Individuelles Lernen mit computerbasierten Lernumgebungen

Projekt:

Förderung der Umstrukturierung von Wissen mittels Simulation

Stand der Forschung / eigene Vorarbeiten.

Das Projekt bezieht sich auf ein Grundproblem des Wissenserwerbs, insbesondere im Bereich der wissenschaftlichen Weiterbildung: Erwachsene haben aufgrund vorangegangener Erfahrungen in bestimmten Inhaltsbereichen Alltagsvorstellungen über die Verursachung beobachtbarer Phänomene und Sachverhalte entwickelt, die den Erwerb wissenschaftlichen Wissens behindern (naive Vorstellungen, Fehlvorstellungen). Dies gilt insbesondere für die Naturwissenschaften. Ein Ziel von Lehr-Lern-Prozessen muß daher sein, den Lernenden zur Umstrukturierung bestehender "naiver" Vorstellungen zu veranlassen.

Pädagogisch-didaktisch orientierte Ansätze zur Umstrukturierung von Wissen haben sich als wenig erfolgreich erwiesen (Duit, Goldberg & Niedderer, 1991). Sie geben zudem kaum Aufschluß über den Einfluß einzelner didaktischer Maßnahmen und deren Zusammenwirken auf Prozesse der Umstrukturierung. Kognitive Ansätze zum Wissenserwerb haben sich bisher kaum mit Fehlvorstellungen in den Wissensvoraussetzungen befaßt (Ohlsson, 1992). Ergebnisse empirischer Untersuchungen legen nahe, daß computerbasierte Simulationen geeignet sind, zur Umstrukturierung von Wissen beizutragen. Voraussetzung ist jedoch, daß entsprechende kognitive Prozesse durch pädagogisch-didaktische Maßnahmen induziert und unterstützt werden (Driver & Twigger, 1993). Das methodische Problem besteht dabei in der konsequenten Umsetzung entsprechender Erkenntnisse in eine praktische Design-Konzeption und deren Implementation in eine Lernumgebung.

Zur Realisierung des Forschungsvorhabens eigent sich die Lernumgebung GELERIAT, die für den Macintosh Computer mittels HyperCard und "C" entwickelt wurde (Tergan, 1993). Gegenstandsbereich ist die Überlagerung geradliniger unbeschleunigter Bewegungen. Die Lernumgebung berücksichtigt Forschungsergebnisse zur Diagnose von Fehlvorstellungen, die im Rahmen des DFG-Projekts "Wissenserwerb und Wissensrepräsentation im Bereich der Physik: Entwicklung eines Intelligenten Tutoriellen Systems" gewonnen wurden.

Zielsetzung.

Ziel des Projekts ist die Aufklärung kognitiver und instruktionaler Bedingungen für Prozesse der Wissensumstrukturierung sowie die Untersuchung von Möglichkeiten der Förderung entsprechender Prozesse mittels didaktischer Simulationen im Rahmen einer computerbasierten Lernumgebung.

Arbeitsprogramm.

Im Planungszeitraum werden auf der Grundlage der vorliegenden Lernumgebung GELERIAT Varianten erstellt. Sie unterscheiden sich hinsichtlich der verwendeten Simulationen sowie zusätzlicher kognitiv begründeter Maßnahmen zur Unterstützung von Prozessen der Wissensumstrukturierung. Eine erste Untersuchung gilt der Fragestellung, ob die eingesetzten didaktischen Simulationen geeignet sind, unterschiedliche Aspekte der Umstrukturierung von Fehlvorstellungen zu unterstützen. Durchführung und Datenanalyse erfolgen im Rahmen eines varianzanalytischen Versuchsplans. Jene Versionen der Lernumgebung, die sich für die Unterstützung spezifischer kognitiver Umstrukturierungsprozesse als geeignet erweisen, dienen als Grundlage weiterer Untersuchungen, bei denen kognitive Bedingungen der Wissensumstrukturierung sowie instruktionale Maßnahmen zur Induktion entsprechender Bedingungen im Vordergrund stehen. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden zur Optimierung der Lernumgebung verwendet.

Das Projekt ist Bestandteil der gemeinsamen Forschungsarbeiten im Rahmen des europäischen Laborverbandes LERANT.

Literatur.

Driver, R., & Twigger, D. (1993). Computer assisted conceptual development in mechanics: A microgegentic study. Paper prepared for presentation at the 5th European Conference of European Association for Research on Learning and Instruction, Aix en Provence, 31.8.-5.9.1993.

Duit, R., Goldberg, F., & Niedderer, H. (Eds.)(1991). Research in physics learning: Theoretical issues and empirical studies. Proceedings of an international workshop held at the University of Bremen. Kiel: Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften an der Universität Kiel.

Ohlsson, S. (1992). Towards intelligent tutoring systems that teach knowledge rather than skills: five research questions. In E. Scanlon & T. O'Shea (Eds.), New directions in educational technology. NATO ASI Series F, Vol. 96 (pp. 71-96). Berlin: Springer.

Tergan, S.-O. (1993). Designing learning environments for conceptual change: a cognitive approach. In Chan, Tak-Wai (Ed.), Proceedings of the 1993 International Conference on Computers in Education (pp. 174-179) Taipei, Taiwan: R.O.C.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter: Dr. Sigmar-Olaf Tergan

 

DIFF Homepage

Angewandte Kognitionswissenschaft