Diskretisierung

Verschiedene Untersuchungen zum Lernen in sogenannten explorativen Lernumgebungen haben gezeigt, daß die Lernenden hierbei schnell überfordert sind. Man sollte daher besser Lernumgebungen entwickeln, die eine angeleitete Exploration oder Exploration in einem klar abgesteckten Rahmen ermöglichen . Dies bedeutet, daß das Arbeiten mit einem Modellbildungssystem in eine tutorielle Umgebung eingebettet sein muß.

Nach wie vor ist das Programm "Electronic Workbench" ein gutes Beispiel für ein themenspezifisches System. Dort ist ein Modellierungswerkeug in eine Hypertextumgebung eingebettet. Auf dieser Basis wurde ein kompletter Kurs zum Thema Analogelektronik entwickelt. Unter didaktischen Gesichtspunkten zeichnet sich das System durch folgende Punkte aus:

• Der Aufbau des Kurses erfolgt schrittweise, von einfachen zu komplexen Systemen.
• Ein System (Schaltung) wird zuerst erläutert, bevor Simulationen durchgeführt werden.
• Die Schaltungen beinhalten Hypertextelemente, d.h. eine Schaltung kann von den Lernenden untersucht werden, ohne daß sie sich mit Gleichungen auseinandersetzen müssen. Im Mittelpunkt der Darstellung stehen die Strukturen einer Schaltung.
• An bestimmten Stellen kann der Simulator aufgerufen werden. Dieser stellt immer die gerade behandelte Schaltung zur Verfügung. Im ersten Schritt braucht an der Schaltung selbst nichts verändert zu werden. Stattdessen werden nur Parameterwerte geändert. Die Schaltung kann aber auch in ihrer Struktur geändert werden. Wesentlich ist, daß die Simulation zur Veranschaulichung des im Lerntext behandelten Themas eingesetzt wird.

Unten ist ein Beispiel aus einer Lerneinheit über Operationsverstärker abgebildet.

Durch die heutigen graphisch orientierten Betriebssysteme sind die technischen Möglichkeiten zur Entwicklung von Tutoriellen Lernumgebungen mit eingebetteten Simulationssystemen gegeben. Durch die OLE-Technik sind hier beliebig komfortable Systeme und zwar sowohl für den Autor als auch für die Lernenden denkbar. Mittels dieser Technik können Dokumente erstellt werden, die sich durch folgende Eigenschaften auszeichnen:

• Texte
• Bilder
• Objekte anderer Programme

Durch das sehr leistungsfähige Hilfesystem von Windows , in Verbindung mit der OLE-Technik sind die technischen Voraussetzungen zum Bau einer Autoren- und Lernerumgebung gegeben.

Neben der traditionellen Hilfe in Windows-Programmen, die man auch als statische Hilfe bezeichnen kann, ist auch eine dynamische Hilfe denkbar. Tatsächlich läßt sich das Hilfe-System von Windows auch so benutzen, daß die dargestellten Informationen zur Laufzeit geändert werden können. Damit sind zwei neue Formen der Hilfe in einer Lernumgebung denkbar:

Aktuelle Systeminformation: Diese dient zur Navigation in der Lernumgebung und kann den momentanen Systemzustand erklären.

Automatisch generierte Erklärungen zu Modellen: Nehmen wir als Beispiel wieder die oben geschilderte Rückkopplung. In der Rate soll folgende Gleichung stehen:

Zustand * 0.5

Für das Ratensymbol könnte zur Laufzeit folgender Hilfetext generiert werden:

In dieser Rate wird die Änderung des Zustandes berechnet. Die Änderung ergibt sich aus dem bisherigen Wert des Zustandes multipliziert mit dem Wert 0.5. In jedem Rechenschritt ergibt sich der neue Wert des Zustandes aus dem bisherigen Wert plus der Änderung multipliziert mit der Schrittweite (im Moment 0.2 ).

Zur Generierung eines solchen Textes müßte die Gleichung analysiert (Parser) und die Analyse mit den Informationen über die Typen der Eingangsgrößen angereichert werden. Bei dieser Analyse würde z.B. erkannt, ob es sich um eine Rückkopplung handelt. Das obige Beispiel ist bereits mit traditionellen Programmiertechniken möglich. Ich würde sogar vermuten, daß bei einer solchen Analyse auch Aussagen über den Charakter der Rückkopplung (Gegen- oder Mitkopplung) gemacht werden könnten.

Was benötigt wird ist also eine Autorenumgebung, die die Entwicklung von "multimedialen" Lerneinheiten, mit einem das ganze System überdeckenden Hypertextsystem durch Inhaltsexperten ermöglicht