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E-Learning und Neue Medien
Forschung

Forschung an der Professur


Motivation und Emotion sind in den letzten Jahren multimedialer Lernforschung zu den am häufigsten untersuchten, mediierenden Variablen geworden. Es gibt kaum noch Zweifel daran, dass affektive und motivationale Faktoren einen entscheidenden Einfluss auf die Lernleistung besitzen. Inwieweit sich jedoch multimediale Designelemente, die den beiden Faktoren zugeschrieben werden, zur Verbesserung von Behaltens- und Transferlernleistungen nutzen lassen, wird in diesem Forschungsbereich näher untersucht. Dafür sollen exemplarisch Forschungsergebnisse aus den Bereichen Emotional Design, Anthropomorphisierung sowie Wahlmöglichkeiten in Lernumgebungen aufgegriffen und im E-Learning-Kontext näher untersucht werden.

Unter Emotional Design werden alle Bemühungen verstanden, Elemente in einer Lernumgebung einzufügen oder zu verändern, um lernrelevante bzw. lernunterstützende Emotionen zu erzeugen. Dazu gehören Texte und Bilder, aber auch Videos, Animationen, Lernseitengestaltung und andere Induktionsmethoden zur Erzeugung von Arousal (Aktivierungspotenzial) und Valenz wie Biofeedback. In diesem Projekt liegt der Fokus auf dekorativen und instruktionalen Bildern sowie der Wirkung von Farben.

Emotional Design


Anthropomorphisierung wird in technologiegestützten Umgebungen als Tendenz zur Erkennung menschlicher Verhaltensweisen in künstlichen Systemen verstanden. Das heißt, dass Menschen bspw. Computer betrachten als wären diese soziale Interaktionspartner und sprechen ihnen Eigenschaften zu, die sonst nur menschliche Interaktionspartner aufweisen. Bezogen auf multimediale Lernumgebungen wurde der Einfluss jedoch bisher nicht hinreichend untersucht und wird daher in diesem Forschungsprojekt erweitert.

Anthropomorphisierung


Menschen, die sich in Lernsituationen autonomer bzw. selbstständiger fühlen, erreichen höherer Lernergebnisse. Autonomie wird bereits durch die Möglichkeit zwischen Optionen auswählen zu können erhöht. Im Rahmen dieses Teilprojektes werden die Auswirkungen von Wahlmöglichkeiten auf motivationale und kognitive Prozesse beim multimedialen Lernen untersucht.

Für Anfragen zu diesen und weiteren Themen im Forschungsfeld der Gestaltungsempfehlungen steht Ihnen unser Mitarbeiter Sascha Schneider gerne zur Verfügung.

Das zentrale Charakteristikum dieses geplanten Promotionsvorhabens stellt die Verknüpfung von instruktionspsychologischer Theorie und kognitionswissenschaftlicher Methode dar. Aus instruktionspsychologischer Sicht steht dabei die Cognitive Load Theory (CLT) von John Sweller im Fokus, welche unter anderem die Differenzierung des Cognitive Load Konstrukts in die drei Facetten des intrinsischen, extraneous und germane Cognitive Load postuliert. Während der intrinsische Cognitive Load aus der Komplexität des Lernmaterials sowie dem jeweiligen Lernervorwissen resultiert, wird der extraneous Cognitive Load mit der Art der Instruktion assoziiert. Der germane Cognitive Load schließlich entsteht aus den lernrelevanten Prozessen von Schemaerwerb und Automation. Auch wenn diese Facetten in der Literatur bereits umfassend beschrieben wurden, lassen sie sich empirisch nur schwer direkt erfassen und kaum sauber trennen.

Dies soll nun durch den Einsatz der kognitiven Modellierung erreicht werden, einer kognitionswissenschaftlichen Methode, deren große Stärke darin liegt, basale menschliche Kognition präzise zu formalisieren. Auf dieser Basis lassen sich begründete Erklärungsansätze für menschliche Verhaltensphänomene ableiten. Insbesondere die kognitive Architektur ACT-R von John R. Anderson bietet in diesem Zusammenhang ein breit genutztes, theoretisch fundiertes Werkzeug, welches neben der Untersuchung grundlegender kognitionspsychologischer Fragestellungen zunehmend auch in eher angewandten Bereichen wie der Mensch-Computer-Interaktion Anwendung findet. ACT-R zeichnet sich im Besonderen durch seine modulare, neurophysiologisch angelehnte Struktur, die Repräsentation deklarativen Wissens in Form von Chunks sowie die Interaktion der definierten Module anhand von Produktionsregeln aus. Durch die computationale Implementierung (siehe Abbildung) lassen sich die aufgestellten Modellannahmen direkt in ausführbaren Modellcode übersetzen. Die auf diese Weise gewonnenen Aussagen zur Modellperformanz ermöglichen die Ableitung von Vorhersagen über menschliches Verhalten in einem bestimmten Aufgabenkontext.

ACT-R “in action“: Visicon, Experimental Window, Buffer Viewer, Listener & Control Panel während der “Subitizing Task”
Für Anfragen zu diesen und weiteren Themen im Forschungsfeld steht Ihnen unsere Mitarbeiterin Maria Wirzberger gerne zur Verfügung.

"Serious Games" oder auch digitale Lernspiele sind Teil des wissenschaftlichen Forschungsbereichs der Professur E-Learning und Neue Medien. Begleitend zu Lehre und Promotion werden mit kommerzieller Software wie "Portal 2", "Universe Sandbox" (im Rahmen des Projektes "Steam for Schools") oder "Minecraft" empirische Studien durchgeführt, um realitätsnah instruktionspsychologische Aspekte des Game Designs zu erforschen.
Screenshots Lernspiele



Es wurde bereits das Lehr- und Lernprojekt "Atlantis" mittels MinecraftEDU entwickelt und getestet. Es umfasst Lernbereiche, Übungsaufgaben und Interaktionsmöglichkeiten, die Probanden spielerisch erkunden können. Zukünftige Studien in dieser und anderen Lernumgebungen werden sich aus einer kognitionspsychologischen Perspektive unter anderem mit kollaborativem/kompetitiven Lernen, affektiven Effekten, der Zielsetzungstheorie und dem seductive detail Effekt befassen.

Screenshots MinecraftEDU Atlantis



Für Anfragen zu diesen und weiteren Themen der digitalen Lernspielforschung steht Ihnen unser Mitarbeiter Herr Steve Nebel gerne zur Verfügung.

Welche Rolle spielen dreidimensionale Repräsentationen, Bewegungen und haptisches Feedback beim Lernen? Neuartige haptische Eingabegeräte und Virtual Reality-Umgebungen ermöglichen komplexe Interaktionen mit realistischen Darstellungen, doch wie können diese lernförderlich gestaltet werden? In diesem Projekt sollen Aspekte des Interaktionsdesigns vor dem Hintergrund des Embodied Cognition-Ansatzes untersucht werden. Hierbei werden insbesondere die Rolle haptischer Informationen, die Gestaltung dreidimensionaler Lernumgebungen und die Verringerung des Cognitive Loads experimentell erforscht. Auch differentielle Aspekte wie z.B. Schwächen im räumlichen Denken werden dabei berücksichtigt.
In der Kognitionspsychologie stoßen modale Repräsentationstheorien auf wachsenden Zuspruch, die die enge Verbindung von Wahrnehmung und Gedächtnis begründen. In diesen Theorien werden die Aktivierung der neuronalen Zustände beim Wahrnehmen sowie ihre Wiederaktivierung bei Denk- und Erinnerungsvorgängen beschrieben. Die Informationen des menschlichen Begriffssystems bestehen in diesem Ansatz aus der Wiederaktivierung der mit den jeweiligen Begriffen verknüpften Wahrnehmungsgehalte. Bei konkreten Begriffen gehören neben den visuellen Informationen auch andere perzeptuelle Gehalte wie z.B. haptische Erfahrungen mit einem Objekt sowie prozedurale Informationen zur jeweiligen Begriffsrepräsentation.

In der instruktionspsychologischen Forschung werden die Ergebnisse zur Embodied Cognition erst seit kurzem einbezogen. Daher sollen in diesem Promotionsvorhaben folgende Potenziale dieses Forschungsfelds untersucht werden:

  • Integration körperlicher, motorischer und räumlicher Repräsentationen bei der Gestaltung von Lernumgebungen (Bedienung mittels Gesten, haptische Eingabegeräte und kognitive Entlastung durch "Auslagern" von Informationen).
  • Verbesserung dreidimensionaler Lerninhalte, z.B. durch die bestmögliche Nutzung der verfügbaren Modalitäten ohne den Nutzer dabei kognitiv zu überlasten.
  • Entwicklung von Interaktionskonzepten für Lernende mit Problemen beim räumlichen Denken.
  • Ableitung von Gestaltungsprinzipien für dreidimensionale virtuelle Lernumgebungen.

Für Anfragen zu diesen und weiteren Themen im Forschungsfeld der Embodied Cognition steht Ihnen unser Mitarbeiter Alexander Skulmowski gerne zur Verfügung.

Parasozialität bezeichnet die bei der Medienrezeption aufkommende Illusion einer direkten Interaktion, die damit einhergehenden Gefühle und die sich daraus ergebende Beziehung zwischen Rezipient und Charakter. Reporter, Sportler, Schauspieler, Videospielcharaktere (im Forschungskontext zusammengefasst: soziale Entitäten) spielen in fast allen Medienangeboten eine zentrale Rolle und ohne sie wäre die Medienlandschaft undenkbar. Umso interessanter ist es, soziale Interaktionsprozesse hinsichtlich ihrer mediendidaktischen Auswirkungen zu untersuchen. Warum interagieren Menschen mit medialen Figuren und wie kann man diese Prozesse gezielt beeinflussen um einen optimalen Lernkontext herzustellen?


Quelle: "http://felixschroeter.de/2012/03/05/parasoziale-interaktion-und-computerspiele"
In diesem Forschungsschwerpunkt wird die lernfördernde Wirkung parasozialer Designs auf die Lernmotivation und Lernleistung empirisch untersucht. Zentral ist die Fragestellung, inwiefern durch die Umsetzung von Gestaltungsprinzipien die parasoziale Interaktion und Beziehung gefördert werden kann. Beispielsweise können Aussehen, Moralität und Emotionalität von Darstellern in einem Lernvideo, von pädagogischen Agenten und Computerspielcharakteren manipuliert werden, um die parasoziale Interaktion zu verstärken.


Quelle: "http://www.pcgames.de/FIFA-13-PC-239399/Tipps/FM-13-und-Fifa-13-Guide-Editor-Guide-1082365/4/"
Für Anfragen zu diesen und weiteren Themen zu parasozialen Designs steht Ihnen unser Mitarbeiter Maik Beege gerne zur Verfügung.

Computerbasierte Lernumgebungen in Form von multimedialen, digitalen Lernmaterialien werden im Kontext von Unterricht, Ausbildung und Weiterbildung immer häufiger als Ersatz und Ergänzung zu traditionellen Unterrichtsmethoden eingesetzt. In diesem Bereich beschreiben mehrere kognitionspsychologische Theorien, welche Möglichkeiten durch das Feld neuer und neuster Medien entstehen und welche Grenzen sich bei der Erstellung von Instruktionen und Lerninhalten ergeben. Eine zentrale Theorie in diesem Forschungsfeld stellt die CTML (Cognitive Theorie of Multimedia Learning) von Richard E. Mayer dar. Aus dieser Theorie wurden zahlreiche Empfehlungen für das Design computerbasierter Lernumgebungen abgeleitet. Auch wenn zu jeder dieser Gestaltungsempfehlungen bereits stützende empirische Belege existieren, bedarf es bei einigen dieser Prinzipien der Ausformulierung einschränkender und rahmengebender Bedingungen bzw. moderierender Variablen für den Einsatz im Instruktionsdesign. Dazu zählen auch das "Seductive Detail Principle" sowie das "Personalisierungs- bzw. Höflichkeitsprinzip". So sollen das Promotionsvorhaben und weiterführende Forschungsprojekte zu neuen Erkenntnisse in diesem Bereich im Hinblick auf kognitive, aber auch motivationale und emotionale Variablen führen.

Das "Seductive Detail Principle" beschäftigt sich mit der Forschungsfrage, ob für den Lernvorgang irrelevante aber für das Thema interessante Informationen, die in Lernmaterialen platziert werden, den Lernprozess beinträchtigen oder sogar verhindern. Diese lernirrelevanten Details können in Form von Bildern oder Texten, wie sie in traditionellen Textbüchern vorkommen, vermittelt werden, aber auch mittels Audiokommentaren, Klängen, Hintergrundmusik oder Videobeiträgen in neuen Medien die Kerninhalte ergänzen. Dabei sollen die Grenzen oder Möglichkeiten solcher irrelevanter Informationen untersucht werden.

Aktuelle Studien zum "Personalisierungsprinzip" zeigen inwieweit umgangssprachliche Formulierungen, direkte Kommentare, Dialoge und andere soziale Hinweiszeichen dem Lernenden helfen eine höhere Lernleistung in multimedialen Kontexten zu erzielen. Untermauert wird dieser Ansatz auch durch das "Höflichkeitsprinzip", welches höfliche Formulierungen bei Instruktionen, Lernmaterialien und Feedback in Lernumgebungen als lernförderlich ansieht. Beide Gestaltungsempfehlungen greifen dazu sowohl auf kognitive als auch soziale, motivationale und emotionale Erklärungsansätze zurück. Diese theoretischen Herleitungen sollen im Rahmen des Promotionsvorhabens und der Betreuung von Abschlussarbeiten eingehender untersucht werden.

Für Anfragen zu diesen und weiteren Themen im Forschungsfeld der Gestaltungsempfehlungen steht Ihnen unser Mitarbeiter Sascha Schneider gerne zur Verfügung.

Welchen Einfluss hat die Reihenfolge der Präsentation von Lerninhalten auf den Lernerfolg? Ist eine nach Lerninhalten geblockte Darbietung erfolgreicher oder eine variable? Welche Faktoren könnten hier noch zusätzlich wirken?

Diese und mehr Fragen beforschen wir am Beispiel des Kategorielernens. Wir untersuchen, unter welchen Bedingungen eine dieser Strategien hilfreicher ist und welchen Einfluss Variablen wie Lernervorwissen und Komplexität des Lernmaterials haben. So könnten z.B. unbekannte und komplexe Aufgaben bei geringem Lernervorwissen schneller in einer geblockten Reihenfolge gelernt werden, während schon bekannte, weniger komplexe Lernaufgaben, bei schon vorhandenem Vorwissen von einer variablen Darstellung profitieren könnten. Darüber hinaus untersuchen wir, ob eine Kombination dieser beiden Strategien im Lernprozess sowie eine adaptive Präsentation des Lernmaterials Einfluss nehmen könnten. In unserer empirischen Forschung verwenden wir dabei nicht nur basale Lernstimuli klassischer Kategorielernparadigmen, sondern auch lebensnahe Lernmaterialien um einen Anwendungsbezug herzustellen.

Theoretische Erklärungen für die untersuchten Phänomene finden wir in der kognitiven Psychologie, wie z.B. der Cognitive Load Theory, sowie in konnektionistischen Modellen.

Für Anfragen zu diesen und weiteren Themen zum Forschungsfeld steht Ihnen unser Mitarbeiter Simon Pradel gerne zur Verfügung.