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Lern – und Lehrtheorien
Was ist Lernen?
Wie kann Lernen unterstützt werden?
Wie hilft das Verständnis des Lernens beim Lehren?
Hauptquelle: Thomas Wendt – Vorlesung zu Tutorielle Systeme
16.05.2016
1
Lernen setzt Wahrnehmung voraus
Internes Modell
(Einordnung der
aufgenommenen Sinneseindrücke)
Zu Hause
Arbeit
Entspannung/Natur
Ausflug
Freund/Feind
Perzeptoren (Sinnesorgane zum):
Sehen, Hören, Riechen, Fühlen, Schmecken
16.05.2016
2
Eigene Definition von Intelligenz
Intelligenz ist die Menge von beherrschten Fähigkeiten eines Wesens
Dabei unterscheide ich zwischen
- der "körperlicher Intelligenz„, als körperliche Fähigkeiten (etwa die
Koordinationsfähigkeit des Körpers bei einem Kampfsportler) und
- der „geistiger Intelligenz“ als Fähigkeit unseres Geistes (etwa die
Anwendung einer mathematischen Methode).
Damit ergibt sich als Folgerung:
da alle Lebewesen sowohl körperliche wie auch geistige Fähigkeiten
besitzen, besitzen alle Lebewesen ob Baum, Amöbe oder Mensch auch
Intelligenz. Diese ist nur verschieden ausgeprägt.
Der Grad der gesamten Intelligenz ist proportional der Größe der Menge
von Fähigkeiten.
Eine Wertigkeit der Fähigkeiten wird nicht vorgenommen.
16.05.2016
3
Erste Beschreibung des Begriffs Lernen
Durch Lernen erweitert der Mensch seine körperliche und
geistige Intelligenz.
Kognitive/geistige Erweiterung (Ausbau des Weltmodells, der
verstanden Welt)
Körperliche Erweiterung (technische Entwicklung)
Zwischen geistiger und körperlichen Entwicklung gibt es
Abhängigkeiten.
So macht zum Beispiel die Anwendung verschiedener
technischer Methoden die Mathematik notwendig.
16.05.2016
4
Motivation des Menschen

Eine der wichtigsten Eigenschaften des Menschen ist
seine Fähigkeit,



Ziele zu definieren, (aus Bedarf (elementar – künstlich geweckt)
heraus)
Pläne zu entwickeln, um diese Ziele zu erreichen (abhängig von
dem bereits zur Verfügung stehenden Kenntnisstand) und
Objekte aus der Umwelt aktiv anzuwenden,
um diese Pläne umzusetzen (zunächst Objekte – mit
zunehmender Gesellschaftsentwicklung aber auch andere
Gesellschaftsmitglieder).
16.05.2016
5
Motivation des Menschen

Die einzelnen Aspekte dieser Fähigkeit kann man
untergliedern in:





Erkennen und Handhaben von möglichen Werkzeugen/Helfern
Verbessern und Optimieren von Werkzeugen/Helfern
Definition von Zielen auf Grundlage von Defiziten
Erstellen von Plänen und Handlungsalternativen zur
Zielerreichung
Verbesserung der Handlungsabläufe, z.B. durch
Aufgabenteilung
16.05.2016
6
Körperliche Intelligenz

Während der menschlichen Entwicklung wurden
Werkzeuge – im Sinn von künstliche Hilfsmittel zur
Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit –
gesucht und genutzt, die der physischen
Verbesserungen dienten.





Faustkeil – als Messer, zum Schneiden und auf der Jagd,
Verbesserung der Hände (Krallen)
Bogen, Speer, Lanze – Waffen, auf der Jagd oder als
Verteidigung/Angriff
Verbesserung des Kampfpotentials und der Reichweite
Rad – zum Rollen und Fahren,
Verbesserung der Fortbewegung und des Transportes von
Lasten
Linsen – Fernglas, Brille, Teleskop
Verbesserung der Sehkraft
u.s.w.
16.05.2016
7
Geistige Intelligenz

Zudem versuchte der Mensch seine geistigen
Eigenschaften zu verbessern, um – ähnlich wie mit
physischen Verbesserungen – effektiver mit seiner
Umwelt interagieren zu können







Der Kalender, zum Zählen der Tage und Einteilen der
Jahreszeiten, Festlegen und Abstimmen von Terminen ...
Abstrakte Konzepte wie z.B. die Null (zum Rechnen mit leeren
Mengen)
Verallgemeinerungen wie z.B. der Algorithmus-Begriff
(Ausgangspunkt war die Vereinfachung von Erbschaftsfällen)
Der Abakus – eine der ersten Rechenmaschinen
Kommunikations- und Nachrichtenmedien
Computer und technischen Interaktionsmedien
...
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8
Vor- und Nachteile der Einbeziehung erlernter Fähigkeiten in die Gesellschaft

technische Hilfsmittel heben
die "Beschränkungen des
Geistes" auf

der Mensch verliert seine
geistige Beweglichkeit

der Mensch wird "kognitiv"
leistungsfähiger

der Mensch begibt sich in eine
technischen (physisch und
kognitiv) Abhängigkeit

der Mensch kann
Aufgabenbereiche bearbeiten,
die mit normalen Mitteln nicht
zugänglich wären

der Mensch erzeugt eine
Informationsflut

die soziale Reife bleibt hinter
der technischen Reife zurück

der Mensch wird – bezogen
auf den Umgang mit
Technik/Wissen - früher reif
16.05.2016
9
Wissensverwaltung

Mit der Anhäufung des Wissens entsteht aber ein neues
Problem:
Wie soll sich ein Mensch all dieses Wissen aneignen
und merken?
16.05.2016
10
Wissensverwaltung




Es besteht der uralte Wunsch bei den Menschen, sich
Wissen leichter aneignen und besser merken zu können.
Lernen soll am Besten ohne Anstrengung oder im Schlaf
erfolgen.
In Gesellschaften mit wenig oder keiner Schriftsprache
oder hohem Analphabetentum ist das gesprochene Wort
die ausgeprägteste Kommunikationsgrundlage.
Nachrichten und geschichtliche Ereignisse wurden und
werden in Form von Erzählungen, Liedern, Sagen oder
Märchen an die Zuhörerschaft weitergegeben.
Je nach verwendeter Sprache wurden die Nachrichten
über eine große Entfernung mehr oder weniger
originalgetreu überliefert.
16.05.2016
11
Wissen darstellen


Von einigen Märchenerzählern wird behauptet, das sie
ein Repertoire von tausenden Märchen besaßen.
Solche Gedächtnis- und Lernleistungen sind jedoch nur
möglich durch ständiges intensives Üben und gut
organisiertes Wissen.


Viele Märchen bestehen aus einer schematischen
Grundstruktur: Haupt- und Nebenfiguren (Prinz, Prinzessin,
Ungeheuer) und Handlungshergang (Prinz tötet das Ungeheuer
und rettet die Prinzessin)
Der Erzähler merkt sich dann nicht die gesamte Geschichte,
sondern nur , zu welchen Grundschema sie gehört und welche
konkreten Personenangaben und Abweichungen vom üblichen
Handlungsschema es gibt (Ungeheuer ist ein Zauberer und
Prinz stirbt am Ende).
16.05.2016
13
Gedächtnis-Schemata

Frage:
Wie kann man sich viele Dinge merken (speichern) und
sich auch wieder daran erinnern (abrufen).

Das zu Speichernde wurde verstanden und kann rekonstruiert
werden.

Auf dem Gebiet der Rhetorik wurde schon in der Antike
Mnemotechniken entwickelt und genutzt




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Merksätze
Assoziationstechnik
Ersatzwortmethode
Loci-Methode
14
Test

Ein Zweibein saß auf einem Dreibein und aß ein Einbein.
Da kam ein Vierbein und stahl dem Zweibein das
Einbein. Daraufhin nahm das Zweibein das Dreibein und
warf es nach dem Vierbein.
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15
Test


Wie lautet die Geschichte?
Was bedeutet die Geschichte?
16.05.2016
16
Loci-Methode




Die Methode besteht darin, dass im Geiste an vertrauten
Orten die Dinge platziert werden, an die man sich
erinnern möchte.
Muss man z.B. eine Rede halten, dann stellt man sich
die Rede als den täglichen Weg von zu Hause zur Arbeit
vor und platziert an den Punkten, die man dabei immer
passiert, Stichworte, die den Verlauf der Rede liefern.
Diese Memotechniken sind außerordentlich wirksam und
werden auch heute noch gelehrt. Allerdings erfordert ihre
Anwendung sehr viel Übung: die Vorstellungsbilder
müssen erst wie eine neue Sprache erlernt werden,
damit Informationen, die durch sie kodiert werden, auch
behalten und wieder erkannt werden.
Im übertragenen Sinne: Vortrag und gleichzeitiger
Aufbau einer Grafik
16.05.2016
17
Loci-Methode

Einprägung per Spaziergang





Man schreibt sich den Lernstoff auf Merkzettel auf.
Man begibt sich mental auf einen Spaziergang (eine bestimmte
Tour) und hält dann an bestimmten Orten (z.B. auf einer Bank an
einer Bushaltestelle, bei einem Brunnen, bei einem Restaurant,
bei einem markanten Baum) an und merkt sich den Stoff eines
bestimmten Merkzettels.
Auf dem Merkzettel wird notiert, an welchem Ort der Inhalt
gelernt wurde.
Man macht den Spaziergang (mit immer denselben Stationen)
so lange, und wiederholt das Auswendiglernen der Merkzettel
bis man das Thema beherrscht.
In einer Prüfungssituation reicht es dann, sich gedanklich auf
den Spaziergang zu begeben und man erinnert sich
verhältnismäßig mühelos an das Gelernte.
[http://de.wikipedia.org/wiki/Mnemotechnik#Loci-Methode]
16.05.2016
18
Merksätze

Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unsere neun
Planeten.

Nicht ohne Seife waschen.

Ist das Mädchen brav,
ist ihr Bauch konkav.
Hat sie zu viel Sex,
so ist ihr Bauch konvex. [http://de.wikipedia.org/wiki/Merkspruch]
16.05.2016
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Assoziationstechnik

Ziel ist eine bildhafte Repräsentation des zu lernenden
Sachverhaltes

verschieden Sachverhalte werden dabei auf ein
besonders "starkes" (lustiges, brutales, emotionales …)
Bild reduziert (Chunk)

Grundsatz: Bildhafte Vorstellung nach der Prämisse:
"Je merkwürdiger, desto merk – würdiger."

Problem: Übung! Einüben eines Bild-Alphabets bzw.
Kreatives Gestalten von neues Assoziationen (zum
Beispiel Einkaufslisten)
16.05.2016
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Buchdruckkunst





Mit der Entwicklung der Buchdruckkunst und der immer
breiteren Verfügbarkeit von Büchern verloren die
Mnemotechniken zunächst an Bedeutung.
Grundtenor: Man muss nicht alles wissen, sondern nur
wissen, wo es steht. INTERNET!!!
Das Festhalten von Wissen in Form von Büchern führte
allerdings zu neuen Problemen: durch die rasch
anwachsende Wissensmenge war es kaum noch
möglich, mit dem Lesen und Aufnehmen von
Informationen schritt zu halten.
beim Auswendiglernen von Informationen wurde noch
selektiert, was nützlich ist bzw. was nicht und ob das
Gelernte vielleicht einem Schema folgte (MärchenSchemata).
geschriebenen Informationen werden weniger genau
selektiert:  viel redundante Informationen
16.05.2016
21
Erste Lehrmaschinen


Die zunehmende Wissensmenge , verteilt auf viele
Bücher, führte dazu, das schon im Mittelalter nach
maschinellen Möglichkeiten gesucht wurde, Wissen
einfacher zu vermitteln.
Ein "Lehr"maschine aus den Jahre 1588 ähnelte einem
Mühlrad, auf dem viele verschiedene Bücher
untergebracht waren. Durch drehen des Rades wurden
die Bücher genau vor die Augen des Lesenden
transportiert, Auf diese Weise sollte ein Lesender 3mal
soviel Informationen aufnehmen können wie normal, da
er nicht aufstehen und Bücher suchen musste.
16.05.2016
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Erste "Lehr"maschine - Abbildung
Agostino Ramellis Bücherrad
aus dem 16. Jahrhundert
Die Maschine wurde – soweit mir
bekannt ist – nie gebaut. Ihr
Grundgedanke ist jedoch heute aktueller
wie nie: HyperBooks bzw. HyperLinks.
Bildquelle: Hasebrook: Multimedia-Psychologie, S. 151
Die Idee dahinter: Ein Arzt sucht
Informationen über eine
Heiltherapie. Deshalb bestückt er
die Lehrmaschine mit vielen
Büchern über Kräuterkunde,
Arznei, Medizin und Hexerei. Stößt
er beim Lesen in einem
medizinischen Buch auf einen
Verweis zu einem bestimmten
Heilmittel, kann er sofort in den
Büchern für Kräuterkunde
nachsehen, welche Pflanzen
benötigt werden ...
16.05.2016
23
Rechenmaschinen

Seit den Mittelalter wurden eine ganze Reihe von
Denkmaschinen konstruiert; speziell Rechenautomaten.



1623; Schickards Addition- und Substraktionsmaschine
1674; Leibnitz Rechenmaschine
1793; Babbage "Difference Engine"
Nachdem Babbage das Konzept seiner deutlich
vielseitigeren Analytischen Maschine entwickelt hatte,
wandte er sich wieder den Differenzmaschinen zu und
entwarf zwischen 1847 und 1849 ein verbessertes Modell,
die Difference Engine No. 2. Diese konnte jedoch damals
wegen der unzureichenden technischen Möglichkeiten
nicht verwirklicht werden. Erst zwischen 1989 und 1991
wurde im London Science Museum die Difference Engine
No. 2 funktionsfähig nachgebaut.
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Differenzmaschine
16.05.2016
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



Der Traum, dass Maschinen den Menschen das Leben
leichter machen und ihn von schwierigen Aufgaben
befreien, hat sich bis heute erhalten.
Lernen gilt als ein sehr aufwendiges und anstrengendes
Unterfangen  neben Produktions- oder
Rechenmaschinen versuchten sich die Erfinder und
Gelehrten auch an Lehrmaschinen.
Während Lerner davon Träumen, im Schlaf zu lernen,
wünschen sich Lehrer eine Methode, um jedem Schüler
alles Beibringen zu können  Nürnberger Trichter.
Die Formulierung geht auf den Titel eines Poetiklehrbuchs von Georg Philipp
Harsdörffer mit dem Titel Poetischer Trichter. Die Teutsche Dicht- und
Reimkunst, ohne Behuf der lateinischen Sprache, in VI Stunden einzugießen
zurück. Die Herkunft des Trichters leitet sich von der Herkunft Harsdörffers ab, der
aus Nürnberg stammte.
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25
Mechanische Lehrmaschinen 1




Die am 20. Februar 1866 von Halcyon Skinner
patentierte Buchstabiermaschine gilt heute als die erste
funktionierende Lehrmaschine.
Skinner hatte eine Maschine gebaut, die einem
Lernenden ein Bild präsentierte und über eine Tastatur
die Eingabe der zugehörenden Bezeichnung verlangte.
Bsp.: Bild eines Pferdes  HORSE (hätte aber auch
DOG sein können!)
Die Maschine akzeptierte allerdings jede (gespeicherte)
Eingabe und bewertete sie nicht bzgl. der Zugehörigkeit
zum Bild.
16.05.2016
26
Mechanische Lehrmaschinen 2



1898 veröffentlichte der Psychologe Edward Thorndike
eine Arbeit über das Lernverhalten von Katzen.
Thorndike formulierte auf der Basis dieser
Untersuchungen die erste Fassung des "Gesetzes der
Auswirkung" (law of effect):
"Können in einer Situation mehrere Reaktionen
ausgeführt werden, so wird diejenige Reaktion stärker
mit der Situation verbunden, die den befriedigendsten
Zustand bewirkt. Bewirkt eine Reaktion jedoch einen
unangenehmen Zustand, so wird die Verbindung zur
Lernsituation geschwächt."
Bezogen auf eine Unterrichtssituation empfahl
Thorndike, viel Raum für Üben einzuplanen und
sicherzustellen, dass die Lerner Interesse an der
verlangten Leistung aufbringen, damit das Erreichen des
Lernziels einen angenehmen Zustand bewirkt.
16.05.2016
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Thorndike - Lernexperimente
Bildquelle: Internet:
www.nickyhayes.co.uk
Bildquelle:
Zimbardo "Psychologie", 16. A, S. 262
16.05.2016
28
Mechanische Lehrmaschinen 3



1911 ließ der Psychologe Herbert Aikens eine weitere
Buchstabiermaschine patentieren, deren psychologische
Grundlage die Theorien von Thorndike war.
Aiken stellte sich das Schreibenlernen als einen
Lernprozess nach dem Prinzip: "Versuch und Irrtum" vor.
Er ließ sich von der Vorstellung leiten, das Kinder sich
"wünschen", eine Bild-Wortkombination zu
komplettieren, ähnlich einem Puzzle. Das Puzzle zu
lösen erzeugt einen befriedigenden Zustand.
Aikens Konstruktion war eine einfache Box, in die eine Karte mit einem Bild geschoben wurde.
Auf der Rückseite der Karte waren unregelmäßige Zacken angebracht. Die Lernenden versuchten
nun, die zu einem Bild gehörenden Buchstaben hinter das Bildkärtchen in die Box zu stecken.
Durch die unregelmäßigen Zacken passen die Buchstabe allerdings nur in einer Reihenfolge
zusammen. (Siehe nächste Seite)
16.05.2016
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Mechanische Lehrmaschinen – Bild 1
Bildquelle: Hasebrook: Multimedia-Psychologie, S. 154
16.05.2016
30
Mechanische Lehrmaschinen - Spiele
Bildquelle:
www.ravensburger.de
16.05.2016
31
Mechanische Lehrmaschinen – Spiele
16.05.2016
32

Um 1920 musste Thorndike seine eigene Theorie
revidieren:



Er ging davon aus, das ein optimales Lernergebnis einmal durch
sein "Gesetz der Auswirkung" und zum anderen durch häufiges
Üben erzielt werden kann.
Die Lehrenden sollten sicherstellen, dass die Lernenden ein
möglichst großes Interesse an der verlangten Leistung
aufbrächte, damit das Erreichen des Lernziels einen
angenehmen Zustand bewirkte.
Untersuchungen zeigten allerdings:



16.05.2016
Übung führt nicht bei allen Aufgaben zur Leistungsverbesserung
Belohnung führt zu einer Erhöhung des gewünschten Verhaltens
und zeigte sich als effektivste Lehrmethode
Bestrafung führte nur geringfügig zur Verminderung unerwünschter
Verhaltensweisen
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Mechanische Lehrmaschinen 5




1928 präsentierte Sidney Pressey eine "Maschine für
Intelligenztest".
Bei ihrer Konstruktion flossen die neuen Erkenntnisse von der
Wirksamkeit von Belohnung und Bestrafung mit ein: positives
Verhalten wurde belohnt, eine direkte Bestrafung gab es
nicht.
Die Maschine präsentierte Fragen, die mittels MultipleChoise-Tasten beantwortet wurden. Ein Zählwerk speicherte
die Anzahl der richtigen Antworten. In einer späteren Version
wurde ein Bonbon-Spender angebacht, der Belohnungen
"verteilte".
Statt falsche Eingaben zu bestrafen, war der Nutzer in der
Lage, in einem Lernmodus zu wechseln; dabei konnte er die
Antworttasten solange drücken, bis er die richtige Antwort
gefunden hatte und somit die richtige Antwort zu einer
gestellten Frage erlernen.
16.05.2016
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Mechanische Lehrmaschinen - Bild
Intelligenztests
Pressey‘s Maschine "belohnte" richtige
Antworten durch Bonbon‘s u.ä. Leider
reicht diese recht mechanische Sichtweise
auf das Lehrverhalten beim Menschen nicht
aus, um in allen Situationen und
kontinuierlich Lernerfolge zu erzielen.
Menschen lernen oft "unberechenbar"
Bildquelle: Hasebrook: Multimedia-Psychologie, S. 157
16.05.2016
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Behavioristische Lehr-/Lerntheorien


Die meisten Entwürfe der damaligen Lehrmaschinen
waren allerdings nichts anderes als Trainings- oder
Testmaschinen:
Frage  Antworte  Überprüfung  Reaktion 
nächste Frage ...
Teilweise lieferte der Einsatz dieser Maschinen
paradoxe Effekte, so z.B.:




der Lerneifer ließ nach;
dargebotenes Wissen wurde nur noch wiederwillig
aufgenommen
Schon gelernte Sachverhalte wurden wieder verlernt
Ein Grund dafür war z.B., dass die zwar vorhandene,
aber von außen kommende Belohnung die innere
Freude am Lernen stark verminderte.
Man spricht dabei von einer Untergrabung der
intrinsischen Motivation durch extrinsischen Motivation.
16.05.2016
36
Behavioristische Lehr-/Lerntheorien 3

Thorndike ging davon aus, das es nur zwei
grundlegende Arten des Lernens gibt:
1.
Lernen durch Reaktionsauswahl
•
2.
Lernen durch Assoziationswechsel
•

In einer gegebenen Situation wird die Reaktion ausgewählt, die
das befriedigenste Ergebnis liefert.
Eine ursprünglich an eine Situation gebundene Verhaltensweise
wird auch in einer anderen Situation gezeigt.
Allgemein gilt für den Behaviorismus:


16.05.2016
der Lernprozess wird als eine lange Kette von Verknüpfungen
aus Reizen und den damit verknüpften Reaktionen angesehen
die Reiz-Reaktions-Verbindung kann auf unterschiedliche
Weise beeinflusst werden
37
Behavioristische Lehr-/Lerntheorien 4

"Lernen durch Einsicht" waren für Behavioristen "eine
unverbindliche Zauberei" (Einstellen eines spontanen Verständnisses
für ein Problem/eine Problemlösung; "der Knoten ist geplatzt"; eine "kritische Masse"
an Wissen wurde erreicht)



Radikale Vertreter der Behaviorismus kritisierten
Thorndike, da er bei seinen Lerntheorien nicht
beobachtbare Zustände annahm, wie "angenehme" oder
"unangenehme" Gefühle.
Diese vereinfachte und mechanische Sicht des Lernens
führte dazu, das den darauf aufbauenden
Lehrmaschinen kein großer (Lehr/Lern)Erfolg
beschieden war.
Bis 1936 wurden allerdings ca. 700 Patente angemeldet.
16.05.2016
38
Behaviorismus – Die 2. Generation


Im klassische Behaviorismus wird das
Verhalten des Menschen nur als eine
Funktion der Reize aus der Umwelt und
der Persönlichkeitsfaktoren (Intelligenz,
Stessfaktor ...) angesehen.
Dem gegenüber steht nach Thorndike
u.a. der Neo-Behaviorismus, der
"intervenierende Variable" postuliert, die
die Erfahrungen, Lernergebnisse, und
Sozialbeziehungen berücksichtigen.
16.05.2016
39
Behaviorismus – Die 2. Generation

1958 formulierte der Behaviorist Burrhus Skinner auf der Grundlage
von Beobachtungen bei Kindern sieben pädagogisch wertvolle Schritte:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Die Lernziele müssen klar und objektiv formuliert werden, damit gezielte
Rückmeldungen und Belohnungen gegeben werden können. (Skinner
verstand darunter beispielsweise eine Liste von Fragen und Antworten)
Der Unterrichtsstoff muss in eine Abfolge von Frage- und
Antwortkombinationen gebracht werden. Diese "Rahmen" sollten von
leichten zu schwierigen Inhalten fortschreiten und den Stoff aus möglichst
unterschiedlichen Blickwinkeln angehen.
Die Lernenden sollen möglichst aktiv sein und Fragen und Aufgaben auch
wirklich bearbeiten.
Auf jede Antwort muss unmittelbar eine Rückmeldung folgen.
Aufgaben sollten so gestellt sein, dass sie mit hoher Wahrscheinlichkeit
richtig gelöst werden.
Alle Schüler sollten eine Unterrichtseinheit jeweils in ihrem persönlichen
Lerntempo bewältigen.
Besonders ausdauerndes und gutes Arbeiten sollte durch eine Reihe von
Zusatzbelohnungen bekräftigt werden.
16.05.2016
41
Behaviorismus – Die 2. Generation

Skinners Regeln wurden zu einem Leitfaden für die
Entwicklung von Lehrmaschinen und Unterrichtsplänen:




Der Lehrstoff wurde gegliedert und strukturiert und gewann das
Aussehen eines "Programms"
Unterricht, der auf solchen "Programmen" basierte, nannte man
"Programmierten Unterricht"
Bis in die heutige Zeit gelten diese Regeln mehr oder weniger
gut umgesetzt in Computer-Lehrprogrammen (CBT, CAI, MBT)
Skinners Ansatz wird heute häufig abqualifiziert [1,S. 6],
jedoch können viele dieser "Regeln" auch außerhalb des
Behaviorismus begründet werden
16.05.2016
42
Programmierter Unterricht




In den 70er Jahren gab es in Westdeutschland Vorstellungen, den
schulischen Lehr-/Lernprozess programmieren und nach dem
technischen Modell des Regelkreises modellieren zu können.
Der Lehrer wurde als aktiver Regler gedacht, der in Form seiner
Methoden über Stellglieder verfügt, mit denen er belehrend auf die
Regelgröße des noch unbelehrten Schülers einwirkt, bis dieser
einen Istwert anzeigt, der sich einem Sollwert annähert, den der
Lehrer definiert hat.
Das Verhältnis von Istwert und Sollwert wird dem Lehrer durch
Leistungsüberprüfungen, die als Messfühler des Lernprozesses
beim Schüler fungieren, zurückgemeldet.
Fallen Ist- und Sollwert auseinander, wird der Regelkreis erneut
durchlaufen, bis eine Angleichung erfolgt ist. Dann kann der Lehrer
zum nächsten Lernabschnitt übergehen, bei dem der gleiche
Regelungsprozess ausgelöst wird.
Quelle: http://www2.uni-jena.de/didaktik/did_03/programm.htm
16.05.2016
43
Programmierter Unterricht
Quelle: http://www2.uni-jena.de/didaktik/did_03/programm.htm
16.05.2016
44
Behaviorismus – Die 2. Generation

Skinners Lern-/Lehrtheorie basiert auf der Vorstellungen von zwei
Formen der Konditionierung

1. Form: Klassische Konditionierung:
dem natürlichen, meist angeborenen Reflex wird künstlich ein neuer,
bedingter Reflex (Reiz) hinzugefügt. Der bedingte Reflex wird dabei die
gleiche Reaktion hervorrufen, wie der natürliche, unbedingte Reflex.
 2. Form: Operante Konditionierung: Verstärkung eines operanten
Verhaltens. Das Reiz-Reaktions-Schema wird um die Konsequenz
erweitert, die eine Reaktion hervorruft. Diese Konsequenz dient als
Verstärker.

Man unterscheidet die Verstärker nach ihrer Wirkung. Gerade negative
Verstärker und Bestrafung werden häufig miteinander verwechselt.



16.05.2016
positive Verstärker
sind jene Dinge, die die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Reaktion erhöhen,
wenn sie der Situation zugeführt werden.
negative Verstärker
sind jene Dinge, die die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Reaktion erhöhen,
wenn sie aus der Situation entfernt werden. (Ein aversiver Stimulus wird entfernt)
Bestrafung
werden jene Dinge bezeichnet, die die Auftretenswahrscheinlichkeit einer
Reaktion senken, wenn sie der Situation zugeführt werden
45
Teilnahme von Studenten an Übungen / Übungsaufgaben, die
dort gemacht werden, werden bewertet und als
Prüfungsvoraussetzung genutzt.
Teilnahme an Übungen
wird mit Punktesystem
bei der Prüfung
berücksichtigt
"Edutainment" entfällt
und straffer Unterricht
erfolgt.
16.05.2016
Wer nicht teilnimmt,
muss Zusatzaufgaben
lösen.
Bei Teilnehmern
werden auch
fehlerhafte Lösungen
akzeptiert.
46
Skinners Lehrmaschine

Basierend auf seinen Theorien entwickelte Skinner einige
interessante Lehrmethoden und Lehrmaschinen (Skinner-Box)
Bildquelle: Zimbardo "Psychologie", 16. A, S. 263
16.05.2016
47
Skinners Lehrmaschine



Eine Methode ist das "backward-chaining" (in etwa:
Rückwärts-Verkettung)
Diese Methode verwendete er für die Konstruktion einer
Schreib-Lernmaschine, ähnlich der Maschine von
Halcyon Skinner.
Die Rückwärtsverkettung nach Skinner wird heute für
das Schreibenlernen nicht mehr empfohlen, jedoch
durchaus für Handlungsabläufe, die sich aus mehreren
kleinen Teilabläufen zusammensetzen.
16.05.2016
48
–
–
–
–
Prinzip der Rückwärtsverkettung nach Skinner
Die
Maschine zeigte ein Bild, dessen Bezeichnung
geschrieben werden soll.
Zum Anfang (Bild/Bezeichnung ist neu) sind fast alle
Buchstaben vorhanden, der Lernende muss nur wenige
ergänzen  schnelle Erfolgsrückmeldungen.
Bei weiteren Übungen fehlen immer mehr Buchstaben,
bis die Bezeichnung schließlich ganz eingegebene
werden muss.
Grundüberlegung: der Lernende erhält eine rasche
Belohnung für richtiges Verhalten, Komplexität nimmt
schrittweise zu.
16.05.2016
49
Skinners Schreibenlernen 1
C O M _ U _ E R
16.05.2016
50
Skinners Schreibenlernen 2
C _ M _ U _ _ R
16.05.2016
51
Skinners Schreibenlernen 3
C _ _ _ _ _ _ R
16.05.2016
52
Lehrmaschinen in Deutschland





Seit den 60er Jahren gibt es in Deutschland eine Reihe von
Pilotstudien.
Viele Programm beschäftigen sich mit der Lehre von
Mathematischen Sachverhalten, da sich dieser Unterrichtsstoff als
besonders geeignet für den Programmierten Unterricht nach Skinner
zeigte.
Obwohl sich viele dieser Studien als nützliche Ergänzung des
Unterrichtes erwiesen, scheiterte die bundesweite Umsetzung oft an
finanziellen Mitteln – eine flächendeckende Versorgung der
Schulen/Schüler mit PC's wurde trotz der Bemühungen in den
letzten Jahren noch nicht erreicht.
Ein andere Grund für die zähe Durchsetzung von Lernsoftware ist
die mangelhafte Ausbildung des Lehrpersonals und die Angst der
Lehrer, durch die Einführung des Computerlernens ihre
Arbeitsplätze zu verlieren.
Ein dritter Punkt ist die oft schlechte Qualität der Lehrprogramme
bzw. der ungünstige Kosten/Nutzenfaktor; in einer Untersuchung
des Bundesministeriums für Berufliche Bildung (BIBB) u.a. geht
hervor, das viele Programm wegen ihrer schlechten Qualität
abgelehnt werden oder aus Gründen der Unwirtschaftlichkeit.
16.05.2016
53
Neue Lernwelten

Neuer Schwung in der Entwicklung von Lehrsystemen
erfolgt in den USA durch das Militär


Zum einen wurden Neuerungen bei der Verwaltung
umfangreicher Dokumentenbestände eingebracht, die zur
Entwicklung des Internets und spezielle zu Hypertext-Strukturen
führten.
Zum anderen gab es eine Weiterentwicklung der
maschinengestützten Ausbildungen, hervorgerufen durch den
großen Bedarf an schnell ausgebildeten Soldaten im VietnamKrieg.


16.05.2016
IBM entwickelte aus der Basis eines Großrechners mit 32 KB
Hauptspeichers und 20 anschließbaren Arbeitsstationen eine 102
Stunden umfassendenden Instruktionskurs für die Luftwaffe
JSEP – Job Skills Education Program umfasst 300 Lektionen ist
eins der weltweit größten Bildungsprogramme und wird
ausschließlich für militärische Zwecke eingesetzt.
(Quelle Hasebrook, Multimedia-Psychologie)
54
Neue Lernwelten 2

Die neue Generation von Bildungsprogrammen stützte
sich mehr auf kognitive Theorien (wie z.B. auf die von
Jean Piaget) als auf rein behavioristische Konzepte.


Es wurde erkannt, dass die strenge Trennung von operanter und
klassischer Konditionierung ( Skinner) nicht mehr beibehalten
werden konnte.
Durch die Wiederaufnahme der Ideen von Thorndike (
"angenehme" und "unangenehme" Gefühle) wurde das Interesse
an "inneren, nicht direkt beobachtbaren Zuständen" in den
Mittelpunkt der Forschung gerückt.
16.05.2016
55
Neue Lernwelten 3.1 (Skinner)
instrumentelles Verhalten
Reiz
Reaktion
Hunger
Hebel drücken
16.05.2016
Belohnung
Futter
56
Neue Lernwelten 3.2 (Thorndike)
Reiz
Hunger
Mentaler Zustand
unangenehm, muss
beseitigt werden
instrumentelles Verhalten
Reaktion
Hebel drücken
16.05.2016
Belohnung
Mentaler Zustand
Futter
angenehm, bin satt
57
Neue Lernwelten 4

Ein weiteres Problem für den Behaviorismus war die Beschreibung
von Lernvorgängen, bei denen kein beobachtbares Verhalten
auftrat.


Experimente hatten gezeigt, das gelerntes Verhalten durchaus erst im
Gedächtnis behalten werden kann, ohne es unmittelbar umzusetzen.
( Wie kann man mit einer Brille Feuer machen?)
Des weiteren wurde ein Interpretationsfehler der Behavioristen
entdeckt:
Bei der genaueren Analyse von Konditionierungsexperimenten hatte
man schon früh festgestellt, dass die Lernkurve, in denen der
Lernfortschritt über die verschiedenen Übungsdurchgänge
aufgezeichnet wurde, nur deshalb einen allmählichen Anstieg
zeigte, weil die Behavioristen stets die Daten von mehreren Tieren
oder Versuchspersonen zusammenfassten.
Die individuellen Lernverläufe nährten sich jedoch häufig
keineswegs allmählich und schrittweise einem Lernziel. Viel häufiger
zeigten die individuellen Lernkurven einen plötzlichen Anstieg
zielgerichteten Verhaltens, der sich nur damit begründen ließ, dass
zu diesem Zeitpunkt einsichtiges Lernen stattgefunden haben muss.
16.05.2016
58
Jean Piaget



Piaget versucht mit seiner Theorie nicht
nur mentale Repräsentationen zu
beschreiben (WAS) , sondern auch, wie
wir diese Repräsentationen erhalten
(WIE).
Seine Theorie ist eine kognitive
Entwicklungstheorie.
Piaget versucht den Prozess zu
beschreiben, wie Kinder ein Verständnis
von sich selbst und ihrer Umwelt
erwerben, das dem der Erwachsenen
immer ähnlicher wird.
16.05.2016
59
Jean Piaget 2

Piaget besaß eine biologischen Ausbildung und nährte
sich psychologischen Problemen auch von dieser Seite,
in dem er sich fragte:


Welches sind die Charakteristika von Kindern, die sie befähigen,
sich ihrer Umwelt anzupassen?
Was ist die einfachste, genauste und brauchbarste Art,
Kindesentwicklung zu klassifizieren und zu ordnen?
16.05.2016
60
Jean Piaget 3



Nach Piaget bedeutet Lernen, das sich ein Organismus
an seine Umwelt anpasst. Es findet ein
Adaptionsprozess statt.
Adaption bezieht dabei die Interaktion mit der Umwelt
ein.
Interaktion findet durch das Wechselspiel zweier
komplementärer Prozesse statt: der Assimilation und der
Akkomodation.
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61
Assimilation und Akkomodation
Quelle unbekannt
16.05.2016
62
Jean Piaget 4 - Assimilation


Bei der Assimilation reagiert der Organismus mit
Handlungen auf seine Umwelt, die in seinem Repertoire
vorhanden sind; man sagt, der Organismus assimiliert
die Objekte seiner Umwelt bzgl. seiner Aktivitäten
Bsp.:
Ein Student kennt die Programmiersprache C (Syntax
und Semantik).
Nun soll er PHP erlernen.
Grundsätzliche Strukturen werden gesucht/gefunden:
- Variablen:
int i
$i
- Felder:
int i[10];
$i = array();
- Alternativen:
if (Bedg) { … }
…
16.05.2016
63
Jean Piaget 5 – Akkomodation


Akkomodation tritt auf, wenn aus der Interaktion mit der
Umwelt eine Handlungsänderung resultiert, d. h. wenn
die Aktivitäten im Repertoire eines Organismus in ihrer
Qualität bzw. Quantität verändert werden
Bsp.:
Der Student kennt C (Syntax und Semantik).
Nun soll er PROLOG erlernen.
Grundsätzliches anderes Herangehen fordert ein
Umdenken bei der Konstruktion von
Anweisungen/Algorithmen.
16.05.2016
64
Jean Piaget 6 – Strukturen


Nach Piaget sind Assimilation und Akkomodation
funktionale Invarianten, d. h. egal wie alt der Organismus
ist, er interagiert stets auf die selbe Art und Weise mit
der Umwelt, entweder durch Nutzung bekannter
Aktivitäten (Assimilation) oder durch Veränderung der
Handlungen (Akkomodation)
Das Handlungsrepertoire eines Organismus bildet seine
intellektuelle Struktur; d. h. für jede ausführbare
Handlung gibt es eine entsprechende mentale Struktur.
 Assimilation ist die Benutzung mentaler Strukturen
 Akkomodation die Veränderungen solcher Strukturen
16.05.2016
65
Jean Piaget 7 – Reflexe




Piagets Grundfrage: Mit welchen kognitiven Strukturen
wird ein Kind geboren  denn eine Kind "verhält" sich
schon unmittelbar nach der Geburt, es versucht zu
saugen, zu greifen, zu betrachten ...
Die primitive intellektuelle Struktur eines Kindes wird
durch Reflexe definiert.
Wiederum gilt dabei:
 das Üben der Reflexe entspricht der Assimilation von
Umweltobjekten (Saugen an der Brust, am Schnuller, an
der Flasche ...)
 Verändern von Reflexen entspricht der Akkomodation
Bei der Erziehung von Kindern muss man sich bewusst
machen, ob man bestehende Strukturen verändern oder
verstärken möchte.
16.05.2016
66
Jean Piaget 8

Assimilation und Akkomodation sind zwar
komplementäre Teilprozesse der Interaktion, jedoch
treten sie nicht unbedingt getrennt auf


Neue Verhaltensweisen basieren immer auf alten Lerninhalten;
von nichts kommt nichts
Wird eine bekannte Handlungsweise auf eine anscheinend
bekannte Situation angewendet, so sprechen wir von
Assimilation; stellt es sich jedoch heraus, das die Handlung in
der entsprechenden Situation nicht "passt", so lernt die Person
neue Fakten (Grund, warum die Handlung nicht passt) und muss
die bestehende Handlung anpassen (Akkomodation)
Selbst bei der erfolgreichen Benutzen einer sehr vertrauten
Handlungsweise (Assimilation) findet eine Strukturänderung
statt; die erfolgreiche Nutzung verstärkt zum Beispiel die
Auftretenswahrscheinlichkeit dieser Handlung (Akkomodation)
16.05.2016
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Jean Piaget 9


Nach Piaget können intellektuelle Strukturen zu
Handlungsschemata zusammengefasst werden:
Greifschema, Saugschema ...
Intelligenz wird dabei als diejenige Eigenschaft von
Aktivität verstanden, die sich im maximal adaptiven
Verhalten an die vorgefundene Umwelt widerspiegelt.
Verhalten
Struktur
Reiz
Funktionsweise
Assimilation
Handlung
Akkomodation
Umwelt
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Jean Piaget 10



Nach Piaget können adaptive Aktivitäten 3 verschiede
Formen annehmen: Spiel, Imitation und intelligente
Adaption
Intelligente Adaption bestimmt im allgemeinen die
Aktivitäten von Erwachsenen bzw. setzt das
Vorhandensein einer Vielzahl von hochentwickelten
intellektuellen Strukturen voraus
Bei der Entwicklung von Kindern treten deshalb vor allen
Spiel und Imitation als Aktivitäten auf
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69
Spielen 1



Beim Spielen überwiegt die Assimilation. Wenn eine
Kind spielt, assimiliert es fortwährend Objekte an
bestimmte Aktivitäten, ohne Rücksicht auf diejenigen
Eigenschaften, die weniger gut passen.
Bsp.:
Ein Kind hat eine Anziehpuppe mit Schuhen. Es kann
diese Puppe alleine anziehen. Eines Tages versucht sie,
dem Teddy die Schuhe der Puppe anzuziehen.
Piaget macht in seinen Theorien deutlich, das Kinder bei
solchen Prozessen bestimmte Handlungen üben und
sich somit die entsprechenden Schemata stabilisieren:
 das Schema wird verfügbarer
 weiteres Lernen, welches auf diesen "alten"
Lerninhalten basiert, wird effektiver
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70
Spielen 2



Im Verlaufe der Entwicklung durchläuft ein Kind
verschiedene Stadien, in denen es jeweils anders spielt.
Dabei gibt es große Unterschiede beim Verstehen von
Regeln und der Beziehung zwischen Moral und Regeln.
Piaget war der erste, der sich mit dem Regelverständnis
von Kindern auseinander setzte
16.05.2016
71
Spielen 3
Stadium
Ungefähres Alter
Verständnisgrad
Befolgung der
Regeln
1
< 3 Jahre
Keine
Regelverständnis
Spiel folgt keinen
Regeln
2
3 bis 5
Regeln wurden von
einer Autorität
gegeben und sind
unveränderlich
brechen und ändern
Regeln ständig
3
5 bis 11/12
Regeln sind sozialer
Art und veränderlich
verändern die Regeln
nicht, strenge
Einhaltung
4
> 11/12
Komplettes
Verständnis
verändern Regeln
nach beiderseitiger
Übereinkunft
16.05.2016
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Spielen 4

Fazit:
Ersinnt man sich Spiele (oder Programme) für Kinder, so
sollte man sich stets vor Augen halten, in welchem Alter
sich die Zielgruppe befindet, um das Spiel an sie
anzupassen;
dabei sollte die Anpassung nicht nur einen optischen,
kosmetischen Zweck verfolgen,
sondern sich auch auf das zugrundeliegenden
Regelverständnis beziehen.
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73
Imitation


Bei der Imitation ahmt das Kind eine fremde Handlung
nach. Oft liegt der Wunsch zugrunde, was anderes zu
sein.
Über das geistige Darstellen von Handlungen werden
kognitive Strukturen entwickelt und meist mit Sprache
verbunden.
Bsp.:
Kind beobachtet seine Mutter mit dem neuen Baby und
imitiert die Handlungen mittels seiner Puppe;
Gefahr: auf diese Weise werden klassische
Handlungsbilder einer Gesellschaft schon in den
Kindertagen verankert.
16.05.2016
74
Zusammenfassung Piagets Theorien
1.
2.
3.
Die Interaktion des Menschen mit der Umwelt tendiert
zur Adaption.
Verschiedene Entwicklungsstadien umfassen qualitativ
verschiedene intellektuelle Strukturen, d. h. ein Kind ist
keine Kleinausgabe eines Erwachsenen.
Kognitive Entwicklung bedeutet auch gleichzeitig (aber
eben nicht nur!) das Wachsen von Wissen;
Wissen besteht dabei nicht nur aus Informationen,
sondern auch aus Regeln zur Organisation und
Transformation von Informationen.
16.05.2016
75
Zusammenfassung Piagets Theorien 2
4.
5.
Die Rolle der Logik:
Nach Piaget besteht die kognitive Entwicklung im
Erwerb zunehmend fortgeschrittener Systeme zur
Behandlung von Informationen
 von sehr einfachen, direkten und spezialisierten
Handlungen zu komplexen und generalisierten
Problemlösungsprozessen
Reifung, Umwelt, Gleichgewichtsstreben und
Sozialisation sind die das Lernen formenden Kräfte.
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76
Literatur

[1] Niegemann et.al., Kompendium E-Lerning, 2004,
Springer-Verlag
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