Multiple externe Repräsentationen (Bodemer, D

Multiple externe Repräsentationen (Bodemer, D., 2008)
Definition
- Multiple externe Repräsentationen (MER) sind gemeinsam dargebotene, unterschiedliche
Darstellungen, die beim Lernen und Problemlösen unterstützen sollen.
- meistens Kombinationen medialer Repräsentationen (ER) (z.B. Filme, Animationen,
Diagramme, Texte, Formeln
- MER können aber auch physikalische Objekte (z.B. Balkenwaage, Schachbrett) einschließen
typisches Beispiel kombinierter Darbietung verschiedener ER
- Chemielernsoftware SMV: Chem (Russell et al., 2000)
- vier gleichzeitig dargebotene Bildschirmfenster veranschaulichen Konzepte der Chemie
(Videobild, Computeranimation, Diagramm, Texte und Formeln)
- weitere ER zur Unterstützung z.B. Versuche, schriftliche Tafelinformation oder
mündliche Erläuterung des Lehrers
- Einsatz MER meist zur Veranschaulichung naturwissenschaftlicher Konzepte/Systeme
- Vorteil gemeinsamer Darstellung (vs. einzelner ER): Darstellung unterschiedlicher Aspekte
eines Konzepts/Systems oder desselben Aspektes in unterschiedlicher Weise
- Kombination von Texten und Bildern (Lehrbücher) am weitesten verbreitete kombinierte ER
 Unterschiede bzgl. der Kodierung
Text: besteht aus Symbolen, die mit repräsent. Gegenstand durch willkürlich festgelegte
Konvention verknüpft sind
Bilder: haben gemeinsame Strukturmerkmale mit Gegenstand (z.B. räumliche Distanzen)
- Kombination von MER auch bzgl. anderer Merkmale (z.B. Unterschiede bzgl.
Sinnesmodalitäten, mit der sie wahrgenommen werden (auditiv, visuell), MER können
Informationen statisch oder dynamisch darstellen oder interaktiv durch Nutzer veränderbar
sein
Darstellung der Annahmen
- Lehr-/Lernforschung befasst sich mit Potenzialen und kognitiven Anforderungen MER
- meist Rolle unterschiedlicher Kodierungen und Modalitäten betont
- kognitive Theorie multimedialen Lernens (Mayer, 2001) unterscheidet auditiv-verbalen
und visuell-piktoralen Verarbeitungskanal
- Mayer integriert im Modell Annahmen der Theorie der dualen Kodierung (Paivio, 86), des
Arbeitsgedächtnismodells Baddeley’s (86) und der Theorie der kognitiven Belastung
(Chandler & Sweller, 91): Kombination von Text und Bild führt zu besseren
Lernleistungen, da Verknüpfung verbaler und piktoraler Information mit Verstehensprozess
einhergeht; hinsichtlich Modalität sagt Modell bessere Lernleistung voraus wenn mit Bildern
präsentierte Texte gesprochen statt geschrieben dargebotenen werden  Gefahr einer
kogn. Überlastung reduziert wenn Informationsverarbeitung auf beide Kanäle verteilt ist
- unanhängig von Kodierung und Modalität verschiedene Vorteile der Nutzung MER
- 3 übergeordnete Funktionen der MER, die Lernprozess anregen können (Ainsworth, 99)
1) wechselseitige Ergänzung der MER durch Bereitstellung unterschiedlicher Informationen
oder Unterstützung unterschiedlicher kognitiver Prozesse
2) eine ER kann (Fehl-)Interpretation einer anderen einschränken aufgrund größerer
Vertrautheit der Lernenden mit einer ER oder aufgrund inhärenter Eigenschaften (z.B.
größere Spezifität bildhafter ggü. sprachlicher Repräsentationen)
3) MER können vertieftes Verständnis der Lernenden fördern (regen z.B. abstrahierende und
vergleichende Lernprozesse an, die Wissenstransfer auf neue Situationen erleichtern)
spezifische kognitive Anforderungen
- simultane Verarbeitung verschiedener ER beansprucht großen Teil der AG-kapazität, was
Lernende kogn. überfordert (Sweller et al., 98)
- besonders hohe Beanspruchung des AG vermutet wenn ER dynamisch aufbereitet und
interaktiv veränderbar (oft bei multimedialer Lernsoftware), Gefahr: Konzentration auf
Oberflächenmerkmale anstatt inhaltl. bedeutsame Komponenten einzelner Darstellungen,
deren Stärken nicht erkannt und genutzt (Lowe, 99)
- Lernen mit MER: Verarbeitung einzelner Darstellungen, um ihr Potential für Lernprozesse
zu nutzen müssen Informationen systematisch in beziehung gesetzt und mental integriert
werden  Ainsworth (06): Übersetzungsprozesse zwischen unterschiedlichen
Repräsentationen, Brücken, Seufert & Zander (05): Prozesse globaler Kohärenzbildung
Vorschläge um Lernenden Integration MER zu erleichtern (wie Beziehung einander
entsprechender Komponenten untersch. Repräsentationen verdeutlicht werden kann)
- Komponenten räumlich integriert präsentieren (Chandler & Sweller, 92)
- Ähnlichkeit durch gemeins. Farben/Symbole hervorheben (Kalyuga,Chandler&Sweller 99)
- sie durch gleichzeitige Veränderung dynamisch verknüpfen (Kozma et al., 96)
 instruktionale Gestaltungsvorschläge, können helfen bedeutsame Strukturen zu erkennen
und zueinander in Beziehung zu setzen; gewährleisten aber keine aktiven Verarbeitungsprozesse, die für Aufbau kohärenter mentaler Repräsentation notwendig sind
 Vorschlag neuere Ansätze um dies sicherzustellen: Lernenden identifizieren
wechselseitig entsprechende Strukturen MER selbst (Seufert 03), bzw. integrieren
untersch. repräsentiertes Lernmaterial interaktiv auf dem Bildschirm (Bodemer et al., 04)
Typische Methodik
- Annahmen zu MER in experimentellen Studien überprüft, bisher verglichen:
1) MER im Vergleich zur Darbietung einer einzelnen ER
2) unterschiedliche Kombinationen MER
3) unterschiedliche instruktionale Präsentationsarten derselben MER
4) person- und aufgabenabhängige Einflussfaktoren
Lern- und Problemlösematerialien beziehen sich dabei meist auf komplexe
naturwissenschaftlich-technische Sachverhalte
- zentrale abhängige Variablen: 1) Performanz, wird in Bezug auf Lernleistung üblicherweise
in Behalten und Verstehen bzw. Transfer unterteilt
2) Dauer, die die untersch. Repräsentationen genutzt wurden
und zunehmend 3) kognitive Belastung
Zentrale empirische Befunde
- bislang keine generellen Vorteile der MER ggü Nutzung nur einer ER (vgl. Ainsworth 06)
trotz Besserung Lern-/Problemlöseleistung durch MER in verschiedenen Studien
- Annahme: Darbietung untersch. codierter Information führt zu besseren Lernleistungen
bestätigt (Mayer 01), Ergebnis setzt aber bestimmte Bedingungen voraus
- z.B. soll bei gemeinsamer Präsentation von Texten und Bildern gewisser Grad an
Überlappung zwischen den MER, aber keine Redundanz gegeben sein
- Texte sollten gewisse Komplexität aufweisen, Bilder nicht nur dekorative Funktion haben
- räumliche, symbolische oder dynamische Verknüpfung einander entsprechender
Komponenten in MER kann Lernenden kogn. entlasten (Kalyuga et al., 99), repräsentationsübergreifendes Verständnis wird aber vor allem dann gefördert, wenn Verknüpfungen durch
Lernenden selbst hergestellt werden (z.B. Bodemer et al., 05)
- Einfluss der Modalität in mehreren Studien nachgewiesen: Kombination von Bildern bzw.
Animationen mit gesprochenem Text vom Lernenden als weniger anstrengend beurteilt,
führte zu besseren Lernleistungen als Kombination mit geschriebenen Texten (Moreno 06)
- neben Repräsentationseigenschaften auch Personenmerkmale einflussreich: v.a. Vorwissen
bzgl. des Inhaltes und der Darstellungsform spielt entscheidende Rolle (häufig gezeigt:
geringes Vorwissen kann mit kogn. Überlastung während Lernen mit MER einhergehen)
- uneindeutig: Befunde zu Vorlieben bei Auswahl verbal oder visuell aufbereiteter
Lernmaterialien, nur teilweise bestätigt, dass Lernende, die symbolische oder piktoriale
Codierungen bevorzugen, besser mit jeweiligem Material lernen (Plass et al., 98)
Kritik
- heterogene Ergebnisse der Forschung v.a. durch Vielzahl von Einflussfaktoren, die die
Performanz der Lernenden beeinflussen können. Diese erschweren Vergleichbarkeit
verschiedener Studien, häufig auch versch. experimentellen Bedingungen innerhalb der
Studie.
- Unterschiede in: Eigenschaften der Repräsentationen, der Lernenden, der Aufgaben, der
Inhalte und ihrer Komplexität sowie der verfügbaren Zeit
- zugrunde liegende kogn. Modelle noch unpräzise, v.a. bzgl. der Annahmen, wie untersch.
Darstellungsformen mental integriert werden.
 Forschung konzentrierte sich daher lange darauf, Gedächtnis entlastende
Gestaltungsmaßnahmen zu entwickeln, vernachlässigte dabei Frage, wie man aktive
Kohärenzbildung zwischen MER fördern kann