Forschungsmethodik III WS 2008/09 Allgemeine Psychologie 13.01.09 O.Univ.-Prof. Dr. Albert Abschlussreferat (Gruppe 1): Auswirkung von kognitiven Lernstilen auf Game based learning Hat der Feldabhängige/Feldunabhängige Lernstil einen Einfluss auf die Lernleistung beim Game based learning? Sara Kodritsch: sara.kodritsch@edu.uni-graz.at Diana Pichler: pichledi@edu.uni-graz.at Wieser Mareike: 01wiesem@edu.uni-graz.at

Übersicht Stand der Forschung Fragestellung und Hypothesen Methode Ergebnisse Diskussion Verständnisfragen Literatur

Stand der Forschung Wiederholung

Definition GBL Games for learning are often imaginary (e.g. fantasy) interactive and immersive enviroments in which role play, skill rehearsal and other learning (e.g. collaborative or problem-based) may take place individually or in teams. (de Freitas, 2006, S.69)

Game vs. Non - Game Fragestellung: Stichprobe: Durchführung: Unterscheidet sich die Lernleistung bei GBL vs. Lernen ohne Game-Aspekt? Stichprobe: 88 SchülerInnen (M=16,58, SD=0,50) einer griechischen Schule Durchführung: 2 Bedingungen (Gaming/Non-gaming) Pre- und Posttest über das Wissen des Computer-Memory-Konzept 2 Schulstunden Lernaufwand (Papastergiou, 2008)

Game vs. Non - Game Game: LearnMem1 Non-Game: LearnMem2 Material: Game: LearnMem1 Non-Game: LearnMem2 CMKT Computer Memory Knowledge Test Ergebnisse: Signifikanzniveau = .05 Haupteffekt: F(1,83)=8,853, p =.004 Die SchülerInnen in der Game-Bedingung (M=21,28, SD=4,24) zeigten eine signifikant bessere Leistung im Posttest als die SchülerInnen in der Non-Game-Bedingung (M=18,95, SD=4,47) (Papastergiou, 2008)

Lernende zeigen in einer Game-Bedingung bessere Leistung als Lernende in einer Non-Game-Bedingung

Komponenten von GBL Technologie Erzählung Person Graphiken Neuheit Logik Sound Story-line Erinnerungsvermögen Interaktivität Neugierde Reflexe   Komplexität Mathematische Fähigkeiten Fantasie Herausforderung Problem lösen Vorstellungsvermögen (Becta zitiert nach Mitchell und Savill-Smith, 2004)

Definition Lernstil In Literatur häufig synonyme Verwendung von Lernstil und Kognitiver Stil Definition Lernstil/kognitiver Stil beschreibt die Herangehensweisen bei der Informationssammlung und Organisation, welcher konstant für verschiedenste Aufgaben verwendet wird (Blumstengel, 1998)

Lernstilkonzept Witkin Feldabhängigkeit/Feldunabhängigkeit Grad, in dem die Umwelt die Informationenaufnahme und Informationsverarbeitung beeinflußt Feldunabhängige Lernende Selbstdefinierte Ziele, Strategien, Verstärkung Individualistischer Lernstil experimentell neigen zur Reorganisation von Informationen weniger Führung nötig Feldabhängige Lernende  bevorzugen Autoritätsfiguren Gruppenorientiert akzeptieren Sachverhalte, wie sie ihnen präsentiert werden brauchen mehr Führung  stärker extern orientiert. (Witkin et al, 1977)

„Field dependent learners generally perform less well than field independent individuals in most instructional environments“ Hall, 2000, zitiert nach Satici, A.F., 2006, S. 21

Lernstile und verschiedene Lernumgebungen Multimedia Lernumgebungen: Lernleistung FI > FD (Chen, 2002) Online Lernumgebung: sign. Korrelation GEFT x Abschlussnoten (Luk, 1998) FI  höheres Selbstvertrauen beim Online-Lernen (De Ture, 2004) Computer-Programmier-Kurs: Metaanalyse (11 Studien) FI bessere Abschlussnoten (Baker & Dwyer, 2005) FD : externe Hilfestellung, Strukturierung  gebunden an herkömmliche Lernumgebungen FI: selbstständiges Arbeiten, Strukturieren  bessere Orientierung in verschiedenen Lernumgebungen (zitiert nach Satici, A.F., 2006)

Feldunabhängige erbringen bei multimedialen Lernmaterial bessere Lernleistungen als Feldabhängige

Herleitung der Fragestellung Lernende zeigen in einer Game-Bedingung bessere Leistung als Lernende in einer Non-Game-Bedingung Feldunabhängige erbringen bei multimedialen Lernmaterial bessere Lernleistungen als Feldabhängige

Fragestellung Gibt es einen Unterschied zwischen Feldabhängigen und Feldunabhängigen in Bezug auf ihre Lernleistung beim Game based learning? Gibt es einen Unterschied zwischen Feldabhängigen und Feldunabhängigen in Bezug auf ihre Lernleistung beim Non – Gaming?

Forschungshypothesen Feldunabhängige zeigen in Abhängigkeit ihres Lernstils eine bessere Leistung beim Game – based – learning Lernende zeigen in der Game – Bedingung bessere Leistung als Lernende in der Non – Game – Bedingung Es gibt keinen Unterschied zwischen Feldunabhängigen und Feldabhängigen in der Non – Game – Bedingung

Statistische Hypothesen H0Feldunabhängige zeigen keine bessere Leistung als Feldabhängige beim Game – based – learning H1Feldunabhängige zeigen eine bessere Leistung als Feldabhängige beim Game – based – learning H0Lernende zeigen in der Game – Bedingung keine bessere Leistung als Lernende in der Non – Game – Bedingung H1Lernende zeigen in der Game – Bedingung eine bessere Leistung als Lernende in der Non – Game – Bedingung H0Es gibt keinen Unterschied zwischen Feldunabhängigen und Feldabhängigen in Abhängigkeit ihres Lernstils in der Non – Game – Bedingung H1Es gibt einen Unterschied zwischen Feldunabhängigen und Feldabhängigen in Abhängigkeit ihres Lernstils in der Non – Game – Bedingung

Methode

Methode: Variablen UV 1: Material 2 fach-gestuft: → herkömmliches Lernmaterial → Game basiertes Lernspiel „Physikus“ UV 2 : Lernstil - 2 fach-gestuft: Feldabhängigkeit und Feldunabhängigkeit AV : Lernleistung Anzahl der richtigen Antworten im Posttest, minus der Anzahl der richtigen Antworten im Pretest Gründe warum wir auf den KST und nicht auf den CbKST eingehen erläutern wir nachher

Herkömmliches Material Methode: Versuchsdesign 2x2 Design 4 Faktorstufenkombination Faktor A Feldabhängigkeit Feldunabhängigkeit Faktor B Herkömmliches Material 13 7 GBL “Physicus” 10 1 3 2 4

Methode: Versuchbedingungen Erhebung des Lernstils 15 min. PRE-Testung 5 min. GBL 40 min. Herkömmliches Lernmaterial 40 min. POST-Testung 5 min.

Versuchspersonen N = 40 PsychologiestudentInnen, Personen aus dem Bekanntenkreis der Versuchsleiter Alter: 19 – 31 Jahre (M=24,68; SD=2,99) Geschlecht: Männlich (n=20), weiblich (n=20) Vorerfahrung Computerlernspiele: n= 3 Bildungsgrad: Matura (n= 34), Hochschule (n=3), Pflichtschule (n=1), Lehre (n=1), Berufsbildende Schule (n=1) Kodierung wird auf dem Motivationsfragebogen festgehalten. Bei der Kodierung wir die Ziffer von uns zugewiesen, es ist die Zahl, die wievielte Person die Vp ist. Zudem erfolgt anhand dieser Zahl die Zuweisung zur Bedingung.

Versuchspersonen: Ausbildung 85% 2,5% 7,5% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% 7,5% 7,5% 7,5% 7,5% 7,5% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% 2,5% 85% 85%

Versuchspersonen: Studienrichtung 7,5% 2,5% 10% 50% 20%

Versuchpersonen Rekrutierung Aufwandsentschädigung Kodierung Mailverteiler UniGrazOnline, Plakat am Institut, Mundpropaganda Zeitraum: 5.12 – 17.12.2008 Aufwandsentschädigung Versuchsschein (90 min), Süßigkeiten Kodierung Durchnummerierung (Durchlaufzahl) und Buchstabenkode, z.B. 01DKM Zuweisung zu den Versuchsgruppen: randomisiert ungerade Zahlen  herkömmliches Lernmaterial gerade Zahlen  Game basierte Lernversion Nr. Anfangsbuchstabe des Vornamens Vorname Mutter Vorname Vater 01   D K M 

Ort und Zeitraum der Untersuchung Ort der Untersuchung Untersuchungsraum Kellergeschoss am Institut für Psychologie Zeitraum der Untersuchung 12.12 – 19.12.2008

Versuchsmaterial Instruktionsblatt Datenerhebungsblatt 2 Versionen; je nach Bedingung Datenerhebungsblatt Mosaiktest aus dem Hamburger Wechsler Intelligenztest für Erwachsene (HAWIE-R) 9 Würfel, Vorlageheft Stoppuhr, Protokollbogen Lückentexte „Optik“ A, B (Pre-, Posttest) Computerlernspiel „Physikus“ (Bedingung GBL) PCs mit Systemvoraussetzungen Lerntext „Optik“ (Bedingung textbasiertes Lernen) Abschließender Fragebogen VL-Protokoll

Versuchsmaterial: Instruktion für GBL – Bedingung Liebe/r TeilnehmerIn! Wir führen im Rahmen unseres FM III Seminars am Institut für Psychologie an der Karl-Franzens-Universität Graz eine Untersuchung zum Thema „Lernstile und Game-based-learning“ durch. Auf der nächsten Seite folgt ein Datenblatt, um ein paar Angaben zu deiner Person einzuholen. Im Anschluss daran werden anhand eines Musterlegetests dein individueller Lernstil und anhand eines Lückentextes dein aktueller Wissensstand zum physikalischen Themenbereich „Optik“ erhoben. Danach wirst du ein Computerlernspiel durchführen, genauere Anweisungen dazu erfolgen von der Versuchsleiterin. Nach Beenden des Spiels wird ein weiterer Lückentext vorgegeben. Abschließend möchten wir dich bitten, rückblickend einen kurzen Fragebogen zur Untersuchung auszufüllen. Bitte beantworte die Fragen auf der nächsten Seite so aufrichtig wie möglich und lass keine Frage aus. Solltest du dir bei einer Frage unsicher sein, so wähle bitte die Antwort aus, die deiner Meinung nach am ehesten zutrifft. Die Untersuchung dient ausschließlich wissenschaftlichen Zwecken. Alle Daten werden daher anonym und streng vertraulich behandelt. Die Durchführung dauert insgesamt zwischen 60 und 90 Minuten. Wenn du nun keine Fragen mehr zum Untersuchungsablauf hast, kann mit der Untersuchung begonnen werden.  Danke für deine Mitarbeit! Bitte auf die nächste Seite umblättern!

Versuchsmaterial: Datenblatt für GBL – Bedingung Untersuchung zu GBL und Lernstilen ________________________________________________________ Datum:__________ Geschlecht:  weiblich  männlich Geburtsdatum:______________ Studienrichtung/Beruf:_______________ Höchste abgeschlossene Ausbildung: ______________ Welche Note hattest du zuletzt im Schulfach Physik? ______________ Wie sicher bist du dir, dass das deine letzte Physiknote war? (1 = sehr unsicher; 2 = unsicher; 3 = relativ sicher; 4 = sicher; 5 = sehr sicher) 1 2 3 4 5 Hast du Erfahrung mit Lernspielen am Computer?  ja  nein Falls ja, welche? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ * Auszufüllen für ProbandInnen-Code: Anfangsbuchstabe des Vornamens:__ Anfangsbuchstabe des Vornames der Mutter:__ Anfangsbuchstabe des Vornames des Vaters:__ Bitte erst nach Aufforderung umblättern!

Mosaik-Test Erfasst wird die Fähigkeit, Formen wahrzunehmen, sie zu analysieren und das Ganze in seine Komponenten zu zerlegen Erfasst problemlösendes Denken Lösungsstrategien können gut beobachtet werden Punktevergabe nach Zeitbegrenzung Zeitbegrenzung: 60 bzw.120 Sekunden Max. erreichbarer Testscore: 52 Korrelation .80 mit Embedded Figures Test (EFT) (Witkin, 1962; zitiert nach Hergovich, 1999, S.26)

Mosaik-Test „Legen Sie die Würfel so zusammen, dass sie ein Muster zeigen, wie das auf der Karte“

Pre-, bzw. Posttest Mondphasen Der Mond bewegt sich in __________ (14 Tagen, 28 Tagen, 365 Tagen) einmal um die Erde herum. Da die Umlaufbahn des Mondes schräg zur Erdbahn steht, geschieht es nur 1,5 Mal pro Jahr, dass die Mondbahn durch den Erdschatten verläuft. Wie nennt man dieses beobachtbare Phänomen? __________ (Sonnenfinsternis, Mondfisternis, Erdfinsternis) Reflexion und Brechung Ein Gegenstand ist für uns umso heller, je mehr Licht er __________ (bricht, absorbiert, reflektiert). Geht Licht in ein anderes Material über, dann verändert sich seine __________ (Länge, Farbe, Richtung); es wird gebrochen. Ein (Planspiegel, Wölbspiegel, Hohlspiegel) __________ sammelt parallel einfallendes Licht im Brennpunkt.

Computerlernspiel „Physikus“ Adventuregame aus der Welt der Physik

Das Lernspiel „Physikus“ Ich-Perspektive Fantasiewelt Mit Aufgabenstellungen

Lernspiel „Physikus“

Lerntext (Non-Game-Bedingung) Optik Licht und Schatten Sehen und gesehen werden Licht muss in unsere Augen treffen, damit wir überhaupt etwas sehen. Halten wir die Augen geschlossen oder befinden wir uns in einem völlig dunklen Raum, dann sehen wir nichts. Unsere Augen sind also Lichtempfänger. Als Lichtquellen werden die Körper bezeichnet, die selbst Licht aussenden, z.B. die Sonne, Glühlampen, Kerzen, Leuchtanzeigen, usw. Wir empfangen Licht jedoch auch von Körpern, die nur angestrahlt werden und das Licht reflektieren. Alle Gegenstände, die nicht selbst leuchten, reflektieren Licht mehr oder weniger gut. Schatten Licht breitet sich geradlinig aus. Man sieht ein Lichtbündel dann besonders gut, wenn Staubteilchen oder Wassertröpfchen in der Luft sind, die das Licht in unseren Augen reflektieren. Fällt das Lichtbündel auf einen lichtundurchlässigen Gegenstand, dann wird es „aufgehalten“. Hinter dem Gegenstand bleibt es dunkel: es entsteht ein Schatten. Je nach Abstand des Gegenstands zur Lichtquelle, verändert sich die Größe des Schattens. Beleuchten wir einen Gegenstand mit zwei beieinander stehenden Lampen, dann entstehen zwei Schatten, die sich teilweise überlappen. Dort, wo von beiden Lampen kein Licht hinkommt, ist der Schatten besonders dunkel; er heißt Kernschatten. In den Halbschatten gelangt noch Licht von einer der beiden Lampen.

Abschließender Fragebogen für GBL – Bedingung Wie ist es dir bei der Untersuchung ergangen? (1 = sehr gut; 2 = gut; 3 = mittelmäßig; 4 = weniger gut; 5 = gar nicht gut) Gab es störende Einflüsse bei der Untersuchung?  ja  nein Falls ja, welcher Art? Hattest du Schwierigkeiten, den Anweisungen zu folgen?  ja  nein Falls ja, welche waren nicht verständlich? War für dich der Zeitaufwand angemessen?  ja  nein Kanntest du das Computerlernspiel „Physikus“ bereits?  ja  nein Hattest du das Gefühl, durch „Physikus“ etwas gelernt zu haben? (1 = ja, sehr viel; 2 = ja, einiges; 3 = weiß nicht; 4 = eher weniger; 5 = nein, nichts) Wie leicht/schwierig empfandest du den Lückentext „Optik“ A bzw. „Optik“ B? (1 = sehr leicht; 2 = leicht; 3 = mittelmäßig; 4 = schwierig; 5 = sehr schwierig) Hat dir „Physikus“ gefallen? Warum/warum nicht? Gibt es sonstige Anmerkungen/Anregungen?

Versuchsleiter-Protokoll (nur von der Versuchleiterin auszufüllen) Dauer der Testung von:_______bis:_______ Ort:__________ Dauer der Bearbeitung des Lernspiels:________ Dauer der Bearbeitung des Lerntextes:________ Besondere Vorkommnisse?

Versuchsablauf Begrüßung, Schriftliche Instruktion zum Versuchsablauf Ausfüllen des Datenerhebungsblatts, Codezuteilung Mosaiktest Lückentext „Optik“ A (Pretest) Computerlernspiel „Physikus“ bzw. Lerntext „Optik“ Lückentext „Optik“ B (Posttest) Abschließender Fragebogen Aufklärung der ProbandInnen Dank und Verabschiedung der ProbandInnen Dauer: 42 – 86 Min. (M = 66,55; SD = 9,83)

Datenauswertung SPSS 14.0 (deutsch) FD/FI  Mediansplit Summenscores Mosaiktest Deskriptive Statistik Voraussetzungsprüfung ANOVA ANOVA

Ergebnisse

Bestimmung FD/FI Summenscore Mosaiktest Mediansplit: MIN: 26 MAX: 50 M= 39,93; SD= 6,43 Mediansplit: Median= 42; SD= 6,43 <42  FD (n=23) >42  FI (n=17)

Deskriptive Statistik Bedingung * Lernstil Mgesamt= 4,48 SDgesamt= 2,76 N= 40 M.2= 4,47 SD.2= 2,45 n.2= 17 M.1= 4,48 SD.1= 3,01 n.1= 23 M2.= 4,30 SD2.= 3,11 n2.= 20 M22= 3,86 SD22= 2,97 n22= 7 M21= 4,54 SD21= 3,28 n21= 13 Non-Game (2) M1.= 4,65 SD1.= 2,41 n1.= 20 M12= 4,90 SD12= 2,08 n12= 10 M11= 4,40 SD11= 2,80 n11= 10 Game (1) Lernbedingung FI (2) FD (1) Lernstil

Deskriptive Statistik Balkendiagramme: Mittelwerte und Standardabweichungen für FD, FI pro Lernbedingung

ANOVA 1. Voraussetzungsüberprüfung: Levene Test auf Gleichheit der Fehlervarianz: Prüft Nullhypothese, dass Fehlervarianz der abhängigen Variable über Gruppen hinweg gleich ist F (3,40) = 0,51; p= .675  n.s. (α = .05; zweiseitig)  Homogenität gegeben   Kolmogorov – Smirnov - Test: Signifikante Abweichung von der Normalverteilung bei p<.05 P= .554 (M= 4,48; SD= 2,76)  n.s. (α = .05; zweiseitig)  NV gegeben Unabhängige Fehlerkomponente: gegeben, da keine Meßwiederholung

ANOVA F (1,36)= 0,24; p= .627  HE „Lernbedingung“= n.s. (α = .05) Quelle SS df MS F Signifikanz Lernbedingung 1,948 1 0,24 .627 FD/FI 0,078 0,01 .922 Lernbedingung * FD/FI 3,324 0,41 .526 Fehler 291,388 36 8,094 Gesamt 1097 40 F (1,36)= 0,24; p= .627  HE „Lernbedingung“= n.s. (α = .05) F (1,36)= 0,01; p= .922  HE „FI/FD“= n.s. (α = .05) F (1,36)= 0,41; p= .526  WW „Lernbedingung * FI/FD“= n.s. (α = .05)

Schlußfolgerung Annahmen der Nullhypothesen: H0 : Lernende zeigen in der Game – Bedingung keine bessere Leistung als Lernende in der Non – Game – Bedingung H0 : Feldunabhängige zeigen keine bessere Leistung als Feldabhängige beim Game – based – learning H0 : Es gibt keinen Unterschied zwischen Feldunabhängigen und Feldabhängigen in Abhängigkeit ihres Lernstils in der Non – Game – Bedingung

Diskussion Gründe fehlender Effekte: a) FD/FI durch Mediansplit  wirklich FD/FI? b) Ausgewählter Lernbereich = „Spiel“? c) Erfassung AV = Lückentext B - A Multiple Choice Fragen: Ratewahrscheinlichkeit Wiederholte Vorgabe  Intentionales Lernen?

Diskussion d) Stichprobe Hohes Bildungsniveau: großteils Studierende, Maturaniveau Physik! überwiegend Naturwissenschaften, auch technische Studienrichtungen  Lernfortschritt geschmälert Gegenargument: Eigene Lernerfahrung: 60% „ja, einiges“; nur 2,5% „nein, nichts“; keine sign. Korr. Studienrichtung * Lernfortschritt; Testschwierigkeit einheitlich; Rel. homogene Stichprobe  einheitlichere Streuung Lernfortschritt Kleine Stichprobe

Testschwierigkeit Lückentexte A, B Testschwierigkeit A: M= 3,28; SD= 0,93 Testschwierigkeit B: M= 2,40; SD= 0,93

Diskussion auszuschließende Gründe: Untersuchungseinflüsse: 92,5% keine Instruktionsschwierigkeiten: keine Bekanntheit „Physikus“ (Game-Bedingung): bei 95% nicht bekannt Fehlende Motivation: Zeitaufwand: nur 1 Vp „ nicht angemessen“ Beliebtheit „Physikus“ 85% beliebt Untersuchungsbefinden 65% „gut“ bis „sehr gut

Literatur Blumstengel, A. 1998, Entwicklung hypermedialer Lernsysteme, wissenschaftlicher Verlag, Berlin. De Freitas, S. 2006. Learning in immersive worlds. A review of game-based learning. London: Joint Information System Comitee, S. 69. Hergovich, A. 1999. Vorstellung und Validierung des GWT zur Messung der Feldabhängigkeit, Diagnostica, Vol.45/1, S.20-34. Hogrefe-Verlag. Mitchell, A., Savill-Smith, C. 2004. The use of computer and video games for learning. A review of the literature. S. 48. LSDA. Papastergiou, M. 2008. Digital Game-Based Learning in high school Computer Science education: Implication on educational effectiveness and student motivation. Computers & Education, in press. Satici, A.F., 2006, Accommodating Needs of Field Dependent Learners in Simulation Gaming Enviroments. Unveröffentlichte Dissertation, University of Tennessee, Knoxville, S. 21 Witkin, H. A., Moore, C. A., Goodenough, D. R., & Cox, P. W. 1977. Field dependent and field independent cognitive styles and their educational implications. Review of Educational Research, 47, S. 1-64.

Verständnisfragen Wie kommt es zu dem „glücklichen Zufall“, dass genau die Hälfte unserer Versuchsteilnehmer „feldabhängig“ sind? Was waren bei unserer Untersuchung die Kontrollvariablen?

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