Hans W. Giessen (Saarbrücken), Frank Kostrzewa (Karlsruhe), Nicole Bachor (Karlsruhe)

Bericht über eine explorative Studie zum medien- und medieneffektabhängigen Vokabellernen

Abstract (English)


Digital media offer many advantages. For example, they enable content to be presented with the help of multi-media applications, with visual or acoustic information. This should help to make the information transfer process to be more fun, thus increasing the effectiveness of learning. Thus, digital media are more and more used in learning. However, research on when and how digital learning content is indeed better than learning content presented in a more traditional way, or when and how it might be less effective, is still missing to a large extent. For example, modern brain research suggests that there are situations that foster learning, and those that hinder it. All this is rather complex and depends on the very content, or the specific medium. All in all, however, it is important to stimulate the hippocampus as this brain region is connected with successful learning, and to avoid stimulating the amygdala, as this region is involved in strong emotional situations, rising blood pressure, increasing hormons, but limiting creative or reflective processes. As the amygdala is also activated with fast movements (that, in evolution, might have signaled danger), digital media applications that include fast movements might be counter-productive. That this indeed could be the case was demonstrated in a first piloting empirical study. A second, bigger explorative study should re-check these results. The new study was conducted at the University of Education in Karlsruhe. Three testing groups got vocabulary to learn (in an entire foreign language: in Hungarian). The first group had to learn the vocabulary from a sheet of paper, the second one from the computer monitor, but without any movements, and the third one from an animated Flash file. This presentation reports on the results.

Key words: computer-based learning, amygdala, hippocampus, vocabulary

Zusammenfassung (deutsch)

Die digitalen Medien bieten erhebliche Mehrwerte. Beispielsweise erlauben sie multimediale Formen der Aufbereitung, die aufgrund der vielfältigen visuellen und akustischen Reize die Lust am Lernen erhöhen sollen. Vor diesem Hintergrund werden digitale Medien in verschiedenen Kontexten oft und gern eingesetzt. Allerdings hinkt die Forschung der rasanten technischen Entwicklung und den vielen, inzwischen häufig genutzten Einsatzformen deutlich hinterher. So ist noch weitgehend unklar, ob beispielsweise die genannten multimedialen Effekte stets und uneingeschränkt sinnvoll sind. Die moderne Hirnforschung legt beispielsweise Wechselwirkungen nahe, die den Erfolg fördern oder beeinträchtigen können. Die Wechselwirkungen sind relativ komplex und hängen unter anderem vom Lerninhalt beziehungsweise vom jeweiligen spezifischen Medieneinsatz ab. In jedem Fall ist es förderlich, den Hyppocampus zu aktivieren, da dieses Hirnareal am Beginn erfolgreicher Lernprozesse steht. Dagegen beeinträchtigt die Aktivierung der Amygdala solche Prozesse, da sie im Kontext starker emotionaler Anspannung aktiviert wird und zur Hormonausschüttung oder zur Blutdruckerhöhung führt, aber reflektive und kreative Prozesse tendenziell behindert. Die Amygdala wird nun aber auch durch schnelle Bewegungen und vielfältige Reize aktiviert, die evolutionsgeschichtlich möglicherweise Gefahren angedeutet hatten. Vor diesem Hintergrund könnten gerade multimediale Präsentationsformen zu einer schwächeren Lerneffektivität führen. Eine Pilotstudie zum Vokabellernen hatte solche Konsequenzen multimedialer Lernszenarien nahegelegt. Die dort ermittelten Resultats sollten in einer größer angelegten explorativen Studie, die an der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe durchgeführt worden ist, überprüft werden. Dazu wurden drei Probandengruppen Vokabellisten einer ihnen unbekannten Sprache (Ungarisch) vorgelegt: Die erste Gruppe bekam die Vokabelliste auf Papier, die zweite sah sie auf dem Computermonitor, aber noch ohne weitere multimediale Anwendungen, und die dritte erhielt sie in animierter Form. In unserem Vortrag sollen die Ergebnisse vorgestellt werden.

Schlüsselwörter: Computer-gestütztes Lernen, Amygdala, Hippocampus, Vokabellernen

1. Einleitung

Die digitalen Medien bieten erhebliche Mehrwerte für Lehrende wie für Lernende. Beispielsweise erlauben sie multimediale Formen der Aufbereitung, die aufgrund der vielfältigen visuellen und akustischen Reize die Lust am Lernen erhöhen sollen. Vor diesem Hintergrund werden digitale Medien in verschiedenen Kontexten oft und gerne eingesetzt.

Allerdings ist noch weitgehend unklar, ob beispielsweise die genannten multimedialen Effekte aus lerndidaktischer Perspektive stets und uneingeschränkt sinnvoll sind. Die moderne Hirnforschung legt beispielsweise Wechselwirkungen nahe, die den Erfolg fördern oder beeinträchtigen können (Roth 2011). Die Wechselwirkungen sind relativ komplex und hängen unter anderem vom Lerninhalt beziehungsweise vom jeweiligen spezifischen Medieneinsatz ab.

In jedem Fall ist es förderlich, den Hippocampus, die Cortexrinde und die Insula zu aktivieren, da diese Hirnareale für Lernen, Kreativität und Memorisieren verantwortlich sind und am Beginn erfolgreicher Lernprozesse stehen (Seifert 1983, Traub/Miles 1991, Andersen 2006). Dagegen beeinträchtigt die Aktivierung der Amygdala solche Prozesse, da sie im Kontext emotionaler Anspannung aktiviert wird (bei großer Freude, bei Sorgen, Furcht oder Angst) und zur Hormonausschüttung führt. Sie beeinflusst dadurch auch den Blutdruck. Auf diese Weise werden die für Flucht oder Kampf notwendigen physiologischen Voraussetzungen geschaffen, aber gerade deswegen reflektierende und kreative Prozesse tendenziell behindert. Die Amygdala beeinträchtigt dabei die Funktionen des Hippocampus, indem sie die mit dem Hippocampus assoziierten Prozesse überlagert und diese zum Stillstand bringt (Eleftheriou 1972, Aggleton 1992, 2000, 2002, Damasio 2003, Phelps 2006).

Das Ziel der Aktivierung des Hyppocampus würde daür sprechen, die Möglichkeiten multimedialer Angebote zu nutzen, um eine spielerische, angenehme und mithin erfolgreiche Lernatmosphäre zu gestalten (Giessen 2009). Andererseits  wird die Amygdala durch schnelle Bewegungen und vielfältige Reize aktiviert (die evolutionsgeschichtlich möglicherweise Gefahren angedeutet hatten) – und genau dies könnte problematische Auswirkungen haben. Konkret hängt es also, wie angedeutet, vom spezifischen Medieneinsatz ab. Insbesondere ist fraglich, welche Folgen multimediale Effekte im Kontext digitaler Medien insbesondere haben, wenn die multimediale Effekte beispielsweise mit Animationen gekoppelt sind. Gegebenenfalls könnten gerade solche mit Bewegungen und vielfältigen Reizen arbeitende Präsentationsformen zu einer schwächeren Lerneffektivität führen.

Untersuchungen zu dieser Frage gibt es noch wenige. Die Forschungsgeschichte wurde lange von Vermutungen geprägt, die Richard E. Clark 1983 in einem häufig zitierten Aufsatz formuliert und noch 1994 wiederholt hat: "Media will never influence learning" (Clark 1994). Entscheidend sei die didaktische Aufbereitung; über welchen Kanal sie erfolge, sei nicht relevant. Erst Mitte der neunziger Jahre begann die Debatte, ob dies korrekt sei (Kozma 1994, Reeves 1998, McCombs 2000, Nathan / Robinson 2001, etc.). Kozma widersprach ihm noch vorsichtig und vermutete, dass ein Wechselspiel zwischen didaktischer Aufbereitung und medialem Kanal gebe, so dass er als Schlüsselfrage formulierte: "In what ways can we use the capabilities of media to influence learning for particular students, tasks, and situations?" (Kozma 1994.18). In den Jahren dieses Streits wurden immer neue Medien und mithin weitere mediale Aufbereitungen immer verbreiteter. McCombs formulierte dann schon deutlicher, dass die Computertechnologie das Potential habe, "to support diverse needs and capacities within the student population and to allow students greater control over their learning" (McCombs 2000.1). Inzwischen scheint die Auseinandersetzung entschieden. So konnte Workman beispielsweise experimentell zeigen, dass die Art der medialen Vermittlung in der Tat Auswirkungen auf den Lernerfolg hat. Man lernt dieselben Lerninhalte sogar in derselben Aufbereitung anders, wenn sie per Internet vermittelt werden, als wenn man sie auf einer CD-Rom bearbeitet (Workman 2004).

Indirekt wurde natürlich bereits früher bestätigt, dass die Mehrzahl beispielsweise der Sprachdidaktiker die Notwendigkeit sah, Lerninhalte zumindest medienadäquat aufzubereiten (Giessen 2004) - und mithin eine Wechselwirkung zwischen Inhalt und Medium unterstellte. Aus diesem Grund wurden beispielsweise Zeitschriften zum Computer–Assisted Language Learning oder Language Learning and Technology initiiert; und es gab zunehmend Publikationen, die diesen Aspekt aufgegriffen haben (zum Beispiel Dudeney / Hockly 2007, Sharma / Barrett 2007, Thomas et al. 2012, Beatty 2013).

Aber auch hier standen zunächst die vielfältigen Vorteile (wie der unbegrenzte weltweite Zugang zu authentischen Sprachdokumenten, die Möglichkeit, zeit- und ortunabhängig zu lernen, und Lerninhalte eben multimedial und mithin ansprechend und attraktiv aufzubereiten, um nur die wichtigsten Aspekte zu nennen, die beipielsweise Chun und Plass 2000 zusammengefasst haben) und ihre Erprobung so sehr im Vordergrund, dass die Untersuchungen der Probleme und Nachteile zurückgestellt wurde. Zwar waren Medieneffekte nun akzeptiert, aber sie wurden fast ausschließlich positiv gesehen und untersucht; negative Effekte. Erst ab Beginn des neuen Jahrhunderts öffnete sich die Diskussion auch kritischen Fragen.

In diesem Kontext gab es auch erste Untersuchungen über eine mögliche unterschiedliche Lerneffektivität in Abhängigkeit davon, ob Lerninhalte traditionell ,über Papier' vermittelt würden oder über einen Bildschirm (Brandl 2002, Stepp-Greany 2002, Wästlund et al. 2005, Ackerman / Lauterman 2012, Mueller / Oppenheimer 2014, Park et al, 2014). Hier dominierten dann die problematischen Effekte. Insbesondere wurde immer wieder festgestellt, dass die aufwändige Erstellung multimedialer Angebote selten in einem angemessenen Kosten-Nutzen-Verhältnis stand. ,Bestenfalls' fanden sich keine Verbesserungen der Lerneffizienz beim (in den genannten Studien untersuchten) Leseverstehen; Mangen et al. meinten 2013 dann sogar bereits, ihre experimentelle Studie führe zum folgenden Resultat: "The main findings show that students who read texts in print scored significantly better on the reading comprehension test than students who read the texts digitally" (2013. 61).

Ähnliche Resultate ergaben sich in einer eigenen Pilotstudie zum Vokabellernen (Giessen 2011). Die dort ermittelten Resultate sollten in einer größer angelegten explorativen Studie, die an der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe durchgeführt worden ist, überprüft werden.

2. Die Untersuchung

Zur Überprüfung dieser Fragestellung wurden drei Experimentgruppen gebildet, von denen die erste mit den zu memorisierenden Vokabeln auf traditionelle Art und Weise konfrontiert wurde (Vokabellisten in Papierform), die zweite in Form einer statischen Vokabelliste am Computer, während die dritte Gruppe die zu memorisierenden Vokabeln am bewegten Computerbildschirm als Flash-Dokument präsentiert bekam. Die präsentierten deutschen und fremdsprachlichen (ungarischen) Vokabeln ersetzten sich dabei gegenseitig in einem Auf- und Abblendprozess.

Da die zu lernenden Vokabeln einer Sprache entstammen sollten, die sich der lateinischen Sprache bedient, den Probanden jedoch mutmaßlich unbekannt sein sollte, fiel die Wahl auf das Ungarische. Die zu lernenden Vokabeln entstammten dem Wortfeld des Tourismus. Innerhalb von 30 Minuten war eine Liste von zehn Vokabeln zu memorisieren. Eine zweite Untersuchung erfolgte am darauffolgenden Tag, eine dritte eine Woche später.

Bezüglich der Anzahl der Experimentteilnehmer wurde entschieden, so viele Teilnehmer wie möglich (möglichst über 100 Probanden) zu erreichen. Bei der Zuordnung der Probanden zu den jeweiligen Gruppen sollte auf eine Homogenität der Gruppen bzw. eine vergleichbare Heterogenität Wert gelegt werden. Vor diesem Hintergrund sollten Faktoren wie Alter, soziodemographische Daten, Studienfach und Geschlecht Einfluss auf die Zuordnung der Probanden zu den jeweiligen Gruppen haben. Die Faktoren Alter und Geschlecht wurden im Zuge der Untersuchung regelmäßig mit erfasst.

In einer circa 15-minütigen Vorabinformation wurden die Probanden über das Experiment informiert. Das Ziel der Untersuchung bzw. die konkrete Fragestellung der Untersuchung wurden jedoch nicht bekanntgegeben, um negative Einflüsse auf den Untersuchungsverlauf und das Ergebnis zu vermeiden.

In der Durchführung des Experiments war zu beachten, dass alle Probanden aller drei Gruppen dieselbe Zeit für das Memorisieren der Untersuchungsitems erhielten. Diese Zeitdauer lag bei 30 Minuten. Eine erste Überprüfung der Memorisierungsleistung fand direkt nach dem Einsammeln der Vokabellisten bzw. nach dem Ausschalten des Computers statt. Eine zweite Überprüfung erfolgte am nächsten Tag zur selben Zeit und die dritte Untersuchung exakt eine Woche später. Zum Abfragen der memorisierten Vokabeln wurden maximal 15 Minuten kalkuliert. Wichtig war zu beachten, dass die Zeitabstände zwischen Lernen und Abfragen in allen drei Gruppen identisch waren. Als Untersuchungssprache für das Experiment fiel die Wahl auf das Ungarische. Die Itempräsentation in der ursprünglichen Vokabelliste Deutsch/Ungarisch hatte folgendes Bild:

auf Wiedersehen

búcsú

bitte

kérem

Danke

köszönöm

Entschuldigung

bocsánat

Ferien

ünnep

Guten Tag

jó napot kivánok

die Mahlzeit

az étkezés

das Restaurant

az étterem

 tschüss

viszlát

die Übernachtung

az éjszaka

Tab. 1: Die präsentierten Vokabellisten (deutsch - ungarisch): Itempräsentation (ursprüngliche Liste):

2.1. Ergebnisse des ersten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen vom Blatt (Papierform):

kurzfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              22

durchschnittliche Behaltensleistung:             9,4 Punkte

höchster Wert:                                                         10 Punkte

niedrigster Wert:                                                      3 Punkte

mittelfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              9

durchschnittliche Behaltensleistung:             9,4 Punkte

höchster Wert:                                                         10 Punkte

niedrigster Wert:                                                      7 Punkte

langfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              19

durchschnittliche Behaltensleistung:              6,9 Punkte

höchster Wert:                                                         10 Punkte

niedrigster Wert:                                                      4 Punkte

Leistungen in Prozentwerten:

kurzfristiges Behalten:                                               94%

mittelfristiges Behalten:                                            94%

langfristiges Behalten:                                               64%

Tab. 2: Ergebnisse des ersten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen vom Blatt (Papierform):

Die Leistungen der Probanden waren beim kurzfristigen und mittelfristigen Behalten gleich hoch (Ø 9,4 Punkte bzw. 94%). Der höchste Wert lag sowohl beim Test zum kurzfristigen als auch beim Test zum mittelfristigen Behalten bei 10 Punkten (volle Punktzahl).

Der niedrigste Wert lag beim Test zum kurzfristigen Behalten bei 3 Punkten, beim Test zum mittelfristigen Behalten bei 7 Punkten.

Einschränkend muss beim Vergleich der Leistungen im Bereich des kurz- bzw. mittelfristigen Behaltens, dass am Test zum mittelfristigen Behalten lediglich 9 Probanden teilnahmen (statt 22 am Test zum kurzfristigen und 19 am Test zum langfristigen Behalten).

Die durchschnittliche Behaltensleistung war beim Test zum langfristigen Behalten am geringsten (Ø 6,9 Punkte bzw. 64%).

Die Minimal- und Maximalwerte waren beim Test zum langfristigen Behalten (Maximum: 10 Punkte, Minimum: 4 Punkte) ähnlich verteilt wie beim Test zum kurzfristigen Behalten (Maximum: 10 Punkte, Minimum: 3 Punkte).  

2.2. Ergebnisse des zweiten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen vom Blatt (Papierform):

kurzfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              18

durchschnittliche Behaltensleistung:              7,4 (im 1. Durchgang: 9,4 Punkte)

höchster Wert:                                                        10 Punkte (wie im 1. Durchgang)

niedrigster Wert:                                                      4 Punkte (im 1. Durchgang: 3 Punkte)

mittelfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              7

durchschnittliche Behaltensleistung:              8,1 (im 1. Durchgang: 9,4 Punkte)

höchster Wert:                                                         10 Punkte (wie im 1. Durchgang)

niedrigster Wert:                                                      2 Punkte (im 1. Durchgang: 7 Punkte)

langfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              10

durchschnittliche Behaltensleistung:               6,9 Punkte

höchster Wert:                                                          10 Punkte

niedrigster Wert:                                                       1 Punkt

Leistungen in Prozentwerten:

kurzfristiges Behalten:                                            77,22%             

mittelfristiges Behalten:                                          81,42% 

langfristiges Behalten:                                            69%

Tab 3: Ergebnisse des zweiten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen vom Blatt (Papierform)

Die Leistungen im Bereich des langfristigen Behaltens waren erneut (wie im 1. Durchgang) am geringsten (Ø 6,9 Punkte bzw. 69%). Die Leistungen im Bereich des mittelfristigen Behaltens lagen (mit Ø 8,1 Punkten bzw. 81,42%) knapp über den Leistungen im Bereich des kurzfristigen Behaltens (Ø 7,4 Punkte bzw. 77,22%).

Die Anzahl der Probanden lag in den Bereichen des mittel- und langfristigen Behaltens (mit 7 bzw. 10) deutlich unter der Zahl der Probanden im Bereich des kurzfristigen Behaltens (18 Probanden). Die von den Probanden erreichten Maximalwerte lagen in allen Behaltensbereichen bei 10 Punkten.

Die Minimalwerte lagen bei 4 Punkten (kurzfristiges Behalten), 2 Punkten (mittelfristiges Behalten) und lediglich einem Punkt für das langfristige Behalten.

2.3. Ergebnisse des ersten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen am Computer (nicht animiert):

kurzfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              28

durchschnittliche Behaltensleistung:             83,57%

höchster Wert:                                                         100%

niedrigster Wert:                                                      30%

mittelfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              17

durchschnittliche Behaltensleistung:             86,47%

höchster Wert:                                                         100%

niedrigster Wert:                                                      40%

langfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                               8

durchschnittliche Behaltensleistung:              80,59%

höchster Wert:                                                         100%

niedrigster Wert:                                                      40%

Tab. 4: Ergebnisse des ersten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen am Computer (nicht animiert)

Die durchschnittlichen Behaltensleistungen der Probanden waren in allen drei Testgruppen (kurzfristiges Behalten: 83,57%; mittelfristiges Behalten 86,47%; langfristiges Behalten 80,59%) vergleichbar hoch. Gleichwohl war die Behaltensleistung der Probanden auch in dieser Testkonstellation (Computer: nicht animiert) im Bereich des langfristigen Behaltens am geringsten.

In der Beurteilung der Daten muss einschränkend festgestellt werden, dass die Probandenzahl im Test zum mittelfristigen (17 Probanden) und langfristigen Behalten (8 Probanden) deutlich unter der Zahl der Probanden im Test zum kurzfristigen Behalten lag (28 Probanden).

Die von den Probanden erreichten Maximalwerte lagen in allen Behaltensbereichen bei 100% (10 Punkten). Die Minimalwerte lagen bei 30% (3 Punkten (kurzfristiges Behalten)) und 40% (4 Punkten (mittelfristiges und langfristiges Behalten)).

Die Behaltensquote lag in der Gruppe Vokabellernen am Computer (nicht animiert) insgesamt (und in den einzelnen Teilleistungsbereichen: kurz-, mittel- langfristig) höher als in der Gruppe Vokabellernen vom Blatt (Papierform) des zweiten Durchgangs.

Im Vergleich zur Gruppe Vokabellernen vom Blatt (Papierform) des ersten Durchgangs lag die Behaltensleistung der Gruppe Vokabellernen am Computer (nicht animiert) lediglich im Bereich des langfristigen Behaltens höher. In den Bereichen des kurz- und mittelfristigen Behaltens lag die Behaltensleistung der Gruppe Vokabellernen vom Blatt (Papierform) über der der Gruppe Vokabellernen am Computer (nicht animiert).

2.4. Ergebnisse des zweiten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen am Computer (animiert):

kurzfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                              33

durchschnittliche Behaltensleistung:              69,39%

höchster Wert:                                                         100%

niedrigster Wert:                                                      20%

mittelfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                             14

durchschnittliche Behaltensleistung:             47,14%

höchster Wert:                                                         80%

niedrigster Wert:                                                      0%

langfristiges Behalten:

Anzahl der Probanden:                                            23

durchschnittliche Behaltensleistung:            47,83%

höchster Wert:                                                         80%

niedrigster Wert:                                                     10%

Tab. 5: Ergebnisse des zweiten Untersuchungsdurchgangs: Gruppe: Vokabellernen am Computer (animiert)

Die Behaltensleistungen der Probanden sind in den Bereichen des kurz-, mittel- und langfristigen Behaltens am niedrigsten im Vergleich zu allen anderen Probandengruppen.

Die Leistungen im Bereich des langfristigen Behaltens sind ausschließlich in dieser Untersuchungskonstellation (Vokabellernen am Computer (animiert)) höher (wenn auch nur geringfügig) als im Bereich des mittelfristigen Behaltens.

Die Behaltensleistungen der Probanden sind in der Untersuchungskonstellation (Vokabellernen am Computer (animiert)) deutlich geringer als in der Konstellation Vokabellernen am Computer (nicht animiert).

3. Fazit

Die Computeranimationen scheinen zu Inhibitionen des Behaltensprozesses zu führen.

Nimmt man die klassische Vokabelliste in Papierform (1. Untersuchungsdurchgang), so war diese im Gesamtkontext des Experiments am erfolgreichsten.

Im zweiten Durchgang war die klassische Vokabelliste in Papierform in den Bereichen des kurz-, mittel- und langfristigen Behaltens dem Vokabellernen am Computer (nicht animiert) leicht unterlegen.

Eine insgesamt deutliche Verschlechterung bzw. Einschränkung der Lerneffizienz durch den Einsatz des Computers kann nicht generell angenommen werden.

Lediglich animierte Computerpräsentationen scheinen zu schlechten Behaltensleistungen in den Bereichen des kurz-, mittel- und langfristigen Behaltens zu führen.

Insgesamt erscheint es im Kontext des Vokabellernens sinnvoll, auf animierte Computerpräsentationen zu verzichten.   


Referenzen


Copyright © 2016 by Hans W. Giessen, Frank Kostrzewa, Nicole Bachor


DaF-Szene Korea Nr. 43

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