Innovative Lehr- und Studierwerkzeuge für das Lehren & Lernen mit Neuen Medien Prof. Dr. Hermann...

Innovative Lehr- und Studierwerkzeuge für das Lehren & Lernen mit Neuen Medien

Prof. Dr. Hermann Körndle Dr. Susanne NarcissDipl.Math. Rüdiger Krauße Dipl.Psych. Antje ProskeJulia Brey

Professur für die Psychologie des

Lehrens & Lernens

© Psychologie des Lehrens und Lernens – TU Dresden

Potentiale von Multimedia

Optimierung des Lernens und Effektivierung der Hochschulausbildung Lernen als individueller Prozess: Ausbildungsinhalte und

Ausbildungsablauf individualisieren

Lernen als sozialer Prozess: Kommunikation und Interaktion zwischen Lehrenden und Studierenden fördern

Unterstützung durch Multimedia-Technologie: Zugriff auf Lehr-Lernmedien vereinfachen, mediengerechte Interaktions-möglichkeiten und technische Kommunikationskanäle bereitstellen


Aufgaben von Lehrenden und Studierenden

Lehrende: Repräsentation und

Strukturierung umfangreicher Lehr-Lernmaterialien

Präsentation und multimediale Aufbereitung von Lehrmaterialien

Instruktion, d.h. psychologisch begründete Aufbereitung der Lehrmaterialien

Studierende: Interaktion, d.h. aktive,

intensive Auseinander-setzung mit den Lehr-Lernmaterialien

Navigation in großen Stoffgebieten und unterschiedlichen Materialien und Medien


Anforderungen an Lehr- und Studierwerkzeuge

Werkzeuge sollen die erfolgreiche Bearbeitung der Aufgaben unterstützen universell einsetzbar in verschiedenen Lern- und Inhaltsbereichen anzuwenden Einbindung zahlreicher verschiedene Materialien und Medien ohne spezifisches informationstechnisches Wissen zu

erstellen einfache Aktualisierung kostengünstiger Einsatz wenig technische Voraussetzungen


Operantes Konditionieren

Eine typische Experimentalanordnung zur Untersuchung eines operanten Lernprozesses lässt sich anhand der Versuchsanordnung von Skinner beschreiben. Die Versuchstiere, zumeist Ratten oder Tauben, wurden in Problemkäfigen, sogenannten “Skinner-Boxen“ trainiert, ein bestimmtes Verhalten häufiger oder auch weniger häufig zu zeigen.

Vom Wordtext zur Lernumgebung

„s2w“-Compiler

AutorenansichtWord-Dokument

LerneransichtWeb-Browser

Operantes Konditionieren

EinleitungWas ist Operantes Konditionieren?Experimentalpara- digma Experiment zum Operanten KonditionierenVerhaltensbeeinflus- sungVertreterAnwendungenModifikationen

GlossarSammelmappeProtokollMaterial

Text

Video Experiment Links Folien Aufgaben Literatur

Eine typische Experimentalanordnung zur Untersuchung eines operanten Lernprozesses lässt sich anhand der Versuchsanordnung von Skinner beschreiben.

Die Versuchstiere, zumeist Ratten oder Tauben, wurden in Problemkäfigen, sogenannten “Skinner-Boxen“ trainiert, ein bestimmtes Verhalten häufiger oder auch weniger häufig zu zeigen.

Medien Links, Folien, Aufgaben, Literatur, Beispiele etc.

Text & Grafik

Medium Quelle Titel Kommentar

Video

Experiment

Link

Folien

Aufgaben

Literatur


Studierplatz - Bedienungsoberfläche


Lernaufgaben als zentrale Komponente im Lernprozess

Vorbereitung

Auswertung Durchführung

Lernaufgaben

Anforderungen offen legenVorwissen testenVorwissen aktivieren

Lernen und ÜbenStrategien anwendenStrategien modifizierenBearbeitungshinweise

Lernerfolg über-prüfen

Strategien überprüfen


Interaktivität von Lernaufgaben

bei der Aufgaben-bearbeitung Explizieren der Bearbeitung

Spezifizierung des Lösungsverhaltens

Zerlegen in Teilaufgaben Bearbeitungsfolge nahe

legen

technische Möglichkeiten aufgabenangemessen ausschöpfen

Einbinden unterschiedlicher Medien

Angebot verschiedener Aufgabentypen

Angebot von Aufgaben unterschiedlicher Komplexität

zur Unterstützung der Aufgabenbearbeitung informative Hinweise zur

Aufgabenbearbeitung Beispiele / Musterlösungen Hinweis auf Informations-

quellen Hinweis auf Lösungs-

strategien

informative Rückmeldungen informatives tutorielles

Feedback fehlerspezifisches Feedback


Englisch-Aufgabe


Zusammenfassung & Ausblick

Potential von Multimedia kann ausgeschöpft werden angemessener Einsatz von Werkzeugen in passenden Lehr-

Lernszenarien

Kompetenzentwicklung bei Lehrenden und Studierenden Entwicklung und Evaluation angemessener Einsatzszenarien

Ziele, Inhalte, Ressourcen, Nutzer Weiterentwicklung der vorhandenen Werkzeuge

Entwicklung von Werkzeugen für weitere Teilaufgaben beim Lehren und Lernen

Informationssuche, Lernziele, Kommunikation Beispiel: Jade


Materialien

Medien Informationsquellen

LehraufgabenStrukturierenDokumentierenPräsentierenEvaluierenAktualisieren

Studieraufgaben

Rezipieren

Dokumentieren

Elaborieren

Transferieren

Evaluieren

RecherchierenBeschaffenKritisch SichtenSelektieren


Psychologische und technische Kenntnisse der Lehrenden überInformationsstrukturierung nach dem Prinzip der Adaptivität Informationspräsentation nach dem Prinzip der VerständlichkeitInteraktionsgestaltung nach ergonomischen PrinzipienAufgabengestaltung nach dem Prinzip der DifferenzierungEvaluation nach dem Prinzip der TransparenzFeedback nach dem Know-How-Prinzip

Psychologische und technische Kenntnisse der Lehrenden überInformationsstrukturierung nach dem Prinzip der Adaptivität Informationspräsentation nach dem Prinzip der VerständlichkeitInteraktionsgestaltung nach ergonomischen PrinzipienAufgabengestaltung nach dem Prinzip der DifferenzierungEvaluation nach dem Prinzip der TransparenzFeedback nach dem Know-How-Prinzip

Lehraufgaben


Materialien

Medien Informationsquellen

Lehraufgaben

StrukturierenDokumentierenPräsentierenEvaluierenAktualisieren

StudieraufgabenRezipieren

DokumentierenElaborierenTransferieren

Evaluieren



Kognitive und motivationale Faktoren der LernendenIndividuelle WissensstrukturenMetakognitive StrategienIndividuelle InformationsverarbeitungsstrategienInformationstechnische Kenntnisse und FertigkeitenSelbstkonzept intellektueller FähigkeitIndividuelle Strategien im Umgang mit akadem. Leistungssituationen

Kognitive und motivationale Faktoren der LernendenIndividuelle WissensstrukturenMetakognitive StrategienIndividuelle InformationsverarbeitungsstrategienInformationstechnische Kenntnisse und FertigkeitenSelbstkonzept intellektueller FähigkeitIndividuelle Strategien im Umgang mit akadem. Leistungssituationen

Studieraufgaben


Psychologischer Ausgangspunkt

Bildung in einer Informationsgesellschaft erfordert: selbständiges Lernen gezielte Nutzung des Informationsangebotes lebenslanges Aktualisieren des Wissens

Begriffsbestimmung “Lernen”:

Aktive Auseinandersetzung einer Person mit Informationen, die relativ überdauernde Veränderungen im Wissen und im Können zur Konsequenz hat.


Konzeption

Multimediales Werkzeug zur Erleichterung von Lehr- und Studieraufgaben Ergonomie

Aufgabenangemessenheit Kompetenzförderlichkeit Flexibilität

Lernpsychologie Informationsverarbeitung ist ein aktiver Prozess Lern- und Arbeitsstrategien Ordnung und Struktur; Redundanz

Motivationspsychologie Anstrengung und Lernerfolg Differenzierung


Konzeption Studierplatz 2000

Multimediales Werkzeug zur Erleichterung von Lehr- und Studieraufgaben Ergonomie

Aufgabenangemessenheit Erlernbarkeit Flexibilität

Lernpsychologie Informationsverarbeitung ist ein aktiver Prozess Lern- und Arbeitsstrategien

Motivationspsychologie Anstrengung und Lernerfolg Differenzierung - Passung


Anforderung an ein Lehrwerkzeug

Repräsentation und Strukturierung erleichtern Ergänzung, Austausch und Veränderung erleichtern Indizierung der verschiedenen Dokumente ermöglichen Verknüpfung zu vorhandenen Bausteinen erleichtern

Präsentation und multimediale Aufbereitung erleichtern

Transformation in webfähige Formate unterstützen Integration verschiedener Medien unter einer Oberfläche Aktualisierung unterstützen

Gestaltung von Aufgaben und Instruktionen Differenzierung erleichtern Auswertung, Korrektur ermöglichen Gestaltung informativer Rückmeldungen ermöglichen


Lösungsansatz im Studierplatz

Entkopplung von Textbasis und Multimedia-Bausteinen inhaltliche Strukturierung des Stoffgebiets

(semantische Struktur) Ordnung der verschiedenen Materialien und Medien (logische

Struktur) Verknüpfungen zu anderen Dokumenten

(relationale Struktur) Festlegung des Layout


Anforderung an ein Lernwerkzeug

Orientierung und Navigation erleichtern Transparenz der inhaltlichen Struktur

(Inhaltsübersicht = semantische Struktur) Transparenz der interaktiven Struktur

(Übersicht über Material- und Medienangebot sowie Bearbeitungsmöglichkeiten)

Transparenz des Lern- und Bearbeitungsfortschritts (Übersicht über laufende, abgeschlossen und noch zu bearbeitende Aufgaben bzw. Inhalte

Selbständiges, aktives Lernen anregen Lernstrategien induzieren (z.B. Notizen) Sammelmappe Lernaufgaben unterschiedlicher Schwierigkeit informative Arbeitshinweise und Feedback


Lösungsansatz im Studierplatz

Navigationsproblem Split-Screen-Technik

Arbeitsfenster hierarchisches Inhaltsverzeichnis Running-Title Material-, Medien - und Bearbeitungsleiste

aktives Lernen - Interaktionsproblem Aufgabenmodul (ef) Lernwerkzeuge (Markieren, Notizen, Sammelmappe)

nicht edutainment, sondern Informations- und Materialangebot, das zur intensiven Auseinandersetzung dient (weniger aufbereitet ist manchmal mehr!!)


Studierplatz

Zugriffswege

laufende Aktivitäten

inhaltliche Struktur

Lernwerkzeuge


Precondition for efficient self-regulated learning

Active part in using the learning material Obtain information Select relevant information Work through information Analyse information Set information in relation to previous knowledge

For these purposes the internet is particularly suitable Information is accessible at all times and from all places


Problems of web-based learning tools

Nonconformity of materials offered online with ergonomic principles or psychological findings on perception and cognition

Information overload

Cursory or aimless consumer behaviour

Complexity and inconsistency of operating processes


Intentions of "study 2000"

Development of a web-based learning environment which can be used universally which can be applied to various learning domains which can be generated without specific knowledge of

information technology where it is possible to represent a large variety of material on

an integrated user interface which is based on disjunction of logic, layout and content

structures (see Fluckiger, 1996) which is based on an analysis of conditions determining the

quality of teaching and learning processes


Foundation for deriving design criteria for multimedia learning tools

Presentation problem: How can information be presented so that it can be used

flexibly from various perspectives? Representation problem:

How can information be represented and stored so that it can be accessed directly and efficiently?

How can information be represented and stored so that it can be updated simply and quickly?

Interaction problem: Which types of interaction should be offered so that the

accessible information can be processed actively?

Lernaufgaben & der Exercise Format-Editor


„Abstrakte“ Teile der Aufgabe

Was ist notwendig, um die Aufgabe inhaltlich vollständig zu bestimmen? Fragetext Textteile des Antwortbereiches Format und korrekte Lösungen der Eingabefelder, evtl.

Distraktoren Inhalte der Bedienknöpfe, d.h. Hinweistexte, Lösungstext

(d.h. Abstraktion vom späteren Aussehen der Aufgabe)


Umsetzung in EF

Wie gibt man das in EF an?

$question = "Was wissen Sie über Dresden?"

$answer = "Dresden ist die Landeshauptstadt von "

$st = 15, "Sachsen"

$answer = " und liegt "

$mcr =

0, "am Rhein.";

1, "an der Elbe.";

0, "an der Donau."

$solution = "Sachsens Landeshauptstadt und alte Residenzstadt liegt im Oberen Elbtal.";


Grundzüge des Exercise-Formates

Normaler Text Bestimmungsstücke der Aufgabe: Angaben als

Variablen mit Parametern Variablen beginnen mit $-Zeichen Mehrere Parameter werden mit Komma oder

Semikolon getrennt Leerzeilen und überflüssige Leerzeichen werden

ignoriert


Funktionalität des Exercise-Format (EF)

erlaubt es, die abstrakten Daten einer Aufgabe in einer Datei abzuspeichern plain-text-Format Einbinden aller browserfähigen Medien Generierung verschiedener Antwortformate Kombination verschiedener Antwortformate in einer Aufgabenstellung Kombination verschiedener Teilaufgaben zu einer komplexen Aufgabe Angaben zur automatischen Auswertung der Lernereingaben Angebot allgemeiner und spezifischer zusätzlicher Informationen Angebot informativer Feedbackformen für typische Fehler

EF-Dateien werden von speziellen Anwendungsprogrammen gelesen, die die Aufgaben entsprechend ihres intendierten Einsatzes generieren

EF-Editor - Unterstützung bei der Erstellung von Aufgaben im EF-Format vorstrukturierte Vorlage (für allgemeine Variablen wie Frage, Antworttext,

Lösung)


User-Interface des EF-Editors

Editor

Browser-Vorschau

Ef-Explorer

Variablenauswahl

Vorschau aktualisieren

Syntax-Fehlermeldung


Editor

Browser-Vorschau

Explorer-Fenster

Variablenauswahl

Vorschau aktualisieren

Meldung über Syntax-Fehler


Vorgehen beim Konstruieren von Aufgaben

Kognitive Facette Definieren eines allgemeinen Lernziels Identifizieren von Wissenselementen durch Analyse und

Strukturierung des Sachgebiets Spezifizieren der notwendigen kognitiven Operationen Definieren konkreter Lern- und Problemlösekompetenzen

Formale Facette Festlegen von Form und Modus der Aufgabenpräsentation

Interaktions-Facette Gestaltung von Hinweisen Identifizieren von Fehlerquellen Gestaltung informativer Rückmeldung


Vorgehen beim Konstruieren von Aufgaben:Beispiel Englisch - Kognitive Facette

allgemeines Lernziel: Aktivsätze in Passivsätze umformen Wissenselemente:

The object goes to the front and becomes the subject. Subject becomes object and goes to the end of the sentence. The verb changes (a) with a form of 'to be' in the same tense and

form as verb in active sentence, and (b) with the past participle passive.

the so-called by-agent Speciality, if the verb carries an auxiliary verb or its substitute

kognitive Operationen: Kennen: Wiedergeben der Wissenselemente und

Anwendungsbedingungen Verstehen: Unterscheiden von Aktiv-Passivsätzen Anwenden: Aktivsätze in Passivsätze umformen


Vorgehen beim Konstruieren von Aufgaben:Beispiel Englisch - Formale Facette

Leitidee: Transparenz der Teil-Lernziele erreichen: Wiedergeben der Regel,

Anwendung der Regel unter verschiedenen Bedingungen, zusätzlich: aktives Hören und Wiedergeben von Aktivsätzen

Lösungsverhalten: Regel: selektieren – Satz korrekt ergänzen Anwendung: produzieren - schreiben

Kodierung der Information: mehrere einzelne Sätze

Sinnesmodalität: visuell (Regel) akustisch (Aktivsätze)

Zusatzinformationen: Prozedur – Informationen zur Regel übergeordnet - Vokabeln


Vorgehen beim Konstruieren von Aufgaben:Beispiel Englisch - Interaktions-Facette

Gestaltung von Hinweisen Hinweise auf Informationsquellen Hinweise auf allgemeine Grammatik-Regeln

Identifizieren von Fehlerquellen falsche Satzstellung - falsche Zeitform falsches Hilfsverb - falsche Form des Hilfsverbs falsche Verbform

Gestaltung informativer Rückmeldung Aufforderung zur nochmaligen Lösung (keine Informationen zum

Fehler) Ort des Fehlers markieren Hinweis auf Art des Fehlers (nur bei typischem Fehler) Korrekturhinweis Lösung nach mehrmaligen Fehlversuchen


Precondition for efficient self-regulated learning

Active use of the learning material Obtain information Select relevant information Work through information Analyse information Relate information to previous knowledge

Learning tasks represent one possibility to initiate active learning and intensive information processing Longer retention and deeper understanding of the learning

material Structuring and application of knowledge Testing the acquired knowledge


Six „Hows?“- Problems of learning tasks in multimedia learning environments

How can learning tasks be constructed systematically?

How can different kinds of difficulty be provided?

How can the possibilities for interaction of the medium be used ideally?

How can different complex types of tasks be constructed and used in multimedia learning environments?

How can learning tasks which require different cognitive operations be constructed?

How can informative feedback loops be provided to control the learning process?


Stepwise Feedback

General information provided by the system in case of a systematic error: Requesting another trial Indicating location of error Indicating type of error Hint for correction Solution is offered after several failures


Stepwise Feedback

Learning task: Transform the following sentences into passive.

Yesterday we caught the hamster. Today we will get the new recorder. Tomorrow we are going to feed the birds.

Working hint given by the system in case of a false modal verb: There is a false modal verb in your passive sentence. A passive sentence requires a form of the modal verb „be“.

Working hint given by the system in case of a false tense: Please note the tense of the original sentence.

Working hint given by the system in case of a false verb form: Please note the irregular verb in this sentence.


Systematic errors and feedback in EF

-SystError: „catched", „caught","Please note the irregular verb in this sentence.", "The forms of the irregular verb '‚catch'' are:<br>infinitive: catch, past: caught, past participle: caught.", "The correct passive form is: 'Yesterday the hamster was caught.'"

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