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Universität Potsdam Institut für Informatik Professur Didaktik der Informatik Didaktische Grundfragen der Informatik WS 2002/2003 Entstehung von Sachkenntnis.

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Präsentation zum Thema: "Universität Potsdam Institut für Informatik Professur Didaktik der Informatik Didaktische Grundfragen der Informatik WS 2002/2003 Entstehung von Sachkenntnis."—  Präsentation transkript:

1 Universität Potsdam Institut für Informatik Professur Didaktik der Informatik Didaktische Grundfragen der Informatik WS 2002/2003 Entstehung von Sachkenntnis Autor: Marian Kulisch

2 2 Literatur zJohn R. Aderson Spektrum Verlag Kognitive Psychologie zJucks, R. Münster Verlag Was verstehen Laien? zReimann, P Hogrefe Verlag Novizen- und Expertenwissen

3 3 Einleitung zAblegen des Führerscheins: ytheoretischer Teil; befähigt die Anforderungen am Straßenverkehr und teilnehmenden Verkehrsmittel zu verstehen ypraktischer Teil; befähigt bekannte Typen von Fahrzeugen zu führen und einzuschätzen

4 4 Unterschied Novize und Experte, Genie zAnfänger = Laie + Angleichung Wissens- und Verständnisstand zNovize = Anfänger zExperte = Novize + Übung zGenie = Experte + langjährige Übung

5 5 Phasen beim Erwerb von Fertigkeiten zkognitive Phase yEinprägen und Abrufen von Fakten zassoziative Phase yFehler entdecken, Verbindungen stärken zautonome Phase yAutomatisierung von Fertigkeiten

6 6 Folgen des Übens von Fertigkeiten zGewinnen an Schnelligkeit zhöhere Genauigkeit zbesserer Überblick zangemessene Handlungsweise zeigenständige Weiterentwicklung

7 7 Potenzgesetz der Übung 1 Ausführung T (Zeit) Umfang der Übung T = Zeit der Ausführung a = Anfangswert ohne Übung P = Umfang der Übung ß = Lernparameter Logarithmisierung der Potenzfunktion ergibt linearen Zusammenhang: log T = log a -ß log P -ß T = a P

8 8 Potenzgesetz der Übung 2 zZusammenhang: yZeit für Ausführung einer Aufgabe und zum Einüben der Prozeduren zGrenzwert: yÜbungsnutzen stagniert nach gewisser Zeit yZeit zum Erlernen von Prozeduren geht bei längerem Üben gegen Null

9 9 Potenzgesetz der Übung, Beispiel 1 zProgrammierer machen nach jeder Übung weniger Fehler pro Zeile geschriebenen Quellcodes zProgrammierer benötigen nach jeder Übung immer weniger Zeit zur Problemlösung

10 10 Potenzgesetz der Übung, Beispiel 2 zKolers 1979: Lesefertigkeiten von invertierten Texten: yLesegeschwindigkeit nach 200 Seiten entspricht fast der normalem Textes yWiederholung nach einem Jahr: Anfangsgeschwindigkeit 5 mal so hoch y Endgeschwindigkeit vom ersten mal schon nach 50 Seiten

11 11 Übung beeinflussende Faktoren zwie und unter welchen Umständen zArt der Lernformen: yverteiltes ymassives ytaktisches ystrategisches Lernen

12 12 Verteiltes Lernen vs. massives Lernen zVerteiltes Lernen: yFertigkeiten in Teilfertigkeiten zerlegbar yTeilfertigkeiten unabhängig zu einander zMassives Lernen: yFertigkeiten bilden ein Ganzes yStoffgebiet überschaubar

13 13 Taktisches vs. strategisches Lernen zTaktisches Lernen: yErlernen dienlicher Handlungssequenzen yLernen und Erkennen von Mustern zStrategisches Lernen: yOrganisation der Lösung ystruktureller Aufbau des Problemlösens

14 14 Formen des Wissens zDeklaratives Wissen (knowing that) yFaktenwissen mit den Merkmalen: xBewußtheit xVerbalisierbarkeit zProzedurales Wissen (knowing how) yWissen, das ermöglicht: xkomplexe kognitive und motorische Handlungen auszuführen xohne die einzelnen Bestandteile zu kontrollieren

15 15 Was Experten anders machen (1) zExpertenwissen ist bereichsspezifisch zWahrnehmung von bedeutsamen, fachrelevanten Einheiten ySehen von Lösungen ohne Reflexionsphase ywichtig/unwichtig-Diskriminierung yFallbezogenheit des Wissens

16 16 Was Experten anders machen (2) zAufgabenlösung: yExperten lösen fachspezifische Aufgaben schneller und fehlerfreier als Novizen yExperten bewältigen fachspezifische Anforderungen flüssiger, reibungsloser, flexibler xunmittelbare Auslösung bewährter Routinen xEinsatz differenzierter Handlungsroutinen xWahrnehmung und Handlungsauslösung durch Schemata: Aktivitäts-Szenarien

17 17 Was Experten anders machen (3) zAnalyse: yExperten verwenden in neuen Situationen größere Zeit auf Problemanalyse zVerwendung von Lernmodellen: yProduktionensystemmodelle ySchema-basierte Modelle yFallbasiertes Denken

18 18 Produktionensystemmodell zBereichswissen in Form von elementaren Regeln zProblemlösung = Regelabarbeitung zWiederholte Anwendung der Lösung und Kompilierung zLernschritte: yErwerb (deklarat.) Wissens yKompilierung

19 19 Schema-basiertes Modell zPhasen der schemabasierten Problemlösung yZu welcher Problemklasse gehört die Aufgabe? yWelche Lösungsmethode ist passend? y Ausführung zHierarchie von Schemata durch allgemeine spezielle Lernschritte: yWachstum yAnpassung yUmstrukturierung

20 20 Fallbasiertes Denken zAnpassung erprobter Lösungen an aktuellen Fall zUnterscheidung von Skripts und konkreten Fällen durch Kontextbezug zLernschritte: yNeue Fälle speichern yBestehende Erinnerung in Folge Erfahrung umstrukturieren

21 21 Repräsentation von Problemen zChi, Feltovich und Glaser 1981: yAufgabe zur Klassifizierung: xNovizen gehen nach oberflächlichen Ähnlichkeitsmerkmalen xExperten klassifizieren nach den zu Grunde liegenden Prinzipien xExperten haben größeres Fachvokabular

22 22 Entstehung einer Problemlösungsstrategie zLarkin 1981, Problemlösungen von: yphysikalischen Aufgaben: xNovize: Rückwärtssuche xExperte: Vorwärtssuche yProgrammieraufgaben: xNovize und Experte: Rückwärtssuche xNovize: in die Tiefe xExperte: in die Breite

23 23 Modell des Expertise-Erwerbs Erwerb deklar. Wissen (Theorie, Experiment...) Anwendung unter Handlungsdruck (Praktikum) berufl. Erfahrung (Handeln + Reflexion) HandlungsformForm der Problemlösung Experte Anfänger Suche in Erfahrungs- u. Faktenwissen Schema Fälle Kompilierung (Automatisier ung)

24 24 Problemlösen in der Physik 1 zAufgabe: yEin Auto wird aus einer Geschwindigkeit von 25 m/s mit einer konstanten Bremsrate in 20 s zum Stillstand gebracht. yWie lang ist der Bremsweg?

25 25 Problemlösen in der Physik 2 z(G1) Bremsweg = (Anfangsg. * Zeit) + 1/2 Beschleunigung * Zeit² z(G2) Bremsweg = Durchschnittsg. * Zeit z(G3) Endgeschwindigkeit = Anfangsg. + (Beschleunigung * Zeit) z(G4) Durchschnittsg. = (Anfangsg. + Endg.)/2

26 26 Problemlösen in der Physik 3 Novize: Rückwärtsverkettung Ausgangspunkt: gesuchte Größe Lösungsweg: G1 => Beschleunigung ?, G3 => Beschleunigung ?, G3 in G1 => Bremsweg Experte: Vorwärtsverkettung Ausgangspunkt: bekannte Größen Lösungsweg: G4 => Durchschnittsgeschwingigkeit, G2 => Bremsweg

27 27 Expertenvorteile bei der Mustererkennung zBehandlung von Problemen als Chunks zNutzung des Arbeits- und Langzeitgedächntisses zErinnern und Abrufen von umfangreichen Mustern in großer Anzahl zAufbau einer Abrufstruktur

28 28 Transfer von Fähigkeiten zThorndike 1906: ymenschlicher Geist entsteht aus: xGewohnheiten und Assoziationen yTransfer zwischen ähnlichen Fertigkeiten xLateinkenntnisse steigern Fähigkeit Französisch zu lernen ynegativer Transfer nicht beobachtet

29 29 Folgerung für pädagogische Kontexte zVerbesserung von Fähigkeiten zEinsatz beherrschungsorientiertes Lernen zRückmeldung beim Erlernen komplexen Stoffes zAufdeckung von Lernschwächen

30 30 Zusammenfassung 1 zSachkenntnis auf der Basis von: yProzeduren als Muster für Lösungen yProblemlösung durch Vorwärtsschließen ybesseres Gedächtnis für Programme, Muster und Strukturen von Programmen ylangjähriges Üben

31 31 Zusammenfassung 2 zKrems 1994 yvier Eigenschaften eines Experten: yEffizienz yGenauigkeit yWissen yErfahrung


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