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Sitzungsübersicht
Sitzung
F9–S16: Multimediales Lernen
Zeit:
Freitag, 27.03.2020:
9:00 - 10:45

Ort: S16

Präsentationen

Lernen in der virtuellen Realität: Wie beeinflussen Motivation und Gestaltungsvarianten den Lernerfolg?

Andrea Vogt, Patrick Albus, Mareike Schüle, Tina Seufert

Universität Ulm, Deutschland

Theoretischer Hintergrund

Durch die technologische Entwicklung ergeben sich immer mehr neue Gestaltungsmöglichkeiten für Lernumgebungen. Ein Beispiel hierfür sind virtuelle Realitäten als Lernumgebung. Diese Form der Lernumgebung wurde wenig und kaum systematisch erforscht. Wichtige Faktoren, wie etwa das Design der Lernumgebung oder kritische Lernereigenschaften fanden bisher wenig Beachtung.

Das konkrete Design der Lernumgebung kann den Lernerfolg substanziell beeinflussen (Mayer, 2003). Beispielsweise das sogenannte signaling ist eine oft gebräuchliche Methode, um wichtige Lerninhalte zu betonen und Aufmerksamkeit zu lenken. Dies kann beispielsweise durch Annotationen erfolgen (Schneider, Beege, Nebel, & Rey, 2018). In virtuellen Lernumgebungen eröffnen sich neue Möglichkeiten Annotationen zu nutzen. Bei der Kombination verschiedener Darstellungsformen des Lerninhalts, beispielsweise durch Text und Bild, ist die Verknüpfung der Inhalte, auch Kohärenzbildung genannt, durch den Lernenden von zentraler Bedeutung (Seufert, 2003). Das Einfügen von Annotationen kann die Verknüpfung der verschiedenen Elemente erleichtern und somit eine Hilfestellung darstellen, die den Lernerfolg erhöhen kann (Schneider et al., 2018).

Damit Hilfen ihren positiven Effekt entfalten können, sind Eigenschaften des Lernenden von zentraler Bedeutung (Côté & Levine, 2000). Neben Vorwissen, dem am häufigsten untersuchten Lernermerkmal, spielen andere Faktoren wie beispielsweise Motivation eine entscheidende Rolle (Cordova & Lepper, 1996; Kalyuga, 2005). Besonders die intrinsische Motivation des Lernenden könnte kompensierend wirken, wenn die Lernumgebung nicht ideal gestaltet ist (Mayer & Sims, 1994).

Fragestellung

Aus den beschriebenen Befunden und Theorien ergeben sich folgende zentrale Fragen: Welchen Effekt hat das Einfügen von Annotationen in der virtuellen Lernumgebung und welche Rolle spielt dabei die Motivation der Lernenden?

Die erste Hypothese betrachtet daher Lernerfolg in Abhängigkeit des Vorhandenseins von Annotationen. Dabei wird für die Gruppe mit Annotationen ein signifikant höher Lernerfolg erwartet im Vergleich zu der Gruppe ohne Annotationen.

Außerdem wird auch ein bedeutsamer Effekt der Motivation angenommen. Generell ist zu erwarten, dass Lernende mit höherer Motivation bessere Lernergebnisse zeigen. Zudem ist eine Wechselwirkung mit dem Design der Lernumgebung zu erwarten. Da die Annotationen den Lernprozess erleichtern bedarf es möglicherweise keiner zusätzlichen Motivation, um ein gutes Lernergebnis zu erzielen. In der zweiten Hypothese wird daher eine signifikante Interaktion zwischen Annotationen und intrinsischer Motivation erwartet. In der Gruppe mit Annotationen wird ein geringerer Einfluss der Motivation auf den Lernerfolg angenommen. In der Gruppe ohne Annotationen und damit ohne Unterstützung sollte sich eine höhere Motivation jedoch auszahlen, d.h. in dieser Gruppe sollte die Motivationen kompensierend wirken und einen signifikant positiven Einfluss haben.

Methode

Die Stichprobe der vorliegenden Studie setzte sich aus N=44 Studierenden, davon 19 männlichen Teilnehmern, zusammen. Das mittlere Alter betrug M=23.73 (SD=6.00). Die Studierenden wurden zufällig einer der beiden Experimentalgruppen zugewiesen. Bei der Experimentalgruppe wurde in der virtuellen Lernumgebung Annotationen eingeblendet, welche bei der Kontrollgruppe nicht enthalten waren. Als abhängige Variable wurde die Lernleistung der Studierenden erfasst. Zudem wurden das domänenspezifische Vorwissen und die Motivation der Lernenden untersucht.

Ergebnisse

In der vorliegenden Studie konnte kein signifikanter Unterschied zwischen der Gruppe mit und ohne Annotation auf Lernerfolg gefunden werden (t(42)=0.78, p =.220). Basierend auf einer multiplen linearen Regression, unter Berücksichtigung des Vorwissens, zeigte sich die erwartete signifikante Interaktion zwischen dem Lernumgebungsdesign und der Motivation: In der Gruppe mit Annotationen konnte kein Effekt der Motivation auf den Lernerfolg gefunden werden. In der Gruppe ohne Annotationen zeigte sich hingegen ein positiver Effekt von Motivation auf den Lernerfolg (β =.58, p <.001).

Diskussion

In der vorliegenden Studie konnte die Bedeutung der Einbeziehung von Lernereigenschaften wie beispielsweise Motivation für den Effekt des Lernumgebungsdesigns auf den Lernerfolg gezeigt werden. In zukünftigen Studien könnten zusätzliche Faktoren wie beispielsweise eine differenzierte Messung von kognitiver Belastung weitere Aufschlüsse darüber geben, wie die Belastung und die Aktivierung der Lernenden durch die Gestaltung des Lernmaterials beeinflusst werden kann.



Ein narratives Review zum Redundanzeffekt beim multimedialen Lernen: Chaos in der Theorie erzeugt heterogene Ergebnisse.

Melanie Trypke1, Ferdinand Stebner1,2, Joachim Wirth1

1Ruhr-Universität Bochum, Deutschland; 2Universität Osnabrück

In der Multimediaforschung haben sich verschiedene Designprinzipien für Lernmaterialien empirisch bewährt. Einer der meist untersuchten Effekte ist der Redundanzeffekt, welcher eine verminderte Lernleistung durch die Mehrfachverarbeitung sich überschneidender Informationen beschreibt (Kalyuga & Sweller, 2014).

In der Cognitive Load Theory (CLT; Sweller & Chandler, 1991) beschreibt der Redundanzeffekt eine verminderte Lernleistung durch die simultane Darstellung identischer, ähnlicher oder unnötig ausgeführter Informationen in multiplen Modalitäten (Kalyuga & Sweller, 2014). Dadurch, dass die Arbeitsgedächtniskapazität begrenzt ist, führt das doppelte bzw. unnötige Verarbeiten von Informationen zu einer erhöhten lernirrelevanten kognitiven Belastung (Paas & Sweller, 2012).

Das Redundanzprinzip basierend auf der Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML; Mayer, 2014) fokussiert die Sinnesmodalitäten, mit denen Informationen verarbeitet werden. Danach werden schlechtere Lernergebnisse erzielt, wenn eine Grafik sowohl über geschriebenen als auch über gesprochenen Text erklärt wird. Da die Informationen simultan in dem gleichen Verarbeitungskanal eintreffen, kann es zu einer Überlastung des visuellen (Bild und geschriebener Text) oder des verbalen Kanals (Narration und geschriebener Text) kommen (z. B. Mayer, 2007). Entgegen dieser Annahme lassen sich aber auch positive Effekte der Redundanz auf die Lernleistung nachweisen (Mayer & Johnson, 2008).

Unter welchen Bedingungen Redundanz lernförderlich oder lernhinderlich ist, ist umstritten. Studien finden negative (z. B. Aldalalah, 2010), speziell bei der verbalen Redundanz aber auch positive Effekte, wenn eine Narration um geschriebene Stichworte ergänzt wird (z. B. Mayer & Johnson, 2008). Auch die Metaanalyse von Adesope und Nesbit (2012) zeigt einen durchschnittlich positiven Effekt g=0.15 (KI= 0.08, 0.22), allerdings auch eine hohe Heterogenität der Studien (I²= 81,6%).

Bisher wurden nur wenige Versuche unternommen, die verschiedene Arten von Redundanz, die sich unter anderem aus der verwendeten Bezugstheorie ergeben, systematisch zu konzeptualisieren (z. B. Dooley, 2015, Schroeder & Cenkci, 2018). Vielmehr nutzen empirische Studien oftmals sowohl die CLT als auch die CTML als theoretische Grundlage ohne zu berücksichtigen, dass diese beiden Theorien zu unterschiedlichen Definitionen von Redundanz kommen. Dies führt zu konfundierten Untersuchungsdesigns und schwer zu interpretierenden Ergebnissen.

Daher stellt sich die Frage, ob die gefundenen Effekte von der Definition und Operationalisierung von Redundanz abhängig sind und durch weitere Bedingungsfaktoren moderiert werden. In Form eines narrativen Reviews wird ein Klassifikationssystem vorgestellt, welches theoretische und empirische Unterschiede analysierbar macht, um verschiedene Facetten des Redundanzeffekts, ihre Wirkungsweisen und Bedingungsfaktoren zu vergleichen.

Methode

Nach einer Literaturrecherche in den Datenbanken Web of Science, Google Scholar, PsycInfo, ERIC, Science Direct, wurden Selektionskriterien festgelegt und 70 Studien extrahiert. Anschließend wurden die Studien anhand ihrer Bezugstheorie klassifiziert. Es wird angenommen, dass die unterschiedlichen Bezugstheorien auch zu Unterschieden in der Konstruktion von Experimentalgruppen, Lernmaterialien und Instrumenten führen, weshalb diese Dimensionen in dem vorgestellten Review analysiert werden.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass die Definition der CTML dominiert n=26 (37,1%), wobei die größte Anzahl an Studien auf beide Definitionen zurückgreift n=28 (40%). Von den 70 Studien berichten n=15 (21,4 %) positive, n=26 (37,1%) negative und n=9 (12,9%) gemischte Effekte. Besonders auffällig ist die hohe Zahl an Studien, welche keinen Effekt nachweisen konnten (n=20; 28,6%). In Kombination mit der Definition von Redundanz sind die Befunde der Studien auf Basis der CTML deutlich heterogener als jene der CLT, bei denen Studien mit negativen Effekten überwiegen. Die Analyse der weiteren Dimensionen veranschaulicht die Heterogenität der Studien noch deutlicher. Je nachdem, welche Definition von Redundanz vorliegt, unterscheiden sich die Experimentalgruppen und das Lernmaterial. Auch in Bezug auf die Posttestformate zeigen sich Unterschiede.

Diskussion

Das Review verdeutlicht die Notwendigkeit, den Begriff der Redundanz detaillierter zu konzeptualisieren. Folglich wurden verschiedene Typen und Grade an Redundanz theoretisch ausgearbeitet und diskutiert. Theoretische, empirische sowie praktische Konsequenzen werden auf der Tagung diskutiert.



Die Bedeutung von Bildschirmmedien für Kinder mit einer Autismus-Spektrum-Störung – Medienkompetenzkonzepte erweitern

Anja Stiller

Kriminologisches Forschungsinstitut Niedersachsen e.V., Deutschland

Theoretischer Hintergrund – Bildschirmmedien sind ein fester Bestandteil im Alltag von Kindern und Jugendlichen mit und ohne Autismus-Spektrum-Störung (ASS; z.B. Mazurek & Wenstrup, 2013; Feierabend, Rathgeb & Reutter, 2018). So spielt Digitalisierung auch im Rahmen von Bildung eine immer wichtigere Rolle (z.B. Albrecht & Revermann, 2016). Auch für Kinder und Jugendliche mit ASS können Bildschirmmedien in diesem Kontext einen Mehrwert haben, z.B. bezogen auf soziale (z.B. Durkin, Boyle, Hunter & Conti-Ramsden, 2013) oder kognitive (z.B. Council on Communications and Media, 2013) Fähigkeiten. Neben einer Vielzahl positiver Nutzungsmöglichkeiten von Bildschirmedien, können hohe Nutzungszeiten jedoch auch zu einem Problem werden (z.B. Mößle, Kleimann, Rehbein & Pfeiffer, 2010; Beyens & Nathanson, 2018). So wird digitale Medienkompetenz im Zuge der kontinuierlich voranschreitenden Digitalisierung immer wichtiger (z.B. Calmbach, Borgstedt, Borchard, Thomas, & Flaig, 2016). Hinsichtlich der Unterscheidung zwischen problematischer und unproblematischer Mediennutzung postulieren Bleckmann & Mößle (2014), dass die drei Dimensionen Zeit, Inhalt und Funktion einbezogen werden müssen. Die funktionale Bedeutung von Bildschirmnutzung bei Kindern und Jugendlichen ohne ASS ist unterschiedlich; so werden Medien beispielsweise als Babysitter, Belohnung oder zur Entspannung eingesetzt (z.B. De Decker et al., 2012; Nabi & Kremar, 2016). Bezogen auf Kinder und Jugendliche mit ASS liegen allerdings nur vereinzelt Untersuchungen vor, die sich zumindest marginal mit der funktionalen Bedeutung von Fernsehen und Co. beschäftigen (Stiller & Mößle, 2018).

Fragestellung – Durch die vorliegende Untersuchung wurde versucht, diese Lücke zu schließen. Eine zentrale Fragestellung fokussierte dabei auf die Erfassung der Gründe, warum Kinder und Jugendliche mit ASS Bildschirmmedien nutzen. Diese Erkenntnisse können in die Entwicklung bzw. Ergänzung medienkompetenzspezifischer Ansätze für Kinder und Jugendliche mit ASS (und deren Eltern) einbezogen werden, um auch diesbezüglich eine gleichberechtigte Teilnahme an der Gesellschaft zu ermöglichen.

Methode – Die Untersuchung basiert auf einer Triangulation qualitativer und quantitativer Daten. Zum einen wurden 13 halbstruktierte Interviews mit Eltern von Kindern und Jugendlichen mit ASS durchgeführt. Der Fokus der Interviews lag auf dem Freizeitverhalten von Kindern und Jugendlichen mit ASS und hier insbesondere auf dem Mediennutzungsverhalten (z.B. Regeln, Verhalten während der Nutzung). Zum anderen wurden Eltern von Kindern und Jugendlichen mit ASS zum Freizeitverhalten ihrer Kinder online befragt (N = 327). In diesem Online-Survey wurden mittels offener Frage („Was denken Sie, warum Ihr Kind in diesen Situationen TV/DVD schaut/Computer spielt/das Smartphone benutzt/Internet nutzt?“) differenziertere Informationen hinsichtlich der unterschiedlichen Medientypen (TV, DVD, PC) gesammelt. Die Daten der Interviews sowie auch die Freitextangaben aus dem Online-Survey wurden in Anlehnung an die qualitative Inhaltsanalyse (Mayring, 2010) durch zwei unabhängige Beurteilerinnen analysiert. Cohen’s Kappa wurde berechnet und reichte von fair (κ = .401) bis substantiell (κ = .783); jede Nicht-Übereinstimmung wurde diskutiert bis eine 100 %-ige Übeeinstimmung erzielt wurde.

Ergebnisse – Kinder und Jugendliche mit ASS nutzen Bildschirmmedien (und hier insbesondere TV und Videospiele) überwiegend zur Entspannung. Im Rahmen der Interviews wurde ergänzend festgestellt, dass die Anwesenheit der Eltern bzw. eines Elternteils für Kinder und Jugendliche mit ASS während des Medienkonsums mitunter wichtig sein kann, damit diese vor allem bei Fragen zur Verfügung stehen und Medieninhalte ggf. in die Interpretation des Verhaltens des Kindes integriert werden können. Auch die Förderung spezifischer (z.B. sozialer) Fähigkeiten durch Bildschirmmedien wurde von den Eltern thematisiert. Diese Erkenntnisse können genutzt werden, um (bestehende) Konzepte hinsichtlich digitaler Medienkompetenz um Aspekte spezifisch bezogen auf Kinder und Jugendliche mit ASS zu ergänzen, bzw. um neue spezifische Konzepte zu entwickeln. Dabei sollten Eltern berücksichtigt werden, da diese bei der Mediennutzung wie auch allgemein bei der Freizeitgestaltung ihrer Kinder und Jugendlichen mit ASS eine wichtige Rolle spielen (siehe auch z.B. Xu, Wen & Rissel, 2015).



Der Einsatz von digitalen Medien im inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht

Lisa Stinken-Rösner, Simone Abels

Leuphana Universität Lüneburg, Deutschland

Das Angebot an digitalen Medien für den Unterricht ist in den letzten Jahrzehnten stets gewachsen. Insbesondere für die naturwissenschaftlichen Fächer werden dabei sehr spezifische Angebote wie z.B. Simulationen entwickelt. Durch den Einsatz digitaler Medien soll die Qualität des Fachunterrichts erhöht sowie eine digitale Medienkompetenz auf Seite der Schüler*innen entwickelt werden (KMK, 2016). Diverse Studien haben gezeigt, dass der Einsatz von Simulationen unter anderem dazu beitragen kann das Interesse und die Motivation der Schüler*innen zu steigern, ihr konzeptionelles Verständnis zu verbessern, sowie einen stärkeren und länger anhaltenden Lernzuwachs hervorzurufen (de Jong & von Joolingen, 1998; Baumann et al., 2013; Rutten et al. 2012; Vogel et al., 2006). Zusätzlich ermöglichen Simulationen durch ihre Interaktivität und Anpassungsfähigkeit an individuelle Lernvoraussetzungen eine höhere Partizipation der Schüler*innen im inklusiven Fachunterricht (Blake & Scanlon, 2007).

Ob diese Potenziale jedoch von Lehrkräften erkannt und im Unterrichtsalltag genutzt werden, ist bisher nicht nachgewiesen. Somit ergibt sich folgende Fragestellung:

In welchem Maße nutzen Lehrkräfte digitale Medien und insbesondere Simulationen im (inklusiven) naturwissenschaftlichen Unterrichtsalltag?

Der Einsatz von Simulationen im naturwissenschaftlichen Unterricht wird mit Hilfe eines Fragebogens untersucht. Dieser setzt sich aus vier Abschnitten zusammen: ‚Einsatz von Experimenten und Simulationen‘, ‚Auswahl von Simulationen‘, ‚Demographische Daten‘ und ‚Technische Ressourcen‘, die sowohl geschlossene, als auch offene Aufgabenstellungen enthalten. Alle Aufgabenstellungen wurden zunächst von Expert*innen (n=7), anschließend im Rahmen einer Pilotierung mit Lehramtsstudierenden (n=11) überprüft. Lehrkräfte, die keine Simulationen im Unterricht einsetzen, bearbeiten eine leicht abgewandelte Version, wodurch sich die Stichprobe in zwei Gruppen aufteilt.

Insgesamt haben 76 Lehrkräfte (37 Physik, 27 Chemie, 25 Biologie und 14 Naturwissenschaften) an der Befragung teilgenommen. Die befragten Lehrkräfte verfügen über mittelmäßige bis gute technische Ressourcen (60% Tablets, 70% Smartphones, 80% Computer, 60% Internet, 90% Beamer).

61% der befragten Lehrkräfte setzen Simulationen im Unterricht ein.

Im Schnitt wird alle vier Unterrichtsstunden eine Simulation zur Erarbeitung und/oder zur Vertiefung von Inhalten eingesetzt. Der Einsatz hängt weder mit dem Alter (M=42.51, SD=9.31, p=.735) oder der Erfahrung (M=12.24, SD=8.03, p=.578) der Lehrkraft, noch mit der Anzahl an Unterrichtsstunden pro Woche (4.20<M<8.61, .068<p<.699) zusammen. Signifikante Unterschiede bezüglich des Einsatzes existieren in Bezug auf das Geschlecht (X^2(1,N=76)=3.916, p=.048*), die Schulform (X^2(6,N=76)=15.759, p=.015*) und das Unterrichtsfach (X^2(4,N=103)=11.928, p=.018). Am häufigsten werden Simulationen der Internetportale planet schule (34%), LEIFI Physik (32%) und PhET (20%) eingesetzt, wobei die Bekanntheit sowie der Einsatz signifikant mit dem Unterrichtsfach zusammenhängt (.000<p<.037).

Wichtigste Gründe für den Einsatz von Simulationen sind die Veranschaulichung nicht sichtbarer Prozesse (26%), die Kompensation von fehlendem, defektem oder gefährlichem Experimentiermaterial (19%) sowie der geringere Aufwand (10%) und die verlässlicheren Ergebnisse (5%) im Vergleich zum Realexperiment.

Die wichtigsten Kriterien bei der Auswahl von Simulationen, beurteilt auf einer 4-stufigen Likert-Skala, sind die fachliche Korrektheit (M=3.9, SD=0.4), eine kostenlose Nutzungsmöglichkeit (M=3.6, SD=0.6) sowie die Nutzung von angemessener Fachsprache (M=3.5, SD=0.6). Von geringer Bedeutung ist hingegen die Berücksichtigung kultureller Vielfalt (M=2.1, SD=1.0), eine gendersensible Sprache (M=2.0, SD=0.9) oder die Möglichkeit zwischen verschiedenen Sprachen zu wählen (M=2.0, SD=0.8). Bei knapp der Hälfte aller Kriterien stellen Lehrkräfte, die keine Simulationen einsetzen, signifikant höhere Ansprüche an Simulationen (.000<p<.021). Insbesondere Kriterien, die bei einer diversen Schüler*innengruppe von Bedeutung sind, sind für Lehrkräfte, die an der Sekundarstufe I tätig sind, von größerer Bedeutung.

Gut die Hälfte der befragten Lehrkräfte setzt bereits Simulationen im Unterricht ein. Im Unterrichtsalltag überwiegen jedoch pragmatische Gründe bei der Auswahl und dem Einsatz von Simulationen. Ihr Potential für den inklusiven Unterricht wird nur von einem Teil der Lehrkräfte erkannt und nur in Einzelfällen genutzt. Die aktuelle Herausforderung besteht darin (angehende) Lehrkräfte so zu schulen, dass sie neben pragmatischen Gründen auch die Potentiale von Simulationen, wie z.B. Partizipation und Individualisierung, für den inklusiven Unterricht anhand konkreter Anwendungsbeispiele erkennen und bestmöglich nutzen können.