Abschnitt 3: Thematischer Ansatz: der Forschungsstand in der Schweiz

Thema 2: Die Forschung zu Lern- und Unterrichtsmodellen

Die Evaluation von Unterrichtssoftware wird als ein summativer Zugang zu den Lernprozessen betrachtet. Wie bei den Intelligenztests interessiert sich der Forscher weniger für die Analyse der in den untersuchten Situationen ablaufenden kognitiven Prozesse als für die Leistung des Subjekts. Es ist das Verdienst der Strömung, die aus der Forschung über die Anwendung der Techniken der künstlichen Intelligenz hervorgegangen ist, den Beweis erbracht zu haben, dass ein qualitativer und formaler Zugang zu den Unterrichtsprozessen auch fruchtbar sein kann (Mendelsohn und Dillenbourg, 1993). Erstes Ziel dieser Arbeiten ist es, Umgebungen zu konzipieren, deren Funktion es ist, Prozesse sichtbar zu machen. Diese Arbeiten, die in der Gruppe KI&Bildung (Mitglied der internationalen Vereinigung AACE) versammelt sind, sind in der Schweiz zweifelsohne nur schwach vertreten, aber sie bilden mit der Forschung der Themen 1 und 3 die Hauptquelle für wissenschaftliche Publikationen auf diesem Gebiet. Zwei Schweizer Teams arbeiten über dieses Thema: das von Reusser in Zürich und das von Mendelsohn und Dillenbourg in Genf. Eine der wichtigsten Eigenschaften dieses Ansatzes ist es, dass die mittels dieser Orientierung entwickelten Umgebungen die Rolle einer "Versuchsstation" für die Untersuchung der Prozesse des Wissenserwerbs übernehmen.

HERON ist ein von Kurt Reusser (Universität Zürich) entwickeltes Lernprogramm für Algebra. Das Programm unterstützt die Lernprozesse des Schülers durch die grafische Darstellung von Lösungsdiagrammen. Für Reusser muss ein Programm die Wissensstrukturierung beim Lernenden erleichtern. Die mehrfache Darstellung derselben Wirklichkeit erleichtert diese Strukturierung, aber man weiss schon seit langem, dass dieser Prozess nicht spontan abläuft. Ziel des Heron-Projektes ist es, künstliche Akteure, genannt 'Berater', zu schaffen, die den Lernenden durch diesen Prozess führen. Es ist einer der Vorteile dieser Umgebung, dass sie den Vergleich der verschiedenen Lösungswege für die den Schülern gestellten Probleme erleichtert. So fördert es die Reflexion des Subjekts über sein eigenes logisches Denken (siehe auch das Programm HERON in den Fallstudien).

* Reusser K. (1990): From Text to Situation to Equation: Cognitive Simulation of Understanding and Solving Mathematical Word Problems. In H. Mandl, E. De Corte, N. Bennet & H.F. Friedrich (Eds), Learning and Instruction, European Research in an International Context, Vol. II, New York: Pergamon Press.
* Reusser, K. (1992): Kognitive Modellierung von Text-, Situations- und matematischem Verständnis beim Lösen von Textaufgaben. In K. Reiss, M. Reiss & H. Spandl (Eds), Maschinelles Lernen, Modellierung von Lernen mit Maschinen. Springer Verlag.
* Reusser, K. (1993): Tutoring Systems and Pedagogical Theory: Representational Tools for Understanding, Planning, and Reflection in Problem Solving. In Susanne P. Lajoie & Sharon J. Derry (Eds), Computers as Cognitive Tools. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum.
* Reusser, K. (im Druck): From Cognitive Modelling to the Design of Pedagogical Tools. In S. Vosniadou, E. de Corte, R. Glaser & H. Mandl (Eds), International Perspectives on the Psychological Foundations of Technology-based Learning Environments.

MEMOLAB ist eine experimentelle Umgebung, die von TECFA (FPSE - Universität Genf) im Rahmen des Vertrags "Künstliche Intelligenz und Robotertechnik" entwickelt wurde. MEMOLAB ist eine Lernumgebung, die Studenten der Humanwissenschaften (Psychologie, Erziehungswissenschaft) die experimentelle Methodik lehren soll. Mit ihr kann der Student fiktive Versuche über das Funktionieren des menschlichen Gedächtnisses durchführen. Um ihm bei seiner Aufgabe zu helfen, verfügt MEMOLAB über einen Experten, der die bei der Versuchsplanung auftauchenden Probleme lösen kann, sowie einen Tutor, der die Interventionen des Experten organisiert (Dillenbourg u.a., 1994). Die Lernumgebung ist also wie eine Gruppe von Akteuren konzipiert, in die der Schüler als gleichberechtigter Partner eingegliedert ist. Das Unterrichten der Methodik in MEMOLAB kann mit einer fortlaufenden Verhandlung verglichen werden, bei der jede Konstruktionsetappe des Versuchsplans in Realzeit diskutiert und dokumentiert werden kann. Die Originalität des von MEMOLAB empfohlenen Ansatzes liegt darin, dass die Architektur durch Arbeiten aus der Grundlagenforschung in den Gebieten der Kognitionspsychologie (das neostrukturalistische Modell von R. Case) und der Forschungen über den Dialog (Dillenbourg, 1992) inspiriert wurde.

* Dillenbourg, P. (1992): The Language Shift: A mechanism for triggering metacognitive activities. In P. Winne & M. Jones, Adaptive Learning Environments: Foundations and frontiers. Hamburg: Springer-Verlag.
* Dillenbourg, P., Mendelsohn, P., Schneider, D. & Borcic B. (1994): Intelligent Learning Environments. In Remo Bless (Ed), 2nd NRP23: Symposium on Artificial Intelligence and Robotics. (September 29 1994, EPFL - Ecublens).

Pierre Dillenbourg (TECFA, Universität Genf) hat 1994 vom SNF eine neue Subvention erhalten, um seine Forschung auf dem Gebiet der "Mensch-Maschine-Interaktionen" fortzusetzen (BOOTNAP-Projekt). Dieses neue Programm ist eine Weiterführung der Arbeiten über den mit MEMOLAB initiierten "Mensch-Maschine-Dialog". Diese hatten die Mechanismen der gegenseitigen Modellierung aufgezeigt, welche für die Erarbeitung eines gemeinsamen Verständnisses des zu lösenden Problems unerlässlich sind. Diese Modellierung der zweiten Stufe "Ich denke, dass die Maschine denkt, dass ich X denke" ermöglicht das Auffinden von Verzerrungen in der Kommunikation, doch muss dem Anwender die Möglichkeit gegeben werden, diese Verzerrungen zu beheben. Das BOOTNAP-Projekt will diese Mechanismen zur Beseitigung von Zweideutigkeiten mit Hilfe von Schemata modellieren. Dieses neue Projekt ist auch in eine der Forschergruppen integriert, die aus dem Programm der European Science Foundation (ESF) "Learning in Human and Machines" hervorgegangen sind, deren wissenschaftlicher Leiter P. Dillenbourg ist.

Dieser Forschungssektor ist ein Schlüsselsektor des Gebiets, insofern er im allgemeinen den Willen seitens der Teams widerspiegelt, sich mit den grundlegenden Themen der kognitionswissenschaftlichen Forschung auseinanderzusetzen. Die angewandte Methode (die Modellierung der Prozesse) und die bedeutenden Informatikentwicklungen, die für die Schaffung der diese Forschungen unterstützenden Umgebungen organisiert werden müssen, begrenzen zwangsweise die Zahl der akademischen Teams, die solche Projekte angehen können. Aus diesen Gründen bleibt die schweizerische Beteiligung an diesen Projekten relativ bescheiden, aber die von ihnen veröffentlichten Arbeiten finden in der wissenschaftlichen Gemeinde ein unleugbares Echo, wie die wiederholten Einladungen von P. Dillenbourg und K. Reusser zu internationalen Konferenzen bezeugen.

PNR33 - NFP33 - 9 NOV 1996

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TECFA Research * AGORA PNR33 - NFP33