Forschungsbasierte Didaktik Impulsreferat zum kognitiven Lernen

Gliederung A. Ergebnisse empirischer Unterrichtsforschungen B. Lernen als Qualitätsdimension des Gedächtnisses C. Zeitliche Dimensionen effektiven Lernens D. Lernen 4.0 der Generation Z

- Studie zu Erfolgsfaktoren für schulisches Lernen -   John Hattie: Neuseeländer, Bildungsforscher, Professor an der University of Melbourne Wer oder was hat Anteil an der Varianz des kognitiven Lernerfolgs bei Schülerinnen und Schülern: valide empirische Studie zur Wirksamkeit von Lernprozessen Zusammenfassung von mehr als 50.000 Einzel- und mehr als 800 Metastudien mit über 80 Millionen Schülerinnen und Schülern A. Hattie – Studie - Studie zu Erfolgsfaktoren für schulisches Lernen - Kognitives Lernen

A. Kernaussagen der Hattie – Studie Gute Schule zielt auf einen Unterrichts- und Erziehungserfolg über das Verhalten der Lehrkräfte. Der Lernerfolg hängt stark vom Lehrer/der Lehrerin ab. Lernen geschieht im Klassenzimmer in einer direkten und aktiven zwischenmenschlichen Begegnung zwischen Lehrern und Schülern. Die Lehrkraft steht aktiv im Zentrum und initiiert und situiert Unterrichtsprozesse. Welche Methoden im Unterricht anwendet werden, ergibt sich nicht aus einem Dogma, sondern aus der konkreten Unterrichtssituation. Kognitives Lernen

A. Ergebnisse der Hattie – Studie äußere Strukturen von Schule Klassengröße Binnendifferenzierung offener Unterricht ohne Einbettung in Lernarrangements direkte Instruktion mit strukturierten Erklärungen, Übersichten und Beispielen sowie variablen und differenten Übungs- und Transferphasen fallorientierter problemlösender Unterricht positives Lehrer-Schüler-Verhältnis reziprokes Lernen mit hohen Sprechanteil der Schülerinnen und Schüler A. Ergebnisse der Hattie – Studie Maßnahmen, die nur sehr geringe Effekte für den kognitiven Lernerfolg haben: Maßnahmen, die große Effekte für den kognitiven Lernerfolg haben: Kognitives Lernen

normativ deskriptiv präskriptiv A. TIMS - Studie normativ deskriptiv präskriptiv Was-Frage (Lehrinhalte) Übergeordnete Ziele Inhaltsanalyse von Unterricht und Unterrichts-materialien Curriculum Wie-Frage (Lehrmethoden) Berufsethische Standards des Lehrens Beschreibung von Unterrichtsprozes-sen und deren Wirkung Gestaltung von Lehr-/ Lernprozessen Fachdisziplin Allg. Didaktik (Schulpädagogik) Empirische Unterrichtsforschung (Unterrichtsforschung) Third international mathematics and science studies – Mittelstufenuntersuchung Ma und Nawi TIMSS: Third international mathematics and science studies – Mittelstufenuntersuchung Ma und Nawi Kognitives Lernen

A. TIMSS: Vergleichsstudien für gute Lernleistungen in Spitzenländern (Finnland, Japan) Äußere Unterrichtsbedingungen: Klassengröße - Schulsystem - Anzahl an Unterrichtsstunden + Stundendeputat der Lehrkräfte + Unterrichtsbedingungen: Art des Unterrichtens + Qualität des Erklärens und Strukturierens + Qualität der Unterrichtsmaterialien + Ergänzende Unterstützungssysteme: Nachhilfeunterricht + Prüfungsvorbereitungen +

B. Lernen als Qualitätsdimension des Gedächtnisses „All unser Lernen beruht darauf, dass wir ein Gedächtnis haben.“ (Koffka, 1925) Interferenz = Überlagerung / Elaboration = Ausarbeitung = Informationsverarbeitung

B. Lernen - vom Arbeitsspeicher in das Langzeitgedächtnis Neurobiologische Erkenntnisse Für die Überführung von neuen Gedächtnisinhalten in das Langzeitgedächtnis und das Bewahren von Informationen ist ihr mehrfaches bewusstes Abrufen und Überdenken im Arbeitsspeicher erforderlich. Die Verankerung im Gedächtnis nimmt mit der Bedeutung, dem emotionalen Gewicht und der Anzahl der Assoziationen (Verknüpfung mit anderen Inhalten) zu. Kognitives Lernen

B. Lernen - vom Arbeitsspeicher in das Langzeitgedächtnis deklaratives Gedächtnis semantisches Gedächtnis I Fachwissen episodisches Erinnerung an Erlebnisse prozedurales Gedächtnis Speicherung automatisierter Handlungsabläufe Kognitives Lernen

B. Lernen - vom Arbeitsspeicher in das Langzeitgedächtnis I. Adaptionen Vorausgesetzte Kenntnisse müssen flüssig verfügbar sein. Lernsituation muss eine Konzentration auf die für das Lernen wichtigen Elemente erlauben. Schemata müssen sukzessive aufgebaut werden. II. Zuerst Aneignung – dann Anwendung Erläuterung auf verschiedenen Repräsentationsebenen Veranschaulichung der Stoffstrukturen Darstellung an Lösungsbeispielen -------------------------------------------------------------------------------------------III: Festigung und Konsolidierung breite horizontale Verankerung (Übungsaufgaben) tiefe vertikale Verankerung (adaptive Wissensstrukturen)

Phase 1+2: „Wissensaneignung“ Phase 3: „Wissenskonsolidierung“ B. Methoden effektiver direkter Instruktion Phase 1+2: „Wissensaneignung“ Phase 3: „Wissenskonsolidierung“ Anknüpfung an Vorkenntnissen textlich/sprachliche Erläuterungen visuelle und symbolische Darstellung integrierte Veranschaulichungen Darstellung an Lösungsbeispielen Festlegung von Schlüsselwörtern (Ankerplätze) Horizontale Verankerung (Kontextualisierungen) Vertikale Verankerungen (Strukturen, Hierarchien, Spiralen) verteilte und vermischte Aufgaben 5-Minutentests (keine Bewertung) Komplexe Spiralaufgaben Kognitives Lernen

B. Lernen in der Phase der Wissensaneignung Kombination von phonologischen Schleifen mit visuell-räumlichen Schemata / Strukturen (Schüler denken und lernen in Strukturen) (Beispiel: Mündliche Erklärungen plus Grafiken) Wenn schon relevante Schemata aufgebaut sind (Expertise), sollte Redundanz (Doppelinformation) vermieden werden, um den Cognitive Load zu verringern (Expertise Reversal Effect (Kalyuga & Renkl, 2010)) (Beispiel: Text, Diagramme und/oder mündliche Erläuterungen enthalten jeweils alle oder andere Informationen) Arbeitsspeicher hat nur begrenzte Aufnahmekapazität Entlastung des Arbeitsspeichers durch vorstrukturierte Hilfen (Beispiel: Advance organizer)

B. Verständlich und strukturiert erklären Lernleistung leidet bei: Bruch der Kontinuität - Unterbrechung durch irrelevante Inhalte Präsentation fachlicher Inhalte an sachlogisch falschen Stellen Lernleistung verbessert bei: Konzentration auf Verstehen der Zusammenhänge Kontextsetzungen (Zusammenhänge bleiben länger im Gedächtnis) Lernleistung steigt bei: Scaffolding - wörtlich: „ein Gerüst bereitstellen“ dosierten Hilfestellungen mit Abnahme bei zunehmender Kompetenz Quelle: Helmke, Andreas: Unterrichtsqualität und Lehrerprofessionalität. Diagnose, Evaluation und Verbesserung des Unterrichts, Kallmeyer: Klett, 2009, S.193.

B. Lernen in der Phase der Wissenskonsolidierung Für kognitives Lernen ist eine mehrfache aktive Rekonstruktion der zu lernenden Inhalte wichtig! Prinzipien der kognitiven Psychologie: Effekt multimodaler Darbietung: Erläuterung von Inhalten an verschiedenen Beispielen in unterschiedlichen Kontexten Testeffekt: Häufiges Testen der Lerninhalte ist effektiver als bloßes nochmaliges Studieren der Inhalte Generierungseffekt: Aktives Generieren ist effizienter als passives Erarbeiten Effekt verteilten Übens: Verteiltes Lernen ist effektiver als massiertes Lernen!

(deklaratives Wissen) B. Lehrerzentrierter Unterricht Schülerzentrierter Unterricht innere Seite äußere Seite typische Sozialform Frontalunterricht Einzelarbeit hierarchische Kommunikation Gruppenarbeit SOL-Struktur symmetrische typische Handlungs- muster instruierendes Unterrichts-gespräch hoher Strukturierungs- grad Projektarbeit geringer Unterrichts-schritte Einstieg Erarbeitung Übung kleinschrittiger logischer Aufbau individuelles Zeitbudget individuelle Schrittfolgen Rollen-verständnis Lehrer als Wissensvermittler Lehrer als Lernberater vorrangige Lernziele Fachkompetenz (deklaratives Wissen) Personalkompetenz Sozialkompetenz Für beide methodischen Grundkonzepte sind aus psychologischer Lernforschungssicht (inhalts- und lerngruppenabhängig) die Prinzipien der kognitiven Psychologie unabdingbar, damit Wissen im Langzeitgedächtnis verfügbar verknüpft wird.

(deklaratives Wissen) B. Lehrerzentrierter Unterricht Schülerzentrierter Unterricht innere Seite äußere Seite typische Sozialform Frontalunterricht Einzelarbeit hierarchische Kommunikation Gruppenarbeit SOL-Struktur symmetrische typische Handlungs- muster instruierendes Unterrichts-gespräch hoher Strukturierungs- grad Projektarbeit geringer Unterrichts-schritte Einstieg Erarbeitung Übung kleinschrittiger logischer Aufbau individuelles Zeitbudget individuelle Schrittfolgen Rollen-verständnis Lehrer als Wissensvermittler Lehrer als Lernberater vorrangige Lernziele Fachkompetenz (deklaratives Wissen) Personalkompetenz Sozialkompetenz Auch beim schülerzentrierten Unterricht ist direkte Instruktion mündlich/schriftlich unabdingbar! SOL-Unterricht aus Sicht von „cognoscere“ (lat.: wissen, erkennen) ist mehr als reine „Methode“! Rollenverständnis: Lehrer muss Unterrichtseinheit planen (Methode darf nicht Planung ersetzen!) SOL braucht Struktur: Advance organizer + Gruppenpuzzle + Sandwichübungen! Gruppenpuzzle muss schülerzentriertes verständliches und strukturiertes Erklären gewährleisten!

B. Auszug aus der OSZ Lotis – Homepage: Was ist SOL? SOL aus Sicht kognitiven Lernens (Grundbedingungen): Im SOL-Unterricht werden klare Strukturen und Abläufe vorgegeben! Sie ergeben sich aus Advance Organizer, Gruppenpuzzle und Sandwichprinzip! Lernen = Adaption + Aneignung + Festigung Ein Advance Organizer liefert eine „Vorausstruktur“ und  schafft Klarheit! Für das Gruppenpuzzle ist eine klare Orientierung (Erklären/Strukturieren) nötig! Lernkompetenzen müssen an Wissen angekoppelt werden! Im Gruppenpuzzle werden nicht alle Informationen korrekt aufgenommen! Es sind variierende Übungen über einen längeren Zeitraum notwendig!

3-Phasenmodell zu “Test“-arten C. Zeitliche Dimensionen effektiven Lernens „Testen“ = keine klassische Form im Sinne benoteter Leistungsmessung Test als Element der Wissenskonsolidierung mit anschließender Besprechung/Visualisierung Von Lehrer-Schüler Interaktion zu Schüler-Schüler Interaktion 3-Phasenmodell zu “Test“-arten Format Zeitpunkt Testdauer Besprechung Horizontale Verankerung 5-Minutentest Begriffe, Formeln, Paragrafen Folgewoche 5 - 10 min 5 min Vertikale Kontextaufgaben Spiralaufgaben Ende Lernfeld/ Lerneinheit 30 min 15 min Repetitorium verteilte und vermischte Aufgaben Prüfungs- vorbereitung 60 min Unterstützende Maßnahmen: Lerninseln, Förderunterricht, Lernprogramme Kognitives Lernen

Die Generation Z „Digital Natives“ D. Lernen 4.0 der Generation Z Die Generation Z „Digital Natives“ Grad der kognitiven und sozialen Vernetzung: Babyboomer (geb. zwischen 1946 und 1956) Lernen 1.0: verbindet Informationen Generation X (geb. zwischen 1956 und 1976) Lernen 2.0: verbindet Menschen Generation Y (geb. zwischen 1976 und 1998) Lernen 3.0: verbindet Wissen Generation Z (geb. nach 1998) Lernen 4.0: verbindet Intelligenz Generation Z: Synonym „ digitale Eingeborene“ seit dem Kindesalter selbstständig und selbstverständlich im Gebrauch von Internet, Smartphone, Tablet, Plattformen wie WhatsApp und Snapchat Lernen 4.0 ist informell und individuell Wissen wird nicht generiert, sondert „kollaboriert“ (Quelle: Zierer,K.: Lernen 4.0 Uni Augsburg) Kognitives Lernen

„Schüler machen Arbeit – sie sind aber auch unsere Arbeit“ Dr. Stephan Krebs