Lern – und Lehrtheorien

Präsentation zum Thema: "Lern – und Lehrtheorien"—  Präsentation transkript:

1 Lern – und Lehrtheorien
Lern – und Lehrtheorien Was ist Lernen? Wie kann Lernen unterstützt werden? Wie hilft das Verständnis des Lernens beim Lehren? Hauptquelle: Thomas Wendt – Vorlesung zu Tutorielle Systeme

2 Lernen setzt Wahrnehmung voraus
Lernen setzt Wahrnehmung voraus

3 Eigene Definition von Intelligenz
Eigene Definition von Intelligenz Intelligenz ist die Menge von beherrschten Fähigkeiten eines Wesens Dabei unterscheide ich zwischen der "körperlicher Intelligenz„, als körperliche Fähigkeiten (etwa die Koordinationsfähigkeit des Körpers bei einem Kampfsportler) und der „geistiger Intelligenz“ als Fähigkeit unseres Geistes (etwa die Anwendung einer mathematischen Methode). Damit ergibt sich als Folgerung: da alle Lebewesen sowohl körperliche wie auch geistige Fähigkeiten besitzen, besitzen alle Lebewesen ob Baum, Amöbe oder Mensch auch Intelligenz. Diese ist nur verschieden ausgeprägt. Der Grad der gesamten Intelligenz ist proportional der Größe der Menge von Fähigkeiten. Eine Wertigkeit der Fähigkeiten wird nicht vorgenommen.

4 Erste Beschreibung des Begriffs Lernen
Erste Beschreibung des Begriffs Lernen Durch Lernen erweitert der Mensch seine körperliche und geistige Intelligenz. Kognitive/geistige Erweiterung (Ausbau des Weltmodells, der verstanden Welt) Körperliche Erweiterung (technische Entwicklung) Zwischen geistiger und körperlichen Entwicklung gibt es Abhängigkeiten. So macht zum Beispiel die Anwendung verschiedener technischer Methoden die Mathematik notwendig.

5 Motivation des Menschen
Motivation des Menschen Eine der wichtigsten Eigenschaften des Menschen ist seine Fähigkeit, Ziele zu definieren, (aus Bedarf (elementar – künstlich geweckt) heraus) Pläne zu entwickeln, um diese Ziele zu erreichen (abhängig von dem bereits zur Verfügung stehenden Kenntnisstand) und Objekte aus der Umwelt aktiv anzuwenden, um diese Pläne umzusetzen (zunächst Objekte – mit zunehmender Gesellschaftsentwicklung aber auch andere Gesellschaftsmitglieder).

6 Motivation des Menschen
Motivation des Menschen Die einzelnen Aspekte dieser Fähigkeit kann man untergliedern in: Erkennen und Handhaben von möglichen Werkzeugen/Helfern Verbessern und Optimieren von Werkzeugen/Helfern Definition von Zielen auf Grundlage von Defiziten Erstellen von Plänen und Handlungsalternativen zur Zielerreichung Verbesserung der Handlungsabläufe, z.B. durch Aufgabenteilung

7 Körperliche Intelligenz
Körperliche Intelligenz Während der menschlichen Entwicklung wurden Werkzeuge – im Sinn von künstliche Hilfsmittel zur Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit – gesucht und genutzt, die der physischen Verbesserungen dienten. Faustkeil – als Messer, zum Schneiden und auf der Jagd, Verbesserung der Hände (Krallen) Bogen, Speer, Lanze – Waffen, auf der Jagd oder als Verteidigung/Angriff Verbesserung des Kampfpotentials und der Reichweite Rad – zum Rollen und Fahren, Verbesserung der Fortbewegung und des Transportes von Lasten Linsen – Fernglas, Brille, Teleskop Verbesserung der Sehkraft u.s.w.

8 Geistige Intelligenz Zudem versuchte der Mensch seine geistigen Eigenschaften zu verbessern, um – ähnlich wie mit physischen Verbesserungen – effektiver mit seiner Umwelt interagieren zu können Der Kalender, zum Zählen der Tage und Einteilen der Jahreszeiten, Festlegen und Abstimmen von Terminen ... Abstrakte Konzepte wie z.B. die Null (zum Rechnen mit leeren Mengen) Verallgemeinerungen wie z.B. der Algorithmus-Begriff (Ausgangspunkt war die Vereinfachung von Erbschaftsfällen) Der Abakus – eine der ersten Rechenmaschinen Kommunikations- und Nachrichtenmedien Computer und technischen Interaktionsmedien ...

9 technische Hilfsmittel heben die "Beschränkungen des Geistes" auf
Vor- und Nachteile der Einbeziehung erlernter Fähigkeiten in die Gesellschaft technische Hilfsmittel heben die "Beschränkungen des Geistes" auf der Mensch wird "kognitiv" leistungsfähiger der Mensch kann Aufgabenbereiche bearbeiten, die mit normalen Mitteln nicht zugänglich wären der Mensch wird – bezogen auf den Umgang mit Technik/Wissen - früher reif der Mensch verliert seine geistige Beweglichkeit der Mensch begibt sich in eine technischen (physisch und kognitiv) Abhängigkeit der Mensch erzeugt eine Informationsflut die soziale Reife bleibt hinter der technischen Reife zurück

10 Wissensverwaltung Mit der Anhäufung des Wissens entsteht aber ein neues Problem: Wie soll sich ein Mensch all dieses Wissen aneignen und merken?

11 Wissensverwaltung Es besteht der uralte Wunsch bei den Menschen, sich Wissen leichter aneignen und besser merken zu können. Lernen soll am Besten ohne Anstrengung oder im Schlaf erfolgen. In Gesellschaften mit wenig oder keiner Schriftsprache oder hohem Analphabetentum ist das gesprochene Wort die ausgeprägteste Kommunikationsgrundlage. Nachrichten und geschichtliche Ereignisse wurden und werden in Form von Erzählungen, Liedern, Sagen oder Märchen an die Zuhörerschaft weitergegeben. Je nach verwendeter Sprache wurden die Nachrichten über eine große Entfernung mehr oder weniger originalgetreu überliefert.

12 Analphabetismus Primärer Analphabetismus Eine Person verfügt über keinerlei Lese- und Schreibfähigkeit und hat diese auch niemals erworben. Sekundärer Analphabetismus Eine Person hat die ehemals erworbenen Lese- und Schreibfähigkeit wieder verlernt. Funktionaler Analphabetismus Eine Person verfügt nicht über ein Mindestmaß an Lese- und Schreibkenntnissen, die zur Lebensbewältigung in beruflicher und privater Hinsicht in einer Gesellschaft verlangt bzw. benötigt werden. Total-Analphabeten im Sinne des primären Analphabetismus gibt es heute in Deutschland nur eine geringe Anzahl. Die Anzahl derer, die als sekundäre oder funktionale Analphabeten bezeichnet werden, beläuft sich nach Schätzungen in Deutschland auf ca. 4 Millionen. „Durch die zunehmende Nutzung illiteraler Medien wie Rundfunk, Fernsehen, Video, Telefon, Handy und Multi-Message-Service wird es immer einfacher, informiert zu sein, ohne die Last der Lektüre auf sich nehmen zu müssen. Der Preis für die Dominanz unserer durch Bilder geprägten Welt ist der drohende Verlust der Schriftkompetenz.“ Quelle:

13 Wissen darstellen Von einigen Märchenerzählern wird behauptet, das sie ein Repertoire von tausenden Märchen besaßen. Solche Gedächtnis- und Lernleistungen sind jedoch nur möglich durch ständiges intensives Üben und gut organisiertes Wissen. Viele Märchen bestehen aus einer schematischen Grundstruktur: Haupt- und Nebenfiguren (Prinz, Prinzessin, Ungeheuer) und Handlungshergang (Prinz tötet das Ungeheuer und rettet die Prinzessin) Der Erzähler merkt sich dann nicht die gesamte Geschichte, sondern nur , zu welchen Grundschema sie gehört und welche konkreten Personenangaben und Abweichungen vom üblichen Handlungsschema es gibt (Ungeheuer ist ein Zauberer und Prinz stirbt am Ende).

14 Gedächtnis-Schemata Frage: Wie kann man sich viele Dinge merken (speichern) und sich auch wieder daran erinnern (abrufen). Das zu Speichernde wurde verstanden und kann rekonstruiert werden. Auf dem Gebiet der Rhetorik wurde schon in der Antike Mnemotechniken entwickelt und genutzt Merksätze Assoziationstechnik Ersatzwortmethode Loci-Methode

15 Test Ein Zweibein saß auf einem Dreibein und aß ein Einbein. Da kam ein Vierbein und stahl dem Zweibein das Einbein. Daraufhin nahm das Zweibein das Dreibein und warf es nach dem Vierbein.

16 Wie lautet die Geschichte? Was bedeutet die Geschichte?
Test Wie lautet die Geschichte? Was bedeutet die Geschichte?

17 Im übertragenen Sinne: Vortrag und gleichzeitiger Aufbau einer Grafik
Loci-Methode Die Methode besteht darin, dass im Geiste an vertrauten Orten die Dinge platziert werden, an die man sich erinnern möchte. Muss man z.B. eine Rede halten, dann stellt man sich die Rede als den täglichen Weg von zu Hause zur Arbeit vor und platziert an den Punkten, die man dabei immer passiert, Stichworte, die den Verlauf der Rede liefern. Diese Memotechniken sind außerordentlich wirksam und werden auch heute noch gelehrt. Allerdings erfordert ihre Anwendung sehr viel Übung: die Vorstellungsbilder müssen erst wie eine neue Sprache erlernt werden, damit Informationen, die durch sie kodiert werden, auch behalten und wieder erkannt werden. Im übertragenen Sinne: Vortrag und gleichzeitiger Aufbau einer Grafik

18 Einprägung per Spaziergang
Loci-Methode Einprägung per Spaziergang Man schreibt sich den Lernstoff auf Merkzettel auf. Man begibt sich mental auf einen Spaziergang (eine bestimmte Tour) und hält dann an bestimmten Orten (z.B. auf einer Bank an einer Bushaltestelle, bei einem Brunnen, bei einem Restaurant, bei einem markanten Baum) an und merkt sich den Stoff eines bestimmten Merkzettels. Auf dem Merkzettel wird notiert, an welchem Ort der Inhalt gelernt wurde. Man macht den Spaziergang (mit immer denselben Stationen) so lange, und wiederholt das Auswendiglernen der Merkzettel bis man das Thema beherrscht. In einer Prüfungssituation reicht es dann, sich gedanklich auf den Spaziergang zu begeben und man erinnert sich verhältnismäßig mühelos an das Gelernte. [

19 Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unsere neun Planeten.
Merksätze Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unsere neun Planeten. Nicht ohne Seife waschen. Ist das Mädchen brav, ist ihr Bauch konkav. Hat sie zu viel Sex, so ist ihr Bauch konvex. [

20 Ziel ist eine bildhafte Repräsentation des zu lernenden Sachverhaltes
Assoziationstechnik Ziel ist eine bildhafte Repräsentation des zu lernenden Sachverhaltes verschieden Sachverhalte werden dabei auf ein besonders "starkes" (lustiges, brutales, emotionales …) Bild reduziert (Chunk) Grundsatz: Bildhafte Vorstellung nach der Prämisse: "Je merkwürdiger, desto merk – würdiger." Problem: Übung! Einüben eines Bild-Alphabets bzw. Kreatives Gestalten von neues Assoziationen (zum Beispiel Einkaufslisten)

21 Buchdruckkunst Mit der Entwicklung der Buchdruckkunst und der immer breiteren Verfügbarkeit von Büchern verloren die Mnemotechniken zunächst an Bedeutung. Grundtenor: Man muss nicht alles wissen, sondern nur wissen, wo es steht. INTERNET!!! Das Festhalten von Wissen in Form von Büchern führte allerdings zu neuen Problemen: durch die rasch anwachsende Wissensmenge war es kaum noch möglich, mit dem Lesen und Aufnehmen von Informationen schritt zu halten. beim Auswendiglernen von Informationen wurde noch selektiert, was nützlich ist bzw. was nicht und ob das Gelernte vielleicht einem Schema folgte (Märchen-Schemata). geschriebenen Informationen werden weniger genau selektiert:  viel redundante Informationen

22 Erste Lehrmaschinen Die zunehmende Wissensmenge , verteilt auf viele Bücher, führte dazu, das schon im Mittelalter nach maschinellen Möglichkeiten gesucht wurde, Wissen einfacher zu vermitteln. Ein "Lehr"maschine aus den Jahre 1588 ähnelte einem Mühlrad, auf dem viele verschiedene Bücher untergebracht waren. Durch drehen des Rades wurden die Bücher genau vor die Augen des Lesenden transportiert, Auf diese Weise sollte ein Lesender 3mal soviel Informationen aufnehmen können wie normal, da er nicht aufstehen und Bücher suchen musste.

23 Erste "Lehr"maschine - Abbildung
Erste "Lehr"maschine - Abbildung Agostino Ramellis Bücherrad aus dem 16. Jahrhundert Die Maschine wurde – soweit mir bekannt ist – nie gebaut. Ihr Grundgedanke ist jedoch heute aktueller wie nie: HyperBooks bzw. HyperLinks. Bildquelle: Hasebrook: Multimedia-Psychologie, S. 151 Die Idee dahinter: Ein Arzt sucht Informationen über eine Heiltherapie. Deshalb bestückt er die Lehrmaschine mit vielen Büchern über Kräuterkunde, Arznei, Medizin und Hexerei. Stößt er beim Lesen in einem medizinischen Buch auf einen Verweis zu einem bestimmten Heilmittel, kann er sofort in den Büchern für Kräuterkunde nachsehen, welche Pflanzen benötigt werden ...

24 Rechenmaschinen Seit den Mittelalter wurden eine ganze Reihe von Denkmaschinen konstruiert; speziell Rechenautomaten. 1623; Schickards Addition- und Substraktionsmaschine 1674; Leibnitz Rechenmaschine 1793; Babbage "Difference Engine" Nachdem Babbage das Konzept seiner deutlich vielseitigeren Analytischen Maschine entwickelt hatte, wandte er sich wieder den Differenzmaschinen zu und entwarf zwischen 1847 und 1849 ein verbessertes Modell, die Difference Engine No. 2. Diese konnte jedoch damals wegen der unzureichenden technischen Möglichkeiten nicht verwirklicht werden. Erst zwischen 1989 und 1991 wurde im London Science Museum die Difference Engine No. 2 funktionsfähig nachgebaut. Quelle:

25 Der Traum, dass Maschinen den Menschen das Leben leichter machen und ihn von schwierigen Aufgaben befreien, hat sich bis heute erhalten. Lernen gilt als ein sehr aufwendiges und anstrengendes Unterfangen  neben Produktions- oder Rechenmaschinen versuchten sich die Erfinder und Gelehrten auch an Lehrmaschinen. Während Lerner davon Träumen, im Schlaf zu lernen, wünschen sich Lehrer eine Methode, um jedem Schüler alles Beibringen zu können  Nürnberger Trichter. Die Formulierung geht auf den Titel eines Poetiklehrbuchs von Georg Philipp Harsdörffer mit dem Titel Poetischer Trichter. Die Teutsche Dicht- und Reimkunst, ohne Behuf der lateinischen Sprache, in VI Stunden einzugießen zurück. Die Herkunft des Trichters leitet sich von der Herkunft Harsdörffers ab, der aus Nürnberg stammte.

26 Mechanische Lehrmaschinen 1
Mechanische Lehrmaschinen 1 Die am 20. Februar 1866 von Halcyon Skinner patentierte Buchstabiermaschine gilt heute als die erste funktionierende Lehrmaschine. Skinner hatte eine Maschine gebaut, die einem Lernenden ein Bild präsentierte und über eine Tastatur die Eingabe der zugehörenden Bezeichnung verlangte. Bsp.: Bild eines Pferdes  HORSE (hätte aber auch DOG sein können!) Die Maschine akzeptierte allerdings jede (gespeicherte) Eingabe und bewertete sie nicht bzgl. der Zugehörigkeit zum Bild.

27 Mechanische Lehrmaschinen 2
Mechanische Lehrmaschinen 2 1898 veröffentlichte der Psychologe Edward Thorndike eine Arbeit über das Lernverhalten von Katzen. Thorndike formulierte auf der Basis dieser Untersuchungen die erste Fassung des "Gesetzes der Auswirkung" (law of effect): "Können in einer Situation mehrere Reaktionen ausgeführt werden, so wird diejenige Reaktion stärker mit der Situation verbunden, die den befriedigendsten Zustand bewirkt. Bewirkt eine Reaktion jedoch einen unangenehmen Zustand, so wird die Verbindung zur Lernsituation geschwächt." Bezogen auf eine Unterrichtssituation empfahl Thorndike, viel Raum für Üben einzuplanen und sicherzustellen, dass die Lerner Interesse an der verlangten Leistung aufbringen, damit das Erreichen des Lernziels einen angenehmen Zustand bewirkt.

28 Thorndike - Lernexperimente
Thorndike - Lernexperimente Bildquelle: Internet: Bildquelle: Zimbardo "Psychologie", 16. A, S. 262

29 Mechanische Lehrmaschinen 3
Mechanische Lehrmaschinen 3 1911 ließ der Psychologe Herbert Aikens eine weitere Buchstabiermaschine patentieren, deren psychologische Grundlage die Theorien von Thorndike war. Aiken stellte sich das Schreibenlernen als einen Lernprozess nach dem Prinzip: "Versuch und Irrtum" vor. Er ließ sich von der Vorstellung leiten, das Kinder sich "wünschen", eine Bild-Wortkombination zu komplettieren, ähnlich einem Puzzle. Das Puzzle zu lösen erzeugt einen befriedigenden Zustand. Aikens Konstruktion war eine einfache Box, in die eine Karte mit einem Bild geschoben wurde. Auf der Rückseite der Karte waren unregelmäßige Zacken angebracht. Die Lernenden versuchten nun, die zu einem Bild gehörenden Buchstaben hinter das Bildkärtchen in die Box zu stecken. Durch die unregelmäßigen Zacken passen die Buchstabe allerdings nur in einer Reihenfolge zusammen. (Siehe nächste Seite)

30 Mechanische Lehrmaschinen – Bild 1
Mechanische Lehrmaschinen – Bild 1 Bildquelle: Hasebrook: Multimedia-Psychologie, S. 154

31 Mechanische Lehrmaschinen - Spiele
Mechanische Lehrmaschinen - Spiele Bildquelle:

32 Mechanische Lehrmaschinen – Spiele
Mechanische Lehrmaschinen – Spiele

33 Um 1920 musste Thorndike seine eigene Theorie revidieren:
Um 1920 musste Thorndike seine eigene Theorie revidieren: Er ging davon aus, das ein optimales Lernergebnis einmal durch sein "Gesetz der Auswirkung" und zum anderen durch häufiges Üben erzielt werden kann. Die Lehrenden sollten sicherstellen, dass die Lernenden ein möglichst großes Interesse an der verlangten Leistung aufbrächte, damit das Erreichen des Lernziels einen angenehmen Zustand bewirkte. Untersuchungen zeigten allerdings: Übung führt nicht bei allen Aufgaben zur Leistungsverbesserung Belohnung führt zu einer Erhöhung des gewünschten Verhaltens und zeigte sich als effektivste Lehrmethode Bestrafung führte nur geringfügig zur Verminderung unerwünschter Verhaltensweisen

34 Mechanische Lehrmaschinen 5
Mechanische Lehrmaschinen 5 1928 präsentierte Sidney Pressey eine "Maschine für Intelligenztest". Bei ihrer Konstruktion flossen die neuen Erkenntnisse von der Wirksamkeit von Belohnung und Bestrafung mit ein: positives Verhalten wurde belohnt, eine direkte Bestrafung gab es nicht. Die Maschine präsentierte Fragen, die mittels Multiple-Choise-Tasten beantwortet wurden. Ein Zählwerk speicherte die Anzahl der richtigen Antworten. In einer späteren Version wurde ein Bonbon-Spender angebacht, der Belohnungen "verteilte". Statt falsche Eingaben zu bestrafen, war der Nutzer in der Lage, in einem Lernmodus zu wechseln; dabei konnte er die Antworttasten solange drücken, bis er die richtige Antwort gefunden hatte und somit die richtige Antwort zu einer gestellten Frage erlernen.

35 Mechanische Lehrmaschinen - Bild
Mechanische Lehrmaschinen - Bild Intelligenztests Pressey‘s Maschine "belohnte" richtige Antworten durch Bonbon‘s u.ä. Leider reicht diese recht mechanische Sichtweise auf das Lehrverhalten beim Menschen nicht aus, um in allen Situationen und kontinuierlich Lernerfolge zu erzielen. Menschen lernen oft "unberechenbar" Bildquelle: Hasebrook: Multimedia-Psychologie, S. 157

36 Behavioristische Lehr-/Lerntheorien
Behavioristische Lehr-/Lerntheorien Die meisten Entwürfe der damaligen Lehrmaschinen waren allerdings nichts anderes als Trainings- oder Testmaschinen: Frage  Antworte  Überprüfung  Reaktion  nächste Frage ... Teilweise lieferte der Einsatz dieser Maschinen paradoxe Effekte, so z.B.: der Lerneifer ließ nach; dargebotenes Wissen wurde nur noch wiederwillig aufgenommen Schon gelernte Sachverhalte wurden wieder verlernt Ein Grund dafür war z.B., dass die zwar vorhandene, aber von außen kommende Belohnung die innere Freude am Lernen stark verminderte. Man spricht dabei von einer Untergrabung der intrinsischen Motivation durch extrinsischen Motivation.

37 Behavioristische Lehr-/Lerntheorien 3
Behavioristische Lehr-/Lerntheorien 3 Thorndike ging davon aus, das es nur zwei grundlegende Arten des Lernens gibt: Lernen durch Reaktionsauswahl In einer gegebenen Situation wird die Reaktion ausgewählt, die das befriedigenste Ergebnis liefert. Lernen durch Assoziationswechsel Eine ursprünglich an eine Situation gebundene Verhaltensweise wird auch in einer anderen Situation gezeigt. Allgemein gilt für den Behaviorismus: der Lernprozess wird als eine lange Kette von Verknüpfungen aus Reizen und den damit verknüpften Reaktionen angesehen die Reiz-Reaktions-Verbindung kann auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden

38 Behavioristische Lehr-/Lerntheorien 4
Behavioristische Lehr-/Lerntheorien 4 "Lernen durch Einsicht" waren für Behavioristen "eine unverbindliche Zauberei" (Einstellen eines spontanen Verständnisses für ein Problem/eine Problemlösung; "der Knoten ist geplatzt"; eine "kritische Masse" an Wissen wurde erreicht) Radikale Vertreter der Behaviorismus kritisierten Thorndike, da er bei seinen Lerntheorien nicht beobachtbare Zustände annahm, wie "angenehme" oder "unangenehme" Gefühle. Diese vereinfachte und mechanische Sicht des Lernens führte dazu, das den darauf aufbauenden Lehrmaschinen kein großer (Lehr/Lern)Erfolg beschieden war. Bis 1936 wurden allerdings ca. 700 Patente angemeldet.

39 Behaviorismus – Die 2. Generation
Behaviorismus – Die 2. Generation Im klassische Behaviorismus wird das Verhalten des Menschen nur als eine Funktion der Reize aus der Umwelt und der Persönlichkeitsfaktoren (Intelligenz, Stessfaktor ...) angesehen. Dem gegenüber steht nach Thorndike u.a. der Neo-Behaviorismus, der "intervenierende Variable" postuliert, die die Erfahrungen, Lernergebnisse, und Sozialbeziehungen berücksichtigen. Skinner beobachtete seine Tochter in der vierten Grundstufe im mathematikunterricht und erkannte: alle Kinder müssen mit dem selben Lerntempo vorgehen Nur wenige direkte Rückmeldungen Bei Tests mussten die Kinder oft tagelang auf die Beurteilung ihrer Leistung warten Skinner dachte über Methoden nach, wie auch in einer größeren Gruppe von Schulkindern jeder nach seinem individuellen Lerntempo vorgehen kann und unmittelbar nach den einzelnen Lernschritten belohnt werden konnte.

40 Behaviorismus – Die 2. Generation
Behaviorismus – Die 2. Generation Im Gegensatz zu klassisch konditionierten Reaktionen werden viele alltäglichen Verhaltensweisen nicht von einem bestimmten Stimulus ausgelöst. Sie treten nicht automatisch (unwillkürlich) auf, sondern können gewählt werden; sie unterliegen scheinbar dem Willen (willkürlich) Man spricht von der multiplen Determination des Verhaltens. Lernen wird nun als Vorgang der planmäßigen Verhaltensänderung angesehen. Erziehung ist ein Prozess der planmäßigen Verhaltensänderung. Skinner beobachtete seine Tochter in der vierten Grundstufe im mathematikunterricht und erkannte: alle Kinder müssen mit dem selben Lerntempo vorgehen Nur wenige direkte Rückmeldungen Bei Tests mussten die Kinder oft tagelang auf die Beurteilung ihrer Leistung warten Skinner dachte über Methoden nach, wie auch in einer größeren Gruppe von Schulkindern jeder nach seinem individuellen Lerntempo vorgehen kann und unmittelbar nach den einzelnen Lernschritten belohnt werden konnte.

41 Behaviorismus – Die 2. Generation
Behaviorismus – Die 2. Generation 1958 formulierte der Behaviorist Burrhus Skinner auf der Grundlage von Beobachtungen bei Kindern sieben pädagogisch wertvolle Schritte: Die Lernziele müssen klar und objektiv formuliert werden, damit gezielte Rückmeldungen und Belohnungen gegeben werden können. (Skinner verstand darunter beispielsweise eine Liste von Fragen und Antworten) Der Unterrichtsstoff muss in eine Abfolge von Frage- und Antwortkombinationen gebracht werden. Diese "Rahmen" sollten von leichten zu schwierigen Inhalten fortschreiten und den Stoff aus möglichst unterschiedlichen Blickwinkeln angehen. Die Lernenden sollen möglichst aktiv sein und Fragen und Aufgaben auch wirklich bearbeiten. Auf jede Antwort muss unmittelbar eine Rückmeldung folgen. Aufgaben sollten so gestellt sein, dass sie mit hoher Wahrscheinlichkeit richtig gelöst werden. Alle Schüler sollten eine Unterrichtseinheit jeweils in ihrem persönlichen Lerntempo bewältigen. Besonders ausdauerndes und gutes Arbeiten sollte durch eine Reihe von Zusatzbelohnungen bekräftigt werden. Skinner beobachtete seine Tochter in der vierten Grundstufe im mathematikunterricht und erkannte: alle Kinder müssen mit dem selben Lerntempo vorgehen Nur wenige direkte Rückmeldungen Bei Tests mussten die Kinder oft tagelang auf die Beurteilung ihrer Leistung warten Skinner dachte über Methoden nach, wie auch in einer größeren Gruppe von Schulkindern jeder nach seinem individuellen Lerntempo vorgehen kann und unmittelbar nach den einzelnen Lernschritten belohnt werden konnte.

42 Behaviorismus – Die 2. Generation
Behaviorismus – Die 2. Generation Skinners Regeln wurden zu einem Leitfaden für die Entwicklung von Lehrmaschinen und Unterrichtsplänen: Der Lehrstoff wurde gegliedert und strukturiert und gewann das Aussehen eines "Programms" Unterricht, der auf solchen "Programmen" basierte, nannte man "Programmierten Unterricht" Bis in die heutige Zeit gelten diese Regeln mehr oder weniger gut umgesetzt in Computer-Lehrprogrammen (CBT, CAI, MBT) Skinners Ansatz wird heute häufig abqualifiziert [1,S. 6], jedoch können viele dieser "Regeln" auch außerhalb des Behaviorismus begründet werden

43 Programmierter Unterricht
Programmierter Unterricht In den 70er Jahren gab es in Westdeutschland Vorstellungen, den schulischen Lehr-/Lernprozess programmieren und nach dem technischen Modell des Regelkreises modellieren zu können. Der Lehrer wurde als aktiver Regler gedacht, der in Form seiner Methoden über Stellglieder verfügt, mit denen er belehrend auf die Regelgröße des noch unbelehrten Schülers einwirkt, bis dieser einen Istwert anzeigt, der sich einem Sollwert annähert, den der Lehrer definiert hat. Das Verhältnis von Istwert und Sollwert wird dem Lehrer durch Leistungsüberprüfungen, die als Messfühler des Lernprozesses beim Schüler fungieren, zurückgemeldet. Fallen Ist- und Sollwert auseinander, wird der Regelkreis erneut durchlaufen, bis eine Angleichung erfolgt ist. Dann kann der Lehrer zum nächsten Lernabschnitt übergehen, bei dem der gleiche Regelungsprozess ausgelöst wird. Quelle:

44 Programmierter Unterricht
Programmierter Unterricht Quelle:

45 Behaviorismus – Die 2. Generation
Behaviorismus – Die 2. Generation Skinners Lern-/Lehrtheorie basiert auf der Vorstellungen von zwei Formen der Konditionierung 1. Form: Klassische Konditionierung: dem natürlichen, meist angeborenen Reflex wird künstlich ein neuer, bedingter Reflex (Reiz) hinzugefügt. Der bedingte Reflex wird dabei die gleiche Reaktion hervorrufen, wie der natürliche, unbedingte Reflex. 2. Form: Operante Konditionierung: Verstärkung eines operanten Verhaltens. Das Reiz-Reaktions-Schema wird um die Konsequenz erweitert, die eine Reaktion hervorruft. Diese Konsequenz dient als Verstärker. Man unterscheidet die Verstärker nach ihrer Wirkung. Gerade negative Verstärker und Bestrafung werden häufig miteinander verwechselt. positive Verstärker sind jene Dinge, die die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Reaktion erhöhen, wenn sie der Situation zugeführt werden. negative Verstärker sind jene Dinge, die die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Reaktion erhöhen, wenn sie aus der Situation entfernt werden. (Ein aversiver Stimulus wird entfernt) Bestrafung werden jene Dinge bezeichnet, die die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Reaktion senken, wenn sie der Situation zugeführt werden

46 Teilnahme von Studenten an Übungen / Übungsaufgaben, die dort gemacht werden, werden bewertet und als Prüfungsvoraussetzung genutzt. Teilnahme an Übungen wird mit Punktesystem bei der Prüfung berücksichtigt Wer nicht teilnimmt, muss Zusatzaufgaben lösen. Bei Teilnehmern werden auch fehlerhafte Lösungen akzeptiert. "Edutainment" entfällt und straffer Unterricht erfolgt.

47 Skinners Lehrmaschine
Skinners Lehrmaschine Basierend auf seinen Theorien entwickelte Skinner einige interessante Lehrmethoden und Lehrmaschinen (Skinner-Box) Bildquelle: Zimbardo "Psychologie", 16. A, S. 263

48 Skinners Lehrmaschine
Skinners Lehrmaschine Eine Methode ist das "backward-chaining" (in etwa: Rückwärts-Verkettung) Diese Methode verwendete er für die Konstruktion einer Schreib-Lernmaschine, ähnlich der Maschine von Halcyon Skinner. Die Rückwärtsverkettung nach Skinner wird heute für das Schreibenlernen nicht mehr empfohlen, jedoch durchaus für Handlungsabläufe, die sich aus mehreren kleinen Teilabläufen zusammensetzen.

49 Prinzip der Rückwärtsverkettung nach Skinner
Prinzip der Rückwärtsverkettung nach Skinner Die Maschine zeigte ein Bild, dessen Bezeichnung geschrieben werden soll. Zum Anfang (Bild/Bezeichnung ist neu) sind fast alle Buchstaben vorhanden, der Lernende muss nur wenige ergänzen  schnelle Erfolgsrückmeldungen. Bei weiteren Übungen fehlen immer mehr Buchstaben, bis die Bezeichnung schließlich ganz eingegebene werden muss. Grundüberlegung: der Lernende erhält eine rasche Belohnung für richtiges Verhalten, Komplexität nimmt schrittweise zu.

50 Skinners Schreibenlernen 1
Skinners Schreibenlernen 1 C O M _ U _ E R

51 Skinners Schreibenlernen 2
Skinners Schreibenlernen 2 C _ M _ U _ _ R

52 Skinners Schreibenlernen 3
Skinners Schreibenlernen 3 C _ _ _ _ _ _ R

53 Lehrmaschinen in Deutschland
Lehrmaschinen in Deutschland Seit den 60er Jahren gibt es in Deutschland eine Reihe von Pilotstudien. Viele Programm beschäftigen sich mit der Lehre von Mathematischen Sachverhalten, da sich dieser Unterrichtsstoff als besonders geeignet für den Programmierten Unterricht nach Skinner zeigte. Obwohl sich viele dieser Studien als nützliche Ergänzung des Unterrichtes erwiesen, scheiterte die bundesweite Umsetzung oft an finanziellen Mitteln – eine flächendeckende Versorgung der Schulen/Schüler mit PC's wurde trotz der Bemühungen in den letzten Jahren noch nicht erreicht. Ein andere Grund für die zähe Durchsetzung von Lernsoftware ist die mangelhafte Ausbildung des Lehrpersonals und die Angst der Lehrer, durch die Einführung des Computerlernens ihre Arbeitsplätze zu verlieren. Ein dritter Punkt ist die oft schlechte Qualität der Lehrprogramme bzw. der ungünstige Kosten/Nutzenfaktor; in einer Untersuchung des Bundesministeriums für Berufliche Bildung (BIBB) u.a. geht hervor, das viele Programm wegen ihrer schlechten Qualität abgelehnt werden oder aus Gründen der Unwirtschaftlichkeit.

54 Neue Lernwelten Neuer Schwung in der Entwicklung von Lehrsystemen erfolgt in den USA durch das Militär Zum einen wurden Neuerungen bei der Verwaltung umfangreicher Dokumentenbestände eingebracht, die zur Entwicklung des Internets und spezielle zu Hypertext-Strukturen führten. Zum anderen gab es eine Weiterentwicklung der maschinengestützten Ausbildungen, hervorgerufen durch den großen Bedarf an schnell ausgebildeten Soldaten im Vietnam-Krieg. IBM entwickelte aus der Basis eines Großrechners mit 32 KB Hauptspeichers und 20 anschließbaren Arbeitsstationen eine 102 Stunden umfassendenden Instruktionskurs für die Luftwaffe JSEP – Job Skills Education Program umfasst 300 Lektionen ist eins der weltweit größten Bildungsprogramme und wird ausschließlich für militärische Zwecke eingesetzt. (Quelle Hasebrook, Multimedia-Psychologie)

55 Neue Lernwelten 2 Die neue Generation von Bildungsprogrammen stützte sich mehr auf kognitive Theorien (wie z.B. auf die von Jean Piaget) als auf rein behavioristische Konzepte. Es wurde erkannt, dass die strenge Trennung von operanter und klassischer Konditionierung ( Skinner) nicht mehr beibehalten werden konnte. Durch die Wiederaufnahme der Ideen von Thorndike ( "angenehme" und "unangenehme" Gefühle) wurde das Interesse an "inneren, nicht direkt beobachtbaren Zuständen" in den Mittelpunkt der Forschung gerückt.

56 Neue Lernwelten 3.1 (Skinner)
Neue Lernwelten 3.1 (Skinner) instrumentelles Verhalten Reiz Hunger Reaktion Hebel drücken Belohnung Futter

57 Neue Lernwelten 3.2 (Thorndike)
Neue Lernwelten 3.2 (Thorndike) Mentaler Zustand unangenehm, muss beseitigt werden Reiz Hunger instrumentelles Verhalten Reaktion Hebel drücken Belohnung Futter Mentaler Zustand angenehm, bin satt

58 Neue Lernwelten 4 Ein weiteres Problem für den Behaviorismus war die Beschreibung von Lernvorgängen, bei denen kein beobachtbares Verhalten auftrat. Experimente hatten gezeigt, das gelerntes Verhalten durchaus erst im Gedächtnis behalten werden kann, ohne es unmittelbar umzusetzen. ( Wie kann man mit einer Brille Feuer machen?) Des weiteren wurde ein Interpretationsfehler der Behavioristen entdeckt: Bei der genaueren Analyse von Konditionierungsexperimenten hatte man schon früh festgestellt, dass die Lernkurve, in denen der Lernfortschritt über die verschiedenen Übungsdurchgänge aufgezeichnet wurde, nur deshalb einen allmählichen Anstieg zeigte, weil die Behavioristen stets die Daten von mehreren Tieren oder Versuchspersonen zusammenfassten. Die individuellen Lernverläufe nährten sich jedoch häufig keineswegs allmählich und schrittweise einem Lernziel. Viel häufiger zeigten die individuellen Lernkurven einen plötzlichen Anstieg zielgerichteten Verhaltens, der sich nur damit begründen ließ, dass zu diesem Zeitpunkt einsichtiges Lernen stattgefunden haben muss.

59 Seine Theorie ist eine kognitive Entwicklungstheorie.
Jean Piaget Piaget versucht mit seiner Theorie nicht nur mentale Repräsentationen zu beschreiben (WAS) , sondern auch, wie wir diese Repräsentationen erhalten (WIE). Seine Theorie ist eine kognitive Entwicklungstheorie. Piaget versucht den Prozess zu beschreiben, wie Kinder ein Verständnis von sich selbst und ihrer Umwelt erwerben, das dem der Erwachsenen immer ähnlicher wird.

60 Jean Piaget 2 Piaget besaß eine biologischen Ausbildung und nährte sich psychologischen Problemen auch von dieser Seite, in dem er sich fragte: Welches sind die Charakteristika von Kindern, die sie befähigen, sich ihrer Umwelt anzupassen? Was ist die einfachste, genauste und brauchbarste Art, Kindesentwicklung zu klassifizieren und zu ordnen?

61 Adaption bezieht dabei die Interaktion mit der Umwelt ein.
Jean Piaget 3 Nach Piaget bedeutet Lernen, das sich ein Organismus an seine Umwelt anpasst. Es findet ein Adaptionsprozess statt. Adaption bezieht dabei die Interaktion mit der Umwelt ein. Interaktion findet durch das Wechselspiel zweier komplementärer Prozesse statt: der Assimilation und der Akkomodation.

62 Assimilation und Akkomodation
Assimilation und Akkomodation Quelle unbekannt

63 Jean Piaget 4 - Assimilation
Jean Piaget 4 - Assimilation Bei der Assimilation reagiert der Organismus mit Handlungen auf seine Umwelt, die in seinem Repertoire vorhanden sind; man sagt, der Organismus assimiliert die Objekte seiner Umwelt bzgl. seiner Aktivitäten Bsp.: Ein Student kennt die Programmiersprache C (Syntax und Semantik). Nun soll er PHP erlernen. Grundsätzliche Strukturen werden gesucht/gefunden: - Variablen: int i $i - Felder: int i[10]; $i = array(); - Alternativen: if (Bedg) { … } …

64 Jean Piaget 5 – Akkomodation
Jean Piaget 5 – Akkomodation Akkomodation tritt auf, wenn aus der Interaktion mit der Umwelt eine Handlungsänderung resultiert, d. h. wenn die Aktivitäten im Repertoire eines Organismus in ihrer Qualität bzw. Quantität verändert werden Bsp.: Der Student kennt C (Syntax und Semantik). Nun soll er PROLOG erlernen. Grundsätzliches anderes Herangehen fordert ein Umdenken bei der Konstruktion von Anweisungen/Algorithmen.

65 Jean Piaget 6 – Strukturen
Jean Piaget 6 – Strukturen Nach Piaget sind Assimilation und Akkomodation funktionale Invarianten, d. h. egal wie alt der Organismus ist, er interagiert stets auf die selbe Art und Weise mit der Umwelt, entweder durch Nutzung bekannter Aktivitäten (Assimilation) oder durch Veränderung der Handlungen (Akkomodation) Das Handlungsrepertoire eines Organismus bildet seine intellektuelle Struktur; d. h. für jede ausführbare Handlung gibt es eine entsprechende mentale Struktur.  Assimilation ist die Benutzung mentaler Strukturen  Akkomodation die Veränderungen solcher Strukturen

66 Jean Piaget 7 – Reflexe Piagets Grundfrage: Mit welchen kognitiven Strukturen wird ein Kind geboren  denn eine Kind "verhält" sich schon unmittelbar nach der Geburt, es versucht zu saugen, zu greifen, zu betrachten ... Die primitive intellektuelle Struktur eines Kindes wird durch Reflexe definiert. Wiederum gilt dabei:  das Üben der Reflexe entspricht der Assimilation von Umweltobjekten (Saugen an der Brust, am Schnuller, an der Flasche ...)  Verändern von Reflexen entspricht der Akkomodation Bei der Erziehung von Kindern muss man sich bewusst machen, ob man bestehende Strukturen verändern oder verstärken möchte.

67 Jean Piaget 8 Assimilation und Akkomodation sind zwar komplementäre Teilprozesse der Interaktion, jedoch treten sie nicht unbedingt getrennt auf Neue Verhaltensweisen basieren immer auf alten Lerninhalten; von nichts kommt nichts Wird eine bekannte Handlungsweise auf eine anscheinend bekannte Situation angewendet, so sprechen wir von Assimilation; stellt es sich jedoch heraus, das die Handlung in der entsprechenden Situation nicht "passt", so lernt die Person neue Fakten (Grund, warum die Handlung nicht passt) und muss die bestehende Handlung anpassen (Akkomodation) Selbst bei der erfolgreichen Benutzen einer sehr vertrauten Handlungsweise (Assimilation) findet eine Strukturänderung statt; die erfolgreiche Nutzung verstärkt zum Beispiel die Auftretenswahrscheinlichkeit dieser Handlung (Akkomodation)

68 Jean Piaget 9 Nach Piaget können intellektuelle Strukturen zu Handlungsschemata zusammengefasst werden: Greifschema, Saugschema ... Intelligenz wird dabei als diejenige Eigenschaft von Aktivität verstanden, die sich im maximal adaptiven Verhalten an die vorgefundene Umwelt widerspiegelt. Verhalten Struktur Reiz Handlung Funktionsweise Assimilation Akkomodation Umwelt

69 Jean Piaget 10 Nach Piaget können adaptive Aktivitäten 3 verschiede Formen annehmen: Spiel, Imitation und intelligente Adaption Intelligente Adaption bestimmt im allgemeinen die Aktivitäten von Erwachsenen bzw. setzt das Vorhandensein einer Vielzahl von hochentwickelten intellektuellen Strukturen voraus Bei der Entwicklung von Kindern treten deshalb vor allen Spiel und Imitation als Aktivitäten auf

70 Spielen 1 Beim Spielen überwiegt die Assimilation. Wenn eine Kind spielt, assimiliert es fortwährend Objekte an bestimmte Aktivitäten, ohne Rücksicht auf diejenigen Eigenschaften, die weniger gut passen. Bsp.: Ein Kind hat eine Anziehpuppe mit Schuhen. Es kann diese Puppe alleine anziehen. Eines Tages versucht sie, dem Teddy die Schuhe der Puppe anzuziehen. Piaget macht in seinen Theorien deutlich, das Kinder bei solchen Prozessen bestimmte Handlungen üben und sich somit die entsprechenden Schemata stabilisieren:  das Schema wird verfügbarer  weiteres Lernen, welches auf diesen "alten" Lerninhalten basiert, wird effektiver

71 Spielen 2 Im Verlaufe der Entwicklung durchläuft ein Kind verschiedene Stadien, in denen es jeweils anders spielt. Dabei gibt es große Unterschiede beim Verstehen von Regeln und der Beziehung zwischen Moral und Regeln. Piaget war der erste, der sich mit dem Regelverständnis von Kindern auseinander setzte

72 Spielen 3 Stadium Ungefähres Alter Verständnisgrad
Spielen 3 Stadium Ungefähres Alter Verständnisgrad Befolgung der Regeln 1 < 3 Jahre Keine Regelverständnis Spiel folgt keinen Regeln 2 3 bis 5 Regeln wurden von einer Autorität gegeben und sind unveränderlich brechen und ändern Regeln ständig 3 5 bis 11/12 Regeln sind sozialer Art und veränderlich verändern die Regeln nicht, strenge Einhaltung 4 > 11/12 Komplettes Verständnis verändern Regeln nach beiderseitiger Übereinkunft

73 Spielen 4 Fazit: Ersinnt man sich Spiele (oder Programme) für Kinder, so sollte man sich stets vor Augen halten, in welchem Alter sich die Zielgruppe befindet, um das Spiel an sie anzupassen; dabei sollte die Anpassung nicht nur einen optischen, kosmetischen Zweck verfolgen, sondern sich auch auf das zugrundeliegenden Regelverständnis beziehen.

74 Imitation Bei der Imitation ahmt das Kind eine fremde Handlung nach. Oft liegt der Wunsch zugrunde, was anderes zu sein. Über das geistige Darstellen von Handlungen werden kognitive Strukturen entwickelt und meist mit Sprache verbunden. Bsp.: Kind beobachtet seine Mutter mit dem neuen Baby und imitiert die Handlungen mittels seiner Puppe; Gefahr: auf diese Weise werden klassische Handlungsbilder einer Gesellschaft schon in den Kindertagen verankert.

75 Zusammenfassung Piagets Theorien
Zusammenfassung Piagets Theorien Die Interaktion des Menschen mit der Umwelt tendiert zur Adaption. Verschiedene Entwicklungsstadien umfassen qualitativ verschiedene intellektuelle Strukturen, d. h. ein Kind ist keine Kleinausgabe eines Erwachsenen. Kognitive Entwicklung bedeutet auch gleichzeitig (aber eben nicht nur!) das Wachsen von Wissen; Wissen besteht dabei nicht nur aus Informationen, sondern auch aus Regeln zur Organisation und Transformation von Informationen.

76 Zusammenfassung Piagets Theorien 2
Zusammenfassung Piagets Theorien 2 Die Rolle der Logik: Nach Piaget besteht die kognitive Entwicklung im Erwerb zunehmend fortgeschrittener Systeme zur Behandlung von Informationen  von sehr einfachen, direkten und spezialisierten Handlungen zu komplexen und generalisierten Problemlösungsprozessen Reifung, Umwelt, Gleichgewichtsstreben und Sozialisation sind die das Lernen formenden Kräfte.

77 [1] Niegemann et.al., Kompendium E-Lerning, 2004, Springer-Verlag
Literatur [1] Niegemann et.al., Kompendium E-Lerning, 2004, Springer-Verlag