Stand der Forschung Bedeutung der Hierarchie von Lerninhalten für Game Based Learning Neururer...
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Stand der Forschung Bedeutung der Hierarchie von Lerninhalten für Game Based
Learning
Neururer Cornelia [email protected] Georg [email protected] Prietl Verena [email protected]
LV: Forschungsmethodik III LV- Leiter: O. Univ.-Prof. Dr. Dietrich Albert04.11.2008
FM3 Stand der Forschung 2
Inhalt
Überblick Game Based Learning
Theoretischer Hintergrund Wissensraumtheorie Methoden zur Erfassung von Wissensstrukturen
Praktische Anwendung ALEKS
Ableitung der Fragestellung
FM3 Stand der Forschung 3
Lehren und Lernen mit Computerspielen (Klimmt, 2004)
Seit den 1970er Jahren haben Computerspiele einen zunehmenden Einfluss auf die Freizeitgestaltung
Mögliche positive Effekt von Computerspielen?
FM3 Stand der Forschung 4
Lehren und Lernen mit Computerspielen (Klimmt, 2004)
Positive Effekte von Computerspielen
Informell Ohne Intention der SpieleproduzentInnen und
SpielerInnen Ergeben sich beiläufig bei der intensiven Nutzung von
Computerspielen Verbesserung von Bewegungs- und
Wahrnehmungsleistungen
FM3 Stand der Forschung 5
Lehren und Lernen mit Computerspielen (Klimmt, 2004)
Positive Effekte von Computerspielen
Explizite Intention Beruhen auf der sorgfältigen Gestaltung interaktiver
Lernspiele
Nach Erkenntnissen der Lernpsychologie gestaltet
Game- Based- Learning
FM3 Stand der Forschung 6
Game Based Learning Definition:
„Die Anwendung von bildschirm-, computer- oder internetbasierten Spielen zu Lehr- und Lernzwecken“(e-teaching, 2008)
Lernen in einer virtuellen Umgebung
Motivationsmethoden aus digitalen Unterhaltungsspielen
FM3 Stand der Forschung 7
Kennzeichen „guter Computerspiele“ (Schwan, 2006)
Probleme sind vorstrukturiert
Probleme sollten mit zunehmender Spieldauer und Routine der SpielerInnen komplexer werden
Leichte Probleme Lösungsprinzipien für spätere Aufgaben
Probleme sollten so strukturiert sein, dass sie mit dem bereits erworbenen Wissen gelöst werden können
FM3 Stand der Forschung 8
Kennzeichen „guter Computerspiele“ (Schwan, 2006)
Abgestufte Levels
Probleme werden gelöst Ähnliche Probleme werden so lange geübt, bis
der/die SpielerIn die Lösung beherrscht Danach „Aufstieg“ zu komplexeren Problemen Die Fähigkeiten für leichtere Levels werden in
höheren Levels benötigt
FM3 Stand der Forschung 9
Wissensraumtheorie (KST)
- Entwickelt von Doignon& Falmagne (1985,1999)
Grundidee:- Strukturieren eines Wissensbereichs- Durch Voraussetzungsbeziehungen zwischen
verschiedenen Aufgaben- Eingrenzung der möglichen Wissenszustände- Ökonomische Testung, Vermittlung von Wissen
(Hockemeyer, 2002)
FM3 Stand der Forschung 10
Grundbegriffe
Wissensraum (Knowledge space)
Gekennzeichnet durch Q, Menge an Aufgabenstellungen an die Person Kann gelöst werden oder nicht Z.B. Q = {a, b, c, d, e} n= 5
(Heller et. al, 2006; Stojke, 2002)
FM3 Stand der Forschung 11
Grundbegriffe
Wissenszustand (Knowledge State)
Teilmenge der von den ProbandInnen gelösten Aufgaben
2 n potentielle Wissenszustände (Bei Q = {a, b, c, d, e} 32 Wissenszustände
Nicht alle Wissenszustände möglich Surmise Relation Prerequisite Relation
(Heller et. al, 2006; Stojke, 2002)
FM3 Stand der Forschung 12
Grundbegriffe
Surmise-Relations (Vermutungsbeziehungen)
Innerhalb der Menge Q als binäre Relationen ≤ Z. B. a ≤ b… Aufgrund einer richtigen Lösung von b
wird eine richtige Lösung von a vermutet Eigenschaften: Reflexivität, Transivität
Quasiordnung Hasse Diagramm
(Heller et. al, 2006)
FM3 Stand der Forschung 13
Grundbegriffe
Hasse- Diagramm (Vermutungsbeziehung)
Q= {a, b, c, d, e}
(Heller et. al, 2006)
FM3 Stand der Forschung 14
Grundbegriffe
Wissensstruktur (Knowledge Structure)
Gekennzeichnet durch K Menge der Wissenszustände aus Q
Menge aller Aufgabenkombinationen, einschließlich Ø und Q
Beispiel: Q = {a, b, c, d, e} K = {Ø, {a}, {c}, {a, c}, {a, b}, {a, b, c}, {a, b, d}, {a, b, c, d}, {a, b, c, e},
Q} 10 Wissenszustände
(Heller et. al, 2006; Stojke, 2002)
FM3 Stand der Forschung 15
Grundbegriffe
Prerequisite- Relations (Voraussetzungsbeziehungen)
„Eine oder mehrere Aufgaben a stellen notwendige Voraussetzungen für die erfolgreiche Bewältigung einer Aufgabe b dar“
Bsp.: 4*3= 3+3+3+3(Stojke, 2002)
FM3 Stand der Forschung 16
Methoden zur Erfassung von Wissensstrukturen
Für effektive Wissensdiagnose, Informationspräsentation und -verwendung
Darbietung der Information in einer Struktur Voraussetzungsbeziehungen
„Welche Information muss ich wissen, bevor ich neue Information verstehen und integrieren kann?“
(Albert & Kaluscha, 1997)
FM3 Stand der Forschung 17
Analyse erhobener Daten
Sammlung der Antworten in einem definierten Wissensbereich von zahlreichen Personen
Struktur: Häufigkeiten von Antwortmuster, A-posteriori Analysen
Beispiel: Villano (1991; zitiert nach Albert & Kaluscha, 1997)
(Albert & Kaluscha, 1997; Dösinger, 1999)
FM3 Stand der Forschung 18
Analyse erhobener Daten
Nachteile Schwer durchführbar bei einer großen Anzahl an
Items Abhängigkeit der resultierenden
Wissensstrukturen von der Stichprobe Technik eignet sich gut, wenn
Leichte Datenerhebung Wissensbereich mit wenigen Items
(Albert & Kaluscha, 1997; Dösinger, 1999)
FM3 Stand der Forschung 19
Analyse von Curricula und Didaktik
Verwendung des Wissens von Didaktiken und Analyse vorhandener Curricula
Reihenfolge, in der Items gelehrt werden Rückschlüsse über prerequisite-relations
Beispiel: Item a wird nach Item b präsentiert a kann keine Voraussetzung für b sein
Keine wissenschaftliche Ausarbeitung
(Albert & Kaluscha, 1997)
FM3 Stand der Forschung 20
Analyse von Anforderungen Anforderung kann Fähigkeit oder Wissen einiger
Fakten sein Erhebung beispielsweise durch Inhaltsanalysen,
didaktisches Wissen oder Analyse der zugrundeliegenden kognitiven Prozesse
Beispiel: 1+2x3 Addieren natürlicher Zahlen Multiplizieren natürlicher Zahlen Wissen, dass Multiplizieren vor Addieren erfolgt
(Albert & Kaluscha, 1997)
FM3 Stand der Forschung 21
Kompetenz und Performanz
Erweiterung der Wissensstrukturtheorie durch Korossy (1993, 1997; zitiert nach Dösinger, 1999)
KST: Wissen = Anzahl gelöster bzw. nicht gelöster Aufgaben Korossy: Fähigkeiten, um Aufgaben zu lösen
Kompetenz Fähigkeiten oder Eigenschaften einer Person Ermöglichung der Lösung eines Problems können nicht direkt beobachtet werden
(Albert & Kaluscha, 1997; Dösinger, 1999)
FM3 Stand der Forschung 22
Kompetenz und Performanz
Performanz Verhalten (gegebene Antwort) kann beobachtet werden
Kompetenz- und Performanzstruktur gleiche Eigenschaften wie Wissensstrukturen Vermutungs- und Voraussetzungsbeziehungen
(Albert & Kaluscha, 1997; Dösinger, 1999)
FM3 Stand der Forschung 23
ExpertInnenbefragung
Definierung des zu untersuchenden Wissensbereiches und Identifikation der relevanten Items in diesem Bereich
Determinierung der Beziehung zwischen den Items Unterschiedliches ExpertInnenwissen für den 1. und 2.
Schritt notwendig Beispiel Mathematik
(Albert & Kaluscha, 1997; Dösinger, 1999)
FM3 Stand der Forschung 24
ExpertInnenbefragung
Keine komplette Liste der Voraussetzungsbeziehungen durch ExpertenInnen möglich, daher
Erhebung von surmise-realtions zwischen Aufgaben
„Wenn eine Person die Aufgabe x falsch gelöst hat, ist es dann praktisch sicher, dass sie auch die Aufgabe y falsch
gelöst hat?“ (Dösinger, 1999)
(Albert & Kaluscha, 1997)
FM3 Stand der Forschung 25
Praktische Anwendung
Beispiel aus dem Bereich des E- Learnings
ALEKS (Assessment and LEarning in Knowledge Spaces)
Adaptives Lernsystem basierend auf der Wissensraumtheorie
Aufgaben werden an den Wissenszustand des/der Lernenden angepasst
(http://www.aleks.com)
FM3 Stand der Forschung 26
Ableitung der Fragestellung
Hierarchie des Wissens Voraussetzungen für spätere Anforderungen
werden in früheren Lernstadien erworben Umsetzung in verschiedenen E- Learning
Programmen (z. B. ALEKS) Überprüfung von Wissensstrukturen
FM3 Stand der Forschung 27
Fragestellung
Kann auch bei spielbasierten Lernprogrammen eine hierarchische Struktur von Lerninhalten nachgewiesen werden?
Gibt es einen Unterschied zwischen spielbasierten Lernprogrammen mit und ohne hierarchischer Struktur von Lerninhalten bezüglich der Anzahl richtig gelöster Aufgaben?
FM3 Stand der Forschung 28
Verständnisfragen
Frage 1
Was ist ein Wissenszustand, was eine Wissensstruktur?
FM3 Stand der Forschung 29
Verständnisfragen
Frage 2:Graphische Veranschaulichung einer Vermutungsbeziehung in einem Hasse-Diagramm
Welche möglichen Wissenszustände (Wissensstruktur) ergeben (ergibt) sich?
FM3 Stand der Forschung 30
Literatur
Albert, D. & Kaluscha, R. (1997). Adapting Knowledge Structures in Dynamic Domains. In C. Herzog (Ed.), Beiträge zum Achten Arbeitstreffen der GI–Fachgruppe 1.1.5/7.0.1 ``Intelligente Lehr–/Lernsysteme'', September 1997, Duisburg, Germany [Contributions of the 8th Workshop of the GI SIG „Intelligent Tutoring Systems''] (pp. 89–100). TU München.
Dösinger, G. (1999). Empirische Untersuchung der Voraussetzungen des Rechnens im Vorschulalter unter Anwendung der Wissensraumtheorie. Unveröffentlichte Diplomarbeit, Karl-Franzens-Universität-Graz.
Heller, J., Steiner, C., Hockemeyer, C., Albert, D. (2006). Competence-based knowledge structures for personalised learning. International Journal on E-Learning, 5(1), 75-88.
Hockemeyer, C. (2002). A Comparison of Non–Deterministic Procedures for the Adaptive Assessment of Knowledge. Psychologische Beiträge, 44, 495–503.
Hockemeyer, C. (2003). Competence Based Adaptive E-Learning in Dynamic Domains. In F. W. Hesse & Y. Tamura (Eds.), The Joint Workshop of Cognition and Learning through Media–Communication for Advanced E-Learning (JWCL) (pp. 79–82). Berlin.
Klimmt, C., Computer- und Videospiele. In: R. Mangold, P. Vorderer & G. Bente (Eds.), Lehrbuch der Medienpsychologie. – Göttingen: Hogrefe (2004).
Stojke, C. (2002). Eine empirische Überprüfung von Strukturen im Bereich der kognitiven Stile und Lernstile mit Methoden der Wissensraumtheorie. Unveröffentlichte Diplomarbeit, Karl-Franzens-Universität-Graz.
FM3 Stand der Forschung 31
Literatur Schwan, S. (2006). Computerspiele in der Hochschullehre.
http://www.e-teaching.org/didaktik/konzeption/methoden/lernspiele/game_based_learning/gamebasedlearning.pdf
[Stand: 02.11.2008] http://www.e-teaching.org/didaktik/konzeption/methoden/lernspiele/game_based_learning
[Stand: 02.11.2008] http://www.aleks.com [Stand: 02.11.2008]