[X.media.press] Interaktive Infografiken || Wahrnehmungsprozesse bei interaktiven Infografiken

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4Wahrnehmungsprozesse bei interaktivenInfografiken – Theorien undModelle

Alexandra Wenzel

4.1 Einleitung

Nach Jansen (1999, S. 74) werden mit Infografikenverschiedene Ziele verfolgt, diese sind die Aktivierungvorhandenen Wissens, die Vermittlung neuer Erkennt-nisse und die Vorstellung eines neuen Themas. DasSpektrum der Infografiken ist groß, es erstreckt sichüber Infografiken, die der reinen Informationsvermitt-lung dienen, bis zu primär unterhaltenden Formen.Infografiken, die in journalistischen Angeboten einge-setzt werden, sollen ästhetisch ansprechend sein undunterliegen Prämissen wie der Aktualität oder der Cor-porate Identity des Anbieters oder dessen Kunden. DieIntention ist nicht das Auswendiglernen und die ex-akte Wiedergabe von Informationen. Dennoch hat dievisuelle Repräsentation der Daten und Fakten den An-spruch, seiner Nutzergruppe optimales Verstehen undOrientieren zu ermöglichen und überdies das Behal-ten von Informationen zu erleichtern (Böhringer et al.2011, S. 478).

4.2 Was bedeutet „Behalten“ und„Verstehen“ von Informationen?

Bei der Rezeption liegt eine Information zunächst ineiner externen Kodierung vor, z. B. als geschriebenesoder gesprochenes Wort „Katze“ oder als das Bild ei-ner Katze. Die Information wird vom Rezipienten überdie Sinnesorgane aufgenommen und intern verarbei-tet, was zu einer internen Kodierung führt, die verbal(sprachlich) oder nonverbal (bildlich) sein kann.

A. Wenzel BHochschule der Medien, Nobelstr. 10, 70191 Stuttgart

Nach dem Drei-Speicher-Modell nach Atkinsonund Shiffrin (1971) gibt es drei Speicher im Ge-hirn, die Informationen durchlaufen müssen, damitsie dauerhaft behalten werden können. Die dreiSpeicher sind (1) der Sensorische Speicher (das Ul-trakurzzeitgedächtnis), (2) der Kurzzeitspeicher (dasArbeitsgedächtnis) und (3) der Langzeitspeicher (dasLangzeitgedächtnis). Der Sensorische Speicher nimmtdie verschiedenen Reize der Umwelt über alle Sin-nesorgane auf und speichert die Informationen nurfür Sekundenbruchteile. Die meisten Informationenwerden über einen Filter, der Wichtiges von Un-wichtigem trennt, selektiert. Nur was bewusst undaufmerksam wahrgenommen wurde, wird an denKurzzeitspeicher weitergeleitet. Das Kurzzeitgedächt-nis, das ebenfalls eine sehr begrenzte Kapazität hat,speichert Informationen nur bis zu wenigen Minuten.Im Kurzzeitgedächtnis werden die Informationen ausdem Ultrakurzzeitgedächtnis verarbeitet, zusammen-gefasst und sinnvoll geordnet, um abschließend in dasLangzeitgedächtnis eingebettet zu werden. Der Teildes Kurzzeitgedächtnisses, der für die Verarbeitungder Informationen zuständig ist, wird auch als Arbeits-gedächtnis bezeichnet.

Das Langzeitgedächtnis hat eine fast unbegrenzteAufnahmekapazität, Informationen und Erfahrungenkönnen ein ganzes Leben lang aufbewahrt werden.Voraussetzung für das Behalten ist eine längerfristi-ge Speicherung. Dies setzt voraus, dass Informatio-nen vom Arbeitsgedächtnis ausgehend durch mög-lichst viele und starke Verknüpfungen zum Wissenim Langzeitgedächtnis verankert werden müssen. DasVerknüpfen und Verankern kann durch wiederholtesMemorieren geschehen, wesentlich vorteilhafter istaber das Verstehen und noch besser tiefes Verarbeiten

71W. Weber, M. Burmester, R. Tille (Hrsg.), Interaktive Infografiken, DOI 10.1007/978-3-642-15453-9_4,c� Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

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(Mangold 2007, S. 194). Unter dem Behalten wird dieLeistung verstanden, Informationen zu speichern undzu einem späteren Zeitpunkt wieder abzurufen. Ver-stehen kann man aber nur dann, wenn Informationenzuvor gespeichert worden sind, d. h., die Vorausset-zung von Verstehen ist das Behalten.

Vereinfacht dargestellt, kann von Verstehen (in Be-zug auf Text-Bild-Kombinationen) gesprochen wer-den, wenn eine Person zu einer aufgenommenen Infor-mation aus einer gelesenen oder gehörten Textpassageeine eigene Informationsstruktur1 im Arbeitsgedächt-nis aufbaut und diese Informationsstruktur zusammen-hängend ist und weder Widersprüche noch Lückenenthält. Dabei ist zu beachten, dass jeder Text Infor-mationslücken enthält, die jedoch durch das bereitsvorhandene Wissen des Lesers bzw. Hörers oder durchandere Informationsquellen geschlossen werden kön-nen. Als zusätzliche Informationsquellen können bei-spielsweise Überschriften, Zusammenfassungen, Bil-der oder Animationen dienen (Mangold 2007, S. 140).Auch bei Infografiken handelt es sich nicht um isolier-te Bilder und Grafiken, sondern um Text-Bild-Kom-binationen, denn die meisten Bilder könnten ohne diekontextuelle – und das bedeutet zumeist sprachlicheEinbettung – in ihrem eigentlichen Bedeutungsgehaltnicht verstanden werden (Oestermeier 2008, S. 14).

Der Wissenserwerb kann demzufolge als aktiverKonstruktionsprozess beschrieben werden, in dessenVerlauf der Lernende eine eigene Wissensstruktur un-ter Einbeziehung unterschiedlicher Informationsquel-len selbstständig entwickelt (Mangold 2007, S. 215,Peschel 2003, S. 11). Dabei scheint der größte Teil dermenschlichen Wissensaneignung eher unbewusst alsbewusst zu erfolgen; häufig wird ungeplant und bei-läufig gelernt.

4.3 Lernen undMultimedia

Lernen ist eine Voraussetzung für das Überleben undvon besonderer Bedeutung für die Entwicklung derPersönlichkeit. Die Lernfähigkeit wird seit jeher alseine unentbehrliche Voraussetzung des Menschen ge-sehen. Es verwundert wenig, dass sich zahlreiche wis-senschaftliche Disziplinen mit Themen rund um dasLernen beschäftigen. Exemplarisch genannt seien an

1 auch als mentale Modelle (Johnson-Laird 1983) oder Schemabezeichnet (Anderson 2000)

dieser Stelle die Psychologie, insbesondere die Teilge-biete Lernpsychologie, Pädagogische Psychologie, dieInstruktionspsychologie, die Kognitionswissenschaft,die Neurowissenschaft, die Philosophie, die Erzie-hungswissenschaft, die Pädagogik und die Didaktik.

Das Lernverständnis hat sich in den letzten Jah-ren durch die technologischen Entwicklungen, wiedie Entstehung des Internets, grundlegend geändert.Nachdem eLearning inzwischen zu einem Bestand-teil moderner Bildung geworden ist, werden im Zugedes Web 2.0, der Social Software und des MobileLearning neue Trends, wie z. B. das Microlearning,das allgegenwärtige Lernen mit kleinen und kleinstenLerninhalten, diskutiert. Ein Großteil des Lernens wirdnicht durch Bildungseinrichtungen organisiert, son-dern von Individuen selbst wahrgenommen (Peschel2003, S. 11, Kuwan & Thebis, 2005 zit. nach Kerres2006). Es basiert auf Medien, wie Büchern, digitalenMedien, wie DVDs, und auf dem Internet als Infor-mations- und Kommunikationsmedium. Oft handeltes sich um Angebote, die der Konsument nicht mehrzwingend als Lernangebot wahrnimmt (Kerres 2006).

Das Lernen mit Multimedia und die genannten Ent-wicklungen sind Themenbereiche, deren Aspekte inspezialisierten Wissenschaftsdisziplinen, wie der Me-diendidaktik, dem Informationsdesign und der Instruk-tionspsychologie, aus unterschiedlichen Blickwinkelnuntersucht werden. Das Lernen mit Visualisierungenund Text fällt unter das sog. multimediale Lernen, dasaus instruktionspsychologischer Perspektive definiertist als das Lernen mit gesprochenem oder geschriebe-nem Text, kombiniert mit Bildern, wie z. B. Illustratio-nen, Grafiken, Fotografien oder Animationen.

Gegenstand vieler Untersuchungen zum multi-medialen Lernen sind Bild-Text-Kombinationen sta-tischer Natur, aber ebenso bewegte Bilder, die imenglischen Sprachraum meist als animations bezeich-net werden. Diese Bezeichnung für dynamische undzum Teil interaktive Bilder wird oft von deutschspra-chigen Forschern übernommen (z. B. Lewalter, 1997).Andere Bezeichnungen sind beispielsweise logische(Schnotz, 1997, S. 85) oder didaktische Bilder (Wei-denmann 1997, S. 119).

Oft handelt es sich bei diesen visuellen Informati-onsangeboten um interaktive Infografiken, wie sie inKap. 1 definiert sind und das folgende Beispiel (sieheAbb. 4.1) zeigt.

Insbesondere im Bereich des Lernens und Leh-rens ist es von besonderem Interesse, ob und wie sich

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Abb. 4.1 Frames einer multimedialen Präsentation (Mayer RE 2002, S. 109)

der Wissenserwerb durch eine sorgfältige Gestaltungund durch eine gezielte Steuerung optimieren lässt.Um Erkenntnisse zur Gestaltung von Infografiken zuerhalten, müssen, neben den spezifischen Zielen derunterschiedlichen Einsatzgebiete Usability und Ästhe-tik, auch didaktisch relevante Perspektiven, lernförder-liche Gestaltungskriterien und deren Auswirkungenauf den Lernerfolg fokussiert werden. Die gezielteSteuerung der Rezeption erfordert eine psychologischeSichtweise und wissenschaftlich fundierte Kenntnis-se der Zusammenhänge zwischen Bildern und derenWahrnehmung sowie deren Interpretation durch dieNutzer (Weidenmann, 1993, S. 7).

Entgegen der weitläufigen Meinung ist es keines-wegs erwiesen, dass der Einsatz von animierten, multi-modalen, multicodalen und interaktiven Darstellungenin jedem Fall zu einer besseren Informationsaufnahmeoder einer gesteigerten Behaltensleistung führt (Wei-denmann 1997, S. 68; Forster et al. 2005; Schuma-cher 2009; Rasch und Schnotz 2008). Die empirischeAuseinandersetzung mit der Rezeption von Visualisie-rungen (Schaubilder, Diagramme, Animationen) zeigtvielmehr, dass eine Vielzahl von Faktoren die ko-gnitive Verarbeitung beeinflusst (z. B. Hegarty undKriz 2008; Lewalter 1997). Exemplarisch können hier

das themenspezifische Vorwissen, das räumliche Vor-stellungsvermögen oder die Lernmotivation angeführtwerden.

Die Aufgabe, eine vollständige Übersicht aktuellerForschungsergebnisse zu erstellen, scheitert zum einenan der Vielfalt der Einzeldisziplinen und empirischenBefunde, und zum anderen an den zahlreichen kon-troversen Diskussionen, die in diesem Zusammenhanggeführt werden. Beispielhaft kann hier die Imagery2-Debatte aufgeführt werden, in der es um die Fragegeht, ob es überhaupt eine bildhafte Form der Infor-mationskodierung gibt, die sich von der sprachlichenunterscheidet (Kosslyn, 1983).

4.4 Modelle und Theorienzum Lernenmit NeuenMedien

Trotz der methodischen Probleme wurde in den letztenJahren vermehrt an der Entwicklung von theoretischfundierten Modellen und Theorien zum Lernen mit

2 Unter Imagery wird die Entstehung, Verarbeitung, Speiche-rung innerer Bilder verstanden, die in einem eigenständigenGedächtnissystem stattfinden.

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Neuen Medien gearbeitet (Engelkamp 1990; Mayer1997; Schnotz & Bannert 1999; Sweller 2008), diedem Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse desWissenserwerbs beim Lernen mit multimedialen Lern-systemen dienen. Wir gehen davon aus, dass das Po-tenzial von (Info-) Grafiken, das Lernen positiv zubeeinflussen, gesteigert werden kann, wenn die vonden Lerntheorien abgeleiteten Prinzipien befolgt wer-den.

4.4.1 Duale Kodierungstheorie

Die von Paivio (1986) entwickelte Duale Kodie-rungstheorie kann als Klassiker der Theorien zurwahrnehmungsbasierten Wissensrepräsentation be-zeichnet werden. Seine Theorie geht davon aus, dassder Mensch zwei separate, jedoch interagierendekognitive Systeme besitzt, ein verbales und ein bild-liches System, die jeweils Informationen speichernund verarbeiten. Wenn nun geschriebener oder ge-hörter Text wahrgenommen und verarbeitet wird, sowird dieser meist ausschließlich im verbalen Systemabgespeichert und einfach kodiert. Bilder hingegenwerden sowohl sprachlich als auch bildlich verar-beitet, finden also generell doppelte Enkodierung3,im bildlichen und im verbalen System. Es wirddavon ausgegangen, dass die Doppelkodierung zueiner besseren Verfügbarkeit und einer kognitivenEntlastung bei der Informationsverarbeitung führt(Clark und Paivio 1991). Der daraus resultierendeBehaltensvorteil für bebilderte Texte und mit einemVorstellungsbild gekoppelte Wörter wird auch alsBild-Überlegenheitseffekt (Weidenmann 1997, S. 69)bezeichnet. Dieser gilt jedoch vor allem für konkreteInformationen, nicht aber für abstrakte Begriffe, beidenen keine adäquate bildliche Repräsentation ver-knüpft werden kann.

Weidenmann (1997, S. 69) kritisiert die Theorie derdualen Kodierung als Rechtfertigung für die multimo-dale und multicodale Präsentation von Inhalten. Denvon Paivio beschriebenen Gedächtnisvorteil durch ei-ne verbale und imaginale Kodierung bezeichnet erals „naive Summationstheorie“, denn die interne Ko-dierung entspricht nicht zwangsläufig der externen

3 d. h. neue Information werden mit den bestehenden Wissens-strukturen verknüpft und damit einer dauerhaften Speicherungzugeführt

Kodierung. Der Name eines Gegenstandes kann nebeneiner verbalen Repräsentation auch eine bildhafte aus-lösen und die Abbildung eines Gegenstands neben derbildhaften eine verbale. Die duale Kodierungstheoriekann viele relevante Fragestellungen nicht beantwor-ten. Fragen, warum verschiedene Visualisierungen un-terschiedliche Effekte erzielen, bleiben unbeantwortet(Bauer-Wabnegg und Krause, 2003, S. 18).

4.4.2 Cognitive Theoryof Multimedia Learning

Das im Folgenden beschriebene Modell, die Cogniti-ve Theory of Multimedia Learning von Mayer (1997,2001, 2005), ist eine Weiterentwicklung der DualenKodierungstheorie von Paivio. Mayer kombiniert dieduale Kodierungstheorie mit den Annahmen der ge-kreuzten Kanalrepräsentationen. So kann das Hörendes Wortes „Hund“ zwar zu einer Verarbeitung imauditiven Kanal führen, die Bildung eines mentalen,bildlichen Modells findet aber zusätzlich im visuel-len Kanal statt. Aus den mentalen Modellen (bildlichund verbal) wird dann eine zusammenhängende und insich schlüssige mentale Repräsentation mit integrier-ten vorhandenen Erfahrungen konstruiert.

Mayer beschreibt zunächst drei theoretische An-nahmen, auf die sich die Cognitive Theory of Multi-media Learning bezieht:1. Die menschliche Informationsverarbeitung erfolgt

über zwei Kanäle, in welchen visuelle und verba-le Informationen in separaten Systemen verarbeitetwerden. Es wird zwischen einem verbalen System(auditiver/verbaler Kanal) und einem nonverbalenSystem (visueller/piktoraler Kanal) differenziert.

2. Beide Systeme, das visuelle und auditive Arbeits-gedächtnis, haben eine begrenzte Kapazität.

3. Sinnvolles Lernen erfordert einen aktiven kogniti-ven Prozess, der in fünf Schritten abläuft: (1) Rele-vante Wörter werden aus den präsentierten Texten(verbal oder als geschriebener Text) selektiert, (2)relevante Bildaspekte werden aus den präsentier-ten Bildern, Grafiken oder Animationen selektiert,(3) die Informationen werden zu einer schlüssi-gen verbalen und (4) einer bildlichen mentalenRepräsentation organisiert und (5) in bestehendeSchemata des Vorwissens integriert.

Abbildung 4.2 verdeutlicht das Modell des Verarbei-tungssystems, in dem durch Selektionsprozesse In-

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Abb. 4.2 Cognitive Theory of Multimedia Learning (nach Mayer und Moreno 2002, S. 92)

formationen aus dem sensorischen Gedächtnis in dasArbeitsgedächtnis gelangen. Während Worte zu ei-nem Aufbau eines verbalen mentalen Modells führen,werden Bilder zum Aufbau eines bildhaften mentalenModells genutzt. Durch Integration in das Vorwissenkönnen beide Modelle ergänzt und aufeinander bezo-gen werden (Mayer und Moreno 2002).

Aus den im Zusammenhang mit der Cogniti-ve Theory of Multimedia Learning durchgeführtenStudien zum Einsatz von Animationen konnte einegroße Anzahl an Gestaltungsprinzipien für multico-dale und multimodale Medienangebote entwickeltwerden. Clark und Mayer stellen sieben Prinzipien fürdas Design multimedialer Lernumgebungen vor undgeben konkrete Hinweise, unter welchen Bedingun-gen Animation das Lernen unterstützt:� Multimedia-Prinzip: Die Kombination von Anima-

tion bzw. Bildern und verbaler/textueller Beschrei-bung bewirkt einen größeren Lerneffekt als eineausschließlich verbale bzw. textuelle Beschreibung.

� Contiguity-Prinzip: Text und korrespondierendeBilder bzw. Animationen sollen räumlich undzeitlich nah zusammen präsentiert werden. Diesimultane Präsentation erhöht die Chance, dassverbale und bildliche Informationen gleichzeitigim Arbeitsgedächtnis verarbeitet werden und demLernenden somit die Konstruktion mentaler Ver-bindungen erleichtern.

� Coherence-Prinzip: Irrelevante Informationen, dienicht direkt mit dem Lernziel zusammenhängen,können den Lernerfolg mindern, da sie zu einerÜberbeanspruchung eines oder beider Kanäle desArbeitsgedächtnisses führen können und den Ler-nenden von der Verarbeitung der relevanten Infor-mationen ablenken.

� Modality-Prinzip: Lernen ist effektiver, wenn ver-schiedene Modalitäten (z. B. Hören und Sehen)

angesprochen werden. Wenn Animationen mit be-schreibenden Texten präsentiert werden, kann eszu einer Überlastung des visuellen Kanals kom-men. Wenn der Text jedoch gesprochen wird, kanner im auditiven Kanal verarbeitet werden, was denvisuellen Kanal entlastet und einen Fokus auf dieAnimation ermöglicht.

� Redundancy-Prinzip: Es ist besser, bildliche In-formationen, wie Animationen, nur mit auditivenKommentaren zu versehen als mit auditiven Kom-mentaren und zusätzlichem Text. Redundanzen inForm von gleichzeitiger Präsentation in textuellerund gesprochener Form überfordern leicht die Ver-arbeitungskapazität.

� Personalization-Prinzip: Die direkte Anspracheund Verwendung eines informellen, dialogorien-tierten Stils in Texten oder im gesprochenen Wortwird besser als formelle Sprache aufgenommen.

� Interactivity/Learner Control-Prinzip: Lernendeerreichen bessere Leistung durch die Möglichkeitzur Selbststeuerung der Präsentation.

� Signaling-Prinzip: Das Hinzufügen von Hinwei-sen, die wesentliche Inhalte hervorheben, unter-stützt das Lernen. Die Inhalte können strukturiertwerden, die Aufmerksamkeit wird auf wichtige In-formationen gelenkt. Neben sprachlichen Signalen,wie z. B. Pausen und Intonation, können auch visu-elle Signale, z. B. Nummerierungen, Überschriftenund Markierungen bzw. Hervorhebungen, zum Ein-satz kommen.

4.4.3 Cognitive Load Theory

Auch die Cognitive Load Theory nach Sweller (1988)basiert auf der Annahme, dass dem menschlichen Ar-beitsgedächtnis nur eine bestimmte Leistungskapazität

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zur Verfügung steht, und trifft Aussagen über dessenRessourcenverteilung. Ein wesentlicher Grundgedan-ke der Cognitive Load Theory ist, dass eine Instruktionzur Struktur und der Funktionsweise des kognitivenSystems passen muss, um effektiv zu sein. Innerhalbeines Zeitraums von 25 Jahren wurden Richtlinien ausForschungsergebnissen für die Aufbereitung von In-struktionsmaterial abgeleitet.

Beim Lernen kann die kognitive Belastung des Ler-nenden in drei unterschiedliche Arten der Belastungaufgeteilt werden (Clark et al. 2006):1. Intrinsic Cognitive Load bezeichnet die durch die

Problemkomplexität des Lernmaterials vorgegebe-ne Belastung. Sie ist von dem Lernmaterial, denLehr- bzw. Lernzielen und der damit zusammen-hängenden Element Interactivity abhängig. AlsElement Interactivity bezeichnet Sweller, dass ver-schiedene Wissenselemente im Arbeitsgedächtniskoordiniert werden müssen, um eine Aufgabe ab-zuarbeiten. Elemente, die unabhängig voneinandergelernt werden können, wie z. B. Vokabeln, habeneine niedrige Element Interactivity. Die Bean-spruchung steigt, wenn Elemente, die miteinanderzusammenhängen, gleichzeitig im Arbeitsgedächt-nis bearbeitet werden müssen, wie z. B. beimGrammatiklernen. Um die Komplexität einer Lern-aufgabe zu reduzieren, besteht über Segmentierungund Sequenzierung des Lernmaterials die Mög-lichkeit, zumindest die Element Interactivity zusteuern, wobei das Vorwissen der Lernenden einewichtige Rolle spielt. Eine komplexe mathema-tische Formel kann für einen Mathematiker eineinziges Element sein, für einen Anfänger auf die-sem Gebiet hingegen ein Konstrukt, das zuerst inEinzelkomponenten zerlegt werden muss, um die-se später zusammenzuführen.

2. Germane Cognitive Load wird durch die Verarbei-tung und Speicherung der Informationen hervor-gerufen, um kognitive Schemata4 aufzubauen, undist damit für den Lernprozess wichtig. Lernmate-rial, das in unterschiedlichen Kontexten dargestelltoder mit variablen Aufgaben geübt wird, erfordertzusätzliche Leistung, die der Lernende erbringenmuss, aber in höheren Behaltens- und Transferleis-tungen resultiert.

4 Kognitive Schemata sind globale Wissensstrukturen oder Kon-zepte, die helfen, Informationen einzuordnen und zu interpretie-ren.

3. Extraneous Cognitive Load bezeichnet eine über-flüssige kognitive Belastung, die durch die (sub-optimale) Darstellung und/oder Strukturierung desLernmaterials beeinflusst wird. Sie ist damit fürden Lernerfolg nicht förderlich und sollte deshalbminimiert werden.Die drei verschiedenen kognitiven Belastungs-

faktoren addieren sich, wobei das Ziel sein sollte,die Extraneous Cognitive Load so gering wie mög-lich zu halten, um noch ausreichende Kapazitätfür die lernförderliche Germane Cognitive Load zuerhalten (Clark et al. 2006). Ausgehend von denRestriktionen eines limitierten Arbeitsgedächtnissesstehen Informationsdesigner vor der Herausforderung,Lernmaterialien – und dazu zählen auch interakti-ve Infografiken – so zu gestalten, dass irrelevanteSuch-, Organisations- und Integrationsprozesse ver-mieden werden, damit keine zusätzliche Belastungentsteht.

Clark, Nguyen und Sweller (2006) zeigen wissen-schaftlich belegte Anhaltspunkte auf, wie Lernma-terial bzw. Text-Bild-Kombinationen oder Animatio-nen konzipiert werden müssen, wenn der dargestellteInhalt komplex ist und Lernende wenig Vorwissenzum Thema mitbringen. Bei Lernenden mit großemVorwissen und/oder einfachem Lernmaterial (niedri-ge Element Interactivity) kann die Gestaltung unterAnwendung der Richtlinien keinen oder sogar einennegativen Einfluss auslösen.

In Bezug auf die Cognitive Load Theory sollen dienachfolgend beschriebenen Effekte vermieden wer-den, um die irrelevante Extraneous Load nicht unnötigzu erhöhen (Sweller 2008):� Worked Example-Effekt: Lernen mit ausgearbeite-

ten Lösungsbeispielen führt zu besseren Leistun-gen als das Lernen mit herkömmlichen Problemlö-seaufgaben. Ausgearbeitete Lösungsbeispiele sindhierbei im Sinne einer Demonstration oder Schritt-für-Schritt-Anleitung zu verstehen, die zeigt, wieeine Aufgabe erfüllt oder ein Problem gelöst wird.Dem Lernenden wird nicht nur eine Problemstel-lung präsentiert, sondern die Problemstellung, dieLösungsschritte und die richtige Antwort bzw. Lö-sung. Durch die Konzentration auf das Verstehender Lerninhalte und Lösungsschritte fällt bei derBearbeitung der Aufgabe eine weniger hohe Be-lastung des Arbeitsgedächtnisses an als bei derEntwicklung von eigenen Problemlösungswegenohne fachliche Kenntnisse. Beim Worked Example-

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Effekt besteht ein enger Zusammenhang mit demGuidance Fading-Effekt.

� Guidance Fading-Effekt: Dieser besagt, dass, nach-dem der Lernende einen adäquaten Wissenszu-wachs zu verzeichnen hat, eine Umstellung aufoffene Problemlösungen erfolgen kann. Die Ursa-che für eine gesteigerte Belastung hängt nicht nurvon dem Instruktionsinhalt ab, sondern ebenso vondem Vorwissen des Lernenden.

� Split-Attention-Effekt: Die Cognitive Load Theory,das Contiguity-Prinzip aus der Theory of Multime-dia Learning und auch das Gesetz der Nähe nachWertheimer weisen auf die Relevanz der räumli-chen Nähe zwischen Informationsquellen hin, wiez. B. erklärendem Text und passender Abbildung.Die Missachtung des Prinzips führt im Rahmen derTheorien zum multimedialen Lernen zum Split-At-tention-Effekt, wodurch der Lernende mental stär-ker gefordert ist, um die weit auseinanderliegen-den Quellen mental zu integrieren. Sweller (2008,S. 375) betont, dass der Split-Attention-Effekt nurauftritt, wenn multiple Informationsquellen im Ar-beitsgedächtnis zusammengeführt werden müssen,um sie zu verstehen. Informationen, die auch iso-liert verstanden werden können, müssen nicht phy-sisch integriert werden.

� Modality-Effekt: Wie bei der Cognitive Theory ofMultimedia Learning besagt der Effekt, dass diePräsentation von Diagrammen, Bildern und Anima-tionen und von gesprochener verbaler Information(im Gegensatz zu geschriebenem Text) das Arbeits-gedächtnis entlasten kann, da keine Überlastung desvisuellen Kanals erfolgt, sondern die Belastung aufbeide Kanäle, den visuellen (Bild) und den auditivenKanal (Sprache), verteilt wird. Demnach bietet diegesprochene Sprache einen Vorteil gegenüber dervisuellen Textform, nicht zuletzt weil kein stören-der Blickwechsel zwischen Text und Bild erfolgt.

� Redundancy-Effekt: Als redundante Informatio-nen werden Informationen bezeichnet, die für dasVerständnis nicht relevant sind. Beispiele hier-für sind inhaltlich gleiche Informationen, die inunterschiedlicher Weise präsentiert werden, näm-lich als geschriebener und als gesprochener Text,oder auch unwesentliche Zusatzinformationen inForm von dekorativen Bildern, Hintergrundge-räuschen und Cartoons. Im Gegensatz zu denMaßnahmen zur Vermeidung des zuvor beschriebe-nen Split-Attention-Effekts sollen diese doppelten

Informationen nicht integriert, sondern komplettvermieden werden (Abb. 4.3).

� Expertise Reversal-Effekt: Sweller geht davon aus,dass das Vorwissen der Lernenden Einfluss aufdie zuvor beschriebenen Gestaltungsempfehlungender Cognitive Load Theory besitzt. Die Befolgungder Gestaltungsempfehlungen zur Vermeidung desSplit-Attention- und des Modality-Effekts wirktsich besonders bei Anfängern vorteilhaft aus. BeiExperten dagegen haben die Gestaltungsempfeh-lungen einen geringen, keinen oder mitunter selbsteinen negativen Einfluss. Eine Erklärung dafür be-ruht auf dem Redundancy-Effekt. Multiple Infor-mationen, die für Experten durch ihr größeres Vor-wissen redundant werden, können für Anfängerzum Verständnis notwendig sein. Es ist daher not-wendig, das Design dem Vorwissen anzupassen,woraus die Anforderung entsteht, den Kenntnis-stand der Zielgruppe zu analysieren.

Bessere Lernerfolge sind nach Clark et al. (2006)zu erreichen, wenn die Intrinsic Cognitive Load, dieaus der Problemkomplexität des Lernmaterials ent-steht, effektiver gehandhabt wird, wie im Folgendenbeschrieben.

In diesem Zusammenhang ist zunächst zu betonen,dass vor der Entwicklung jeglicher instruktionaler Ar-rangements genau festgelegt werden soll, für welcheZielgruppe welche Lehr- und Lernziele bzw. Kom-munikationsziele verfolgt werden sollen. Gerade andiesem wichtigen Punkt sind bei der Analyse der Info-grafiken in der Untersuchung in Kap. 6 häufig Defizitezu erkennen. Bei sechs Infografiken verstand knappdie Hälfte der Nutzer nicht, welche Aussage oderInformation vermittelt werden soll. In unserer Un-tersuchung wusste jeder siebte Nutzer nicht, welcheErkenntnisse aus der betreffenden Infografik gewon-nen werden können. Diese Art von Problemen wird imMittel als „schweres Problem“ eingestuft. Die Ursa-che hierfür könnte im unzureichenden gestalterischenbzw. inhaltlichen Ausdruck der Ziele begründet sein,aber auch das Fehlen von konkreten Zielen seitens desGestalters reflektieren. Nach einer detaillierten Fest-legung der Lehr- und Lernziele kann der GestalterInhalte und Präsentationsform adäquater auswählen.Darüber hinaus dienen diese Ziele als Grundlage, umdas Kommunikationsziel zu evaluieren.

Auch wenn manche Inhalte eine gewisse Kom-plexität in sich bergen, können durch Segmentationund Sequenzierung des Inhalts bessere Lernergebnis-

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Abb. 4.3 Beispiel für eine selbsterklärende Grafik mit redundantem Text (Clark et al. 2008, S. 148)

se erreicht werden. Eine Richtlinie zur Segmentierungund Sequenzierung von Wissen, das sich auf Prozessebezieht, ist, zunächst einzelne Subsysteme des Pro-zesses zu veranschaulichen und erst dann zu zeigen,wie diese einzelnen Glieder im Kontext des gesamtenProzesses interagieren. Die Präsentation des gesam-ten Prozesses birgt die Gefahr der Überlastung desArbeitsgedächtnisses. Auch Clark und Mayer schla-gen für die Unterteilung von komplexen Inhalten inkleinere Einheiten, die von ihnen als Segmtierungs-prinzip bezeichnet wird, eine ähnliche Vorgehensweisevor (Clark und Mayer 2008, S. 185).

Animationen zur Visualisierung von Prozessen bie-ten vielseitige Möglichkeiten, komplexe Zusammen-hänge zu veranschaulichen. Interaktivität und Selbst-steuerung gelten als die bedeutendsten Eigenschaftenvon Multimedia-Anwendungen. Interaktivität besitztverschiedene Möglichkeiten auf dem Feld der Vi-sualisierungen. Lernende können in den Ablauf ei-ner Präsentation eingreifen und über die Reihenfolgeund Geschwindigkeit des Ablaufs entscheiden. Weite-re Möglichkeiten bietet die Auswahl der Inhalte undderen Kodierungsform oder die Steuerung der Visua-lisierung über die Eingabe von Parametern. Darüberhinaus kann eine Grafik explorativ erkundet werden.Eine zentrale Anforderung zur Umsetzung von In-teraktivität bzw. Selbststeuerung besteht dabei in derModularisierung und Sequenzierung des Informati-onsangebots sowie in deren struktureller Organisation.Im Rahmen des Learner Control Principle wird emp-fohlen, Möglichkeiten zur Selbststeuerung und zumBeeinflussen der Ablaufgeschwindigkeit der Präsenta-tion vorzusehen, die es dem Betrachter erlauben, dieZeitdauer des Betrachtens zu bestimmen oder einzelne

Teile zu wiederholen (Mayer 2005, S. 294, Clark et al.2006, S. 180, Clark und Mayer 2008, S. 299).

Ergebnisse zum Thema Steuerung und Sequen-zierung des Informationsmaterials liefern die Unter-suchungen von Mayer und Chandler (2001). Signi-fikant bessere Ergebnisse als bei Versuchspersonen,die mit einer ununterbrochenen Präsentation arbeite-ten, erreichten Versuchspersonen, die die Geschwin-digkeit einer Animation dadurch bestimmen konnten,dass neue Abschnitte der Erklärung selbst abgeru-fen werden konnten. Durch die segmentiert abrufbarePräsentation wurde ein tieferes Verständnis gefördert,während sich die Behaltensleistung beim Arbeiten miteiner segmentierten und unsegmentierten Animationnicht unterschied.

Auch eine weitere Art der Informationssegmen-tierung nach dem Pre-Training Principle (Clark undMayer 2008, S. 191, Clark et al. 2006, S. 161) dientder Entlastung des Arbeitsgedächtnisses. Bevor ei-ne Animation betrachtet wird, sollen den Lernendenzunächst Schlüsselbegriffe, Definitionen und Charak-teristika vorgestellt werden. Hat der Lernende vor derLerneinheit schon Kenntnisse über diese einzelnen,zum Verständnis wichtigen Elemente, dann kann erseine kognitiven Ressourcen auf die Bildung eineskausalen Modells konzentrieren.

4.4.4 Weitere empirischeForschungsarbeiten

Empirische Forschungsarbeiten zu interaktiven Info-grafiken sind in unterschiedlichen Bereichen, wie z. B.

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Akzeptanz und Nutzung, anzutreffen. Die nachfolgen-den Ausführungen beschränken sich auf Untersuchun-gen, die sich mit den Prozessen von Informationsauf-nahme, -verarbeitung und -abruf bezüglich verschiede-ner Visualisierungsmöglichkeiten beschäftigen. Hierinteressiert besonders, wie Bilder bzw. Animationengestaltet werden sollen, in welchem Kontext diese an-gewendet werden und wie sie sich auf die Rezeptionder Nutzer und die Lernwirksamkeit bzw. Behaltens-wirksamkeit auswirken.

Es zeigt sich, dass interaktive Anwendungen nichtimmer besonders effektiv sind. Schnotz et al. (1998)untersuchten, ob die Form der Visualisierung einesSachverhalts die Struktur des mentalen Modells beein-flusst. In ihrer Studie verglichen sie eine Simulationmit interaktiv animierbaren Bildern und eine Simula-tion, die informationsadäquate, aber rein statische Bil-der ohne Interaktionsmöglichkeiten beinhaltete. Hierschnitten die Gruppen, die interaktive Bilder zur Ver-fügung hatten, schlechter ab. Schnotz et al. vermuten,dass Simulationen, die am Bildschirm durchgeführtwerden können, den Lernenden davon abhalten, eigen-ständig mentale Modelle aufzubauen.

Insbesondere aus der Studie von Weidenmann et al.(1998) lassen sich Erkenntnisse speziell zum Themainteraktive Infografiken festhalten. Die Studie unter-sucht die Frage, ob eine bestimmte Strukturierung undSequenzierung des Lernmaterials die Rezeption vonInfografiken unterstützen kann.

Das Elaborationsmodell von Reigeluth (1983) wur-de dazu auf Infografiken angewandt und erprobt. Wei-denmann et al. verglichen drei Infografiken mit glei-chen Wissensinhalten, die in drei unterschiedlichenPräsentationsformen aufbereitet wurden:1. Die Präsentation als Gesamtbild: Diese Präsenta-

tionsform verlangt vom Betrachter eine eigenstän-dige kognitive Leistung im globalen Erfassen, imDekodieren der Details und im Verstehen der Zu-sammenhänge.

2. Die Präsentation als Step-by-Step-Präsentation:Statt die Infografik als Gesamtbild zu präsentie-ren, kann sie nach und nach entstehen. Dem erstenElement werden Schritt für Schritt weitere hin-zugefügt, bis die Grafik komplett aufgebaut ist.Dieses Vorgehen hat folgende lernrelevante Eigen-schaften:� Die aufsteigende Sequenzierung von Einzelele-

menten zur Gesamtgrafik entlastet die Betrach-ter.

� Die logische Reihenfolge der Elemente mussnicht selbst gefunden werden.

� Die Komplexität der Grafik nimmt kontinuier-lich zu. Die Betrachter sind nicht von Anfangan mit der gesamten Information konfrontiert.

In der Studie wurde die Step-by-Step-Präsentationnach drei Prinzipien sequenziert, und zwar� nach dem „forward-chaining“, d. h. die Reihen-

folge des Ablaufs in der Realität wird eingehal-ten;

� nach der inhaltlichen Konsistenz, d. h. Aspekte,die ein Argument bilden, werden in zeitlicherNähe präsentiert;

� nach dem „knowledge preresiquites“, d. h. Wis-sensinhalte, die zum Verständnis nachfolgenderInhalte notwendig sind, werden zuvor präsen-tiert.

3. Zooming-Präsentation nach der Instruktionstheo-rie: Die Elaborationstheorie bietet eine Anleitung,wie dieser Ablauf systematisch strukturiert werdenkann. Sie befasst sich jedoch im Allgemeinen mitder Strukturierung und Sequenzierung von Texten.Ziel dieses Ansatzes ist es, dass die Lernenden zujeder Zeit den Überblick über die Zusammenhängebehalten, um Details einordnen zu können. Dazuwird zuerst das Gesamtbild kurz gezeigt, dann wer-den logisch zusammenhängende Elemente hervor-gehoben. In diesem Makroelement werden danndie einzelnen Elemente sequenziell dargeboten.Zum Schluss wird noch einmal die Gesamtgra-fik präsentiert. In der Zooming-Präsentation erfolgtdie Sequenzierung absteigend vom Ganzen zu Tei-len.Die Qualität des Wissenserwerbs wurde über drei

Variablen erfasst: (1) Die Versuchspersonen muss-ten inhaltliche Bild- oder Textänderungen erkennen(„Wiedererkennen“), (2) die Hauptaussagen der Gra-fik in offenen Fragen reproduzieren und (3) Aussagen,die über den Inhalt der Grafik hinausgingen („Inferen-zen“), treffen.

Die Gesamtbild-Präsentation schnitt bei den Auf-gaben „Wiedererkennen“ und „Hauptaussage“ ambesten ab, bei den „Inferenzen“ die Step-by-Step-Präsentation. Nach Meinung der Probanden erwiessich die Zooming-Präsentation als die Präsentations-form, mit der die Probanden am liebsten und amerfolgreichsten gearbeitet haben.

Nach Weidenmann et al. können die vom Computervorgegebene Präsentationszeit und der automatische

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Wechsel der Elemente einen ungünstigen Einfluss ge-habt haben. Es scheint denkbar, dass der Wechsel dieAufmerksamkeit zu stark belastet haben könnte, al-so dass ein Elementwechsel schon stattfand, bevordas vorherige Element vom Probanden gelernt wurde.Aufgrund dieser Vermutungen wurde die Studie nocheinmal durchgeführt, und zwar mit dem Unterschied,dass der Wechsel der Elemente von den Versuchsteil-nehmern selbst ausgelöst werden konnte und damitdie Länge der Betrachtungszeit den Versuchspersonenüberlassen wurde. Unter der veränderten Bedingungfreier Betrachtungszeit änderten sich die Ergebnisse.Die Zooming-Präsentation schnitt im Vergleich zu denanderen Präsentationsformen beim „Wiedererkennen“signifikant besser und bei den „Hauptaussagen“ etwasbesser ab. Jedoch führen Weidenmann et al. dieses Er-gebnis auf den Einfluss der Betrachtungszeit zurück,denn die Versuchspersonen nahmen sich fast doppeltso viel Zeit wie für die Gesamtbild-Präsentation. DieZooming-Präsentation scheint die Lernenden zu einerverstärkten Auseinandersetzung mit der Grafik ange-regt zu haben.

Gegenstand der Untersuchung von Schumacher(2009) zu multimodalen Darstellungsformen im Online-Journalismus (2009) ist die Rezeption von Inhalten,deren Form multimedial, Hypertext-basiert und formalinteraktiv gestaltet ist. Interaktive Karten, Slideshows,Animationen, Videokurznachrichten und interakti-ve Infografiken werden von Schumacher unter demBegriff interaktive, multimodale Darstellungsfor-men (IMD) subsumiert. Aus den Erkenntnissen derqualitativen Rezeptionsstudie wurden neun Rezepti-onsprinzipien herausgearbeitet.

Die Studie konzentriert sich auf den Rezeptionspro-zess der Nutzer, beinhaltet aber keine Aussagen überdie Wirkung der IMD in Bezug auf die Lernförder-lichkeit. Dennoch bieten die Prinzipien Anhaltspunkte,die überflüssige kognitive Belastung bei der Rezeptionmöglichst gering zu halten.

Von diesen Prinzipien leitet Schumacher folgendeRichtlinien für eine nutzergerechte Aufbereitung vonjournalistischen IMD ab:� Prinzip der Segmentierung: Visuelle Darstellungen

werden vom Rezipienten in Segmente gegliedertwahrgenommen. Wenn die Segmentierung, die derRezipient vornimmt, nicht der inhaltlichen oderfunktionalen Gliederung entspricht, kann es zu Re-zeptionsproblemen kommen. Mit der inhaltlichen,informationsorganisatorischen und grafischen Glie-

derung der IMD in einzelne Module wird das Rezi-pieren vorstrukturiert und unterstützt.Die Modularisierung kann auf mehreren Ebenen er-folgen:– Globale Ebene: Die Aufgabe besteht darin, die

IMD klar von der Website, auf der sie angebotenwird, oder von mit der IMD verlinkten externenWebsites abzugrenzen.

– Lokale Ebene der gesamten IMD: OrientierendeInformationen und konsistente Navigationssys-teme helfen dem Rezipienten, eine Übersichtüber die Gliederung des Angebots zu erhalten.

– Die sublokale Ebene bezeichnet die Ebene einesScreens. Als Teil einer IMD soll sie so mo-dularisiert werden, dass Zusammenhänge, Ab-grenzungen und Informationshierarchien deut-lich werden. Bei der Segmentierung soll dasGesetz der Nähe, Geschlossenheit und Ähnlich-keit beachtet werden.

� Prinzip der gelernten Nutzungsmuster: Es lässt sichableiten, dass die Verwendung konventionalisierterFormen für IMD vorteilhaft ist. Die Verwendungneuer Symbole oder Kennzeichnungen, wie dieDarstellung von Links und Interaktionsmöglichkei-ten oder Steuerungsoptionen, führen zu Rezepti-onsproblemen.

� Prinzip der explorierenden Nutzung: Dieses Prin-zip beschreibt, dass sich Nutzer unbekannte inter-aktive Angebote erschließen, indem sie ausprobie-ren, was ein Klick bewirkt. Die Erschließbarkeitkann auch hier durch bekannte visuelle Signa-le (Veränderung der Links, Mausfinger etc.) fürLinks oder Interaktionsoptionen erleichtert werden.Handlungsanleitungen werden dabei vom Nutzerüberwiegend ignoriert und erst bei vorhandenenSchwierigkeiten zu Rate gezogen.

� Prinzip der Funktionalitätserwartung: Von diesemRezeptionsprinzip ausgehend, wird die Richtliniezur funktionalen Gestaltung abgeleitet. Jedes her-vorgehobene Element sollte eine einzige, klar de-finierte Funktion erfüllen. Wenn Nutzer keinen in-haltlichen Zusammenhang mit einer Hervorhebungerkennen, versuchen sie, durch Klicken eine opera-tionale Funktion auszulösen.

� Prinzip der kontrollierten Rezeption: Das Angebotsoll einfach zu kontrollieren sein. Über die einfacheKontrollierbarkeit entscheidet meist die Darstel-lung der Navigation. Informationen über Struktur,Art und Umfang der IMD müssen leicht erkennbar

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4 Wahrnehmungsprozesse bei interaktiven Infografiken – Theorien und Modelle 81

und durchgängig im Angebot präsent sein. Außer-dem ist ein „Home“-Button empfehlenswert, denndie Nutzer bedienen sich ihrer Erfahrungen, die sieaus dem Umgang mit Websites kennen. Zeitabhän-gige Komponenten, wie Animationen oder Videos,sollen mit den Funktionen Stop, Play, Pause undReplay versehen sein. Problematisch sind automa-tisch startende Angebote.

� Prinzip der linearen Nutzung: Ein großer Teil derNutzer bevorzugt lineare Informationsangebote,vor allem wenn es um eine tiefere Auseinan-dersetzung mit den Inhalten geht. IndividuelleAuswahlmöglichkeiten werden gern genutzt, umeinen Überblick über das Informationsangebot zuerhalten.

� Prinzip der konkurrierenden Modi: Die Modali-tätskonkurrenz soll vermieden werden. Dies be-deutet im Sinne des Autors: Bei zwei oder meh-reren, den visuellen Kanal belastenden (textuellenund piktoralen) Informationen, wie z. B. Text-Foto-Kombinationen, muss der Nutzer selektieren, wel-cher Information er Aufmerksamkeit schenkt. Beizeitunabhängigen Darstellungen kann durch pro-minente Platzierung oder Hervorhebung versuchtwerden, die Selektion des Nutzers zu lenken, die In-formationen sollen entsprechend ihrer inhaltlichenGewichtung visuell hierarchisiert werden. Es mussjedoch auch berücksichtigt werden, dass ein Teilder Nutzer nicht alle Informationen, die kombi-niert angeboten werden, rezipiert, sondern manchekomplett ignoriert. Bei zeitabhängigen Angebotenverschärft sich das Problem durch den Zeitdruckwesentlich.

� Prinzip komplementärer Modi: Um die visuelleAufmerksamkeitskonkurrenz zu vermeiden, sindaudio-visuelle Kombinationen von Vorteil. Diesemüssen jedoch inhaltlich aufeinander abgestimmtsein und sollen keine Widersprüche enthalten, da-mit keine Kohärenzprobleme entstehen. Jede Infor-mation muss leicht verständlich sein, denn sonstkonzentriert sich der Nutzer auf das Lösen des Pro-blems, während weitere Modi ignoriert werden.

� Prinzip der Modalitätsdifferenz: Nutzer beurtei-len Darstellungen in einzelnen Modi danach, obsie kontextbezogen einen Mehrwert erbringen undihren persönlichen Erwartungen bzw. ihrem Ge-schmack entsprechen. Außerdem werden für zeit-abhängige Darstellungen Abwägungen getroffen,ob der Zeitaufwand rentabel ist.

4.5 Fazit

Für Infografiken ergeben sich didaktisch wertvolleund neuartige Designvarianten, vor allem weil vieleSachverhalte, wie beispielsweise Prozessabläufe, mitStandbildern nur unzulänglich dargestellt werden kön-nen. Das Design von Infografiken im Web entzieht sicheiner vollständigen, didaktischen Planbarkeit, da nichtalle Rahmenbedingungen im Voraus bestimmt wer-den können. Die dargestellten Erkenntnisse könnenaber dessen ungeachtet bereits bei der Konzeption vir-tueller Informationsangebote berücksichtigt werden.Ihre Übertragung auf Informationsgrafiken in Formabgeleiteter Gestaltungshinweise ist sicher in Teilenmöglich, allerdings ist diese nur für den Geltungsbe-reich der jeweiligen Theorie gültig.

Anhand der Ergebnisse aus den Untersuchungenin Kap. 6 ist davon auszugehen, dass die Informati-onsleistung von Infografiken verbesserungsbedürftigist. Viele Befunde spiegeln eine Verletzung der dar-gestellten Prinzipien wider. Gerade interaktive Info-grafiken können das Risiko des „Overload“ und damiteiner unzulänglichen Verarbeitung durch die Rezipi-enten mit sich bringen, insbesondere, weil bei kom-plexen Bild-Text-Kombinationen bereits ein beachtli-cher Kodierungs- und Integrationsaufwand notwendigist. Daher ist es eine wichtige Anforderung bei derEntwicklung von informierenden oder instruktionalenGrafiken, die mentale Belastung der Rezipienten zuminimieren, damit die vorhandenen kognitiven Res-sourcen effektiv für die Informationsaufnahme genutztwerden können. Denn: Wird die kognitive Belastungzur Überlastung, kann das zu einer verminderten oderzu gar keiner Informationsaufnahme führen.

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