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Multiple Repräsentationen

Digitale Lernmedien nutzen Kombinationen unterschiedlicher Repräsentationsformate wie Texte, Bilder oder Animationen, um zu erlernende Sachverhalte darzustellen. Eine Voraussetzung für erfolgreiches Lernen mit multiplen Repräsentationen ist, dass Lernende die für den Inhaltsbereich wesentlichen Informationen aus Text und Bild auswählen, diese Informationen organisieren und im Gedächtnis miteinander verknüpfen (kognitive Prozesse). Dies betrifft nicht nur das Lernen mit vorgegebenen Repräsentationen, sondern auch den Umgang mit intern (mentale Vorstellung) oder extern (Zeichnen) konstruierten Repräsentationen. Insbesondere während längerer Lernepisoden besteht darüber hinaus die Notwendigkeit zur Selbstregulation des Lernprozesses. Das heißt, dass Lernende eine korrekte Einschätzung ihres aktuellen Wissensstandes entwickeln müssen, die es ihnen unter anderem erlaubt, zukünftige Lernaktivitäten so zu planen und zu steuern, dass eventuell noch bestehende Wissenslücken behoben werden können (metakognitive Prozesse). Aus Forschungssicht ist es wichtig, diese kognitiven und metakognitiven Prozesse genau zu beschreiben und – darauf aufbauend – effektive Maßnahmen zu entwickeln, die Lernende bei der Ausführung dieser Prozesse anleiten können (instruktionale Unterstützung). Fragen nach zugrundeliegenden Prozessen sowie deren instruktionaler Unterstützung sind dabei nicht nur aus grundlagenwissenschaftlicher Sicht relevant, sondern sind auch dann wichtig, wenn es darum geht, wie digitale Medien in schulischen und universitären Kontexten eingesetzt werden können und welche Randbedingungen für einen erfolgreichen Einsatz entscheidend sind.


Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die Arbeitsgruppe damit, welche kognitiven und metakognitiven Informationsverarbeitungsprozesse (z. B. Text-Bild-Integration, mentale Vorstellungsprozesse, Verständnisüberwachung) beim Lernen mit multiplen Repräsentationen beteiligt sind. Diese Erkenntnisse werden genutzt, um instruktionale Maßnahmen zu entwickeln, die Lernende bei der erfolgreichen Nutzung von multiplen Repräsentationen unterstützen (z.B. Gestaltungsmaßnahmen zur Hervorhebung von Zusammenhängen, Maßnahmen zur besseren Verständnisüberwachung). Des Weiteren beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit der Frage, wie digitale Medien in der Lehre in Schule und Hochschule eingesetzt werden können. Dabei wird neben der Gestaltung von digitalen Medien auch die Rolle mediendidaktischer Kompetenzen von Lehrkräften adressiert. Entsprechend können die Untersuchungen der Arbeitsgruppe drei Forschungsschwerpunkten zugeordnet werden: Kognitive und metakognitive Grundlagen des Lernens mit multiplen Repräsentationen, Instruktionale Unterstützung des Lernens mit multiplen Repräsentationen und Lehren und Lernen mit digitalen Medien.

Team Multiple Repräsentationen

Projekte

Argumentatives Schreiben fördern durch computer-basiertes Feedback

Kohärente und elaborierte argumentative Texte zu verfassen ist eine wichtige Schlüsselkompetenz im heutigen Informationszeitalter. Jedoch beklagen insbesondere Hochschullehrende, dass Studierende oft Probleme beim Verfassen kohärenter Texte haben. Um das Schreiben kohärenter Texte zu fördern, benötigen Lernende individuelle Rückmeldung über die Qualität ihrer generierten Texte. Ziel in diesem Projekt ist die Entwicklung und empirische Überprüfung eines computerbasierten Feedbacksystems, welches automatisch Rückmeldung beim Schreiben expositorischer und argumentativer Texte gibt.

Die Rolle mentaler Vorstellungsprozesse beim Lernen mit Text und Bild

In diesem Projekt geht es um die Frage, welche Rolle mentale Vorstellungsprozesse beim Lernen mit Texten und Bildern spielen. Es wird insbesondere der Frage nachgegangen, ob Bilder mentale Vorstellungsprozesse induzieren oder aber ersetzen können. Die Ergebnisse aus diesem Projekt sind insbesondere relevant für all diejenigen Anwendungsfelder, in denen Texte und Bilder als Lernmaterial eingesetzt werden (z.B. Schule oder Hochschule).

eChemBook: Forschungsbasierte Entwicklung eines digitalen und interaktiven Schulbuches für den Chemieunterricht und Einbettung in den Unterricht

Wie kann das Potenzial von digitalem Lernmaterial bestmöglich für die Unterstützung von Lernprozessen genutzt werden? Dieser Frage wurde im Projekt eChemBook nachgegangen. Ein Team aus Forschung und Praxis entwickelte und evaluierte einen Prototyp für ein digitales Chemieschulbuch, dem eChemBook, basierend auf Erkenntnissen aus der Forschung. Die Ergebnisse wurden im Rahmen von Gestaltungs- und Handlungsempfehlungen zurück in die Praxis transferiert und evaluiert.

Einfluss der Erklär-Modalität: Untersuchung mündlicher vs. schriftlicher Erklärungen

In diesem Promotionsprojekt wird der Einfluss der Modalität der Methode Lernen durch Erklären untersucht. Das Generieren von Erklärungen unterstützt Lernende beim Wissenserwerb und führt zu einem tieferen Verständnis. Da Erklärungen sowohl schriftlich als auch mündlich generiert werden können, wird in dem Projekt der Einfluss der Erklär-Modalität empirisch untersucht und überprüft, unter welchen Bedingungen Lernen durch Erklären effektiv ist.

Erkennen von Widersprüchen zwischen Text und Bild

In diesem Projekt stehen die kognitiven Prozesse beim Lernen mit Texten und Bildern im Fokus. Konkret geht es um die Frage, ob Texte und Bilder mental miteinander integriert werden. Da die Text-Bild-Integration die Voraussetzung für erfolgreiches Lernen bildet, spielt sie eine zentrale Rolle überall dort, wo Texte und Bilder als Lernmaterial eingesetzt werden (z.B. Schule oder Hochschule).

Evaluierung und Entwicklung innovativer Lehrstrategien zur Unterstützung der Bildbetrachtungskompetenz von Novizen in der zahnmedizinischen Ausbildung

Das Befunden von radiologischen Aufnahmen ist eine der zentralen Aufgaben für Zahnmedizinerinnen und -mediziner. Die Forschung zeigt allerdings, dass es sich dabei um einen fehleranfälligen Prozess handelt, bei dem eine sehr gute Leistung umfangreiche Übung voraussetzt. Trotz der Relevanz des Prozesses existieren bisher keine evidenzbasierten Methoden für die Lehre der Befundung radiologischer Bilder. Dieser Aspekt wird in dem aktuellen Projekt adressiert.

Kognitive und motivationale Bedingungen von Lehrpersonen für den effektiven Tablet-Einsatz im Unterricht

Der Einsatz von Tablets in der Schule ermöglicht innovative Lehr- und Lernformen, indem beispielsweise die Individualisierung des Lernprozesses erhöht werden kann. Jedoch mangelt es bislang an empirischen Befunden, welche kognitiven und motivationalen Bedingungen seitens der Lehrerinnen und Lehrer gegeben sein müssen, um Tablets didaktisch sinnvoll in den Unterricht zu integrieren, und wie Lehrerinnen und Lehrer bei der Medienintegration unterstützt werden können. Diesen beiden Fragen wird im Rahmen des Dissertationsvorhabens nachgegangen.

Lernen durch technologie-gestütztes Erklären

Lernen durch Erklären (für fiktive Andere) kann eine effektive Methode sein, um eine Tiefenverarbeitung bei Lernenden anzuregen. In diesem Forschungsprojekt werden individuelle und instruktionale Gelingensbedingungen beim Lernen durch Erklären in Schule und Hochschule untersucht. Ein Schwerpunkt liegt darin, wie der Einsatz digitaler Medien Lernen durch Erklären unterstützen kann.

Orchestrierung von virtuellen Experimenten im naturwissenschaftlichen Unterricht

Das Erlernen wissenschaftlichen Denkens ist ein grundlegendes Ziel naturwissenschaftlichen Unterrichts. Virtuelle Experimente sind eine nützliche Methode zur Verbesserung wissenschaftlichen Denkens, da sie es Schülerinnen und Schülern ermöglichen, Experimente selbst durchzuführen, die sonst nicht direkt beobachtbar, sehr kostspielig, gefährlich oder zeitintensiv wären. In diesem Projekt wird untersucht, wie man das Lernen mit virtuellen Experimenten am besten orchestriert, um wissenschaftliches Denken im naturwissenschaftlichen Schulunterricht zu fördern. 

TüDiLab: Das Tübingen Digital Teaching Lab

Das Tübingen Digital Teaching Lab (TüDiLab) simuliert ein Klassenzimmer, das mit aktuellen digitalen Medien und Erhebungsinstrumenten ausgestattet ist. Mit dem TüDiLab werden zwei Ziele verfolgt: (1) die praxisorientierte Professionalisierung von Lehrkräften hinsichtlich ihrer Kompetenzen für die Gestaltung medienbasierten Unterrichts im Rahmen der Tübingen School of Education (TüSe) sowie (2) Forschung zur Wirkung von Unterricht unter Berücksichtigung digitaler Medien.

Untersuchung der Effektivität von Hervorhebungen von Text-Bild Korrespondenzen für das Lernen mit Multimedia

Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der Fragestellung, wie Schülerinnen und Schüler beim Lernen mit Multimedia unterstützt werden können. Dafür wird die Effektivität von Hervorhebungen von Text-Bild Korrespondenzen (Signaling) untersucht und der Frage nachgegangen, ob diese Unterstützungsmaßnahme das Lernen generell oder nur in Abhängigkeit vom Vorwissen der Lernenden fördert und warum.

Veränderung von Fehlvorstellungen durch Refutational Text und bildhafte Darstellungen

Viele Menschen haben Fehlvorstellungen bezüglich naturwissenschaftlicher Phänomene. Die Forschung zeigt, dass Texte, in denen diese Fehlvorstellungen explizit adressiert werden (Refutational Text), eine Möglichkeit darstellen, Fehlvorstellungen langfristig zu revidieren. In dem vorliegenden Projekt wird untersucht, ob bildhafte Darstellungen (selbstgenerierte Zeichnungen, Bilder) diesen positiven Effekt noch verstärken können. Die Ergebnisse aus diesem Projekt sind überall dort von Relevanz, wo Fehlvorstellungen eine Rolle spielen (z.B. Schule oder Hochschule).

Abgeschlossene Projekte

Abschlussarbeiten

Lernen durch Erklären im Flipped Classroom

Flipped Classrooms stellen eine gute Alternative dar, um die kognitive Aktivierung von Schülerinnen und Schülern zu fördern. Bei Flipped Classrooms werden die üblichen Unterrichtsaktivitäten umgedreht. Lernende eignen sich zugrundeliegendes Wissen im Vorfeld mittels digitaler Medien an, welches in der gemeinsamen Unterrichtsphase vertieft wird. Allerdings deuten Befunde darauf hin, dass Lernende Probleme haben, sich das zu erlernende Wissen selbstreguliert in der Selbststudiumsphase anzueignen. In diesem Forschungsvorhaben soll daher untersucht werden, wie die Methode des Lernens durch Erklären genutzt werden kann, um Lernende in der Selbstlernphase zu unterstützen.
Ihr Ansprechpartner ist: Herr Jun.-Prof. Dr. Andreas Lachner

Unterstützung des Multimedialernens durch kognitive Aktivierung

Das Lernen mit Text und Bild (Multimedia) erfordert, dass Informationen aus beiden Repräsentationen miteinander in einem integrierten mentalen Modell verknüpft werden. Da dieser Prozess sehr anspruchsvoll sein kann, wird er nicht immer adäquat ausgeführt. Dadurch schöpfen Lernende den förderlichen Effekt von Multimedia im Vergleich zu einer Darstellung nur mit Text/Bild nicht hinreichend aus. Verschiedene Gestaltungsmaßnahmen für Multimediamaterial wurden entwickelt, um Lernende bei der Integration von Text-Bild-Informationen zu unterstützen. Eine dieser Maßnahmen ist das Signaling-Prinzip: das Hervorheben von korrespondierenden Elementen in Text und Bild. Darüber hinaus zeigen Befunde, dass die aktive Verarbeitung von Inhalten lernförderlich ist. In dem Projekt soll untersucht werden, inwieweit eine Übertragung des Signaling-Prinzips in den Unterricht im Sinne der kognitiven Aktivierung effektiv für das Lernen ist. Lernende könnten die Korrespondenzen in Text und Bild beispielsweise selbst identifizieren und hervorheben und dadurch möglicherweise noch stärker von der Unterstützungsmaßnahme profitieren.
Ihre Ansprechpartnerin ist: Frau Dr. Juliane Richter

Welche kognitiven Prozesse finden beim Lernen mit multiplen Repräsentationen statt?

Die Überlegenheit des Lernens mit Text und Bild gegenüber dem Lernen mit Text konnte vielfach empirisch bestätigt werden. Unklar ist jedoch, welche kognitiven Prozesse am Zustandekommen dieses Multimedia-Effekts beteiligt sind. Im Rahmen von Abschlussarbeiten können dabei verschiedene Fragestellungen untersucht werden: (1) Werden Texte und Bilder miteinander in ein mentales Modell integriert? Mithilfe von aus der Grundlagenforschung entliehenen Paradigmen soll untersucht werden, inwiefern eine Integration von Text und Bild tatsächlich stattfindet. (2) Können mentale Vorstellungsbilder den Multimediaeffekt erklären? Es soll untersucht werden, ob durch die Darbietung von Bildern die Vorstellung eines mentalen Bildes während der Textverarbeitung erleichtert wird. (3) Welche Bildelemente sind für das Lernen (nicht) förderlich? Es soll untersucht werden, ob insbesondere räumliche Bildinhalte für den Multimediaeffekt verantwortlich sind, während nicht-räumliche Inhalte besser über den Text vermittelt werden sollten. (4) Welchen Einfluss haben Textmerkmale auf den Multimediaeffekt? Es soll untersucht werden, welchen Einfluss Textkompatibilität, Textkohärenz oder auch das Ausmaß an im Text enthaltener räumlicher Information auf den Multimediaeffekt nehmen.
Ihre Ansprechpartnerinnen sind: Frau Prof. Dr. Katharina Scheiter und Frau Dr. Anne Schüler

Wie entwickeln Medizinstudierende Expertise im Lesen radiologischer Aufnahmen?

Eine wesentliche Aufgabe in der medizinischen Diagnostik besteht darin, Daten bildgebender Verfahren wie Röntgen korrekt zu interpretieren. Dabei stellen sich die Fragen, welche Explorationsstrategien Medizinstudierende anwenden, wenn sie Röntgenbilder betrachten, wie diese Strategien mit der diagnostischen Genauigkeit zusammenhängen und wie sich Fertigkeiten der Interpretation im Längsschnitt und als Ergebnis innovativer Instruktionsmethoden (u.a. prozessorientiertes adaptives Feedback) verändern.
Ihre Ansprechpartnerinnen sind: Frau Prof. Dr. Katharina Scheiter und Frau Dr. Juliane Richter

Wie kann Schreiben durch computerbasiertes Feedback gefördert werden?

Gut strukturierte und kohärente Texte zu verfassen ist eine wichtige Schlüsselkompetenz im heutigen Informationszeitalter. Jedoch haben Lernende oft Probleme beim Verfassen kohärenter argumentativer Texte. Um das Schreiben kohärenter Texte zu fördern, benötigen Lernende individuelle Rückmeldung über die Qualität ihrer geschriebenen Texte, um nachhaltige Schreibkompetenzen zu entwickeln. Allerdings erhalten Lernende oft wenig Rückmeldung über ihre Schreibprodukte, da das Geben individueller Rückmeldung oft sehr zeitintensiv ist. In diesem Projekt soll untersucht werden, wie computer-basiertes Feedback mittels Visualisierungen geeignet ist, um Lernende beim Schreiben zu unterstützen.
Ihr Ansprechpartner ist: Herr Jun.-Prof. Dr. Andreas Lachner

Wie kann der Einsatz von digitalen Medien (E-Books, Tablet-PCs) für die pädagogisch-psychologische Praxis verbessert werden?

In diesem Projekt geht es darum, wie die Nutzung von digitalen Medien (E-Books, Tablet-PCs) für den naturwissenschaftlichen Unterricht optimiert werden kann. Konkrete Fragestellungen sind dabei, wie interaktive Lernaufgaben zu einer sinnvollen Nutzung von Tablets im Unterricht beitragen und ob konstruktive Lernaktivitäten wie das Zeichnen auf dem Tablet das Verständnis für naturwissenschaftliche Inhalte verbessern.
Ihre Ansprechpartnerinnen sind: Frau Prof. Dr. Katharina Scheiter und Frau Dr. Juliane Richter

Wie werden Widersprüche zwischen Text und Bild verarbeitet?

Geht man davon aus, dass sowohl Text als auch das Bild beim Lernen ausreichend tief verarbeitet werden, dann müssten Lernende Widersprüche erkennen, sollten diese zwischen Text und Bild bestehen. Daher beziehen sich mögliche Fragestellungen darauf, ob und wann solche Widersprüche erkannt werden, und ob das Auflösen von Widersprüchen in Text und Bild eine lernförderliche Wirkung über eine vertiefte Auseinandersetzung mit den Inhalten haben kann.
Ihre Ansprechpartnerin ist: Frau Dr. Anne Schüler