Lernen mit Multimedia

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Lernen mit Multimedia
A. Koubek1, S. Lo1, E. Meisterhofer1,2, R. Posch3
1Technikum
Joanneum, Studiengang Fahrzeugtechnik
Universität Graz, Institut für Experimentalphysik
3Karl-Franzens Universität Graz, Institut für Erziehungswissenschaften
2Karl-Franzens
Zusammenfassung
Ausgehend
von
einem
Pilotversuch
im
Physikunterricht
am
Fachhochschulstudiengang Fahrzeugtechnik des Technikum Joanneum analysieren
die Autoren die Möglichkeiten, Multimedia und den Computer im Allgemeinen zur
Unterstützung des Unterrichts einzusetzen. Ein Abriß des Status Quo dieses
Entwicklungsgebietes und ein Vergleich mit themenverwandten Projekten wird den
Entwicklungsarbeiten zugrunde gelegt. Ausgehend von konstruktivistischen
Paradigmen formen die Autoren Thesen, welche sie anhand eines Pilotversuchs
überprüfen. Zwei Lernmodelle werden einander gegenübergestellt; eine Testgruppe
wird multimedial und eine Kontrollgruppe in traditioneller Form unterrichtet. Die
Evaluierung wurde mit Hilfe von Fragebögen und Beobachtungen durchgeführt. Die
Autoren versuchen, aus ihren Beobachtungen formative Resultate für multimediales
Lernen abzuleiten.
2
Inhaltsübersicht
INHALTSÜBERSICHT ........................................................................................................................ 3
STAND DER FORSCHUNG ................................................................................................................ 5
THEORETISCHE GRUNDLAGEN ............................................................................................................. 6
STAND DER ENTWICKLUNG, TRENDS ................................................................................................... 7
PHYSIK UND COMPUTER ....................................................................................................................... 8
THESEN ............................................................................................................................................... 10
A) MULTIMEDIA ALS LERNMITTEL ..................................................................................................... 12
B) MULTIMEDIA-TECHNIK ................................................................................................................. 12
C) PHYSIK UND COMPUTER ................................................................................................................ 12
BESCHREIBUNG DES PROJEKTS ................................................................................................ 12
ENTWICKLUNG DES LERNSYSTEMS .................................................................................................... 13
MODULARES LERNSYSTEM MIT MULTIMEDIALEN OBJEKTEN ............................................................. 13
BENUTZERGRUPPEN DES LERNSYSTEMS ............................................................................................. 15
DIDAKTISCHE KONZEPTE DER OBJEKTE ............................................................................................. 15
INTERNET-PLATTFORM....................................................................................................................... 16
VERSUCHSABLAUF ............................................................................................................................. 16
EVALUIERUNG DES PROJEKTS .................................................................................................. 17
ZIELE UND FRAGESTELLUNGEN .......................................................................................................... 17
DURCHFÜHRUNG DER EVALUATION ................................................................................................... 18
ÜBERBLICK ÜBER DIE METHODIK....................................................................................................... 18
FRAGEBOGEN ..................................................................................................................................... 19
Fragebogen 1................................................................................................................................. 19
Fragebogen 2................................................................................................................................. 20
BEOBACHTUNG .................................................................................................................................. 21
ERGEBNISSE ....................................................................................................................................... 21
EVALUIERUNG DER LERNLEISTUNG.................................................................................................... 26
SYNTHESEN ....................................................................................................................................... 28
A) MULTIMEDIA ALS LERNMITTEL ..................................................................................................... 28
B) MULTIMEDIA-TECHNIK ................................................................................................................. 30
C) PHYSIK UND COMPUTER ................................................................................................................ 30
DISKUSSION ...................................................................................................................................... 31
DIDAKTISCHE ASPEKTE ...................................................................................................................... 31
TECHNISCHE UND ORGANISATORISCHE ASPEKTE ............................................................................... 32
NÄCHSTE SCHRITTE ........................................................................................................................... 33
LITERATURVERZEICHNIS .................................................................................................................... 35
3
4
Stand der Forschung
Der Einsatz von Computern und Multimedia in der Bildung ist derzeit noch ein
kontroversielles Thema. Wenn auch im Forschungsbereich eine Mehrzahl von
Stimmen die positiven Eigenschaften des Mediums hervorhebt, ist doch eine große
Zahl von Praktikern an Schulen und anderen Bildungsstätten dem Computer in der
Bildung gegenüber skeptisch eingestellt.
Eine Vielzahl an Entwicklungsprojekten beschäftigt sich mit der Entwicklung der
verschiedensten Formen des Computer-Lernens, wobei alle erdenklichen
technischen Möglichkeiten wie Virtual Reality, Videokonferenzen, Simulationen,
Tutorensysteme, etc. zum Einsatz kommen. Durch die schnell voranschreitende
Entwicklung in diesem Gebiet verändern sich die technischen Voraussetzungen zum
Computereinsatz in der Lehre auch ständig.
Entsprechend gibt es auch auf dem pädagogischen Gebiet Verfechter der
verschiedensten Möglichkeiten des Computers im Unterricht. Das Spektrum bildet
der Einsatz des Computers als Kommunikationsmedium (Tele-Lernen), Web-based
Training auf Text-Basis, Multimediale Lernprogramme bis hin zu Virtual Reality
Anwendungen. Nicht jede Methode wird von allen Fachleuten unterstützt. "Worte
zu schaffen ist relativ preiswert, und auch die Verbreitung ist billig. Doch die
Herausforderung der Worte besteht darin, daß sie mehr Arbeit und Aufmerksamkeit
erfordern - vom Aufnehmenden wie vom Schöpfer..... Bilder lassen sich gut
verkaufen, aber sie erhellen nicht wirklich" [1]. Solch kritische Meinungen
reflektieren die Ansichten jener, die den graphischen Effekt von Multimedia im
Vordergrund sehen.
Auch wenn die technischen Entwicklungen einem ständigen Wandel unterliegen,
gibt es langjährige Forschungen auf dem Gebiet des Einsatzes von
Computerunterstützung im Bildungsbereich. Meta-Analysen, basierend auf
Dutzenden verschiedener Feldversuche in amerikanischen Schulen, zeigen, daß
computerunterstützt unterrichtete Schüler um 25 bis 40 Prozent bessere Leistungen
erbringen als solche, die ohne Computerunterstützung unterrichtet wurden. Weiters
wurde gefunden, daß solche Studenten signifikant schneller lernen, den Unterricht
mehr genießen und eine positivere Einstellung gegenüber Computern
entwickeln [2].
Jedoch sind sich nicht alle Forscher in dieser Beurteilung einig. Kritisiert wird an
diesen Meta-Studien, daß einige der verwendeten Studien widersprüchliche
Resultate zeigen, auf überzogenen Hypothesen basieren oder nicht vergleichbare
Methoden
einander
gegenüberstellen [3].
Der
positive
Effekt
von
computerunterstütztem Unterricht wird demnach in Frage gestellt.
Yildiz und Atkins kommen in einer Untersuchung zum Schluß, daß die
Erziehungswissenschaftler es aufgeben sollten, die Effektivität von MultimediaSimulationen im Vergleich zu anderen Technologien zu evaluieren und stattdessen
ihre Kräfte darauf konzentrieren sollten, die Relationen von Lernaufgaben und
Lerneigenschaften zu erforschen [9].
Dementsprechend liegt der formative Aspekt der Evaluierung dieser Arbeit
zugrunde. Ausgehend von einem Pilotversuch am Fachhochschul-Studiengang
5
Fahrzeugtechnik der Fachhochschule Technikum Joanneum Graz wird analysiert,
welche Faktoren die Lernsituation der Studenten positiv beeinflussen können.
Die Faktoren, welche eine bestimmte Lernumgebung prägen, sind vielfältig. Nicht
nur das Lernmedium, sondern auch der Tutor, Vorkenntnisse, Prüfungsmodi,
technische Möglichkeiten, Lernzeiten etc. haben einen Einfluß auf die
Lernergebnisse der Studenten. Multimedia Lernen kann nicht isoliert vom
Lernkontext und sozialen Umfeld gesehen werden. In diesem Sinne soll eine
Gesamtaufnahme des durchgeführten Pilotversuchs vorgenommen werden, in dem
wesentlich die Frage über Verbesserungsmöglichkeiten im Vordergrund stehen soll.
Theoretische Grundlagen
Wenn der formative Aspekt in einer Evaluierung im Vordergrund steht, ist es
notwendig, Prämissen zu definieren, auf denen die Untersuchungen basieren.
Speziell zu einem Zeitpunkt, an dem neue Technologien das Potential bieten, die Art
und Weise unseres Erfahrens, Erkennens und Wissens vollständig zu verändern,
muß ein epistemologisches Modell den Untersuchungen zugrunde gelegt werden,
um nicht im "Land der Nullhypothesen" [3] zu enden.
Unsere Untersuchungen nehmen das folgende Modell der Wissensakquisition zur
Grundlage:

Wissenskonstruktion
Unsere Auffassungen über die Genese des Wissens folgen im wesentlichen
konstruktivistischen Prinzipien [2, 15] in der Lerntheorie. Wissen wird nicht
passiv aufgenommen, weder durch Sinnesorgane noch durch Kommunikation,
sondern Wissen wird aktiv vom denkenden Subjekt aufgebaut. Lernen dient der
Organisation der Erfahrungswelt des Lernenden und nicht der Erkenntnis einer
objektiven Realität [21]. Das bedeutet für die Umsetzung im Unterricht, daß es
nicht die primäre Rolle eines Lehrenden ist, Wissen zu vermitteln, sondern den
individuellen Lernprozeß der Lernenden zu unterstützen.

Situierte Kognition
Wissen wird in einem Lernkontext konstruiert. Theorien des "Situierten Lernens"
heben die Notwendigkeit hervor, daß Wissenskonstruktion in einem Kontext
stattfindet, sodaß neues Wissen auf bereits Verstandenem aufbaut. Wesentlich
für den Erwerb von robustem, anwendbaren Wissen ist, daß es an realen
Problemen verstanden wird. Wissen, welches in ein Vakuum hinein konstruiert
wird, ist träge (inert) und kann nur schwer in wirklichen Problemstellungen
angewandt werden [Vgl. zum Beispiel 10, 11, 12].

Soziales Lernumfeld
Die Wirklichkeit, wie wir sie wahrnehmen und deuten, wird durch
Kommunikation mit unserem Umfeld bestimmt. Somit wird das soziale
Lernumfeld ein wichtiger Teil des Lernkontexts. Die Bedeutung, die wir
Informationen zuschreiben, und das Wissen, welches wir daraus konstruieren,
wird durch den Dialog mit anderen Personen geprägt. Sowohl Mitlernende als
auch Lehrende sind Teil dieses sozialen Lernumfelds. Durch den Austausch von
Meinungen und dem eigenen Verständnis von neu erworbenem Wissen
6
entstehen kooperative und kommunikative Lernumgebungen, welche dieses
Wissen situieren [Vgl. 13, 14, 15].
Ausgehend von diesem Modell sieht man, daß traditionelle Unterrichtsformen auch
ohne den Einsatz von Computern ein großes Reformpotential aufweisen. Die
Herausforderung ist, alternative Lernmodelle zu entwerfen, die den obigen
Prämissen gerecht werden. Das Hauptdilemma besteht darin, daß ein individueller
Unterricht nur durch individuelle Interaktion zwischen Lernenden und Lehrenden
stattfinden kann. Dies, aber auch das Lernen in Kleingruppen, ist leider weit entfernt
von der Alltagssituation an Schulen, Universitäten und Fachhochschulen.
Der Computer hat das Potential, alternative Lernumgebungen zu unterstützen, kann
aber für sich allein nicht eine Veränderung des Lernumfeldes bewirken. Gerade im
Bereich der individuellen Interaktion können mit Hilfe des Computers neue Wege
gegangen werden. Computerlernen kann durch eine dialogfördernde, interaktionelle
Lernumgebung individuell gestaltet werden und hat den zusätzlichen Vorteil,
verschiedene Lerntypen anzusprechen. Lernende können ihre Lernstrategien frei
entwickeln, sofern das System entsprechend offen ausgelegt ist. Ziel des
Pilotversuches am Fachhochschul-Studiengang war, eine fördernde Lernumgebung
unter Integration des Computers zu schaffen.
Stand der Entwicklung, Trends
Die Anwendungen des Computers in der Lehre sind vielfältig. Es gibt kaum eine
Universität oder Fachhochschule, welche noch keine Versuche mit
Lernprogrammen, Multimedia oder Tele-Lernen durchgeführt hat. Jedoch befindet
sich das Gebiet der Informationstechnologie in einer rasanten Entwicklung, und
Ergebnisse von heute - sowohl technischer als auch didaktischer Natur - sind
aufgrund einer ständig sich wandelnden Technologie in kürzester Zeit veraltet.
Diese Entwicklungen stellen eine Herausforderung an Ausbildungseinrichtungen
dar, neue technische Möglichkeiten rasch ihren Kunden – den Lernenden – zur
Verfügung zu stellen. Deswegen wird international eine Vielzahl von Initiativen
gesetzt, um diese neuen Technologien für die Lehre zu adaptieren.
So hat zum Beispiel das MIT (USA) [20] ein Schwerpunktprogramm entwickelt, um
in diesem Entwicklungsgebiet geistige Führerschaft übernehmen zu können. Die
Hauptansatzpunkte dieses Programmes sind




Einsatz von neuen analytischen und synthetischen Werkzeugen in der Lehre,
Einsatz von Informationsvernetzungswerkzeugen,
Lernen durch Zusammenarbeit,
Lebenslanges Lernen als Zukunftsgebiet von Universitäten.
Die MIT-Studie kommt zu dem Schluß, daß zur Umsetzung von neuen
Lernmethoden wie Simulationen, Visualisierungen, Virtual Reality etc. neue Wege
im didaktischen und im Entwicklungsbereich gegangen werden müssen. Jedoch
müssen auch die Infrastruktur, Software und Ressourcen zur Verfügung gestellt
werden. "This is a time for bold experiments" ist das Fazit der ausgedehnten
Untersuchung des Status Quo.
Die Vereinigten Staaten haben 1997 ein nationales Entwicklungsprogramm [2]
beschlossen, welches das Entwicklungsgebiet "Educational Multimedia" massiv
forcieren soll. "Learning with technology, not about technology" ist einer der
7
Kernpunkte des Programms. Inhalte und Pädagogik müssen entwickelt werden, um
die Infrastruktur optimal zu nutzen. Es wird festgestellt, daß noch wenige
Forschungsergebnisse zum Einsatz von konstruktivistischen Lernmodellen vorliegen
und diese Lernmethoden nur schwer mit herkömmlichen Kontrollverfahren
überprüfbar sind.
Die Europäische Union hat im Jahr 1996 auf die Fortschritte in diesem Gebiet mit
einem Entwicklungsprogramm "Educational Multimedia" reagiert, welches auf
einen Untersuchungsbericht [17] einer eigens dafür eingerichteten Task Force
zurückgeht. Die Studie kommt zum Ergebnis: "Multimedia hat seine pädagogische
Wirksamkeit im Rahmen von zahlreichen Pilotprojekten bewiesen. Seine Integration
in die Praktiken kann jedoch nicht erreicht werden, wenn sich nicht die innovativen
pädagogischen Herangehensweisen bei Institutionen und Gesellschaft besser Gehör
verschaffen können. So wird es seinen Platz finden im generellen Rahmen der
Veränderung der Aus- und Weiterbildungssysteme."
Auch die Defizite in diesem Entwicklungsbereich im europäischen Raum werden
genannt:
"Zahlreiche Versuche zeigten, von welchem pädagogischen Interesse multimediale
Lernprogramme sind. Allerdings wird ihre allgemeine Verbreitung in den Schulen
erschwert durch :





die mangelnde Benutzerfreundlichkeit der Geräte und multimedialen
Programme für Lehrer und Schüler,
eine zu geringe, oft technisch veraltete, teilweise ungenügend genutzte und
selten an Telekommunikationsnetze angeschlossene Hardwareausstattung,
quantitativ und qualitativ unzureichende und nicht bedarfsgerechte
Lehrprogramme,
die Schwierigkeit der Integration multimedialer Lernprogramme in die
pädagogische Praxis der Lehrer,
den Mangel an beruflicher Weiterbildung und Information der Lehrer."
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß Forschung und Entwicklung in diesem
Gebiet noch auf dem Stand von Pilotprojekten sind, wenn auch einige zaghafte
Versuche zu einer weitreichenderen Umsetzung unternommen werden. Dies auch
vor allem deshalb, weil sich das untersuchte Medium ständig durch technische
Weiterentwicklungen transformiert und deswegen endgültige Schlüsse nicht
möglich sind.
Umgekehrt ist jedoch auch der Trend zu erkennen, das Medium Multimedia nicht
als Allheilmittel aller didaktischen Problemstellungen zu erkennen. Nur ein
integriertes Ausbildungsmodell kann strukturelle Verbesserungen erzielen. Auf
diesem Gebiet sind jedoch noch viele Fragen offen und weitere Entwicklungen
notwendig.
Physik und Computer
Zusätzlich zu allgemeinen pädagogischen Fragestellungen birgt das spezielle Fach
Physik, Gegenstand unseres Versuches, besondere Eigenschaften. Physik ist in vielen
Ländern schon im Schulunterricht ein mit negativem Image besetztes Fach. Dies
kann einerseits darauf zurückgeführt werden, daß die Schulphysik Tatsachen
8
beschreibt, welche in technologischen Anwendungsbereichen nur als Basiswissen
relevant sind. Andererseits sind viele physikalische Gesetze abstrakt formuliert und
benötigen ein profundes Methodenwissen, um in Anwendungsproblemen
umgesetzt werden zu können.
Schon seit einigen Jahrzehnten wird versucht, dieses Unterrichtsfach zu reformieren.
"Die Folge der jetzigen Ausbildung ist nämlich gesellschaftlich wenig
wünschenswert:
die
frustrierte
Abkehr
der
breiten
Masse
von
naturwissenschaftlichen Fragestellungen", [16] so kommentiert ein französischer
Experte die Physikausbildung im Schulbereich.
Das primäre Ziel der Mehrzahl der Lehrenden sowohl im Schul- wie auch im
Hochschulbereich
ist
es,
den
Schülern
Methodenwissen
und
Problemlösungskompetenz
zu
vermitteln.
Das
Potential
der
Physik,
Naturerscheinungen zu beschreiben, analysieren und vorherzusagen, soll auch in
dieser Wiese genutzt werden.
So analysiert auch der bekannte amerikanische Physiker Feynman, der ein
alternatives Konzept für einen Physikeinführungskurs an Universitäten entwickelt
hat, seinen Versuch [18]: "Die spezielle Aufgabe bestand darin, das Interesse der sehr
begeisterten und recht gescheiten Studenten aufrechtzuhalten. Sie hatten viel davon
gehört, wie aufregend und interessant die Physik ist - die Relativitätstheorie,
Quantenmechanik und andere moderne Ideen. Am Ende unseres vorhergehenden
zweijährigen Kurses wären viele doch sehr entmutigt gewesen, weil ihnen nur sehr
wenige große, neue und moderne Ideen geboten wurden. Man hatte sie schiefe
Ebenen, Elektroakustik usw. studieren lassen und nach zwei Jahren war das recht
langweilig."
Jedoch gelingt es auch ihm nicht, der Mehrzahl der Studenten Methodenkompetenz
in befriedigender Weise zu vermitteln. "Wenn ich mir anschaue, wie die Mehrzahl
der Studenten Prüfungsaufgaben behandelt hat, glaube ich, daß das System ein
Fehlschlag ist."
Er bestätigt die Forderung nach konstruktivistischen Lernmodellen und die
Problematik, Methodenkompetenz im klassischen Unterrichtsstil (Vorlesung mit
Übungen) zu vermitteln. "Ich glaube jedoch, daß der beste Lernerfolg erzielt wird,
wenn eine direkte, persönliche Beziehung zwischen dem Studenten und einem
guten Lehrer besteht - ein Zustand, bei dem der Student die Ideen diskutiert, über
Dinge nachdenkt und darüber spricht. Es ist unmöglich, sehr viel zu lernen, wenn
man nur in einer Vorlesung sitzt oder selbst wenn man einfach gestellte Aufgaben
löst."
Der Ausgangspunkt des Versuchs, dem die vorliegende Studie entspringt, ist es, den
Physikunterricht an einem anwendungsorientierten Studiengang (Fahrzeugtechnik)
neu zu gestalten. Die Zielsetzung war es, Methodenwissen auf einem abstrakten
Niveau zu vermitteln, jedoch gleichzeitig Anwendungsbeispiele aus der
Fahrzeugindustrie einfließen zu lassen, um einen Anwendungskontext herzustellen.
Uns erschien als beste Strategie der Einsatz von Multimedia, da mit interaktiver
Software Probleme sehr gut vom komplexen Ganzen zum spezifischen
physikalischen Detail heruntergebrochen werden können.
Sehr viele Lehrende, vor allem an Hochschulen, setzen den Computer bereits als
Unterrichtshilfsmittel im Bereich der Physik ein. Dies einerseits, weil speziell in der
Physik die numerische Modellierung und Visualisierung von Problemen eine
9
übliche Arbeitsmethode darstellt und die Lehrenden deswegen einen
ausgezeichneten Zugang zum Medium Computer besitzen. Andererseits aber auch
deswegen, weil physikalische Problemstellungen nur schwer zu beschreiben sind
und Visualisierungen und Simulationen eine Möglichkeit sind, Effekte realitätsnah,
aber steuerbar darzustellen.
So findet man in fast allen Universitäten Simulationen von den einfachsten
mechanischen Abläufen wie dem freien Fall oder der Bewegung der
Planetenbahnen. Im folgenden wollen wir zwei ausgesuchte Beispiele beschreiben,
wo verschiedene multimediale Technologien und Anwendungsgebiete umgesetzt
wurden und eine Evaluierung der pädagogischen Zielsetzungen vorgenommen
wurde.
Department of Physics, Australian National University: Quantenphysik
An der Australian National University fand ein Pilotversuch von 3
Unterrichtseinheiten mit einem Tutorial zu einigen Aspekten der Quantenmachanik
statt. 35 Studenten nahmen daran teil. Das Tutorial "Introduction to Quantum
Physics - Photons" ist nach der Art einer wissenschaftlichen Arbeit abgefaßt, mit
Zielen, Theorie, experimentellen Methode, Interpretation der Resultate und
Schlußfolgerungen. Die Navigationsstruktur wurde linear angelegt, mit
Verzweigungen zu speziellen Kapiteln. Animationen und Kontrollfragen ergänzen
das Material. Die Reaktion der Studenten auf den Kurs war sowohl vom Lernerfolg
wie von der Motivation her positiv.
University of Washington, Department of Industrial Engineering Molekularstruktur
An der University of Washington wurde im Jahr 1996 ein umfangreicher Versuch
durchgeführt, der Virtual Reality als Unterrichtsmittel evaluieren sollte.
Verschiedene Schülergruppen konnten sich mit Hilfe von verschiedenen
Technologien mit dem Thema Molekularaufbau beschäftigen. Verglichen wurde die
Virtual Reality Gruppe (37 Schüler) mit einer Gruppe (14 Schüler), der ein
Tutorensystem sowie andere Medien (z.B. Videotechnologie) zur Verfügung
standen. Das Ergebnis zeigte eine sehr positive Einstellung zur Arbeit mit Virtual
Reality, wobei bei den Lernergebnissen die Interaktivität als ausschlaggebend
erschien. Virtual Reality und das Tutorensystem ergaben gleich gute Ergebnisse.
Die beiden ausgewählten Projekte sind zwei Beispiele von vielen. Eine Unzahl von
verschiedenen Pilotsystemen wird derzeit weltweit entwickelt. All diesen Projekten
ist der versuchsartige Charakter gemeinsam. Multimedia und computerunterstütztes
Lernen sind nicht Standardwerkzeuge in der Didaktik. Umgekehrt ist an der
Vielzahl der Versuche das breite Potential dieser Technologien abzulesen. Die
Herausforderung heute besteht darin, neue Technologien in einer nachhaltigen Form
in den Unterricht zu integrieren.
Thesen
Ausgehend von den pädagogischen Prämissen und Resultaten aus anderen
Versuchen haben wir eine Anzahl von Punkten ausgewählt, welche im Pilotversuch
überprüft werden sollten. In diesem Kontext haben wir aus unseren
lerntheoretischen Prämissen ein konstruktivistisches Lernmodell entwickelt, welches
wir in unserer Umsetzung zu unterstützen versuchten.
10
Wissensakquisition – und damit auch Lernen – ist ein aktiver Prozeß. Wissen kann
nicht passiv aufgenommen werden, weder durch Sinnesorgane noch durch
Kommunikation. Dies bedeutet, daß im konstruktivistischen Lernkontext der
Lehrende nur eine begleitende Rolle spielt. Primäres Ziel von neuen Ansätzen muß
demnach sein, die Kontrolle über den Lernprozeß an den Lernenden zu übergeben.
Der Einsatz des Computers in einer Lernumgebung kann ein möglicher Ansatz für
eine lernerzentrierte Umgebung sein. Interaktivität, vernetzte Strukturen und offene
Plattformen
können
Studenten
unterstützende
Strukturen
für
einen
selbstgesteuerten Lernprozeß bieten.
Kognition ist adaptiver Art, und dient der Organisation der Erfahrungswelt des
Lernenden. Dies bedeutet, daß der Lernende mit konkreten Problemstellungen
konfrontiert werden muß, um durch Lernen dieses Problem zu bewältigen.
"Erzeugung von Nöten" – die Identifikation von Problemstellungen, die der
Erfahrungswelt des Lernenden entsprechen – ist ein wesentlicher Punkt, auf den ein
Lernkonzept eingehen muß.
Diese Situierung von Gelerntem ist wesentlich im Kontext einer
anwendungsbezogenen Ausbildung. Nicht formelle Nöte – Angst vor Prüfungen –,
sondern inhaltliche Nöte – anwendungsbezogene Problemstellungen – sind
Garanten, daß Studenten ihr Wissen auch im Berufsleben umsetzen können.
Der Versuch findet in einem gesellschaftlichen Umfeld statt, in welchem durch die
Fachhochschulen eine für Österreich neue postsekundäre Bildungsstruktur
aufgebaut
wird,
deren
Ziel
explizit
auf
die
Forcierung
von
Anwendungsorientiertheit gerichtet ist. Damit liegt es besonders nahe, in einem
österreichischen Fachochschul-Stdiengang einen Versuch dieser Art zu
unternehmen.
Der Versuch wurde im Fachhochschulstudiengang Fahrzeugtechnik durchgeführt.
Diese Ausbildung stellt eine für Österreich neue Konzeption einer technischen
tertiären Ausbildung dar und soll breite Kenntnisse in naturwissenschaftlichen
Grundlagen, Technik, Wirtschaft und Sprachen, jeweils mit einer spezifischen
Anwendungsausrichtung der Fahrzeugtechnik, vermitteln.
Diese Konzeption wurde auf den Pilotversuch übertragen. Bei der Entwicklung der
multimedialen Lerneinheiten wurde der spezifische Anwendungskontext
berücksichtigt und die Situierung des Wissens sollte wo immer möglich an
Beispielen aus dem Fachbereich der Lernenden stattfinden.
Eine besondere Herausforderung im Design eines computerunterstützten
Lernprozesses ist die Gestaltung des sozialen Umfeldes. Computerunterstütztes
Lernen ist speziell mit abgeschlossenen Lernprogrammen ein individueller Prozeß in
einem Dialog mit dem Computer. Um jedoch Lernprozeße optimal zu gestalten ist es
notwendig, auch im computerunterstützten Lernen ein soziales Lernumfeld
aufzubauen. Dies kann durch offene Problemstellungen geschehen, muß aber auch
durch ein offenes Design der Lernumgebung unterstützt werden.
Ausgehend von dieser Diskussion haben wir eine Anzahl von Punkten ausgewählt,
welche im Pilotversuch überprüft werden sollten:
11
A) Multimedia als Lernmittel

Durch Multimediaunterricht können Lernende einen besseren Lernerfolg
erzielen.

Multimedia kann durch vielfältige Aufbereitung verschiedene Lerntypen
ansprechen. Computeranimationen, Videos etc. können Gelerntes durch
Veranschaulichung in die Erfahrungswelt der Studierenden eingliedern.

Computerlernen ist eine Methode, dem Lernenden die Kontrolle über den
Lernprozeß zu übertragen. Der Lernende hat größere Freiheiten in der
Gestaltung seines individuellen Lernprozesses.

Der Computer kann als Brennpunkt für Zusammenarbeit dienen. Soziale
Prozesse werden eher gefördert als gehemmt.
B) Multimedia-Technik

Der Computer wird von Lernenden als Lernmittel rasch akzeptiert.

Die technische Komponente ist mit heutigem Stand kontrollierbar und der
Einsatz von Computern in der Lehre ist ohne technische Schwierigkeiten
möglich.

Multimedia-Entwicklung ist teuer.
C) Physik und Computer

Computerunterstützter Unterricht
Unterrichtsfach Physik aufbrechen.

Visualisierungsmöglichkeiten, Videos und Simulationen können physikalische
Prozesse besonders gut veranschaulichen und Theorie und Anwendung
verbinden.
kann
die
Vorurteile
gegenüber
dem
Beschreibung des Projekts
Auf der Basis der lerntheoretischen Grundlagen wurde das Projekt
„Multimediasysteme in Aus- und Weiterbildung – Pilotversuch in der
Fachhochschulausbildung“ geplant, das zusammen mit dem Einbeziehen der
internationalen Trends im computerunterstützten Lernen die von uns aufgestellten
Thesen in einem Pilotversuch mit Studenten untersuchen sollte.
Die Zielsetzung des Projektes war es, Lernmodelle zu entwerfen, welche in der
derzeitigen Praxis des Fachhochschulunterrichts, am Beispiel des Studiengangs
Fahrzeugtechnik, umgesetzt werden können. Dazu gehört das Abhalten der
Lehrveranstaltungen in wöchentlicher Form (4 Unterrichtsstunden pro Woche),
Prüfungen in Form von schriftlichen Klausuren und eine Vorgabe der Lehrinhalte
durch einen Lehrplan.
Der didaktische Ausgangspunkt des Projektes war es, die Studenten zu motivieren,
sich mit dem Stoff während des Unterrichts selbständiger auseinanderzusetzen, als
es in der klassischen Vorlesung möglich ist. Weiters sollte der Praxisbezug durch das
12
Einbringen von Beispielen aus dem Anwendungsgebiet der Fahrzeugtechnik
verbessert werden. Soweit sinnvoll, sollten zu diesem Zweck multimediale
Lerneinheiten eingesetzt werden.
Ein weiterer wichtiger Punkt in der Konzeption des Systems war die Anwendbarkeit
für Lehrende. Der Aufwand für Tutoren sollte mit dem Aufwand zur Erstellung von
normalen Vorlesungen vergleichbar sein. Deswegen war es für den Pilotversuch an
der FH wichtig, ein Lernsystem zu schaffen, in das vorhandene Komponenten
möglichst problemlos eingefügt werden konnten. Vorhandenes Know-how sollte
genutzt werden, und auch Objekte von Drittanbietern bzw. Freeware aus dem
Internet sollten problemlos integriert werden können.
Auf dieser Grundlage wurde für den Fachhochschulstudiengang für
Fahrzeugtechnik – Automotive Engineering“ des Technikum Joanneum in Graz der
computerunterstützte und multimediale Kurs „Technische Physik I“ konzipiert und
durchgeführt.
Das Projekt besteht im Kern aus einem Lernsystem, das mit leicht integrierbaren
Standardanwendungen und mit der einfachen Bedienung von Internettechnologien
arbeitet. Die Durchführung des Projekts setzt sich aus drei Phasen zusammen; einem
achtmonatigen Entwicklungs-, einem zweimonatigen Versuchs- und einem
abschließenden, zweimonatigen Evaluationsteil.
Entwicklung des Lernsystems
Die Entwicklung des Lernsystems für den Pilotversuch erfolgte in einem von der
österreichischen Bundesregierung geförderten Technologieschwerpunktprogramm
durch ein Projektteam mit den Gesellschaften 'Joanneum Research' und 'Technikum
Joanneum' und wurde in den Bereichen

Didaktisches und inhaltliches Design

Authoring, Plattform und Architektur

Datenbank
durchgeführt.
Jeder Bereich wurde von einem Partner des Projektteams übernommen. Das Design
der physikalischen Unterrichtsinhalte und der lerntheoretischen Umsetzungen des
Lernsystems wurde vom Studiengang für Fahrzeugtechnik des Technikum
Joanneum entwickelt. Die webbasierende Systemarchitektur und die Herstellung der
Basis- und Lernobjekte wurden im Institut für Informationssysteme des Joanneum
Research ausgeführt, während am Institut für Informationsmanagement des
Joanneum Research das Konzept und die Erstellung einer Benutzerschnittstelle für
die Beschlagwortung und Archivierung der Module des Lernsystems in einer
Datenbank entwickelt wurden.
Modulares Lernsystem mit multimedialen Objekten
Das Lernsystem ist modular konstruiert, um sowohl dem Spektrum an
Benutzertypen als auch der Forderung nach Flexibilität in der Anwendung und
Produktion des Lernsystems gerecht zu werden. Es setzt sich aus den folgenden
Modulen zusammen:
13

Lektion
Die Lektion wird von einem Tutor editiert und besteht aus einem HTMLDokument. Durch das Einbetten von Lern-, Basis- und externen Objekten wird
die Lektion zur animierenden interakiven und dynamischen Kurseinheit.

Lernobjekt
Ein Lernobjekt ist eine kurze, multimediale und interaktive Sequenz, welche ein
definiertes Lernziel mit einem bestimmten didaktischen Zugang verfolgt. Ein
Lernobjekt wird mit einem Autorenwerkzeug erstellt (in unserem Fall:
Macromedia Director und Authorware) und setzt sich aus Basisobjekten
zusammen.

Basisobjekt
Das Basisobjekt definiert eine multimediale Grundeinheit, die in der
Verwendung im Lernsystem nicht weiter zerlegbar ist. Videosequenzen,
Audioclips, Grafiken, Templates, Animationen, Programme sind Beispiele für
Basisobjekte, wenn sie für sich allein keinen Lernkontext ergeben und erst durch
die Einbindung in ein Lernobjekt oder eine Lektion einen didaktischen Wert
erhalten.

Externes Objekt
Ein externes Objekt hat einen beliebigen medialen und didaktischen Charakter
und wird in einer Lektion eingebunden. Sein didaktischer Wert ergibt sich wie
beim Basisobjekt durch den Kontext in der Lektion. Ein externes Objekt ist
fremden Ursprungs von Drittanbietern (Internet, kommerzielle Software) und
kann
daher
nicht
notwendigerweise
in
die
Klassifizierung
Lernobjekte/Basisobjekte eingeordnet werden.
14
Abbildung 1: Screenshots von einer Lektion und einem Lernobjekt. Das Lernobjekt
„L-1: Geschwindigkeit und Beschleunigung“ wird durch Mausklick im Browser über
ein Plugin gestartet.
Benutzergruppen des Lernsystems
Das Lernsystem unterscheidet die Gruppen Studenten, Tutoren und Autoren als
Benutzer. In dieser Kategorienbildung sind Studenten die Endanwender des
multimedialen Unterrichtsinhalts, die Tutoren sind einerseits Produzenten von
Unterrichtsinhalt in digitaler Form, andererseits Anwender der von Autoren
produzierten multimedialen Objekte für den Lehrgegenstand.
Die Unterteilung des Lernsystems in Benutzergruppen wurde durchgeführt, da das
Lernsystem wesentlich mehr Funktionalität als ein typischer CBT-Kurs integriert: Es
soll zwar einerseits den Studenten einen einfachen, übersichtlichen und
motivierenden computerunterstützten Zugang zum Unterrichtsfach bieten, soll es
aber andererseits Lehrenden (Tutoren) ermöglichen, mit einem Aufwand, der nicht
über dem der Erstellung eines Skriptums liegt, den Unterrichtsinhalt und den
didaktischen Aufbau einer Lektion zu entwickeln. Das wird dadurch gewährleistet,
daß die multimedialen Objekte von Multimedia-Autoren hergestellt und in einer
Datenbank wiederverwendbar archiviert werden.
Der Tutor wird also bei der Erstellung einer Lektion bei Bedarf die Datenbank nach
relevanten Themen befragen und kann die Ausgabe der Abfrage direkt in seinen
HTML-Text einbinden. Wenn das Archiv keine oder nur ungenügende Multimedien
enthält, müssen neue Objekte in die Datenbank eingefügt werden, indem z.B. das
Internet durchsucht, kommerzielle Software gekauft oder eigene Objekte mit
Autoren entwickelt werden.
Didaktische Konzepte der Objekte
Das didaktische Gesamtkonzept des Lernsystems zielt darauf ab, eine erhöhte
Motivation der Studenten durch die Herstellung eines Kontextes vom
Unterrichtsstoff mit der Praxis oder mit Anwendungen herzustellen. Diese Funktion
übernehmen die Lernobjekte, durch deren multimediale Aufbereitung es möglich ist,
reale Versuche zu analysieren und technische Anwendungen in den Unterrichtsstoff
einzubetten. Das Lernobjekt ist kurz und inhaltlich abgeschlossen und kann durch
seinen multimedialen Charakter und die Vielfalt an didaktischen Zugängen
mehrerer Lernobjekte unterschiedliche Lerntypen unterstützen.
Da sich die Inhalte in einem Lernobjekt auf eine kognitive Kernaussage
konzentrieren und unabhängig von der didaktischen Zielsetzung eines Lehrplans
sind, können die gleichen Lernobjekte in verschiedenen Phasen des Kurses in
unterschiedlichen Kontexten eingesetzt werden. Genauso können von ihrem
Wissensumfeld her konträre Lernobjekte in der gleichen Lektion eingebunden
werden.
Es gibt zum Beispiel ein Lernobjekt, das die Kinematik eines Tennisschlägers in
Translation und Rotation animierend zerlegt, so daß der Student anhand eines
Realvideos die Bewegung mit den richtigen Parametern zusammensetzen kann. Es
gibt weiterhin ein Lernobjekt, das die Dynamik von Drehmomenten illustriert,
indem eine Schlauchbootfahrerin die Paddel einmal einseitig, einmal beidseitig,
einmal im gleichen und letztlich im entgegengesetzten Richtungssinn in das Wasser
eintaucht und zu alledem Lehrsätze über die Addition von Kräften doziert. Es lassen
sich nun beide Lernobjekte in mehrere Lektionen wie z.B. "Kinematik",
15
"Freiheitsgrade", "Drehbewegung" und "Drehmoment" einbetten, wenn innerhalb
der Lektion jedesmal der entsprechende Kontext und die differenzierende
Untersuchungsperspektive in Bezug auf das Lernobjekt hergestellt werden.
Die Lektion bildet die logische Struktur der Unterrichtseinheit ab. Der
Unterrichtsinhalt wird durch das Einbetten von hypermedialen Links zu
multimedialen Objekten eingebunden. Der Lektion kommt daher der Charakter
einer "Bedienungsanleitung" zum Lernen zu, indem in einer vom Tutor gewählten
Komposition und Beschreibung von einzelnen Lernschritten das ganze Lernpensum
aufgelistet und von den Studenten mit dem Webbrowser abgearbeitet werden kann.
Internet-Plattform
Die Programmier- und Benutzerschnittstelle des Lernsystems am Computer wurde
auf der Basis des HTTP-Protokolls des Internet aufgebaut. Dadurch übernehmen wir
die einfache Dokumentations- und Präsentationstechnik von HTML in den
Endbenutzerbereich des Lernsystems. Die Lektionen werden vom Tutor direkt in
HTML editiert und die Studenten bearbeiten die Lektion mit einschlägigen
Webbrowsern, wie z.B. dem Netscape Communicator. Lern-, Basis- und externe
Objekte werden in der Lektion über HTML-Befehle eingebunden und über
sogenannte 'Plugins' der Webbrowser abgespielt. Das Plugin bildet dabei die
Schnittstelle zwischen einer Mediendarstellung (z.B. Quicktime für ein Video) und
der Dokumentbeschreibung des Webbrowsers.
Mit dem HTTP-Protokoll wird weiterhin die Struktur eines verteilten
Dokumentensystems in einem Netzwerk übernommen. Im Pilotversuch wurde das
Lernsystem auf einem Webserver aufgesetzt (Microsoft IIS unter Windows NT 4.0)
und über das lokale Netzwerk auf die Studenten-PCs verteilt. Zusätzlich wurde das
Tool "TopClass" (Administrationssystem für Web basierendes Lernen) installiert.
TopClass ist an sich ein komplexes Verwaltungsprogramm auf HTML-Basis, das
Lerninhalte, Lehrende und Lernende in Kategorien einteilt und einander zuordnet.
Durch eigene Benutzerkontos stellt es zusätzlich ein Zugangskontrollsystem für die
Studenten zur Verfügung, das in unserem Pilotversuch die eigentliche Funktionalität
von TopClass ausmachte.
Versuchsablauf
Für den Studiengang Fahrzeugtechnik werden jährlich 50 bis 60 Studenten
aufgenommen. Im Sommer vor Semesterbeginn bewerben sich ca. dreimal soviele
Aspiranten, aus welchen durch ein schriftliches
und mündliches
Aufnahmeverfahren die Erstsemestrigen bestimmt werden. Die Studienanfänger
haben in etwa zu gleichen Teilen die Hochschulreife aus allgemein höherbildenden
und höheren technischen Lehranstalten.
Die Studenten des ersten Semesters im Jahrgang 1997 wurden im Lehrgegenstand
„Technische Physik I“ durch Zufall in zwei Gruppen geteilt: Die Gruppen
„Multimedia“ und „Klassisch“ mit 10 bzw. 47 Mitgliedern. Die Größe der
Multimediagruppe wurde durch die Zahl der verfügbaren Computerplätze
bestimmt.
Im Physikunterricht des ersten Semesters wird Mechanik unterrichtet, der Kurs ist
acht Wochen lang. In den ersten vier Wochen waren die beiden Versuchsgruppen
16
getrennt, in den letzten vier wurden die beiden Gruppen wieder zusammengelegt
und ‚klassisch‘ weiterunterrichtet.
Die "Vorlesung" der Multimedia Gruppe wurde im EDV-Raum der Fahrzeugtechnik
durchgeführt. Die Vorlesung läßt sich in drei didaktische Blöcke gliedern:

'multimediale Übung' am PC (Windows NT 4.0, Netscape Communicator) mit
individueller Begleitung der Tutorin

konventionelle Vorlesung (Frontalunterricht)

konventionelle Übung (Rechenbeispiele am Papier)
Die "Vorlesung" der klassischen Gruppe wurde in einem Hörsaal der
Fahrzeugtechnik durchgeführt. Auch diese Lehrveranstaltung läßt sich in drei
didaktische Blöcke gliedern:

konventionelle Vorlesung (Frontalunterricht)

konventionelle Übung (Rechenbeispiele am Papier)

Vorlesung mit unterstützenden Experimenten
Die beiden Lehrbeauftragten hielten den Unterricht zeitlich und inhaltlich parallel
und kommunizierten und beratschlagten miteinander. Während der ersten vier
Wochen wurde zu Beginn des Unterrichts in beiden Gruppen derselbe
Wiederholungstest durchgeführt; jeweils am Ende der vierten und der achten Woche
gab es dieselbe Klausur.
Evaluierung des Projekts
Als Orientierungsrahmen dieser Evaluation kann gesagt werden, daß nicht die
Lernenden beurteilt und kontrolliert wurden, sondern eine Beurteilung und
anschließende Optimierung der Maßnahmen oder die Entwicklung entsprechend
verbesserter Maßnahmen im Vordergrund stand.
Der vorliegenden Untersuchung geht es nicht darum zu prüfen, wieviel und welches
Wissen die Teilnehmer des computerunterstützten Unterrichts erworben und
behalten haben. Vielmehr erschien eine Vorgangsweise angemessen, die die
subjektive Erhebung von Einschätzungen, Einstellungen, Erwartungen und
Motivationen der Lernenden in den Vordergrund stellt. Weiters wurde untersucht,
inwieweit das Lernprogramm, der Tutor und das Lernumfeld Einfluß auf den
Lernenden haben.
Zusammenfassend zeigt sich, daß diese Evaluationsstudie nicht nur summativ (also
zur Überprüfung des Endergebnisses einer Intervention) erfolgte, sondern primär
formativ, d.h. im Vordergrund stand die Verbesserung der Maßnahmen für künftige
Projekte.
Ziele und Fragestellungen
Eine wesentliche Voraussetzung jeder Evaluation ist es, zunächst die wesentlichen
Ziele zu konkretisieren; dies gehört zu den ersten Schritten der Vorbereitungsphase.
Für die Evaluation des Projekts sind folgende Kategorien von Fragestellungen
relevant:
17

Einschätzung des Interesses/der Akzeptanz computerunterstützten Unterrichts

Einschätzung der eigenen Computerkenntnisse.

Einschätzung der eigenen Leistung/Motivation des Lernprogramms durch die
Lernenden.

Einschätzung der kognitiven Wirkung des Lernprogramms
Lernenden.

Einschätzung der inhaltlichen und formalen Programmgestaltung durch die
Lernenden.
durch die
Die Evaluation soll einerseits zu einer Optimierung des Pilotversuchsprodukts
führen, andererseits aber auch zu einer Darlegung der Chancen und Grenzen von
computerunterstütztem Unterricht.
Durchführung der Evaluation
Da sich die Maßnahme an eine kleine Zielgruppe richtete, wurde sie als
Vollerhebung durchgeführt. Sämtliche Studierenden des ersten Semesters wurden in
die Untersuchung einbezogen. Die 57 Studierenden (56 männlich, 1 weiblich)
wurden in zwei Gruppen geteilt, da nur für 10 Studierende ein
Computerarbeitsplatz zur Verfügung stand. Mittels Zufallsauswahl wurden jene
zehn Personen ermittelt, die der Experimentalgruppe angehören sollten. Während
die Experimentalgruppe multimedial aufbereitete Lektionen an einem PC bearbeitet,
wurde die Vergleichsgruppe auf traditionelle Weise unterrichtet.
Vor Beginn des Projekts wurden die Teilnehmer über Art und Umfang der
Maßnahme informiert. Die Wichtigkeit der Information der Teilnehmer einer
Evaluation beschreiben Reinmann-Rothmeier et al. [25] wie folgt: „Die Evaluation
einer Weiterbildungsmaßnahme ist nur über die aktive Beteiligung und Mithilfe der
Teilnehmer an dieser Maßnahme möglich und sinnvoll. Daher ist es wichtig, den
Lernenden den Nutzen und Stellenwert der Evaluation zu erklären und ihnen dabei
deutlich zu machen, daß es nicht primär darum geht, sie zu prüfen und ihre
Leistung zu kontrollieren, sondern die durchgeführte Weiterbildungsmaßnahme zu
analysieren und zu bewerten. Ziel und Orientierungsrahmen einer Evaluation ist
folglich nicht die Beurteilung und Kontrolle der Lernenden, sondern die Beurteilung
und anschließende Optimierung der Weiterbildungsmaßnahme oder die
Entwicklung entsprechend verbesserter Maßnahmen."
Überblick über die Methodik
Reinmann-Rothmeier et al. [25] schreiben, daß, wenn man ein effektives und
effizientes Vorgehen bei eine Evaluation anstrebt, Design und Methoden der
Evaluation stets nur in Abhängigkeit von Inhalt und Ziel der Weiterbildung selbst
sowie von Kontext und Fragestellungen der Evaluation ausgewählt werden können.
Für diese Untersuchung erschien es daher wenig gewinnbringend, nur strenge
Kontrollgruppendesigns und quantitative Erhebungsmethoden zu verwenden.
Deshalb wurden neben quantitativen Erhebungsinstrumenten auch qualitative
eingesetzt.
18
Die Erhebung der Daten für die Untersuchung erfolgte durch zwei Fragebögen und
begleitende Beobachtung. Der erste Fragebogen wurde zu Beginn der ersten
Unterrichtseinheit
an
alle
Studierenden
ausgegeben.
Während
der
Unterrichtseinheiten selbst erfolgte eine laufende Beobachtung, die sich auf die
computerunterstützt Unterrichteten beschränkte. Am Ende des Projekts wurde der
zweite Fragebogen wieder an beide Gruppen ausgegeben.
Fragebogen
Die schriftliche Befragung anhand zweier Fragebögen wurde gewählt, da sich diese
Art der Untersuchung besonders für die Befragung homogener Gruppen eignet.
Bortz/Döring [23] sehen einen entscheidenden Nachteil schriftlicher Befragungen in
der unkontrollierten Erhebungssituation. Dieser Nachteil ließ sich aber weitgehend
ausräumen, da die Befragung unter standardisierten Bedingungen bei Anwesenheit
des Untersuchungsleiters erfolgte.
Neben der Erfassung von Einstellungen wurden auch konkrete Verhaltensweisen
der Untersuchungsteilnehmer abgefragt. Es ging also nicht nur um die Ermittlung
von Merkmalsausprägungen, sondern um die Beschreibung und Bewertung
konkreter Sachverhalte durch die befragten Personen.
Die Fragen beider Fragebögen wurden mit Antwortvorgaben formuliert. Offene
Fragen wurden nicht gestellt. Trotzdem wurde großer Wert auf eine
abwechslungsreiche Fragebogengestaltung gelegt. Die Formulierung der
Fragebogenitems erfolgte durch Fragen und Behauptungen. Die Frageform ist vor
allem für die Erkundung konkreter Sachverhalte von Vorteil, während
Behauptungen für die Erhebung von Positionen, Meinungen und Einstellungen
besser geeignet sind.
Fragebogen 1
Die Ausgabe des ersten Fragebogens erfolgte zu Beginn der ersten Unterrichtseinheit
an die gesamte Stichprobe. Ziel des Fragebogens war das Feststellen eines ISTZustandes. Insgesamt wurden vier Kategorien erhoben, denen sich mehrere
Fragenkomplexe zuordnen lassen.


Erhebung der Einschätzung der eigenen Computerkenntnisse

Haben die Teilnehmer Erfahrung im Umgang mit dem Computer?

In welchen Bereichen setzten die Teilnehmer bereits Computer ein?

Haben die Teilnehmer Erfahrung im Umgang mit den neuen Informationsund Kommunikationstechnologien?
Erhebung der Einstellung zum Computer als Lehr- und Lernmedium

Wie ist die Einstellung der Teilnehmer zum Computer als Lehr- und
Lernmedium?

Haben die Untersuchungsteilnehmer Erfahrung in der Verwendung des
Computers als Lehr- und Lernmedium?

Wie und wo und in welchen Bereichen setzt die Stichprobe den Computer
bereits als Lehr- und Lernmittel ein?
19

Erhebung der Erwartungen an den Computer als Lehr- und Lernmedium


Welche Erwartungen stellen die Teilnehmer an das computerunterstützte
Lernen?
Erhebung der Motivation am Projekt teilzunehmen

Wie ist das Interesse der Versuchsteilnehmer, am computerunterstützten
Unterricht teilzunehmen?
Fragebogen 2
Am Ende der vierten Unterrichtseinheit wurde der zweite Fragebogen an die
gesamte Stichprobe ausgegeben. Die Kontrollgruppe erhielt gegenüber den
Teilnehmern der Experimentalgruppe einen verkürzten Fragebogen, der einen
Großteil der Fragen, die sich explizit auf das Lernprogramm beziehen (z.B. Fragen
zur Benutzeroberfläche) nicht enthielten. Fragenkomplexe, die nur für die
Experimentalgruppe gedacht waren, werden kursiv dargestellt. Insgesamt ergeben
sich vier Kategorien, denen mehrere Fragenkomplexe zuzuordnen sind.




20
Erhebung der Einschätzung der eigenen Leistung sowie der motivationalen und
kognitiven Wirkung.

Subjektive Einschätzung der Note für die Zwischenklausur durch die
Teilnehmer.

Welche motivationalen Wirkungen hatte die Lehrveranstaltung auf die
Lernenden?

Welche kognitiven Wirkungen hatte die Lehrveranstaltung auf die
Lernenden?
Erhebung von Veränderung der Einstellung und Erwartungen zum Computer
als Lehr- und Lernmittel

Hat sich die Einstellung der Teilnehmer zum Computer als Lehr- und
Lernmedium durch den Pilotversuch verändert?

Haben sich die Erwartungen an das computerunterstützte Lernen, nach
Einschätzung der Teilnehmer, durch den Pilotversuch geändert?
Fragen zur Lehrveranstaltung

Wie empfanden die Teilnehmer die Aufbereitung bzw. Gestaltung des
Unterrichts?

Wie schätzen die Teilnehmer die Rolle des Lehrveranstaltungsleiters beim
computerunterstützten Unterricht ein?
Fragen zum Lernprogramm

Wie empfinden die Lernenden das Arbeiten mit dem Lernprogramm?

Wie bewerten die Lernenden die Umsetzung der Inhalte im Lernprogramm?
(inhaltliche Programmgestaltung)

Einschätzung der formalen Programmgestaltung?
Beobachtung
Eine Entscheidung zwischen Interview und Beobachtung erfolgte zugunsten der
Beobachtung, da diese Methode für die Studierenden keinen zusätzlichen Zeitaufwand
bedeutete. Durchgeführt wurde die Beobachtung als nicht-teilnehmende. Die Beobachtung
erfolgte nur in den Unterrichtseinheiten der computerunterstützt Unterrichteten.
Als Beobachtungsmethode wurde die qualitative Beobachtung eingesetzt. Im
Gegensatz zu quantitativen Methoden kann man sich dabei auf größere Einheiten
konzentrieren und ist für neue Einsichten und Beobachtungen offen. Wichtig war
auch, Veränderungen, die während des Untersuchungszeitraumes vor sich gingen,
zu berücksichtigen.
Die Beobachtung erfolgte anhand von Beobachtungsprotokollen. Diese dienten dem
Festhalten von Ereignissen. Am Ende jeder Einheit wurde ein Gedächtnisprotokoll
verfaßt. Bei der Auswertung der Protokolle wurden die Ereignisse durch Selektion
und Abstraktion in Klassen eingeteilt, um sie besser zusammenfassen zu können.
Ergebnisse
Die Computererfahrung der Befragten streut zwischen 1 und 17 Jahren
(Durchschnitt 5,93 Jahre). Mehr als zwei Drittel (71%) besitzen privat einen PC. 38,2
% der Teilnehmer arbeiten zumindest täglich bis mehrmals in der Woche am
Computer. Trotz der durchschnittlich doch längeren Computererfahrung schätzen
dennoch 44,4% der Befragten ihre Computerkenntnisse sowohl mit „geringe
Erfahrung“ als auch „gute Kenntnisse“ ein und nur 11,1% mit „fortgeschrittene
Kenntnisse“. Es zeigt sich auch, daß mit Zunahme der Jahre an Computererfahrung
und bei Besitz eines eigenen Computers eine positivere Bewertung der eigenen
Kenntnisse erfolgte.
Privat verwenden jene 39 Personen, die einen Computer besitzen, diesen für:
Textverarbeitung
94,9%
Computerspiele
79,5%
Grafikbearbeitung
12,8%
Programmieren
10,3%
Kaufmännische Tätigkeiten
7,7%
21
Beruflich kommt der Computer jener 23 Befragten, die ihn beruflich einsetzen, in
folgenden Bereichen zur Anwendung:
Textverarbeitung
52,2%
Datenbankprogramme
47,8%
Programmierungen und CAD
Kalkulation
je 21,7%
17,4%
Grafikbearbeitung
13%.
Mehr als die Hälfte der Befragten (52,7%) sind bereits im Internet gesurft. Knapp
60% davon hatten über Schule/Studium Zugang zum Internet. 7 Personen besitzen
einen privaten Internetanschluß, weitere 7 konnten beruflich mit dem Internet in
Kontakt kommen. Die Erfahrung im Umgang mit dem Internet bleibt allerdings weit
hinter den allgemeinen Computerkenntnissen. 79,3% jener, die schon im Internet
gesurft sind, schätzen ihre Kenntnisse als „gering“ ein.
Tabelle 1
Kenntnisse im Umgang Kenntnisse im Umgang
mit dem Computer
mit dem Internet
Geringe Erfahrung
44,4 %
79,3 %
Gute Kenntnisse
44,4 %
10,3%
Fortgeschrittene
Kenntnisse
11,1 %
10,3%
Insgesamt fiel die Einschätzung des Computers als Lernhilfsmittel vor
Evaluationsbeginn sehr positiv aus. Zwei Drittel aller Befragten (64,8%) kreuzten
„sehr gut“ an, 35,2% äußerten sich mit „weniger gut“ noch etwas skeptisch, aber
niemand bewertete das Computerlernen mit „nicht gut“. Ein interessantes Bild zeigt
die Zweitbefragung in diesem Bereich. Aus der Gruppe der multimedial
Unterrichteten fiel die Beurteilung stärker zugunsten des Lernens mit Computer aus,
während sich aus der Gruppe der klassisch Unterrichteten die „weniger gut“Beurteiler von 31,1% auf 61,4% verdoppelten. Drei der klassisch Unterrichteten
beurteilten das Lernen mit dem Computer bei der Zweitbefragung sogar mit „nicht
gut“.
Zurückzuführen dürfte dies auf eine Unzufriedenheit der klassisch unterrichteten
Teilnehmer sein, die nicht für den computerunterstützten Unterricht ausgewählt
wurden. Bemerkbar machte sich diese Frustration auch bei der Bekanntgabe jener
Personen, die für den computerunterstützten Unterricht ausgewählt wurden. Diese
Annahme wird durch die Tatsache unterstützt, daß 79,6 % aller Teilnehmer am
computerunterstützten Unterricht teilnehmen wollten.
22
100
90
80
70
60
sehr gut
50
weniger gut
40
nicht gut
30
20
10
0
Vorher
Nachher
multimedial
Unterrichtet
Vorher
Nachher
klassisch
Unterrichtet
Abbildung 2: Einstellung zum Computer als Lehr- und Lernmedium
Der gleiche Trend (positivere Beurteilung bei den multimedial Unterrichteten und
negativere Beurteilung bei den klassisch Unterrichteten nach dem Pilotversuch)
zeigt sich auch bei der Frage nach dem Ausmaß des Einsatzes von Computern zum
Lernen.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
sehr oft
manchmal
sehr selten
Vorher
Nachher
multimedial
Unterrichtet
Vorher
Nachher
klassisch
Unterrichtet
Abbildung 3: Ausmaß des Einsatzes von Computern zum Lernen
29 Personen (53%) haben vor der Evaluation bereits Erfahrung mit dem Computer
als Lehr- und Lernmedium gemacht (89,7% Schule/Studium, 41,4% Privat und
10,3% Beruflich), wobei Teilnehmer mit Erfahrung im computerunterstützten
Unterricht eine signifikant positivere Einstellung haben (chi2: p<0,05, C:=0,29).
23
Vor allem in folgenden Bereichen wurde bereits mit Unterstützung des Computers
gelernt:
Erlernen von:
Computerprogrammen
25,6%
Fremdsprachen
25,6%
Mathematik
13,8%
In erster Linie wurden von jenen, die bereits mit Computerunterstützung gelernt
haben, nur einzelne Teile der Lernprogramme durchgearbeitet (75,8%). Nur 24,2%
haben die Lernprogramme vollständig bearbeitet.
69,1% der Befragten (38 Personen) sind der Meinung, daß man mit einem Computer
leichter lernen kann. Nur eine Person spricht sich völlig dagegen aus. Das Lernen
mit Computer wird von 56,4% der Befragten „interessanter als ein Vortrag“
beurteilt. Für 78,2% der Befragten ist das Lernen mit Computer sogar interessanter
als mit Skriptum. Bei der Zweitbefragung ergibt sich bei der Gruppe der
multimedial Unterrichteten kaum ein Unterschied im Antwortverhalten. Bei den
klassisch Unterrichteten zeigt sich eine negativere Beurteilung.
Tabelle 2: Erhebungsdaten nach Gruppen aufgelöst.
Vorher
Nachher
Multimedial
Unterrichtete
klassisch
Unterrichtete
multimedial
Unterrichtete
Klassisch
Unterrichtete
Stimmt
55,6% (N=5)
71,7% (N=33)
66,7% (N=6)
29,5% (N=13)
Stimmt nicht
44,4% (N=4)
28,3% (N=13)
33,3% (N=3)
70,5% (N=31)
Stimmt
55,6% (N=5)
56,5% (N=26)
62,5% (N=5)
39,5% (N=17)
Stimmt nicht
44,4% (N=4)
43,5% (N=20)
37,5% (N=3)
60,5% (N=26)
Stimmt
88,9% (N=8)
76,1% (N=35)
77,8% (N=7)
54,5% (N=24)
Stimmt nicht
11,1% (N=1)
23,9% (N=11)
22,2% (N=2)
45,5% (N=20)
Leichter lernen mit Computer
Lernen mit Computer ist
interessanter als ein Vortrag
Lernen mit Computer ist
interessanter als mit Skriptum
Das Interesse der Versuchsteilnehmer, am computerunterstützten Unterricht
teilzunehmen, ist sehr groß. 79,6% der Teilnehmer möchten computerunterstützt
unterrichtet werden.
In der Einschätzung der Zwischenklausurnote reihen sich 46,2% der Befragten bei
der Note „Befriedigend“ ein. Die Gruppen der multimedial und klassisch
Unterrichteten unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Einschätzung der Klausurnote
nicht.
24
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Unterricht mit Computer
Unterricht mit Vortrag
motivierend
22,2
54,5
weder/noch
77,8
43,2
demotivierend
2,3
Abbildung 4: Motivationale Wirkung der Lehrveranstaltungen
Bezüglich ihrer motivationalen Wirkung wurde die Lehrveranstaltung von den
klassisch Unterrichteten durchwegs besser eingestuft. Eine Auseinandersetzung mit
dem Lehrstoff machte 72,7 % Spaß, während dies bei den multimedial
Unterrichteten nur auf die Hälfte zutraf. Den Vortrag durch den Tutor empfand
etwas mehr als die Hälfte der Studenten der klassisch Unterrichteten motivierend.
Bei den multimedial Unterrichteten empfanden nur 22,2% das Lernen mit dem
Computer motivierend. Die praktische Verwertbarkeit des Lehrstoffs wird von den
multimedial Unterrichteten besser beurteilt (75%) als von den klassisch
Unterrichteten (45%).
Beide Gruppen waren mit der Gestaltung der jeweiligen Unterrichtsform zufrieden
(über 70%), wobei dem computerunterstützten Unterricht eine etwas bessere
Beurteilung zukommt (77,8% zu 71,4%). Obgleich nicht zuviel mit dem Computer
gearbeitet wurde, hätten drei Viertel (77,8%) der multimedial Unterrichteten „gerne
mehr Wissen durch den Vortragenden vermittelt bekommen“. Der Wunsch der
klassisch Unterrichteten nach mehr Computereinsatz im Unterricht ist mit 49%
Zustimmung dagegen nicht so stark ausgeprägt. 80,4% der Befragten hätten gerne
mehr Übungsbeispiele gehabt, wobei sich die beiden Gruppen in der Beurteilung
dieser Frage fast nicht voneinander unterscheiden.
Die Anwesenheit eines Tutors beim computerunterstützten Unterricht wurde von
88,9% der Teilnehmer als „sehr wichtig“ eingestuft. Vom Tutor erwartete man sich
vor allem Hilfe bei inhaltlichen Problemen (32%), technischen Problemen (28%) und
eine Einführung bzw. Wiederholung des Themas (jeweils 20%). Mehr als die Hälfte
(55,6%) der Teilnehmer gab an, daß der Tutor durch computerunterstützten
Unterricht gezielter auf ihre Probleme eingehen konnte.
Die Arbeit mit dem Lernprogramm wurde von jeweils drei Personen mit hoher,
mittlerer und niedriger Zufriedenheit eingestuft. Der Umgang mit dem
Lernprogramm wurde von allen Teilnehmern mit „sehr gut“ bewertet. Die
inhaltliche Programmgestaltung wurde von 44,4% mit „sehr gut“ und die formale
Programmgestaltung von 77,8% der Teilnehmer mit „sehr gut“ bewertet.
25
Evaluierung der Lernleistung
Die Erreichung der Lehrziele durch die Studenten und die Sicherheit im Umgang
mit dem Lehrstoff wurde durch begleitende Tests während des vierwöchigen
Versuchs und durch einen Abschlußtest nach dem Ende des Versuchs überprüft. Im
Rahmen der begleitenden Tests wurde jeweils der Inhalt der vorangegangen
Lehreinheit überprüft. Inhalt des Abschlußtest war der gesamte bis zu diesem
Zeitpunkt erarbeitete Stoff. Die Zusammenstellung der Fragen erfolgte gemeinsam
durch die beiden Lehrenden der Test- und Kontrollgruppe.
Eine Zusammenfassung der Ergebnisse dieser Wissensüberprüfung ist anhand einer
Skala in der folgenden Tabelle enthalten, aus der Kennzahlen zur Lageverteilung der
Ergebnisse auf einer Punkteskala von 0 (kein Erfolg) bis 100 (maximaler Erfolg)
entnommen werden können.
Tabelle 3: Statistischer Vergleich des Lernerfolgs der Lerngruppen während des Versuchs
Mittelwert 1. Quartil
Median 3. Quartil
Interquartilabstan
d
Kontrollgruppe
66.4
57.2
68.5
77.8
11.4
Testgruppe
(MM)
54.4
43.6
54.4
66.3
22.7
Analog dazu wurden begleitende Tests und ein Abschlußtest auch nach dem
Zusammenführen der Test- und der Kontrollgruppe durchgeführt. Eine
Zusammenfassung dieser Ergebnisse ist in der folgenden Tabelle enthalten:
Tabelle 4: Statistischer Vergleich des Lernerfolgs der Lerngruppen nach dem Versuch
Mittelwert 1. Quartil
Median 3. Quartil
Interquartilabstan
d
Kontrollgruppe
73.5
64.7
72.7
85.3
11.8
Testgruppe
(MM)
74.1
70.1
73.9
81.1
7.0
Eine Analyse der Testergebnisse zeigt, daß während des Versuchs in der Sicherheit
mit dem Umgang des Lehrstoffs bzw. in der Erreichung der Lehrziele nur
geringfügige Unterschiede zwischen der Test- und der Kontrollgruppe auftreten,
wobei die Testergebnisse einen geringfügigen Vorteil für die Kontrollgruppe
aufzeigen.
Für den weiteren Lernverlauf nach dem Ende des Versuchs zeigt sich, daß sich die
ehemals multimedial unterrichtete Testgruppe im weiteren konventionellen
Unterricht statistisch nicht mehr signifikant von der bereits von Beginn an
konventionell unterrichteten Gruppe unterscheidet.
Der vergleichbare Lernerfolg der konventionell und der multimedial unterrichteten
Gruppe insbesondere nach dem Ende des Versuchs ist auch aus Abbildung 5
ersichtlich, in der die Mittelwerte der Ergebnisse der in den einzelnen Teil- und
26
70,
Abschlußklausuren erhaltenen Punktezahlen auf einer Skala von 0 – 100
gegeneinander aufgetragen sind.
Die Tests beinhalteteten Fragen der folgenden Typen:

Typ A: Fragen zum Grundwissen
Dieser Typ enthält Fragen wie nach der korrekten Definition physikalischer
Größen oder nach dem Inhalt physikalischer Modellbegriffe. Fragen des Typs
können allein aus den in der Vorlesung behandelten Themen beantwortet
werden. Kombinatorische Fähigkeiten oder Fähigkeiten zur Problemlösung sind
nicht notwendig.
80,

Typ B: Verständnisfragen mit qualitativem Charakter:
Bei diesen Fragen muß der Student sein Grundwissen kombinatorisch auf neue
Problemstellungen anwenden. Gefragt sind qualitative Antworten.
Typ C: Verständnisfragen mit quantitativem Charakter
90,nachdemVrsu

Bei diesen Fragen muß der Student sein Grundwissen kombinatorisch auf neue
Problemstellungen anwenden. Gefragt sind quantitative Antworten.
Versuch
Eine detaillierte Analyse der Erfolge der Studenten in Abhängigkeit von den
einzelnen Fragetypen zeigt kein prinzipiell anderes Ergebnis als das aus dem
Gesamtergebnis abgeleitete Bild. Sowohl bei den Studenten der Kontrollgruppe als
auch bei den Studenten der Testgruppe liegt eine weitestgehende Parallelität sowohl während des Versuchs als auch nach dem Versuch - vor, wobei in beiden
Gruppen die höchsten Erfolgsquoten bei Fragen des Typs A vorherrschen, eine
etwas geringere Erfolgsquote bei Fragen des Typs B und die geringste Erfolgsquote
bei Fragen des Typs C.
10 ,
100
Versuch
90
nach dem Versuch
Multimedia-Gruppe / ehemalige Multimedia-Gruppe
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Kontrollgruppe
Abbildung 5: Vergleich der Lernleistungen beider Gruppen. Jeder Meßpunkt trägt
den Mittelwert eines Testergebnisses von der Kontrollgruppe nach rechts und der
Multimediagruppe nach oben auf. Ein Wert auf der Diagonale zeigt daher gleiche
Lernleistung an. Es fallt auf, daß während des Versuchs die Multimedia-Gruppe
27
tendenziell schlechter abschneidet, während nach dem Versuch die Leistungen
vergleichbar sind.
Synthesen
Nach der Durchführung des Pilotversuchs und der statistischen Evaluierung wollen
wir nun formative Aussagen formulieren, die sich auf die aufgestellten Thesen
beziehen.
Anhand unseres Versuchs konnten wir nur die beiden gewählten Lernmodelle
(klassischer Vortrag, Übungen und Multimediaübungen bzw. klassischer Vortrag
aufgelockert mit Experimenten) vergleichen. Durch die unterschiedlichen
Gruppengrößen wurden in den beiden Gruppen auch unterschiedliche
Vortragstechniken eingesetzt. So konnte in der kleineren Multimediagruppe
Gruppenarbeit und –diskussion durchgeführt werden, während in der klassisch
unterrichteten Gruppe nur der Frontalunterricht möglich war. Die
Versuchsergebnisse in bezug auf den Einsatz von Multimedia müssen in diesem
Sinne relativiert werden. Deswegen standen bei der Evaluierung auch die
formativen Aspekte im Vordergrund.
Die Leistungen in der Versuchsgruppe und der Kontrollgruppe waren vergleichbar.
In beiden Gruppen fanden sich sehr gute wie auch sehr schlechte Studenten. Speziell
gab es in der Multimediagruppe einen Studenten, der diese Unterrichtsart komplett
ablehnte und auch schlechte Klausurergebnisse erzielte. Diese verbesserten sich
schlagartig, als er konventionell unterrichtet wurde. Dieser spezielle Umstand kann
darauf zurückgeführt werden, daß durch die zufällige Auswahl der Studenten diese
die Teilnahme an der Multimediagruppe nicht ablehnen konnten.
Die beobachtende Evaluierung der Multimediagruppe zeigte, daß soziale
Lernprozesse initiiert wurden, sobald die Studenten im Übungs- und
Multimediaübungsteil eigenständig Lernen konnten. Die Studenten waren
zunehmend ermutigt, unabhängig vom Tutor miteinander zu arbeiten. In der
Kontrollgruppe war durch den tutorzentrierten Unterricht und die größere
Gruppengröße dafür naturgemäß kein Freiraum.
Trotzdem sind wir der Meinung, daß das Lernen in der multimedialen Gruppe nicht
nach einem rein konstruktivistischen Modell durchgeführt werden konnte. Durch
die engen zeitlichen Vorgaben und die notwendige Koppelung im Fortschritt der
beiden Gruppen stand den Studenten der Multimediagruppe nicht genug Zeit zur
Verfügung, um ihren Lernprozeß vollständig selbst zu bestimmen.
Nun wollen wir auf die speziellen Thesen eingehen:
A) Multimedia als Lernmittel

Durch Multimediaunterricht können Lernende einen besseren Lernerfolg erzielen.
In den Prüfungsleistungen der beiden Unterrichtsgruppen ergaben sich keine
statistisch signifikanten Unterschiede. Im Trend lagen die multimedial
unterrichteten Studenten während des Versuchs bei klassischen Prüfungen
(Wiederholungstests und Klausuren) leicht schlechter als klassisch unterrichtete.
28
Nach dem Ende des Versuchs gab es während des weiterführenden klassischen
Unterrichts keine Unterschiede zwischen der Versuchs- und der Kontrollgruppe

Computerlernen kann den Individualisierungsprozess in der Kognition verstärken. Der
Lernende hat größere Kontrolle über den Lernprozeß.
Es wurde beobachtet, daß die Studenten der Multimediagruppe die
vorhandenen Freiräume nutzten und eigene Lernstrategien entwickelten. Es
ergaben sich deutliche Unterschiede im Lernzugang und im Lerntempo.
Dadurch, daß die Arbeitsziele vom Lernsystem vorgegeben wurden, hatte der
Tutor die Gelegenheit, die Studenten individuell zu fördern, ohne den
Lernfortschritt der anderen Studenten zu behindern.

Der Computer kann als Fokuspunkt für Zusammenarbeit dienen. Soziale Prozesse
werden eher gefördert als gehemmt.
Die Beobachtung der Multimediagruppe zeigt, daß soziales Lernen nicht
ursächlich durch den Computer initiiert wird, sondern durch die Vorgaben der
Unterrichtsform bestimmt wird. So konnten z.B. die Studenten der
Multimediagruppe auch während klassischer Rechenübungen miteinander
interagieren, da die räumlichen Voraussetzungen dies im Gegensatz zu der in
einem Hörsaal unterrichteten Kontrollgruppe zuließen.
29
B) Multimedia-Technik

Der Computer wird von Lernenden als Lernmittel rasch akzeptiert.
Die Studenten hatten geringe Computerkenntnisse. In der ersten
Unterrichtseinheit wurden ca. 30 Minuten verwendet, um das Lernsystem zu
erklären. In den ersten Lerneinheiten waren Fragen der Studenten eher
technischer Natur als inhaltlicher.

Die technische Komponente ist mit heutigem Stand kontrollierbar und beeinflußt den
Unterricht kaum.
Das Lernsystem auf Web-Basis wurde von den Studenten rasch akzeptiert. Die
Navigation innerhalb des Lernsystems verursachte keine Probleme. Technische
Probleme traten jedoch in fast allen Unterrichtseinheiten z.B. beim Einloggen,
beim Anstecken von Kopfhörern, beim Aufrufen externer Dateien etc. auf. Die
aufgetretenen Probleme sind großteils auf Bedienungsfehler und geringe
allgemeine Computerkenntnisse zurückzuführen.

Multimedia-Entwicklung ist teuer.
Die Entwicklung der multimedialen Lernobjekte ist zeitintensiv und wurde im
Rahmen des Projekts durch zusätzliche externe Ressourcen ermöglicht. Dagegen
ist der Vorbereitungsaufwand beim Zusammenstellen von Lernobjekten zu einer
Lektion für einen Tutor vergleichbar mit dem Aufwand bei der Ausarbeitung
einer klassischen Vorlesung und Übung.
C) Physik und Computer

Computerunterstützter Unterricht kann die hemmenden Vorurteile gegenüber dem
Unterrichtsfach Physik aufbrechen.
Die Beobachtung der Multimediagruppe zeigte, daß durch das Computerlernen
die Konzentration bei der Auseinandersetzung mit dem Stoffgebiet gefördert
wird (ein Abschalten wie bei dem klassischen Unterricht oft beobachtet ist nicht
möglich!). Jedoch konnte kein Unterschied in der Motivation zum Fach
festgestellt werden.

Visualisierungsmöglichkeiten, Videos und Simulationen können physikalische Prozesse
veranschaulichen und Theorie und Anwendung verbinden.
Die Evaluierung zeigte keine signifikanten Unterschiede in der Evaluierung
bezüglich Praxisbezug der Unterrichtsmethode zwischen den beiden Gruppen.
Jedoch ergab die Evaluierung der Multimedia-Gruppe auch, daß
Visualisierungen einen signifikant positiven Einfluß auf die Beurteilung des
Praxisbezugs hatten.
30
Diskussion
Didaktische Aspekte
Im Nachhinein beurteilen wir den durchgeführten multimedialen Unterricht als eine
starke Anlehnung an das klassische Unterrichtsmodell. Wir sind der Meinung, daß
eigenständiges Lernen viel intensiver betont werden könnte. Der fixierte Rahmen
von wöchentlichen Unterrichtseinheiten zu eineinhalb Stunden und Lernvorgaben
pro Unterrichtseinheit ließ konstruktivistisches Lernen nur in beschränktem Umfang
zu. Um den konstruktivistischen Prämissen wirklich gerecht zu werden und den
damit erwarteten Nutzen zu erzielen, ist eine viel weitreichendere Flexibilisierung
des Unterrichts notwendig. Diese Flexibilisierung wäre sowohl im organisatorischen
Rahmen (geblockte oder flexible Studierzeiten) wie auch im Inhaltlichen
(Projektunterricht, Einbeziehen anderer Fächer) wünschenswert. Parallel dazu
müssen jedoch die Zielvorgaben und das Prüfungssystem reformiert werden. Es ist
fraglich, inwieweit Problemlösungskompetenz in Form von Tests und Klausuren
überprüfbar ist.
Wir stellen fest, daß der Computer als Lernmittel einige positive Eigenschaften zeigt,
er kann jedoch als alleinige Maßnahme keine verbesserte Lernumgebung schaffen.
Der Gesamtkontext bleibt das entscheidende Element. In bezug auf die
Unterstützung durch konstruktivistische Lernumgebungen konnten eindeutig
positive Effekte beobachtet werden wie unterschiedliche Lernstrategien,
verschiedene Lerntempos, individuelle Betreuung der Studenten durch die Tutorin
und Zusammenarbeit unter Studenten. Diese Effekte sollten in freieren
Lernmodellen noch stärker zur Geltung kommen.
In der Umsetzung des Lernsystems wurde ein Kompromiß zwischen offener
Lernumgebung und einfacher Bedienbarkeit des Systems geschlossen. Eine offene
Lernumgebung stellt dem Lerner nicht nur ein einziges Lernprogramm zur
Verfügung, sondern bezieht auch Standardanwendungen (in diesem Fall
Textverarbeitung, Internet, symbolische Programmiersprachen, etc.) als zusätzliche
Arbeitsmedien und Informationsquellen ein. Im Kontrast dazu stehen geschlossene
Anwendungen, welche den Anwender nur innerhalb eines abgeschlossenen
Lernprogramms navigieren lassen.
Die - didaktisch - abgeschlossene Lernumgebung leitet die Studenten sicher durch
das vielschichtige Feld des computerunterstützten Unterrichts, ist dagegen für den
Tutor aufwendig zu erstellen und verhindert den Gewinn von zusätzlichen
Methodenkompetenzen der Studenten in einem offenen System. Je abgeschlossener
die Lernumgebung, desto benutzerfreundlicher kann das System ausgelegt werden.
Umgekehrt wird aber das Potential des Computers als Lernmittel durch eine
geschlossene Lernumgebung stark eingeschränkt.
Unserer Ansicht nach ist ein offenes Lernsystem, das heißt eines, in dem
Standardanwendungen
(Symbolische
Mathematikprogramme,
weitere
Lernprogramme, Tools, etc.) integriert sind, für die Erreichung von
Problemlösungskompetenz eindeutig zu bevorzugen. Jedoch sind in diesem Fall
Vorkenntnisse im Bereich der Informatik unbedingt nötig bzw. sollte der
computerunterstützte Unterricht fächerübergreifend mit Informatik kombiniert
31
werden. Ein weiterer Vorteil einer offenen Lernumgebung sind die geringeren
Entwicklungskosten.
In beiden Gruppen ist es nicht im gewünschten Ausmaß gelungen,
Problemlösungsfähigkeiten und Methodenkompetenz im Bereich der Physik zu
vermitteln. Um diese Siutation zu verbessern, ist es unserer Ansicht nach
erforderlich, radikalere Änderungen im didaktischen Ansatz zu verwirklichen.
Physik ist eine Naturwissenschaft und keine "Cyberwissenschaft". Auch wenn die
Studenten der Multimediagruppe den Praxisbezug des Stoffs signifikant höher
bewerteten, so schätzten sie jedoch die Lehrmethode in diesem Punkt nicht besser
ein. Wir wünschen uns daher nicht nur einen flexibler gestalteten Unterricht,
sondern auch optimale Unterstützung mit allen zusätzlich vorstellbaren
Lehrmaterialien wie Multimedia, Internet und auch Experimentiermaterial,
Exkursionen, Lehrbüchern und Skripten.
Technische und organisatorische Aspekte
Das Umsetzungskonzept des Lernsystems hat sich im Grunde bewährt. Der
modulare Aufbau – Unterteilung in Basisobjekte, Lernobjekte, Lektionen und
externe Objekte - garantierte die entsprechende Flexibilität für die Tutoren. So
wurden zum Beispiel einzelne Videos (Basisobjekte) direkt in HTML-Seiten
(Lektionen) eingebunden, um Sachverhalte zu veranschaulichen. Die
Wiederverwertbarkeit ist durch diese Konzeption auch für die Autoren garantiert.
Durch die Ablage der Objekte in einer Datenbank können diese über verschiedene
Kriterien wieder aufgefunden werden. Die Verwendung von Standard-InternetWerkzeugen machte es möglich, Freeware, aber auch Software von Drittanbietern in
das Lernsystem zu integrieren. Wir sehen diese Flexibilität und Portabilität als eine
besondere Stärke des Lernsystems.
Für die Umsetzung im Unterricht sind die finanziellen Aspekte von entscheidender
Bedeutung. Die Tutorin brauchte ca. eine Stunde für die Erstellung einer Lektion aus
bestehenden Lernobjekten und klassifizierten externen Objekten für eine Stunde
Unterrichtszeit. Dies entspricht der durchschnittlichen Vorbereitungszeit auch von
klassischem Unterricht. Diese Vorbereitungszeit kann jedoch beliebig verlängert
werden, wenn der Tutor selbst auf die Suche von Lernmaterial geht oder in die
Entwicklung von Multimedia einsteigt (Erstellung von Lernobjekten mit Hilfe von
Autorensoftware). Wir sehen deswegen für eine Umsetzung im Unterricht eine
Trennung der Funktion des Autors und des Tutors als sinnvoll an. Die Entwicklung
von multimedialer Software im Rahmen einer normalen Lehrverpflichtung ist kaum
machbar.
Durch die Konstellation des Pilotversuchs (10 Studenten in der Multimediagruppe)
bleiben
einige
Fragen
in
bezug
auf
die
Umsetzbarkeit
in
Standardlehrveranstaltungen (ca. 50 Studenten) offen. Diese Fragestellung bringt
uns zu den Bemerkungen in der didaktischen Diskussion zurück. Neue Ansätze in
der Unterrichtsgestaltung und Prüfungsabwicklung müßten diskutiert werden, um
die Forderungen nach konstruktivistischem Lernen zu erfüllen. Wir sehen in diesem
Bereich ein wichtiges Entwicklungsgebiet, welchem wir uns stellen müssen, sofern
uns eine effiziente Bildung unserer Studierenden ein Anliegen ist.
32
Nächste Schritte
Die Ergebnisse des Versuchs sind ernüchternd. Von der Vorstellung, allein durch
Multimedia-Einsatz verbesserte Lernumgebungen schaffen zu können, muß ein für
allemal Abschied genommen werden. Jedoch sind auch einige positive Faktoren des
multimedialen Lernens bestätigt worden. Individuelles Lernen, Praxisbezug sowie
vernetztes Lernen sind einige positive Faktoren, die im Versuch beobachtet werden
konnten.
Es scheint jedoch, daß, auch wenn die technischen Möglichkeiten schon gegeben
sind, auf dem Gebiet der Multimediadidaktik und –pädagogik noch viele
Möglichkeiten der neuen Technologie nicht ausgenutzt sind. Vor allem im Bereich
der Gestaltung neuer Lernmodelle – unter Einbeziehung der neuen Medien – sind
wenige fundierte Kenntnisse vorhanden. Dieses Entwicklungsgebiet hinkt
naturgemäß den technischen Entwicklungen hinterher. Die Frage ist nicht, „ob“
neue Medien eingesetzt werden sollen, sondern „wie“.
Gerade für den Einsatz von Computer und Multimedia im Internetbereich geht das
vorgestellte Lernsystem einen didaktisch klaren und technisch schlichten Weg. Die
Stärken des Konzepts liegen in der Modularität unter der Verwendung von
Internettechnologien. Damit kann das System den Tutoren ein einfaches und
skalierbares Interface bieten, das mit der zunehmenden Verbreitung des Mediums
ein Standardwerkzeug für die Erstellung von webbasierenden Kursen werden
könnte. Für dieses Ziel werden wir in nächster Zukunft die multimedialen Inhalte
erweitern, das System bei kooperierenden Gymnasien und Studiengängen auf der
Fachhochschule und Universität zur Evaluation installieren. Mit der Erfahrung und
Rückmeldung der Tutoren werden wir die weitere Entwicklung des LernsystemInterfaces durchführen, vor allem der Multimedia-Datenbank und der StudentenAdministration. Wir sehen in diesem Gebiet eine große Herausforderung und
hoffen, daß unsere Arbeit einen wertvollen Diskussionsbeitrag zu diesem Thema
liefert.
33
34
Literaturverzeichnis
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