick. Er schaut sich die Areale an, in denen er die wichtigen Informationen vermutet. Trotzdem findet auch eine automatische Steuerung des Blickes statt, nämlich immer dann, wenn Areale grelle Farben oder eine sehr hohe Dichte von Informationen beinhalten, zu denen der Blick dann gelenkt wird. In dieser Verarbeitungsphase wertet der Betrachter Details aus. Gleichzeitig finden sprachliche Prozesse statt, die Objekte benennen und Beziehungen herstellen.

In der elaborativen Verarbeitung versucht der Betrachter den Bildinhalt zu verstehen. Er interpretiert das Bild und versucht Beziehungen herzustellen. Er will begreifen warum das Bild in diesem Kontext gezeigt wird. Die Botschaft die das Bild ausüben soll, kann hier leicht fehlinterpretiert werden. Eine Beeinflussung der Interpretation ist nur über Text möglich.

Bilder können oft besser rekonstruiert werden als Texte. Bei einer rekonstruktiven Verarbeitung jedoch können nicht alle Details des Bildes wiedergegeben werden. Vielmehr wird aus wesentlichen Formen, Farben und räumlichen Anordnungen das Bild rekonstruiert.

Diese Verarbeitungsphasen gelten in erster Linie für Grafiken und Fotos. Sie sind auf Animationen oder Videos bedingt anwendbar, da sich die Bildinformation in kurzen Zeitabständen ändert.

Grafiken könne eingesetzt werden um komplexe Zusammenhänge zu verdeutlichen. Sie können sowohl quantitative, wie auch qualitative Zusammenhänge darstellen. Weiterhin helfen sie Wissen einzuordnen und Orientierung zu geben. Auch bei großen Mengen an Daten geben Grafiken einen Überblick. Als Illustration kann die Grafik einen Gegenstand erklären.

Fotos geben dem Lernenden einen realistischen Eindruck von einem Gegenstand, einer Person oder einem Raum. (Wobei als Raum nicht nur ein Zimmer gemeint ist, sondern vielmehr eine Umgebung.)

Grundlegend gilt, Bilder sollten auf dem Bildschirm auf der linken Seite angeordnet werden, da die rechte Gehirnhälfte für deren Verarbeitung zuständig ist und die Augen das Blickfeld seitenverkehrt an das Gehirn überträgt. Text hingegen ist demzufolge rechts anzuordnen.

2.5.4 Animation

Die Animation kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Als grundlegend gilt: Weniger ist mehr. Animationen sind sparsam einzusetzen und sollen Lerneinheiten nicht unterbrechen oder stören. Sie werden eingesetzt sobald der Lerninhalt einen Bewegungsablauf enthält. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.140)

Weitere Einsatzgebiete können Visualisierungen komplexer Sachverhalte, technischer Vorgänge oder Handlungsabläufe sein. Auch eine räumliche Orientierung kann gegeben werden. Eine animierte Leitfigur kann zudem motivieren und unterhalten. Auch eine Bewegung in einer Grafik, die zur Handlung gehört, kann durch kleine, einfache Animationseffekte motivierend wirken (einfache Mundbewegung eines Charakters). (vgl. Mair 2005, S.98)

Um Animationen sinnvoll und wirkungsvoll einsetzen zu können, gibt es nach Niegemann et al (2004, S.141 f.) einige Punkte zu beachten. Ein komplizierter Aufbau kann schnell dazu führen, dass gerade schwächere Lernende Schwierigkeiten bekommen, die relevanten Aspekte herauszufiltern. Lassen sich komplexe Sachverhalte nicht einfach animieren, können Hervorhebungen und Einfärbung helfen.

Dem Lernenden muss die Möglichkeit gegeben werden, die Animation durch Steuertasten bedienen zu können. Einfacher Vor- und Rücklauf, eine Pause- oder Stopptaste reichen als Bedienungselemente meist schon aus. Der Lernende kann so seine eigene Lerngeschwindigkeit wählen und hat Zeit zur Reflexion, die ihm dadurch während oder nach der Animation gegeben wird.

Neben dem Einsatz von Bedienungselementen können Animationen auch interaktiv und dynamisch sein. Je nach gewählter Aktion folgt eine andere Reaktion. Ist der Lernende am Geschehen beteiligt, steigt sein Lernerfolg.

Trotz der Möglichkeit den Grad der Aufmerksamkeit zu steigern, können überflüssige Animationen den Lernenden ablenken und die Lernleistung negativ beeinflussen.

2.5.5 Video

Auch Videos sollen den Ablauf des Lernprogrammes nicht stören oder die Lerneinheit unterbrechen. Sie haben aber gegenüber Animationen den Vorteil, eine hohe Realitätsnähe wiedergeben zu können. Besonders komplexe Sachverhalte und Vorgänge können gut wiedergegeben werden. Der Betrachter kann die Geschehnisse mit verfolgen als würden sie real passieren. Ein Zeitbezug wird durch die Möglichkeit der Echtzeit-Darstellung gegeben. Besonders eine Veranschaulichung raumzeitlicher Abläufe wie Herstellungs- und Produktionsabläufe profitieren davon. (vgl. Mair 2005, S.98 f.)

Nebenbei kann durch gelungene Dramaturgie, die Spannung und das Interesse des Lernenden hoch gehalten werden. Das Video spricht den Betrachter dann emotional an. Es lassen sich Stimmungen erzeugen, die den Lernenden weiter motivieren können. Jedoch ist der Grad eines gelungen Informations- und Unterhaltungsverhältnis recht schmal. Der Lernende darf nicht zu stark durch Unterhaltung vom Lerninhalt abgelenkt werden. Das Edutainment, eine Mischform aus Bildung (engl. education) und Unterhaltung (engl. entertainment), kann in bestimmten Situationen genauso sinnvoll sein wie Videos mit reinem Informationsinhalt. Sind Videoeinheiten in Lernprogrammen allerdings zu lang, können sie schnell negativ auf die Lernleistung wirken.

Analog zur Animation muss dem Lernenden auch bei Videosequenzen die Möglichkeit gegeben werden, über Bedienungselemente das Video zu steuern, um seine Lerngeschwindigkeit selber wählen zu können. Hierzu gehört auch eine Zeitangabe über die Abspiellänge und die Möglichkeit über einen Schieberegler zu bestimmten Punkten im Video springen zu können. Ganz besonders bei Videos ist darauf zu achten, dass die notwendigen technischen Voraussetzungen gegeben sind, um eine hohe Abspielqualität gewährleisten zu können. Videos mit schlechter Auflösung oder in zu kleiner Darstellung behindern den Lernprozess. (vgl. Niegemann et al., 2004, S.153 f.)

Dient ein Video als Vor- oder Abspann, besteht also kein direkter Bezug zur Lerneinheit, muss die Möglichkeit zum Abbruch oder Überspringen gegeben sein.

2.5.6 Musik

In Lernprogrammen lässt sich Musik gut einsetzen um Emotionen hervorzurufen. Neben dieser grundsätzlichen Funktion ist Musik aber auch gut geeignet, um dem Lernenden eine örtliche oder zeitliche Orientierung zu geben. Durch bestimmte charakteristische Musikrichtungen lässt sich z.B. der Schauplatz festlegen, an dem das Lernprogramm stattfindet. Eine zeitliche Orientierung lässt sich schnell erschließen mit Melodien aus bestimmten Epochen oder Zeitgeschehnissen.

Eine Melodie kann als Thema für einen bestimmten Charakter oder ein Ereignis dienen. Wiederkehrende Melodiethemen machen eine Identifikation einfacher und stellen einen Wiedererkennungseffekt her. So kann eine Leitfigur eine bestimmte Melodie besitzen, die der Zielgruppe die Figur sympathischer erscheinen lässt. Leitmelodien heben zudem Ereignisse wie beispielsweise das Feedback hervor und steigern die Aufmerksamkeit auf diese. Durch die Geschwindigkeit eines Musikstücks lässt sich die Geschwindigkeit der Präsentation eines Lernprogrammes regulieren.

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