Adaptives Lernen und Motivation: Passung an den Motivationszustand Vertiefung Allgemeine Psychologie: Wissenspsychologie SS 2010 Adaptives Lernen und Motivation: Passung an den Motivationszustand Alexandra Glatz

Überblick Interaktion: Kurze Fragestellung Weibelzahl, S. & Kelly, D. (2005). Adaptation to motivational states in educational systems. Keller, J.M. & Song, S.H. (2000). Effectiveness of Motivationally adaptive Computer-Assisted Instruction on the Dynamic Aspects of Motivation. Vorstellung/Vergleich von: Time-Continuum Model of Wlodkowski (1999) ARCS Modell von Keller (1987) Darstellung der Untersuchung, Methode und Ergebnisse Verbesserungsvorschläge/kurze Diskussion Markus Deimann, D. (2002). Motivationale Bedingungen beim Lernen mit neuen Medien. Fazit Quellenangaben

1. Interaktion - Fragestellung Was stellt ihr euch unter adaptiven Lernsystemen vor? Hat jemand von euch Erfahrung mit adaptiven Lernsystemen? Welche Anforderungen/Inhalte sollten sie eurer Meinung nach haben?

Weibelzahl, S. & Kelly, D. (2005) Adaptation to motivational states in educational systems. Weibelzahl, S. & Kelly, D. (2005)

Einleitung Anregungen für adaptive Bildungssysteme, die sich an Motivationszustände anpassen können Kleinginna & Kleinginna (1981): Motivation ist ein innerer Zustand, welcher Verhalten aktiviert und instruiert Ames (1990, 1992): Die Motivation zu lernen ist charakterisiert durch Langfristigkeit, hohem Engagement und der Hingabe zum Lernprozess Große Bandbreite an Motivationstheorien psychoanalytische Theorien (Freud 1990) Behaviourale Theorien (Skinner 1969) Geisteswissenschaftliche Theorien (Maslow 1954) Kognitive Theorien (Weiner 1974, Heider 1958)

Ansätze (1) Angewandte Psychologie  Erwartungs x Wert Theorien Theorie von Keller (1979) der Motivation bzgl. der Ausbildung Unterscheidung zwischen: Effort (Aufwand) Performance (akturelle Leistung) Consequences (intrinsische und extrinsische Erfolge) Unterstützt viele Möglichkeiten um die Motivation von Schülern sowie deren Leistungen zu verbessern

Ansätze (2) Spiele und Motivation enormes Potential um Menschen zu motivieren Vorschlag  Extraktion von Features der Spiele für Anwendung beim Lernen Features beinhalten: Herausforderung Geschichte/Hintergrund Vertiefung Zielorientierung Adaptive Lernsysteme  Anpassung an individuelle Unterschiede in Wissen, Lernzielen oder Präferenzen Vernachlässigung der Motivation

Ansätze (3) Feststellung von Motivaitonsstadien: Selbstauskunft  mit mehr Aufwand erbunden Beobachtung der Interaktion zwischen Schüler und adaptivem Lernsystem (Ausschluss von Schnelligkeit, Zögern etc.) Fragebögen/Fragenkataloge Klärung wie Ansätze kombiniert werden sollen, um deren Genauigkeit zu verbessern Keller (1982)  Kategorisierung der Motivationsstrategien in Motivationsentwicklung  befasst sich direkt mit der Lernmotivation zur Verstärkung des Lernaufwands, des Selbstvertrauens, der Aufmerksamkeit und der wahrgenommenen Wichtigkeit des Lernthemas (zB.: durch Lob, positives Feedback etc.) Lernentwicklung  Änderung des Lerninhaltes, Auswahl des Inhaltes (zB.: aktives Problemlösen, divergentes Denken, kurze Lerneinheiten, visuelle Verstärkung der Inhalte) Inhaltliche Entwicklung  Förderung des Selbstbewusstseins durch enge Koppelung des Aufwands und der Ergebnisse mit den Konsequenzen (zB.: Information über Beurteilungskriterien)

Offene Punkte/Fragen (1) Wie kann ein adaptives Ausbildungssystem Motivationsstadien von Schülern entdecken und messen? Überprüfung der Reliabilität und Valididät von Selbstangaben Qualität/Verwendbarkeit von Motviationsbeurteilungen in verschiedenen Lernumgebungen validieren Wie können diese Motivationsstrategien in einem Modell gespeichert und repräsentiert werden? Verbesserungen müssen auf angemessene Weise gespeichert werden Besonders von Interesse Wie man Veräderung über die Zeit abbilden kann und wie oft wird ein Update benötigt wird Seperate Handhabung von Motivationsstadien und allgemeinen Neigungen

Offene Punkte/Fragen (2) Wie kann sich ein adaptives Ausbildungssystem an festgestellte Motivationsstadien anpassen? Beinhaltet die Umsetzung von Motivationsstrategien mit höhrerem Aufwand und maßgeschneidertem Lerninhalt Soll auf den Spiel-Charakteristika basieren Angemessene Strategien müssen für verschiedene Zielgruppen, Lernumgebungen und Wissensgebiete entwickelt werden

Effectiveness of Motivationally adaptive Computer-Assisted Instruction on the Dynamic Aspects of Motivation. Keller, J.M. & Song, S.H. (2000)

Einleitung Entwicklung und Überprüfung eines Prototypes für motivationale adaptive computerunterstützte Instruktion (computer-assisted instruction = CAI) Mögliche Abnahme der Motivation Verschiedene Ansätze Fraglich wie man adaptive Rückmeldungen in das CAI einbauen kann Vorschlag: adaptives CAI mit Anpassung an die veränderte Motivation der Schüler

Ansätze und Theorien (1) 3 Kategorien für aktuelle Ansätze der Entwicklung von adaptiver CAI: The computer-featured-approach The principle-seeking approach The model-establishing approach  am brauchbarsten Aktuelle Ansätze sind unvollständig  motivationale Strategien + Reihenfolge nicht veränderbar Auf motivationale Veränderungen reaktionsfähiges CAI Programm wäre wünschenswert

Ansätze und Theorien (2) Bahnbrechende Bemühungen Razbeck (1994)  Nutzen intrinsisch motivierter Strategien Astleitner & Keller (1995)  Simulationssatz für Entwurf von CAI  Ideen wie Computer Motivationszustände vorhersagen kann Bieten keinen adaptiven Ansatz Schwierig diese Modelle auf instruktionales Design anzuwenden Modelle versuchen hauptsächlich motivationale Fähigkeiten zu ersetzen Weitere Ansätze/Theorien: Pädagogische Psychologie  behaviourale Theorien  erklären Motivation hinsichtlich des Verlustes bzw. der Verstärkung Kognitive Sicht  attributionale Theorien und intrinsische Motivation stammt von Unausgeglichenheit/Unausgewogenheit

Ansätze und Theorien (3) Geisteswissenschaftliche Sicht  konzentriert sich auf Motivationszunahme oder Bedürfnisbefriedigung Theorien helfen Motivation zu verstehen, unterstützen aber systematische Leitfäden für instruktionales Desgin nicht In Bildungstechnologie gibt es zwei ganzheitliche Modelle: Time-Continuum-Modell von Wlodkowski (1999) Das ARCS-Modell von Keller (1987, 1999)

Time-Continuum-Modell von Wlodkowski (1999) Enthält eine Liste von Kategorien motivationaler Strategien Schreibt ganz genau vor, welche Arten von Strategien in den jeweiligen vorgeschriebenen Zeitintervallen innerhalb des Anweisungsprozesses zu verwenden sind

ARCS-Modell von Keller (1987, 1999) Ist nützlich für instruktionales Design weil: Unterstützt das Verständnis der Motivation mittels vier eindeutiger Kategorien Unterstützt den systematischen motivationalen Designprozess und Unterstützt motivationale Strategien Kombination einer anschauliche Darstellung von Konzepten und Theorien bzgl. der Motivation mit einem systematischen Ansatz zum motivationalen Design ARCS steht für die Anfangsbuchstaben von vier Motivationskomponenten: Attention  Aufmerksamkeit bzw. das Interesse des Schülers zu wecken und aufrecht zu erhalten; erster Schritt jeder Lernmotivierung Relevance  Relevanz, Bedeutsamkeit des Lehrstoffs vermitteln Confidence  Erfolgszuversicht, Selbstbewusstsein, positive Erfolgserwartung geben Satisfaction  Befriedigung, Zufriedenheit

ARCS-Modell von Keller (1987, 1999) Wurde in vielen Untersuchungen und Diskussionen für gültig erklärt Ähnelt dem Time-Continuum-Modell von Wlodkowski (1999) Es unterscheidet sich aber in zwei wichtigen Punkten: Strategieauswahl erfolgt systematisch über eine Sammlung von Kategorien und Unterkategorien und sie basiert auf einer fortschrittlichen Verknüpfung von Konzepten und Theorien bzgl. der Motivation Es ist ein Problemlösungsansatz Die Strategieauswahl greift auf ein systematisches Verfahrensschema, das die Analyse der Zielgruppenmotivation beinhaltet, zurück Für die spezifische Zielgruppe werden dann die passenden Strategien gewählt (Anzahl und Art)

ARCS Modell von Keller (1987, 1999) Das ARCS-Modells ist sehr gut für die Entwicklung von motivierender adaptiver computerunterstützter Instruktion (CAI) geeignet Die Kategorien des ARCS-Modells liefern die Basis für die motivationsabhängige Adaptierung des CAI Indem in die Lerneinheit in gewissen Abständen Motivationsbeurteilungen eingebunden werden Computer wählt dann automatisch die angemessenste Motivationsstrategie aus

Ausgangsbasis Prototyp einer motivierenden adaptiven CAI mit folgenden Features: Enthält eine motivationale Analyse die häufig für Aufmerksamkeit, Relevanz und Selbstvertrauen gemacht wurde  leicht für Feedback verwendbar Der Computer präsentiert drei Fragen zu bestimmten Zeitpunkten im Programm  Schüler beurteilen ihre Motivation bzgl. Aufmerksamkeit, Relevanz und Selbstvertrauen Unterscheidung bei den Strategien zwischen Verstärkung und Aufrechterhaltung der Motivation Hilfreich um zu wissen wann Verstärkung benötigt wird um Motivationslücken zu füllen bzw. wann es nur darauf ankommt das Interesse und das Selbstvertrauen aufrecht zu erhalten

Annahmen 1. Annahme: motivierendes adaptives Programm führt zu einem höhreren bekundeten Interesse dieses Thema in Zukunft zu lernen 2. Annahme: Motivierende adaptive CAI wirkt am meisten motivierend auf Schüler weil: Exzessive Motivationsstrategien werden vermieden da diese den Schüler ablenken bzw. ärgern, wenn sie die Anweisungen eigentlich als motivierend befunden haben Um motivationale Defizite bei Schülern, die gelangweilt sind oder vom Inhalt gelangweilt sind, zu überwinden 3. Annahme: Motivierende adaptive CAI ist das Effektivste in Bezug auf Lernerfolg und auch in Bezug auf das Ausmaß der Wahrnehmung der weiterführenden Motivation 4. Annahme: Motivierende adaptive CAI ist am Effizientesten

Stichprobe 66 Zehntklässler der Developmental Research School (DRS)  alle wurden vom gleichen Biologielehrer unterrichtet Durchschnittliche und ausgezeichnete Schüler  Keine schlechten bzw. Förderschüler Je 22 Teilnehmer wurden per Zufall einem der drei Untersuchungsbedingungen Hilfreich für Kontrolle potentieller Unterschiede zwischen den Teilnehmern bzgl. der Kenntisse der Genetik zu Beginn der Untersuchung Bestätigung des Lehrers dass die Teilnehmer sich zuvor nicht mit dem Inhalt der Genetik befasst haben Avs: Effektivität des Lernens Effizienz des Ausmaßes des Gelernten/Einheit Allgemeine Motivation Empfundene weiterführende Motivation

Untersuchungsmaterial Thema Genetik weil: Instruktion besteht aus verschiedenen Inhalten (Fakten, Konzepte, Gesetzmäßigkeiten) Die Leseschwierigkeit entspricht der von Zehntklässlern Technischer Inhalt  kein Verstehen ohne Aufwand zu betreiben Wäre Inhalt zu leicht  schwierig die Effekte der motivierenden Bedingungen und die Unterschiede im Lernen festzustellen Ablauf aller drei CAI-Programme: Instruktion und erste Motivationsanalyse ( drei Fragen bzgl. der Motivationseinstellung) um Einstellung zum Lernthema zu erfassen Erster Abschnitt der Instruktion und Quiz aus vier Fragen Zweite eingebundene Motivationsanalyse Zweiter Abschnitt der Instrutktion und Quiz aus vier Fragen Dritte eingebundene Motivationsanalyse Dritter Abschnitt der Instruktion Erfassung der „weiterführenden“ Motivation Post-Test und Vorgabe des vereinfachten IMMS

Motivationsstrategien Unterteilung der verwendeten Motivationsstrategien in Motivationsfördernde Strategien (enhancing) für Schüler, die eine Motivationsförderung benötigen Motivationserhaltende Strategien (sustaining)  für motivierte Schüler, die möglicherweise demotiviert werden könnten Motivationsfördernde bzw. motivationserhaltende Strategien für die Bereiche Aufmerksamkeit Relevanz Selbstvertrauen

Abbildung für motivationserhaltende Strategien

Abbildung für motivationsfördernde Strategien

Arten von CAI-Programmen Minimal motivierend enthält nur ein paar spezifische Strategien, die für die Effektivität der Anweisungen notwendig sind Annahme: nicht hoch motivierend außer Wenn der Inhalt für die Schüler intrinsisch motivierend ist Wenn der Computer motivierende Effekte auf die Schüler hat Motivational gesättigt Enthält alle motivationsfördernden Strategien Beachtet die Antworten der Schüler nicht Motivierend adaptiv Im ersten Abschnitt bis zu 8 Motivationsstategien Im zweiten und dritten Abschnitt jeweils bis zu 16. Motivationsstrategien Ist abhängig von den Antworten des Schülers auf die motivationsbezogenen Fragen

Beispiel für minimal motivierendes Programm

Beispiel für minimal gesättigtes Programm

Verwendete Messinstrumente Motivation Erhoben mit vereinfachter Form (16 Items) des IMMS von Keller (1993) Misst die Reaktionen der Schüler zu den motivierenden Features bzgl. Aufmerksamkeit, Relevanz, Selbstvertrauen, Zufriedenheit und die allgemeine Motivation Beurteilung anhand einer 5-stufigen Skala (1= nicht wahr; 5 = sehr wahr) Effektivität Lernleistung wurde ermittelt mittels eines Posttests mit 13 Items Multiple choice-Fragen Weiterführende Motivation Selbstangaben der Schüler zu motivationsbezogenen Fragen mittels 5- stufiger Skala (1= starker Widerspruch; 5= starker Zuspruch) Enthält alle motivationsfördernden Strategien Effizienz Ergebnis des Posttests dividiert durch die benötigte Lernzeit mal 1000 Die benötigte Lernzeit (in Sekunden) wurde vom Computer gemessen

Ablauf der Untersuchung Ein Monat vor Untersuchungsbeginn: Ermittlung der Motivation der Teilnehmer um Genetik zu lernen für die Bildung der drei Untersuchungsgruppen Anhand der Berechnung einer ANOVA  Sicherstellung dass sich die Gruppen bzgl. der Motivation nicht unterscheiden (alle vier Ausprägungen waren ns.) Untersuchungsdauer: drei Tage Jeden Tag bearbeiteten 22 Schüler die Testmaterialien Kein Anreiz von Außen gegeben Dauer der computerunterstützen Anweisung: 10 – 15 min Dauer des Lernens war nicht vorgeschrieben  Computer registrierte die gebrauchte Zeit Zum Schluss: Selbstangabne der epfundenen andauernden Motivation sowie Posttest und Vorabe des IMMS

Ergebnisse (1) Motivation Motivationskomponenten Einfaktorielle VAN  signifikant für alle 3 Untersuchungsbedingungen Paarweiser Vergleich der Untersuchungsbedingungen  Schüler der motivierenden adaptiven CAI-Gruppe zeigten eine höhere Motivation als die Schüler der geättigten motivierenden CAI-Gruppe Dh das motivierende adaptive CAI-Programm ist besser für die allgemeine Motivation als die anderen zwei Programme Motivationskomponenten MANOVA  CIA-Programme haben einen Einfluss auf die Komponenten der Motivation Einfaktorielle VAN  Unterschiede gelten nur für Relevanz und Aufmerksamkeit  nur bei Aufmerksamkeit signifikant Ns Ergebnisse bei Zufriedenheit und Selbstvertrauen Dh die motivierende adaptive CAI ist besser für die Aufmerksamkeit als die anderen beiden Programme

Ergebnisse (2) Effektivität Weiterführende MotivationMotivation Einfaktorielle COVAN  signifikanter Unterschied zwischen den drei Untersuchungsbedingungen Paarweiser Vergleich der Untersuchungsbedingungen  Schüler der motivierenden adaptiven CAI-Gruppe schnitten besser ab als die Schüler der anderen beiden Gruppen Weiterführende MotivationMotivation Einfaktorielle VAN  keine signifikanten Unterschiede zwischen den drei Bedingungen feststellbar Keller (1983, 1987)  je höher ein Schüler während dem Lernen motiviert ist, desto höher wird die weiterführende Motivation nach dem Lernen sein Wirksamkeit Einfaktorielle VAN  signifikanter Unterschied zwischen den drei Bedinungen Dh. Schüler der motivierenden adaptiven CAI und der minimal motivierenden CAI weisen eine höhere Wirksamkeit auf als Schüler der motivational gesättigten CAI

Verbesserungsvorschläge Verbesserung der Strategien in Bezug auf Farben, Animationen, Sound etc. Verwendung neuerer/modernerer Soft- und Hardware Verlängerung der Untersuchungsdauer Verwenden von Strategien die zielorientierter für die Bedürfnisse der Schüler sind Möglicherweise wäre Konzentration auf die Subkategorien der Motivation wirksamer Bei motivationaler Analyse für jede Subkomponente, wäre möglicherweise das motivierende adaptive CAI effektiver für die Förderung des Selbstvertrauens der Schüler

Motivationale Bedingungen beim Lernen mit neuen Medien. Markus Deimann, D. (2002)

Einleitung (1) Untersuchung „alter“ und „neuer“ Medien unter Berücksichtigung der Motivation „Alte“ Medien Bilder motivational relevante Aussagen machbar erhöhen die Freude am Lernen, aktivieren Einstellungen und lösen Gefühle aus Film, Fernsehen, Video kommen der Wahrnehmung der Realität am nächsten Fülle an Informationen und Sinneseindrücken ruft hohen Grad an Aktivierung hervor  man sollte leichter zum Lernen motiviert sein Dem ist nicht so  schnelle Bildabfolge macht tiefere Verarbeitung nahezu unmöglich Formate wie Spielfilme etc. erschweren eine Konzeptbildung

Einleitung (2) „Neue“ Medien werden zu Beginn durch die Neuheit als interessant empfunden Hawthorne-Effekt nimmt mit der Zeit wieder ab Intessenstheorie von Krapp (1992, 1998): es ensteht eine kurzfristige Motivation zB.: Video für Einführung in neues Thema Anfangsmotivation reicht jedoch nicht bis in die Lernphase hinein Klimsa (2002)  Nutzung von multimedialen Systemen zB.: Computerspiele Wichtig hierfür ist ein(e) Angemessene inhaltliche Gestaltung Angemessener Einsatz von Wahrnehmungshilfen Angemessener Einsatz von Erschließungs- und Verarbeitungshilfen

Zentrale Aspekte der multimedialen Systeme Interaktivität liegt vor wenn Lernende kreativ sein dürfen und Inhalte selbst modifizieren/erstellen können Programme dynamisch sind und auf die Aktionen des Schülers reagieren Lernende können selbst Kontrolle über ihre Lernprozesse übernehmen Bei Bedarf wird adaptive Hilfe bzw. Führung angeboten Adaptivität/Adaptierbarkeit Leutner (2002): Ein System ist dann adaptierbar, wenn es durch externe Eingriffe an veränderte Bedingungen angepasst werden kann (zB.: höhenverstellbares Lenkrad bei PKW) Ein System ist dann adaptiv, wenn es sich selbstständig an veränderte Bedingungen anpassen kann (zB.:elektronische Motorregelung moderne PKWs) Im Bereich der Anwendersoftware Erfolgt dies durch Bereitstellung kontextsensitiever Hilfen oder fehlertoleranter Rückmeldungen Das Programm reagiert auf die augenblickliche Lage des Nutzers und bietet ihm auf Anfrage passende Hilfestellungen an

Fazit Adaption von Motivation in Lernsysteme ist ein aufwendiges Unterfangen Laut Leutner (2002) ist es fraglich, ob sich der Aufwand für die Erstellung adaptiver Lernsysteme wirklich lohnt Metaanalysen zeigen, dass bei Lehrsysteme mit adaptiv gestalteten Lehrfunktionen ein deutlich besserer Lernerfolg zu erwarten ist Es gibt viele theoretische Ansätze zu dem Thema  weitere Untersuchungen sollten durchgeführt werden

Quellenangaben Weibelzahl, S. & Kelly, D. (2005). Adaptation to motivational states in educational systems. Keller, J.M. & Song, S.H. (2000). Effectiveness of Motivationally adaptive Computer-Assisted Instruction on the Dynamic Aspects of Motivation. Deimann, M., D. (2002).. Motivationale Bedingungen beim Lernen mit neuen Medien.

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!