abschnitt 1. begrifflicher ansatz: definition der schlüsselbegriffe
zu den abkürzungen: CGU, CGIU, Unterrichtsprogramme, Mikrowelten
Computergestützter Unterricht (CGU), Computergestützter intelligenter Unterricht (CGIU), Tutoren, Unterrichtsprogramme, interaktive Lernumgebungen sind einige der Begriffe, die man gemeinhin in der Literatur antrifft, um die Produkte bezeichnen, die aus dem Einsatz der NIT hervorgegangen sind. Diese Begriffe verweisen auf Systemkategorien, die durch die Epoche ihres Erscheinens auf dem Markt und die ihnen von den Forschern zugewiesenen theoretischen Voraussetzungen gekennzeichnet sind. Ohne a priori eine Klassifizierung durchsetzen zu wollen, die zu den schon vorhandenen hinzukäme, erschien es uns nützlich, einige Reflexionsschneisen vorzuschlagen, um die Entwicklung dieser Terminologie zu verstehen. Die im Unterricht eingesetzten Anwendungen gehören mehr oder weniger zu den folgenden verschiedenen Anwendungsfamilien: die Standardprogramme, die Befehlssprachen der Mikrowelten oder Simulationen, die spezialisierten Unterrichtsprogramme, die Tutoren und die den Online-Hilfen verwandten Programme. Die wichtigste Fortentwicklung der zur Zeit vertriebenen Anwendungen liegt darin, dass keine sich mehr in ihrer "reinen" Form präsentiert. Alle weisen in unterschiedlichem Mass Funktionen auf, die mit der einen oder anderen dieser Komponenten assoziiert sind. Diese Anwendungen einer neuen Art stellen das dar, was heute üblicherweise als "Lernumgebung" bezeichnet wird.
Die Standardprogramme
Die Klasse der Standardprogramme besteht aus der Gesamtheit der professionellen Standardsoftware: Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Datenbankverwaltung, Grafikprogramme. Aus Sicht der Informatik gelten diese Programme als "offen", da sie auf dem Modell der Befehlssprachen aufgebaut sind. Im Gegensatz zu den Programmiersprachen handelt es sich aber um spezialisierte Anwendungen, die in der Praxis dazu bestimmt sind, hauptsächlich eine genau definierte Tätigkeit zu unterstützen: Abfassen eines Textes, Erstellen eines Plans oder Diagramms, Lösung eines numerischen Problems, Klassifizierung von Objekten usw. Hierbei gehen sie vom charakteristischen Basisformat einer bestimmten Darstellungsweise aus: Textseite, Tabelle mit #doppelter Eingabe, in Feldern strukturierte Daten usw. Ihre "Offenheit" beruht im wesentlichen darauf, dass es in diesen Umgebungen keine Beschränkungen hinsichtlich der Möglichkeiten gibt zu schreiben, zu klassifizieren, zu zeichnen. Des weiteren ist es jetzt dank ihrer auf dem Modell der klassischen Programmiersprachen aufgebauten Makrobefehlssprache möglich, sie für präzisere Unterkategorien von Aufgaben zu konfigurieren. Aufgrund dieser letzten Eigenschaft lassen sie sich unter die echten Autorensprachen einordnen, und ein versierter Anwender kann diese Anwendungen stets auch für von den Urhebern nicht vorgesehenen Aufgaben einsetzen: Hilfe beim Abfassen einer Zusammenfassung mit Word, Erlernen der Algebra mit Hilfe einer Tabellenkalkulation usw. Ihre Konzeption beruht auf einer funktionalen Analogie mit den fundamentalen Sprachen (Lesen, Schreiben, Rechnen, logisches Denken), und das Erlernen dieser Softwareprogramme geschieht oft durch "Imitation" und eine analogische Kompetenzübertragung: Maschinenschreiben, Ordnen von Karteikarten, Nutzung von Malinstrumenten ... Diese Tatsache führt im übrigen zu einigen Lernproblemen.
Die Mikrowelten und die Simulationen
Die "Mikrowelten" sind, wie die Standardprogramme, offene Informatiksysteme. Der Schüler (oder Anwender) kann ein Gebiet oder Dispositiv mit minimalen Zwängen seitens des Systems erforschen, indem er elementare Operationen kombiniert, die analogisch zu bekannten Schemas (Fortbewegung, Bauen, Wahl ...) sind. Das am besten bekannte Beispiel einer "Mikrowelt" ist zweifelsohne die Schildkröten-Geometrie von LOGO, in welcher der Anwender einem virtuellen Roboter die Durchführung aller möglichen Aufgaben "beibringen" kann, indem er ihn programmiert. Das diesen Umgebungen zugewiesene pädagogische Ziel ist oft ehrgeizig. Der Schüler soll lernen zu lernen; er nützt die Umgebung, um seine Kenntnisse zu "reflektieren" und neue Wissensobjekte zu konstruieren. Das von diesen Systemen unterstützte Lernmodell ist das der Erforschung, welche einen dem Entwicklungsprozess analogen Prozess simuliert, indem sie zur Schaffung hochgradiger Fähigkeiten beiträgt, die auf zahlreiche Situationen übertragen werden können: Erlernen von Strategien, Denken per Analogie, Verallgemeinerung ... Vom Standpunkt der Informatik aus ähnelt die Konzeption dieser Systeme einer Programmiersprache von hohem Niveau. Das Erlernen solcher Sprachen erfolgt in "konstruktivistischer" Weise, denn für den Lernenden geht es darum, immer komplexere Objekte zu konstruieren, indem er ausgeht von "primitiv" genannten "Elementarschemen" sowie von einer Grammatik, die die Schaffung dieser Montagen ermöglicht.
Die Unterrichtsprogramme
Es sind dies die klassischen Programme für den computergestützten Unterricht, welche den Schüler und ein zu lösendes Problem in eine mehr oder weniger interaktive Situation bringen. Diese Softwareprogramme sind spezialisiert und behandeln einen spezifischen Inhalt (grammatische Fragen wie Deklination und Konjugation, die Geographie von Zentralamerika usw.). Die Palette der möglichen Tätigkeiten und Themen, die anhand eines solchen Modells behandelt werden können, ist ziemlich breit, aber jede Sequenz ist in eine Auswahl an Antworten eingeschlossen, die sich auf jene beschränkt, welche das Programm interpretieren kann. Traditionell betrachtet man diese Programme als Umgebungen, die die Initiative des Schülers nur gering fördern, da ihre pädagogischen Ziele sehr spezialisiert sind. Die Konzeption dieser Anwendungen beruht auf dem interaktiven Dialog, und für das Subjekt besteht das Erlernen im allgemeinen darin, mit bestimmten Begriffen verknüpfte Verfahrenssequenzen zu memorisieren und zu trainieren. Sie werden jetzt ziemlich häufig als "Pakete" vertrieben, die ein Gebiet des Schulprogramms abdecken, und sind an eine Arbeitsumgebung gekoppelt, die auch spezialisierte Instrumente (Textverarbeitung, Datenbank usw.) umfasst.
Die Lernprogramme und die Hilfesysteme
Die Eigenheit der Lernprogramme gegenüber den Unterrichtsprogrammen liegt darin, dass sie über eine explizite Darstellung der zu unterrichtenden Kenntnisse verfügen. In den Unterrichtsprogrammen sind diese Kenntnisse implizit in den Frage- und Antwortszenarien gespeichert. Das System der Lernprogramme ist fähig, die dem Lernenden vorgelegten Probleme zu lösen, auf die Zwischenetappen der Lösung zu interagieren, die Arbeit des Schülers zu leiten und, wenn nötig, zu intervenieren (Systeme mit gemischter Initiative). In den fortgeschrittensten Umgebungen kann das Lernprogramm über die Irrtümer der Schüler nachdenken, um darauf zu schliessen, was sie nicht verstanden haben und eventuell eine adäquate Abhilfe vorschlagen. Diese Lernprogramme beruhen auf von der KI importierten Technologien, die es ermöglichen, das Wissensgebiet in Form von Modellen darzustellen. Diese Technologien ermöglichen es auch, sich Interaktionen vorzustellen, von denen wir wissen, dass sie für den Erwerb komplexer Kenntnisse unabdinglich sind (Erklärungen, Diagnose und Korrektur von Irrtümern). Die Konzeption dieser Systeme ähnelt manchmal jener der auf professioneller Software verfügbarer "Online"-Hilfen, mittels denen das Erlernen komplexer Dispositive durch eine effiziente Führung optimisiert werden kann.
Die Lernumgebungen
Ausgehend von dieser schematischen Darstellung - die lediglich einen "didaktischen" und keinen formalen Wert hat - ist es jetzt leichter einzukreisen, was wir unter "Lernumgebung" verstehen. Es gibt schon eine reichliche Terminologie zur Bezeichnung solcher Umgebungen. Sie enthält Begriffe wie "intelligent micro-worlds" (Feurzeig, 1986) oder "articulated micro-worlds" (Frederiksen & White, 1988).
Der Begriff der Lernumgebung ermöglicht es, die vereinfachende und duale Opposition zwischen den Verteidigern des Lernens durch Induktion (das alleine aus der forschenden Tätigkeit des Subjekts hervorgeht) und den Anhängern der Lernprogramme, die (von weitem oder nahem) durch den programmierten Unterricht (Nachahmung des Lernens durch Unterricht) inspiriert sind. Diese Systeme müssen in der Lage sein, den Erwerb von mit einem Wissensgebiet verbundenen Begriffen und Verfahren zu begünstigen. Es geht um nicht mehr oder weniger, als das zu konstruieren, was man eine "thematische Arbeitsstation" nennen könnte, die jeder Schüler (oder jeder Lehrer) seinem Geschmack und seinen Bedürfnissen anpassen könnte. Zusammengefasst heisst dies:
- Eine Lernumgebung ist ein System, das die Synthese bewirkt zwischen, einerseits, den Vorteilen der freien Erforschung und dem progressiven Aufbau der Wissensobjekte (wie in den klassischen Mikrowelten) und, andererseits, dem Vorteil der Führung, der den Lernsystemen eignet.
- Eine Lernumgebung ist auch ein System, welches der Idee den Vorrang gibt, dass die beste Weise zu lernen darin besteht, sich in einer (quasi) reellen Konzeptions- und Arbeitssituation zu befinden. Anstatt Softwareprogramme zu schaffen, die auf die formale Erklärung schulischen Wissens ausgerichtet sind, denken wir, dass es jetzt möglich ist, Instrumente und Umgebungen zu konzipieren, die den Schüler wirksam bei der Handhabung der Probleme unterstützen, mit denen er während seiner Laufbahn als Lernender konfrontiert ist (Brown, 1989). Es zeigt sich, dass das etappenweise Erlernen aller Kenntnisse, die zur Bewältigung einer Aufgabe nötig sind, zu geringeren Motivations- oder Aufmerksamkeitsproblemen führt, wenn das Interesse für die Aufgabe auf einem hohen Niveau gewährleistet ist.
- Schliesslich ist eine Lernumgebung eine Software, die es ermöglicht, eine bestimmte Zahl von "Rechenprozeduren" zu trainieren, um die Automatismen zu erwerben, welche für die Lösung von rekurrenten Problemen (Rechtschreibung, arithmetische Operationen, statistische Entscheidungen) nötig sind. Sie muss auch die Begriffsfelder des Gebiets und die Begriffsdefinitionen berücksichtigen, damit der Lernende die Möglichkeit erhält, sich wirksam mit den Spezialisten eines Kompetenzgebietes zu verständigen.
- Die Standardprogramme
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- Die Mikrowelten und die Simulationen
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- Die Unterrichtsprogramme
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- Die Lernprogramme und die Hilfesysteme
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- Die Lernumgebungen
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Nationales Forschung Programm 33 - 29 JAN 1996
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