SE Wissenspsychologie Prof. Dr. Dietrich Albert, 08.05.2007 1 Erfassen von Vorwissen und Kompetenzen...

SE Wissenspsychologie Prof. Dr. Dietrich Albert, 08.05.2007

1

Erfassen von Vorwissen und Kompetenzen

Petra Bejol [email protected]

Marlies Jaklitsch [email protected]

Barbara Leitner [email protected]

SE Wissenspsychologie, 08.05.2007

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Übersicht Definition

Wissen, Vorwissen Kompetenz, Performanz

Adaptives Testen Wissensraumtheorie

Einführung Anwendung, Beispiele

Kompetenz-Performanz-Theorie Einführung Anwendung, Beispiele

Anwendung CbKST-Kurs


3

Definition

Vorwissen „Ausgangskompetenz“

Welches Wissen hat Person bereits

Differenziertes, individuelles Bild über Person

Während Überprüfung von Vorwissen, sollte Person

nicht lernen

Umfangreiches Vorwissen erleichtert Strukturierung

der angebotenen Informationen


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Definition

Vorwissen

Domänenspezifisches Vorwissen- auf Lerninhalte bezogen

Prozedurales Vorwissen- wie Lernmaterial möglichst effizient erschlossen

werden kann (z.B. neue Medien)


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Beispiel Einstufungstest Deutsch

http://www.goethe.de/cgi-bin/einstufungstest/einstufungstest.pl


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3.Hans hat bald Geburtstag. Haben Sie auch ---- Einladung bekommen? A ein B eine C einen D einer 4.Hast Du jetzt ein ---- Auto? Das kenne ich ja noch nicht. A ander B andere C anderer D anderes 5.Viele Wohnungen auf dem Land sind nicht so ---- wie man denkt. A billig B billige C billiger D billigere

© 2004 Goethe-Institut


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Rein Multiple Choice

Resultat / Result

Sie haben 5 von 30 Aufgaben bearbeitet. Davon wurden 3 Aufgaben richtig gelöst.

Wir raten Ihnen, sich für einen Kurs auf der Stufe A1 einzuschreiben.

You have answered 3 out of 30 questions correctly.

We recommend that you book a course on the level A1.


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Definition

Kompetenz

Als Kompetenzen werden Fähigkeiten, Methoden, Wissen, Einstellungen und Werte verstanden, deren Erwerb, Entwicklung und Verwendung sich auf die gesamte Lebenszeit eines Menschen beziehen. (Dehnbostel 2001, S67)


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Definition

KompetenzTheoretisches KonstruktNicht direkt beobachtbarAnwendung von RessourcenErklären LeistungenDaraus resultierendes Verhalten =

Performanzen


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Kompetenz

Performanz

Definition

Kompetenz

Persönliche Eigenschaften, Einstellungen, Werte

Kognitive Fähigkeiten

Wissen Fertigkeiten

Verhalten

Abb. 1, siehe Know Center Graz


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Definition

Performanz praktische Umsetzung von Kompetenz direkt beobachtbar Akt des Ausübens einer Kompetenz In einer gegebenen Situation „Leistung“


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Definition

Kompetenzen werden aus Ressourcen generiert und in konkreten Situationen als Performanz unter Beweis gestellt

Ressourcen Kompetenz Performanz


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RessourcenZ.B. erworbene Basis des Wissens in Statistik 1 und 2Wissen• Theoretisches Wissen• Wissen über Prozesse• Wissen über das Umfeld

Fertigkeiten• Formalisierte Fertigkeiten• Kognitive Fertigkeiten• Operationelle Fertigkeiten• Beziehungs-Fertigkeiten

Fähigkeiten• Physische Fähigkeiten• Kulturelle Fähigkeiten

Ressourcen des Umfelds• Informelle Netze• Beziehungsnetze• Informationsnetze• Expertennetze• Infrastrukturelle Netze

Kompetenz A• z.B.: Umgang mit SPSS Programm

Kompetenz B• z.B.: statistische Auswertung

Kompetenz C• z.B.: Interpretation von Ergebnissen

Performanz 1Auswertung mittels SPSS

Performanz 2Interpretation der Ergebnisse einer

Studie

Abb. 2


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Verständnisfrage

Was sind die Ressourcen, Kompetenzen und Performanz für die Lösung einer mathematischen Aufgabe – Beispiel: 3+3?


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Verständnisfrage

Lösung

Zahlenverständnis

Rechenregeln

mathematische Kompetenz= Rechnen können

mathematische Performanz

= rechnen, Aufgabe lösen

Ressourcen Kompetenz Performanz

Abb. 3


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Adaptives Testen

CAT Computer Adaptives

Testen Auch- auf BenutzerIn

zugeschnittenes Testen (tailored)


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Wie funktioniert adaptives Testen?

CAT Fragenauswahl:

was in früheren Fragen zum Wissensgebiet gewußt wurde.

Anpassung an Schwierigkeitsgrad

Bsp.: Führerscheinprüfung (Schulbus)


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Wie arbeitet das SystemAblaufBasierend auf Item- Response- Theorie IRT (Rasch 1960):

Möglw. Vortest.Wenn keiner: Mittelschwere Aufgabe vorgegeben.

1) Itempool steht zur Verfügung:In diesem wird nach geschätzten optimalen Frage zum Fähigkeitslevel der getesteten Person gesucht

2) Die Frage wird der Testperson präsentiert und richtig oder falsch beantwortet

3) Die geschätzte Fähigkeit der Person wird angepasst, je nach Antwort korrekt/inkorrekt

4) Stufen 1-3 werden wiederholt ausgeführt, an Level der Person angepasst


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Ergebnis

Jede Testperson bekommt eigenen angepassten Test

Vorteile: Präzise Testscores (auch für extremere Testwerte im oberen und

unteren Bereich) Bis zu 50 % Zeitersparnis zu Tests mit fixen Items

Nachteile: Erstellung Itempool: Langwierige Itemauswahl durch Vortests an

Stichproben (Pilot-Testing) „Over-use“ von Items (Erscheinungsanzahl, vor allem im mittleren

Bereich) Kein Zurückgehen zu früheren Antworten möglich


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Bestandteile des adaptiven Testprogramms

Geeichtes Itempool Startpunkt oder Eingangslevel Item-Selektions-Algorithmus Einschätzungsprozedur Schlusskriterium(Z.B. pass or fail,

cutscore)


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Grafik Adaptives Testen

Abb. 4


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Rehacom- Trainingsprogramm (Wortgedächtnis)Computertrainingsprogramm

Trainiert schwerpunktmäßig unterschiedliche kognitive Bereiche

Ein extra gestaltetes Eingabepult und Trainingsprogramme, die sich an den Erfolgsfortschritt des Klienten anpassen

Die abgefragte Leistung entspricht dem Fähigkeitslevel des/r KlientenIn Das Training ist für PatientInnen mit Beeinträchtigung der Wortspanne und

verminderter Wiedererkennungsleistung


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Beispiel Untertest: Wortgedächtnis

Abb. 5, von Schuhfried


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Wissensraumtheorie(Doignon und Falmagne, 1985)

Einführung Methode zur Wissenseinschätzung genaues/effizientes Diagnostizieren des

vorhandenen Wissens in bestimmten Bereichen

um Wissen einzuschätzen –> alle erdenklichen Fragen –> unökonomisch

wenige, speziell ausgewählte Aufgaben


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Einführung Grundprinzip: Von Lösen einer Aufgabe auf Lösung

einer anderen Aufgabe schließen wie stehen Aufgaben in Beziehung? Aufgabenmenge = Q Abhängigkeitsbeziehungen surmise-relations oder prerequisite-relation mittels Hasse-Diagramm oder in einer Matrix

dargestellt Wissensraum: Menge aller durch surmise-relation

definierte Wissenszustände


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Anwendung

a.) 378 * 605 = ?

b.) 58,7 * 0,94 = ?

c.) ½ * 5/6 = ?

d.) Wieviel sind 30% von 34?

e.) Gwendolyn ist ¾ mal so alt wie Rebecca. Rebecca ist 2/5 mal so alt wie Edwin. Edwin ist 20 Jahre alt. Wie alt ist Gwendolyn?


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Anwendung

a b c d e

a 1 1 0 1 1

b 0 1 0 1 1

c 0 0 1 0 1

d 0 0 0 1 0

e 0 0 0 0 1

Abb. 6 aus Doignon und Falmagne, 1985


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Anwendung

ALEKS


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Assessment and Learning in Knowledge Spaces)

Lernsoftware

Theoretischer Hintergrund: `Knowledge Space Theory' by Jean-Claude Falmagne at the

University of California, Irvine (UCI), Jean-Paul Doignon at the University of Brussels Und viele weitere WissenschaftlerInnen


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ALEKS

(Assessment and Learning in Knowledge Spaces)

Was ist ALEKS?

Internetgestütztes Lernprogramm

web-based, artificially intelligent assessment and learning system

Adaptiv

Bestimmt, was Lernender/Lernende an Kursstart schon weiß

Auch während Kurs Überprüfung des Behaltens

Besonderheit des Tests: KEIN Multiple Choice!


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ALEKS (Assessment and Learning in Knowledge Spaces

Entstehung

Technologie wurde in Untersuchung an der New York Universität und an der Universitität Californiens entwickelt

SoftwareentwicklerInnen, MathematikerInnen, PsychologInnen

multi-million-dollar Beihilfe von der National Science Foundation

ALEKS unterscheidet von anderen Bildungssoftwareprodukten: „artificial intelligence engine“ (Antrieb: künstliche Intelligenz)

Jeder Student individuell und kontinuierlich


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Wie funktioniert ALEKS?

Keine Multiple-Choice Fragen, flexible und einfache Antworteingabemodi, ähnlich wie mit Papier und Bleistift

(Lernende/r lernt am Anfang mit diesem Werkzeug umzugehen)

Kursbeginn:20-30 Fragen zum Themengebiet werden gestelltSpeziell angepasst auf User:Fragen sind adaptiv nach vorherig erfolgter Antwortgabe

des/der Lernenden


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Nach erfülltem Pre-Test erstellt Programm Bild des aktuellen Lernstatus der lernenden Person

Programm zeigt auf welche Themen Person schon kann und welche zu lernen sind (Grafik)

StudentIn steigt in den „Learning Mode ein“ Programm bietet nun Lernthemen an, für die Lernende bereit sind Problemlöseaufgaben repräsentieren das zu lernende Thema Nur bei Verständnis des theretischen neuen Lernstoffes kann diese gelöst

werden Bei Unverständnis kann Erklärung aufgerufen werden Bei Lösung: Weiterkommen zur nächsten Aufgabenstellung und

automatische Veränderung des Lernstatus der lernenden Person

Zur Überprüfung des Überganges ins Langzeitgedächtnisses: von Zeit zu Zeit wiederholtes Abfragen des Lernstoffes

Sehr heterogene Fragen: Sollen Lernerfolg garantieren!


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Defizite welches Wissen für welche Aufgabe? welches Wissen muss noch erworben werden?

Kompetenz-Performanz-Theorie (Korossy, 1993) zur gleichen Zeit von Düntsch & Gediga, ähnlicher

Ansatz entwickelt


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Kompetenz-Performanz-Theorie(Korossy, 1993)

Einführung Erweiterung der Wissensraumtheorie Wissen Kompetenz und Performanz

Ziel: Individuelle qualitative Kompetenzdiagnostik und darauf aufbauend adaptive Wissensvermittlung


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Einführung

Performanz als empirisch beobachtbares Verhalten (beim Lösen von Aufgaben) und Kompetenz als inhaltlich-qualitatives, nicht direkt beobachtbares, theoretisches Konstrukt zur Erklärung und Prognose von Performanz- Beobachtungen aufgefasst wird.“ (Korossy, 1996, S. 310


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Kompetenz-Performanz-Theorie (Korossy, 1993)

Einführung

Elementarkompetenzen Einzelne Fähigkeiten Definiert durch Aufgabenanalysen, bestehenden

Theorien Vorhanden/nicht vorhanden


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Einführung

ElementarkompetenzenSurmise-Funktion – um

Voraussetzungsmengen zuzuordnenKlauseln


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Kürzel Bereichsspezifische Interpretation

P Wissen und Anwenden-Können des Satzes des Phythagoras

K Wissen und Anwenden-Können des Kathetensatzes

H Wissen und Anwenden-Können des Höhensatzes

A Wissen und Anwenden-Können der Formel zur Bestimmung des Flächeninhalts eines (rechtwinkligen) Dreiecks

Z Fertigkeit der zeichnerisch-konstruktiven Verwandlung einer Rechtecks- in eine inhaltsgleiche Quadratfläche

T Wissen um die Eigenschaft einer Kreistangente

Tab. 1: Elementarkompetenzen (Korossy, 1993)


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Kompetenzstruktur/KompetenzraumGeordnetes Paar (E,K)Nicht-leere, endliche Menge E von

Elementarkompetenzen () und Familie K von Teilmengen aus E Kompetenzzustände

Zu Elementarzustand e E Kompetenzzustand, der betreffende Elementarzustand enthält Kompetenzstruktur


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Kompetenzstruktur/Kompetenzraum wenn Kompetenzstruktur

Leere Zustand Alle Elementarkompetenzen Vereinigungsmengenabgeschlossen

Kompetenzraum


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Z

P

H A

K

T

Kompetenzraum (E,K)

e E

k e K Kompetenzzustand

E

Abb. 7, von Know Center Graz


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Performanzstruktur/PerformanzraumGeordnetes Paar (A,P)Nichtleere, endliche Menge A von Aufgaben

(x) und Familie P von Teilmengen von A Performanzzustände

Existiert zu x e A ein Performanzzustand Z e P mit x e Z Performanzstruktur


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Performanzstruktur/PerformanzraumWenn Performanzstruktur

leere Menge alle Aufgaben P wenn P vereinigungsmengenabgeschlossen

Performanzraum


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a

bc

d

e

Performanzraum (A,P)

A

x e A

z e P

PerformanzzuständeAbb. 8, von Know Center Graz


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Verknüpfung von Kompetenz- und Performanzstruktur Interpretationsfunktion

Jeder Aufgabe x aus A werden Kompetenzzustände k(x) aus K zugeordnet, in denen x lösbar ist.

Repräsentationsfunktion Jedem Kompetenzzustand k aus K wird die Menge von

Aufgaben zugeordnet, die in dem Kompetenzzustand lösbar sind


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Z

P

H A

K

T

a

bc

d

e

Kompetenzraum (E,K) Performanzraum (A,P)

K(x): Menge aller Kompetenzzustände, in denen x gelöst werden kann (Interpretationsfunktion)

Menge aller Aufgaben die in K gelöst werden können (Repräsentationsfunktion)

Abb. 9, von Know Center Graz


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Kürzel Bereichsspezifische Interpretation

P Wissen und Anwenden-Können des Satzes des Phythagoras

K Wissen und Anwenden-Können des Kathetensatzes

H Wissen und Anwenden-Können des Höhensatzes

A Wissen und Anwenden-Können der Formel zur Bestimmung des Flächeninhalts eines (rechtwinkligen) Dreiecks

Z Fertigkeit der zeichnerisch-konstruktiven Verwandlung einer Rechtecks- in eine inhaltsgleiche Quadratfläche

T Wissen um die Eigenschaft einer Kreistangente

Elementarkompetenzen (Korossy, 1993)


49


Aufgaben:

Abb. 10, Korossy 1993


50




51


X e A K (x)

a {H, PK]

b {HA, KA}

c {K, PH}

d {HZ, KZ}

e {PKTA, KHTA}

Tab. 2: Interpretationsfunktion


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e E o ()

P {PK, PH}

K {K}

H {H}

A {KA, HA}

Z {KZ, HZ}

T {PKTA, KHTA}

Tab. 3: Surmise-Funktion


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k e K p(k) k e K p(k)

H a HAZ abd

K c PKHZ, PKZ, KHZ, PHZ acd

HZ ad PKHA, PKA, KHA, PHA abc

HA ab KAZ bcd

PKH, PK, KH, PH ac PKZAZ, PKAZ, KHAZ, PHAZ

abcd

KZ cd PKHTA, PKTA, KHTA abce

KA bc PKHTAZ, PKTAZ, KHTAZ

abcde

Tab. 4: Repräsentationsfunktion


54


x e A o (x)

a {a}

b {ab, cb}

c {c}

d {ad, cd}

e {abce}

Tab. 5: induzierte Surmise-Funktion


55


Performanzraum – Performanzzustände, Kompetenzklassen (Korossy, 1993)



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Kompetenz-Performanz-Theorie (Korossy, 1993)Verständnisfrage (Aus: KST Training Course, telearn Uni-Graz)

Elementarkompetenzen

1 +

2 -

3 *

4 :

5 * Vor -

Und/Oder - Graph

Verständnisfrage:

B: 4:2+1 = ?

(v...und/oder)


57


Verständnisfrage

- Lösung: (1,2,4,5)


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Adaptive Testung Auswahl der Aufgaben: NICHT linear, da nicht alle

Aufgaben präsentiert werden Auswahl:

Halbordnung (reflexiv/tranistiv)

Quasiordnung (reflexiv/transitiv/antisymmetrisch)

Nur bestimmte (=kleine) Auswahl an Aufgabenitems werden vorgegeben


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Aufgabenanalyse durch Experten Schwierigkeit der einzelnen Aufgaben Welche Elementarkompetenzen zu Aufgaben Voraussetzungsbeziehungen der Aufgaben

erstellen Aufgabenpools definieren Erstellen von repräsentativen Aufgabenstichprobe

(Beispiel half-split Verfahren)


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Auswahl durch half-split Verfahren (Halbierungsmethode) Zu Beginn: Jeder die gleiche Frage Soll ein Item gewählt werden, welches den

Wissenszustand „halbiert“. Wird richtig geantwortet werden Items die Voraussetzung waren ausgeschieden.

Bei restlichen Aufgaben wird genauso vorgegangen


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„half-split rule“ es wird jenes Item gewählt, welches in der

Hälfte der Aufgaben inkludiert/ Voraussetzung ist, und in genauso vielen Aufgaben nicht benötigt wird.


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Anwendung CbKST-Kurs Bezug zum ALEKS Erfassung Vorwissen im ALEKS:

Bestimmt, was Lernender/Lernende am Kursbeginn schon weiß Auch während Kurs Überprüfung des Behaltens

Empfehlung für CbKST- Kurs:

Erfassung des Vorwissens am Beginn Wie beschrieben: nach Half-Split Methode Fragen sind Themengebieten zugeordnet Möglicherweise Anzeige (Grafik) des Vorwissen und der zu erlernenden

Arbeitsbereiche wie im ALEKS nach erfolgter Vorwissenserfassung Anschließendes Erlernen der fehlenden Wissensbereiche (Vorgabe Infos, Beispiele

zu lösen etc.) Anschließendes Testen des gesamten Kursinhaltes


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Literatur

Korossy, K. (1993). Modellierung von Kompetenz und Performanz. Eine Erweiterung der Wissensstruktur-Theorie von Doignon & Falmagne. Dissertation, Heidelberg.

Schweitzer, E. (2000). Expertenbefragung auf Basis der Kompetenz- Performanz-Theorie: Entwicklung einer Methode am Beispiel der Rechtschreibung. Diplomarbeit, Karl-Franzens-Universität Graz.

Internetquellen

Webbasiertes, adaptives Lernsystem. Online im Internet. URL: www.aleks.com (Stand: 08.05.2007) Kulturinstitut der Bundesrepublik Deutschland. Online im Internet. URL: http://www.goethe.de (Stand: 05.05.2007) Österreichs Kompetenzzentrum für Wissensmanagement. Online im Internet. URL: https://www.know-center.at/

(Stand: 02.05.2007) Karl-Franzens-Universität Graz/Austria, Wissensraumtheorie Training Kurs. Online im Internet. URL:

https://telearn.uni-graz.at:3536/KSTCourse.html (Stand: 05.05.07) Computerunterstützte psychologische Diagnostik, Online im Internet. URL: www.schuhfried.at (Stand:

05.05.2007) Wikipedia: freie Enzyklopädie. Online im Internet. URL: www.wikipedia.org (Stand: 30.04.2007) Karl-Franzens-Universität Graz / Austria, Sokrates-Kurs, Einführung in die Wissensraumtheorie. Online im

Internet. URL: http://wundt.kfunigraz.ac.at/MathPsych/cda/overview_sokrates.htm (Stand: 05.05.2007)


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Danke für eure Aufmerksamkeit!

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