Aktueller Überblick der Theorien und Gestaltungsempfehlungen zum Lehren und Lernen mit digitalen Medien auf Basis aktueller empirischer Befunde aus Metaanalysen und Experimentalserien
Das Forschungsfeld zum Lehren und Lernen mit digitalen Medien hat sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt. Zahlreiche experimentelle Studien und Metaanalysen bilden inzwischen die empirische Grundlage der einzelnen Gestaltungseffekte und der ihr zugrunde liegenden (Rahmen-)Modelle und (Rahmen-)Theorien. Darüber hinaus wurden weitere Gestaltungsprinzipien postuliert und empirisch überprüft, was zu einer Zunahme von Gestaltungsempfehlungen für das Lernen, vor allem das multimediale Lernen, geführt hat. Neue Messinstrumente wurden konzipiert und validiert und lassen sich in zukünftigen Forschungsarbeiten zum Lehren und Lernen mit digitalen Medien nun gewinnbringend einsetzen.
Von zentraler Bedeutung für die Weiterentwicklung des Forschungsfeldes ist die Perspektivenerweiterung, die neben der Untersuchung kognitiver Prozesse beim Lehren und Lernen nun auch motivationale und emotionale sowie neuerdings auch soziale und kulturelle Prozesse in den Blick nimmt.
Dieser Entwicklung trägt dieses Herausgeberwerk Rechnung. Es fokussiert auf folgende Themen:
Wie Informationen verarbeitet und gespeichert werden
Warum Lernen nicht nur ein kognitiver Prozess ist
Whiteboard-Animationen
Pädagogische Agenten
Lehren und lernen mit Beispielen
Digitale Lernspiele
Intelligente Systeme für das Lehren und Lernen
Ein faszinierender Einblick in den aktuellen Stand der Forschung für alle Lernenden und Dozierenden, Praktikerinnen und Praktiker sowie Forschende.
Vorwort........................................................................................................................................... 9
1 Wie Informationen verarbeitet und gespeichert werden ........................................... 11
Sascha Schneider
1.1 Einleitung ....................................................................................................................11
1.2 Wissensformen............................................................................................................12
1.3 Gedachtnismodelle ........................................................14
1.4 Warum Lernen nicht ohne Belastung funktioniert ..................................................... 18
1.4.1 Theorie der kognitiven Belastung (CLT) .........................................................18
1.4.2 Kritik an der CLT ............................................................................................20
1.4.3 Gestaltung von Lernmedien auf Grundlage der CLT .....................................21
1.5 Wie Informationen aus Medien gelernt werden ..................................22
1.5.1 Integrierte Theorie des Text- und Bildverstehens (ITPC)................................22
1.5.2Kognitive Theorie des multimedialen Lernens (CTML).................... 24
1.5.3 Kritik an der CTML......................................................................................... 27
1.5.4 Gestaltung von Lernmedien auf Grundlage der CTML.................... 28
2 Warum Lernen nicht nur ein kognitiver Prozess ist.................................................... 39
Sascha Schneider
2.1 Einleitung ................................................................................................................... 39
2.2 Erweiterte Theorie der kognitiven Belastung (aCLT) ...................................................39
2.3 Metakognitive Belastung und mögliche Erweiterungen der CLT................................. 40
2.4 Kognitiv-affektive Theorie des Lernens mit Medien (CATLM)......................................42
2.5 Integriertes kognitiv-affektives Modell des Lernens mit Multimedia (ICALM) . . 43
2.6 Kognitiv-affektiv-soziale Theorie des Lernens in digitalen Umgebungen
(CASTLE) .......................................................................................................... 44
2.7 Gestaltung von Lernmedien ........................................................................................46
2.7.1 Gestaltungsbeispiele zur Unterstützung emotionaler Prozesse ................ 46
2.7.2 Gestaltungsbeispiele zur Unterstützung motivationaler Prozesse .... 49
2.7.3 Gestaltungsbeispiele zur Unterstützung sozialer Prozesse ........................53
3 Whiteboard-Animationen ................................................................................................69
Felix Krieglstein
3.1 Einleitung ................................................................................................................... 69
3.2 Lernen mit Whiteboard-Animationen .........................................................................70
3.2.1 Statische versus dynamische Visualisierungen..............................................70
3.2.2 Whiteboard-Animation als dynamische Visualisierung ................... 71
3.3 Empirische Befundlage zu Whiteboard-Animationen ................................................72
3.3.1 Medienvergleichende und nichtexperimentelle Studien ...............................72
3.3.2 Weitere empirische Befunde............................................................................75
3.4 Gestaltungsprinzipien von Whiteboard-Animationen ............................................... 77
3.4.1 Soziale Theorien ............................................................................................. 77
3.4.2 Theorie des verkörperten Lernens ..................................................................78
3.4.3 Kognitive Theorien ........................................................................................... 79
3.5 Zukunftsperspektiven..................................................................................................81
3.5.1 Forschung ........................................................................................................81
3.5.2 Praxis ..............................................................................................................83
4 Pädagogische Agenten..................................................................................................... 89
Maik Beege
4.1 Einleitung ................................................................................................................... 89
4.2 Vielfalt in Nutzung und Implementierung........................................90
4.3 Prinzipien der Gestaltung von pädagogischen Agenten............................................. 91
4.3.1 Einfluss auf kognitive Prozesse..................................................................... 92
4.3.2 Einfluss auf motivationale/affektive Prozesse ............................................ 94
4.3.3 Einfluss auf soziale Prozesse ........................................................................96
4.4 Metaanalytische Befunde zur Lernforderlichkeit....................................................... 98
4.5 Implikationen fur Forschung und Praxis ........................................ 99
4.5.1 Forschung ......................................................................................................99
4.5.2 Praxis ............................................................................................................100
4.6 Fazit............................................................................................................................101
5 Lehren und Lernen mit Beispielen .............................................................................. 109
Lukas Wesenberg
5.1 Einleitung ..................................................................................................................109
5.2 Das Konzept „Beispiel“ ..............................................................................................109
5.2.1 Struktur vonBeispielen.................................................................................. 109
5.2.2 Lernziel..........................................................................................................110
5.2.3 Lernprozess ..................................................................................................111
5.3 Beispielarten .............................................................................................................112
5.3.1 (Nicht ausgearbeitete) Beispiele ................................................................. 112
5.3.2 AusgearbeiteteBeispiele................................................................................113
5.3.3 Modellbeispiele............................................................................................. 113
5.4 Vorteile von Beispielen ............................................................................................. 114
5.4.1 Kognitive Entlastung ................................................................................... 115
5.4.2 Präferenz der Lernenden.............................................................................. 117
5.5 Nachteile von Beispielen ...........................................................................................117
5.6 Gestaltung von Beispielen ........................................................................................ 119
5.6.1 Steigerung der mentalen Verarbeitung ........................................................120
5.6.2 Hervorhebung von Strukturmerkmalen........................................................122
5.6.3 Reduktion der kognitiven Belastung.............................................................125
5.7 Fazit........................................................................................................................... 127
6 Digitale Lernspiele .........................................................................................................133
Steve Nebel und Manuel Ninaus
6.1 Einleitung ................................................................................................................. 133
6.2 Was sind digitale Lernspiele eigentlich? ..................................................................133
6.3 Faktoren digitaler Lernspiele ....................................................................................135
6.3.1 Kognitive Faktoren........................................................................................ 135
6.3.2 Motivationale Faktoren.................................................................................137
6.3.3 Emotionale Faktoren ................................................................................... 138
6.3.4 Soziale Faktoren ...........................................................................................140
6.4 Ein Modell des Lernens mit digitalen Lernspielen ................................................... 142
6.5 Studienergebnisse und Gestaltungsempfehlungen ................................................ 144
6.5.1 Metaanalysen................................................................................................144
6.5.2 Aktuelle Empirische Befunde .......................................................................145
6.6 Fazit........................................................................................................................... 147
7 Intelligente Systeme für das Lehren und Lernen ...................................................... 155
Maria Wirzberger
7.1 Einleitung ................................................................................................................. 155
7.2 Charakteristika und Methoden intelligenter Systeme..............................................155
7.3 Intelligente Technologien in der Bildung .................................................................. 159
7.4 Intelligente Tutorielle Systeme (ITS) ..........................................................................162
7.5 Educational Data Mining und Learning Analytics......................................................165
7.6 Chatbots als virtuelle Unterstützung der Lehre........................................................167
7.7 Ethische Implikationenintelligenter Bildungstechnologien .................................... 170
7.8 Fazit........................................................................................................................... 174
Die Autorzinnen..........................................................................................................................183
Sachwortverzeichnis ...............................................................................................................185