Knapp, Olaf

Schumann, Heinz

Eldorado - Ressourcen aus und für Lehre, Studium und Forschung

Olaf KNAPP, Heinz SCHUMANN, WeingartenInstruktionsvideos für das Lernen von RaumgeometrieMit Dynamischen Raumgeometriesystemen (DRGS) wie etwa Cabri 3D (BAIN-VILLE  &  LABORDE 2004-2006)  oder  Archimedes  Geo  3D  (GOEBEL & OLDENBURG 2007) stehen uns heute Werkzeuge für den Mathematikunterricht zur Verfügung, die im Kontext der Schulgeometrie zum geometrischen Arbeiten im virtuellen Raum als interaktivem Handlungsraum dienen können (SCHUMANN 2007). Wie aber kann die Lehrkraft bzw. der Schüler als instrumenteller Novize diese Werkzeuge nutzen? Wie kann ein erster qualifizierter Zugang geschaffen werden?Instruktionsvideos (IVs) bieten hierzu mannigfaltige Potentiale, den didaktischen Mehrwert  dieser Werkzeuge zu verdeutlichen,  eventuelle Vorbehalte abzubauen und die Hürden für die Verwendung in der Schulpraxis zu verringern. Sie können u.a. als anschauliche und konkrete Hilfen den Unterrichtsalltag bereichern, sind vergleichsweise leicht einsetzbar und erfordern nur minimale Anforderungen an die Benutzer und die technischen Anlagen. Nach ATKINSON et al. (2000) ermöglichen Instruktionen dem Lernenden die Pro-blemlösestrategie eines Experten nachzuvollziehen und diese selbst auszuführen. So führen u.a.  kognitionspsychologische Überlegungen (RENKL & NÜCKLES 2006), wonach IVs zum Lernen durch Imitation und Beobachtung gehören und da-mit grundlegende Lernprozesse darstellen, zu der Ausgangshypothese,  dass  die Präsentation entsprechend gestalteter IVs zur Beobachtung des interaktiven Pro-blemlösens bei musterhafter Lösung von Musteraufgaben für Schüler geeignet ist. Unter „musterhafter Lösung von Musteraufgaben“ soll im Folgenden das beispiel-hafte  Lösen  von  Aufgaben,  die  einen  bestimmten  Aufgabenklassentyp  re-präsentieren, verstanden werden.Wir wollen allgemein unter IVs diejenige visuelle mediale Präsentation verstehen, welche den Adressaten in die Lage versetzt, Problemlösestrategien eines Experten nachzuvollziehen und diese selbst auszuführen.Die Ausgangshypothese sehen wir als bestätigt an, wenn ein komplexerer Sachver-halt rein mittels IV vermittelt wurde und die Ergebnisse der Lernenden beim ein-maligen Ansehen dieses IVs eine durchschnittliche Erfolgsquote von über    50 % ergeben.Da es viele verschiedene Arten - mit ihren entsprechende Ab- und Zwischenstu-fungen - medialer Präsentationen gibt, man denke z.B. an Real- oder Trickfilmvi-deos, wollen wir uns auf die mittels Bildschirmaufzeichnungen erstellten Videos (ScreenRecording – SR) beschränken.Selbst bei dieser Beschränkung gilt es noch zahlreiche Gestaltungsmöglichkeiten bei der Erstellung (Designing) der IVs zu beachten. So nehmen u.a. Mauszeiger-darstellungen und -bewegungen, Audio- und textlicher Kommentar, Bilder, Anima-tionen, Bild-in-Bild (PIP)-Videos, Marker, Ein-, Aus- und Überblendungen von In-formationen, Schwenk- und Zoomfunktionen einen zentralen Stellenwert in der Genese ein. Ferner sind Kombinationen der verschiedenen Gestaltungsmöglichkei-ten wie die örtliche und zeitliche Abfolge (nacheinander oder ineinander?), die Lo-kalisation (wo findet was statt?), die Größendarstellung, die Farbgestaltung,... im Video zu berücksichtigen. Dabei müssen zudem noch psychologische (SPADA 1990)  und  medientechnologische  bzw.  mediendidaktische  Aspekte  (TULOD-ZIECKI & HERZIG 2004) beachtet werden. Ebenso sind die Interdependenzen und Abhängigkeiten untereinander zu klären.Hinsichtlich verschiedener SR-Filmmodi drängen sich u.a. folgende Forschungs-fragen auf:Welche Instruktionsvideos führen zu hohen Reproduktionsleistungen?Welche Instruktionsvideos werden von den Schülern präferiert?Verstehen die Schüler die Instruktion oder wird sie nur mechanisch reproduziert?Im Rahmen ausgewählter Pilotstudien wurde u.a. diesen Fragen nachgegangen.In  deutlicher  Abgrenzung  zu  allgemein psychologischen  Überlegungen  hierzu (SPADA 1990) und speziell kognitionspsychologischen Ergebnissen (ERTELT et al. 2004) grenzen wir uns hinsichtlich der Instruktion über das kompetente Arbeits-verhalten bei der Nutzung von DRGS mittels SR-Videos ab und beschränken unse-re Aussagen auch hierauf.  Anhand einer musterhaften raumgeometrischen Instruktion zur Würfelrekonstruk-tion mit Cabri 3D wurden RealschülerInnen der achten Jahrgangsstufe aus Baden-Württemberg getestet bzw. befragt. Dabei nahmen 165 SchülerInnen an der Pilot-studie zur Reproduktionsleistung (RL), 242 SchülerInnen an der zur Schülerpräfe-renz (SP) (unter ausgewählter Berücksichtigung der Reihenfolge der Filmdarbie-tungen) und 20 SchülerInnen an der zur Verstehensleistung (VL) teil.  Letztere waren weiter beschränkt auf die nach einer Woche noch memorierte Verstehens-leistung.Unter der RL wollen wir den nach entsprechenden Effektivitätskriterien ermittelten zusammenfassenden Unterschied der in Cabri 3D erarbeiteten Schülerlösungen im Vergleich zur musterhaften Expertenlösung mittels Punktebewertung verstehen.Die SP definieren wir als den durch Schülerbewertungen ermittelten Rangunter-schied innerhalb verschiedener Filmmodi. Die VL sei der nach entsprechenden Effektivitätskriterien ermittelte zusammen-fassende  Unterschied mentaler Schülerrekonstruktionen bei  vorgegebenen Text-bausteinen  im  Vergleich  zur  musterhaften  Expertenlösung  mittels  Punktebe-wertung. Die Stichproben wurden u.a. aus organisatorischen und rechtlichen Gründen auf intakte Gruppen (= Schulklassen) beschränkt. Um mögliche personenimmanente intervenierende Variable - soweit möglich - zu berücksichtigen, wurden alle Ver-suchsteilnehmer der Studien zur RL und VL vor der Präsentation eines Filmmodus einer Reihe standardisierter, reliabler, valider und objektivierter Vortests zur kogni-tiven Leistungsfähigkeit  (7  Subvariable),  zum Angstverhalten (4  Subvariable), Computervorerfahrungen (8 Subvariable), sowie der Selbsteinschätzung im Fach Mathematik unterzogen. Danach sah jede Klasse der Studie zur RL einen ausge-wählten Filmmodus. Als klassisches statistisches Verfahren zur Prüfung auf Mittel-wertsunterschiede wurde bezüglich der RL die Kovarianzanalyse gewählt. Hin-sichtlich der Computervorerfahrungen wurden nach Prüfung auf Vergleichbarkeit der Gruppen die jeweiligen Mediane und Modalwerte herangezogen. Im Bezug auf die SP wurden als klassische Verfahren zur Prüfung auf Rangdatenunterschiede die kumulierten Häufigkeiten (im Bezug auf die vergebenen Schulnoten) und die ent-sprechenden bidirektionalen deskriptiven Vergleiche herangezogen. Im Bezug auf die VL wurden die arithmetischen Mittelwerte (MW), Modalwerte und Mediane verwandt. Die Quoten wurden als arithmetischer MW aller Versuchspersonen im Verhältnis zur Gesamtpunktzahl ermittelt (KNAPP & SCHUMANN in Vorb.).In den Pilotstudien haben wir uns auf die nachfolgenden Filmmodi beschränkt:• Film ohne hörbaren Kommentar und ohne Texteinblendungen („Ohne“)• Film ohne hörbaren Kommentar und mit Texteinblendungen („Text“)• Film mit hörbarem Kommentar und ohne Texteinblendungen („Ton“)• Film mit hörbarem Kommentar und mit Texteinblendungen („Ton Text“)• Film mit  hörbarem Kommentar,  ohne Texteinblendungen, mit  je nach Kon-struktionsfortschritt  situativ  erscheinenden  Stichwortkarten,  die  nach  er-scheinen bis zum Filmende sichtbar bleiben („Ton E SK“)• Film mit hörbarem Kommentar, ohne Texteinblendungen, mit allen Stichwort-karten von Filmbeginn an, mit je nach aktuellen Konstruktionsschritt rot darge-stelltem Stichwortkartentext („Ton D SK“)• Film „Ton D SK“ mit Vorschaubild der Konstruktion („Ton D SK Bild“)• Film „Ton D SK Bild“ mit Menünummerierungen („Ton D SK BiZa“) ErgebnisseHinsichtlich der RL zeigte der Film „Ton D SK BiZa“ die signifikant höchsten Ergebnisse in den vorgenannten Kategorien („absolute MW“, „angepasste MW be-züglich kognitiver Leistungsunterschiede“, „angepasste MW hinsichtlich dem Fak-tor Angst“, „Computervorerfahrungen“ und „Selbsteinschätzung“) verglichen mit allen anderen untersuchten Filmmodi. Bei der Kovarianzanalyse mit allen ausge-wählten Filmmodi betrug die Irrtumswahrscheinlich jeweils p < 0,0001. Bei den einzelnen bidirektionalen Vergleichen über die einzelnen Kategorien des Filmes „TON D SK BiZa“ mit allen anderen Filmen betrug p(max) < 0,05. Der Limes von 14  Punkten (von 25 möglichen Gesamtpunkten)  wurde  bei  allen  vorgenannten Werten des Filmes „Ton D SK BiZa“ nie unter- und bei keinem anderen untersuch-ten Filmmodus überschritten. Hinsichtlich der SP stellte sich der Film „Ton D SK BiZa“ in allen untersuchten Vergleichen in allen Subgruppen als derjenige heraus, der von den Schülern klar präferiert wurde.Da der Film „Ton D SK BiZa“ sowohl die signifikant höchsten RL zeigte, als auch präferiert wurde, beschränkten wir uns hinsichtlich der VL auf diesen Film. Folgende Tabelle gibt uns einen Überblick über die Schülerergebnisse der VL am Instruktionstag (VL IT), die VL nach 1 Woche (Retest) (VL 1 W) und die RL: VL IT VL 1 W RLArithmetischer MW 14,8 14,1 14,4Modalwert 16 14 16Median 15 14 15Quote 59,1% 56,4% 57,4%Hinsichtlich der Unterschiede bezüglich des Faktors „Geschlecht“ wurde festge-stellt, dass die jeweilige Gruppe der Jungen signifikant höhere RL und VL erbrach-te als die vergleichbare Gruppe der Mädchen.Der Film „Ton D SK BiZa“ bestätigt die Ausgangshypothese über IVs hinsichtlich der RL und VL. Dieser Film wird zudem von den Schülern im Vergleich mit den anderen vorgestellten Filmmodi präferiert.Die im Vortrag gestellte Frage, ob nicht generell „viel Information“ (im Sinne von vielen Gestaltungsoptionen) auch „viel helfen“ (zu höheren RL führen) würde, konnte bezüglich des genannten Untersuchungsdesigns durch das Gegenbeispiel der Filme „Ton“ und „Text“ widerlegt werden. Grundsätzlich ist jeder Filmmodus gesondert zu analysieren, wenngleich bei der hier vorgestellten Auswahl der Film „Ton D SK BiZa“ allen anderen Filmmodi im Rahmen der Beschränkungen des genannten Ansatzes in allen Untersuchungen überlegen ist.IVs können als erster Zugang zum Umgang bzw. Erlernen von DRGS angesehen werden. Bereits nach einmaligem Ansehen können IVs zu beachtlichen Erfolgen hinsichtlich des gezeigten Ansatzes führen. Ihre hohe Alltagstauglichkeit bietet Po-tentiale für das Lernen von Raumgeometrie in der Schule.Literatur Atkinson, R.K., Derry, S.J., Renkl, A. & Worthham, D. W. (2000).  Learning from ex-amples: Instructional Principles from the worked examples research. In: Review of edu-cational research, 70, (S. 181-214).Bainville, E. & Laborde, J.-M. (2004-2006). Cabri 3D deutsche Version 1.2.1 (Softwa-re). Grenoble: Cabrilog. www.cabri.com (1. September  2006).Ertelt, A., Renkl, A. & Spada, H. (2006). Making a difference – Exploiting the full po-tential of instructionally designed on-screen videos.  In S.A. Barab, K.E. Hay & D.T. Hickey (Eds.),  Proceedings of the 7th International Conference of the Learning Sci-ences (S. 54-169). Mahwah, NJ: Erlbaum.Goebel, A. & Oldenburg, R. (2007): Archimedes Geo3D: Eine neue Raumgeometrie-Software an der Schnittstelle zwischen synthetischer und analytischer Geometrie. Vor-trag auf der 41. GDM-Jahrestagung, Berlin. Minisymposium D03.Knapp, O. & Schumann, H. (in Vorb.):  Design und Evaluation von Instruktionsvideos für raumgeometrische Konstruktionen. Renkl, A. & Nückles, M. (2006). Lernstrategien der externen Visualisierung. In: Arnold, K.-H., Sandfuchs, U. & Wiechmann, J. (Hrsg.). Handbuch Unterricht (S. 303-307). Bad Heilbrunn: Klinkhardt.Tulodziecki, G. & Herzig, H. (2004).  Handbuch Medienpädagogik.  Band 2 Mediendi-daktik. Stuttgart: Klett-CottaSchumann,  H.  (2007).  Der  virtuelle  Raum als  interaktiver  Handlungsraum für  den Geometrieunterricht. Vortrag auf der 41. GDM-Jahrestagung, Berlin. Minisymposium D03Spada, H. (Hrsg.) (1990): Lehrbuch allgemeine Psychologie. Bern: Hans Huber

Instruktionsvideos für das Lernen von Raumgeometrie

https://eldorado.tu-dortmund.de/bitstream/2003/30845/1/014.pdf

Instruktionsvideos für das Lernen von Raumgeometrie

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Eldorado - Ressourcen aus und für Lehre, Studium und Forschung