Proseminar "Medienpädagogik"
Leitung M. Zaschel
Der Computer im Unterricht
Referat: Martin Löhnertz
im Sommersemester 1995
an der Rheinischen FriedrichÊ-ÊWilhelmsÊ-ÊUniversität
Bonn
1. Inhaltsverzeichnis
1.1. Kapitel
1. Inhaltsverzeichnis
1.1. Kapitel
1.2. Tabellen/Abbildungen
2. Grundlagen des Computereinsatzes
2.1. Gründe für den Computereinsatz
2.1.1. EDV-Erfahrung als Basisqualifikation
2.1.2. Einsatz im privaten Bereich
2.1.3. Ausblick oder Einblick - Die Informationsgesellschaft
2.1.4. Der Einsatz moderner Technologien im Unterricht
2.1.5. Aufgaben der Informationstechnischen Grundbildung
2.2. Technische Möglichkeiten
2.2.1. Emulation
2.2.2. Simulation
2.2.3. Datenbanken
2.2.4. Interaktivität
2.2.5. Integrierte Systeme
2.2.6. Der Rechner als Hilfsmittel
3. Paedagogische Analyse
3.1. Überblick über die Varianten computerunterstützten
Lernens
3.1.1. Historischer Überblick
3.1.2. Klassifikationsversuche
3.2. Klassifikation der Eigenschaften als pädagogisches Medium
3.2.1. Einführung
3.2.2. Individualisierung
3.2.3. Anonymität
3.2.4. Sofortige Rückmeldung
3.2.5. Belohnungsmechanismen
3.2.6. Kommunikation
3.3. Betrachtungen zu Einsatzzeitpunkt und Didaktik
3.3.1. Klassifikation der Einsatzgebiete
3.3.1.1. Computer um seiner selbst willen
3.3.1.2. Hilfsmittel in anderen Fächern
3.3.2. Unterrichtsvorbereitung
3.3.3. Motivationsphase
3.3.4. Übungsphase
3.3.5. Vertiefung
3.4. Probleme und Auswirkungen des Einsatzes
3.4.1. Allgemeine Probleme des Computereinsatzes
3.4.2. Schulspezifische Problemstellungen
3.4.3. Der Einfluß der Rechnernutzung auf die Persönlichkeit
3.5. Schulspezifische Anforderungen an Hardware und Software, insbesondere
an die Benutzerschnittstelle
3.5.1. intuitive Handhabung
3.5.2. Konsistenz
3.5.3. Toleranz
3.5.4. Stabilität
3.5.5. Transparenz
3.6. Grenzen des Einsatzes
3.6.1. Die fehlende Möglichkeit natürlichsprachiger Kommunikation
3.6.2. Die Normierung
3.6.3. Grenzen der Berechenbarkeit
3.6.4. Bewertungsgrenzen bei ästhetischen Aspekten
4. möglicher Aufbau computerorientierten Unterrichts
4.1. Mathematik
4.1.1. Thema
4.1.2. Einführung
4.1.2.1. Möglichkeit 1: Experimentell
4.1.2.2. Möglichkeit 2: Demonstration
4.1.3. Übungen
4.1.4. Anwendungen
4.2. Erdkunde
4.2.1. Thema
4.2.2. Einführung
4.2.3. Auswertung
4.2.4. Diskussion
5. Anhang
5.1. Hypermediasysteme als Möglichkeit eigener Programmgestaltung
5.1.1. Problemstellung
5.1.2. Was ist Hypermedia
5.1.2.1. Allgemein
5.1.2.2. Das Programm HyperStudio
6. Index
7. Literaturverzeichnis
1.2. Tabellen/Abbildungen
Emulation 4 Einteilung nach dem Interaktivitätsgrad 6 Beispiele für
Einsatzmöglichkeiten des Computers 12
2. Grundlagen des Computereinsatzes
Im Folgenden soll diskutiert werden, warum der Computer im Unterricht Einsatz
finden sollte, und welche technischen Möglichkeiten das Gerät
bietet.
2.1. Gründe für den Computereinsatz
2.1.1. EDV-Erfahrung als Basisqualifikation
In den meisten Bereichen des Berufslebens ist es heute unabdingbar geworden,
eine Qualifikation im Bereich der elektronischen Datenverarbeitung, kurz
EDV, vorweisen zu können. Dies ist auf die zunehmende Rechnernutzung
insbesondere in der Verwaltung zurückzuführen, und Defizite in
diesem Bereich können - wie sich schon bei oberflächlicher Betrachtung
vieler Stellenanzeigen beobachten läßt - leicht zu beruflichen
Nachteilen führen. Die hierbei geforderten Kenntnisse - deutlich zu
trennen von der Wissenschaft der Informatik - bestehen aus Erfahrungen
über die Funktionweisen bestimmter Programme, vorzugsweise aus den
Bereichen Textverarbeitung, Datenbankverwaltung und Tabellenkalkulation.
Hinzu kommt Grundwissen über das jeweilige Betriebssystem1.
Die universelle Anwendbarkeit dieses Wissens und das Problem der
anwachsenden Aus- und Fortbildungszeiten in den Unternehmen läßt
die Ü bernahme der hierzu nötigen Bildungsgänge in den schulischen
Bereich als zwingend notwendig erscheinen. Hieraus erwächst die Anforderung
an die Pä dagogik, auch hierfür geeignete didaktische und methodische
Leitprinzipien zu entwickeln.
2.1.2. Einsatz im privaten Bereich
Auch in den Privathaushalten nimmt die Anzahl der Home- und Personalcomputer
beständig zu2. Das Ziel der Elektronik- und Medienkonzerne ist es,
die verbliebenen Bereiche mit sogenannten Set-Top-Boxen, d. h. Zusatzgeräten
für herkömmliche Fernseher, zu erobern. Die Computer dienen zumeist
als Spielgeräte, oder dazu, die hä usliche Finanzverwaltung und
Privatkorrespondenz zu erledigen. Mit dem zunehmenden Aufkommen von Faxmodems
gewinnt aber z.Zt. auch der kommunikative Bereich rasch an Bedeutung.
Es ist also auch unabhängig von den jeweiligen Berufsabsichten
notwendig, sich mit der Materie auseinanderzusetzen; insbesondere muß
hier darauf geachtet werden, daß es nicht zu einer Bildung von der
Gesellschaft abgekoppelter informationstechnisch nicht gebildeter Randgruppen
kommt, die dann sozial unterpriviligiert wären3.
Die Gefahr des häuslichen Computereinsatzes besteht in der Möglichkeit
der oft so bezeichneten 'Computersucht'; d.h. der überproportionalen
Investition von Lebenszeit in den Umgang mit der Maschine, die teils auf
die immer realistischeren Computerspiele4, teils aber auch auf den hohen
Installations- und Wartungsaufwand der Betriebssysteme5 zurückzufü
hren ist.
Hier besteht ein Aufklärungs- und Ausbildungsbedarf, der
abgedeckt werden muß, um etwaigen schädlichen Wirkungen gewaltverherrlichender
Spiele6 oder aber auch einfach nur unnötig langer Beschäftigung
mit nebensä chlichen Aufgaben entgegenzuwirken.
2.1.3. Ausblick oder Einblick - Die Informationsgesellschaft
In den nächsten Jahren wird der Schwerpunkt der Entwicklung in der
Vernetzung der unterschiedlichen Computeranlagen liegen. Diese Entwicklung
stellt zusammen mit dem Aufkommen der Multimediasysteme eine große
Chance, aber auch ein Risiko für die Gesellschaft dar. Die Chance
besteht in der Entwicklung komplexerer Kommunikations-strukturen, die,
z.B. heute in der Form von textorientierter Kommunikation7, aber auch schon
als Bildtelephon - später als Virtual Reality- , das Diskutieren und
Zusammenarbeiten (und -spielen) über beliebig große Entfernungen
möglich machen. Paradebeispiel für diese Entwicklung ist das
sog. Internet, das - in erster Linie im wissenschaftlichen Bereich - bereits
die gesamte Erde umspannt. Es werden vollkommen neue soziale Strukturen
entstehen, da der Briefpartner auf der anderen Seite der Welt in fast greifbare
Nähe gerückt ist.
Die Risiken ergeben sich unmittelbar aus den Chancen. Sah sich der Mensch
bisher nur mit den ihn unmittelbar umgebenden Ereignissen in Bezug, war
er was die übrige Welt anging nur passiver Beobachter, so kann er
jetzt, fast überall auf unserem Globus, teilweise sogar physisch8
aktiv werden. Dies aber verlangt von ihm, daß es sich wesentlich
umfassender informiert, während die anwachsende Informationsflut,
die auch schon ü ber die konventionellen Medien auf ihn einströmt,
den geringsten Versuch Ü bersicht zu gewinnen von vornherein zum Scheiten
verurteilt. So gaben im Mai 1995 bei einer Umfrage 50% der Befragten an,
daß sie den Überblick verloren und vor dem Informationszeitalter
Angst hätten.
Die zweite wesentlich größere Gefahr besteht in der zunehmenden
Manipulierbarkeit der Menschen aufgrund über sie vorliegender Informationen.
Dies ist vornehmlich ein Problem des Datenschutzes. Die wachsende Abhängigkeit
der Wirtschaft9 und des Privatlebens vom Rechner bietet zudem Ansatzpunkte
für Beeinflussung durch entsprechend modifizierte Software.
Da im Sinne einer weiteren wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit
die Entwicklung nicht gestoppt werden sollte, ist es die Aufgabe der Pädagogik
den bestehenden Risiken durch umfassende Ausbildung Rechnung zu tragen.
2.1.4. Der Einsatz moderner Technologien im Unterricht Bleibt das Geschehen
im Unterricht technologisch zu weit hinter den Angeboten des sonstigen
Lebens zurück, wird das extrinsische Motivieren und das Wecken von
Interesse zunehmend unmöglich, da verglichen zu den unü bersehbaren
und mit gewaltigen Finanzmitteln entwickelten Unterhaltungsmöglichkeiten
der Medien herkömmlicher Unterricht nicht mehr ausreichend attraktiv
sein kann, so daß schließlich nur noch die lernwillig sind,
die es auch ohne Einsatz irgendwelcher pädagogischer Mittel wären.
Des weiteren verlangt das nachwievor exponentielle Wachstum des menschlichen
Wissens nach einer technischen Möglichkeit der schnellen und einprägsamen
Informationsvermittlung. Somit steht nicht nur für den Informatik-
oder EDV-Unterricht, sondern auch in allen anderen Fächern ein intensiverer
Einsatz der neuen Medien an. Natürlich gibt es hierbei Wissensgebiete,
die sich einer Quantifizierung und somit einer tiefergehenden Verknüpfung
mit digitalen Systemen widersetzen. Hier kann der Rechner als Hilfsmittel
für Nebentätigkeiten auftreten bzw. als Informationsdatenbank
fungieren. 2.1.5. Aufgaben der Informationstechnischen Grundbildung Nach
Festlegung der Bund-Länder-Komission (BLK,1985,125 zitiert nach [Bartels
85]) hat die informationstechnische Bildung folgende Aufgaben:
"-Aufarbeitung und Einordnung der Erfahrungen, die Schüler
in ihrer Umwelt mit Informationstechniken machen
- Vermittlung von Grundstrukturen, die den Informationstechniken
zugrunde liegen
- Einübung von einfachen Anwendungen der Informationstechniken
- Vermittlung von Kenntnissen über Einsatzmöglichkeiten
und die Kontrolle der Informartionstechniken
- Darstellung der Chancen und Risiken der Informationstechniken
- Einführung in die Probleme des Persönlichkeits- und
Datenschutzes
- Aufbau eines rationalen Weltbildes zu den Informationstechniken"
Diesen Aufgabenstellungen kann und wird der Informatikunterricht
allein nicht gewachsen sein. Die Integration in andere Unterrichtsfächer
wird also zur Notwendigkeit.
2.2. Technische Möglichkeiten
2.2.1. Emulation
Der Computer ist in der Lage, alle herkömmlichen audiovisuellen Medien
(AV-Medien) zu emulieren d.h. er kann die Funktionsweise des jeweiligen
Mediums perfekt nachbilden. Dies ist teilweise mit erhöhtem technischen
Aufwand verbunden, so z.B. gibt es Geräte, die dazu dienen, den Bildschirminhalt
nach Art eines Overheadprojektors an die Wand zu projizieren, aber überwiegend
sind die technischen Voraussetzungen bereits im Basisgerät gegeben.
Tabelle 1:.c.Emulationsmöglichkeiten (Auswahl) Medium Hardware BeschreibungÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊ
Buch - Einfache Wiedergabe auf dem Bildschirm oder Hypertext. Fernsehen
Tunerkarte Der Computer kann wie ein normaler Fernseher eingesetzt werden.
Er bietet zudem die Möglichkeit, Sequenzen zu speichern und zu bearbeiten.
Film CD-Player Mit modernen Verfahren zur Datenkomprimierung kö nnen
z.Z. bis zu 80 Minuten Film auf eine CD gespeichert werden. Es bestehen
meist noch differenziertere Bearbeitungsmöglichkeiten als beim Fernsehen.
Bild Grafikkarte Ein moderner Monitor kann bis zu 16,7 Millionen Farben
darstellen. Bilder können beliebig bearbeitet werden. Tonträger
Soundkarte Wie bei einem DAT-Recorder wird das jeweilige Geräusch
digital gespeichert. Die Wiedergabe erfolgt über den meist eingebauten
Lautsprecher. Tonträger CD-Player Funktioniert im ganzen wie ein normaler
CD-Player zusätzliche Filter und Bearbeitungsmöglichkeiten.
2.2.2. Simulation
Stellt die Emulation bestehender AV-Medien noch keine große Neuerung
dar, so ist die Möglichkeit, numerisch beschreibbare Prozesse zu simulieren,
ein großer Schritt nach vorn. Es ist machbar, beliebige Vorgänge,
angefangen von einfachen physikalischen Experimenten über die Simulation
biologischer Verhaltensmuster bis hin zu komplexen Situationen, wie z.B.
dem Verkehrsgeschehen, nachzuahmen. Je nach Anspruch sind diese Simulationen
sehr rechenaufwendig und verlangen entsprechend bessere Hard- und Software.
Es wird dabei zumeist so vorgegangen, daß der Computer nach Eingabe
einer Ausgangssituation und Regeln für die Fortsetzung (vergleichbar
Anfangswertproblemen bei Differentialgleichungen) die Situation extrapoliert.
Der Schüler kann so erfahren, welche Auswirkungen von ihm gewählte
Startbedingungen hätten. Das Interessante hierbei ist, daß sich
Sachzusammenhänge beliebig modellieren lassen. In der Simulation beispielsweise
verhält sich ein geworfenes Objekt so, wie es sich nach den physikalischen
Formeln zu verhalten hat. Die normalerweise auftretenden Störeinflüsse
fallen vollkommen weg - es sei denn, man simuliert sie mit Vorbedacht.
Des weiteren lassen sich z.B. in der Fahrzeugsimulation beliebige Situationen
gezielt herbeiführen, so daß ein langes Suchen nach ihnen entfä
llt. Die so erzeugte Situation kann aber andererseits nie außer Kontrolle
geraten, der Probant bzw. Beobachter wird also keinerlei Risiko ausgesetzt.
2.2.3. Datenbanken
Des weiteren besteht natürlich die Möglichkeit, den Computer
als reines Gerät zur Datenspeicherung und Verwaltung zu verwenden.
Anwendungen sind beispielsweise Datenbanken zur Speicherung und Analyse
statistischer Informationen, Lexika oder Wörterbücher. Hierbei
handelt es sich dann allerdings meist nicht um speziell für pädagogische
Ziele entwickelte Werkzeuge, sondern um Programme aus anderen Anwendungsbereichen,
die zu diesen Zwecken umfunktioniert worden sind.
2.2.4. Interaktivität
Die wohl wesentlichste Veränderung gegenüber den konventionellen
Medien ist die Eigenschaft des Computers, differenziert auf die Aktionen
den Benutzers reagieren zu können. Besteht zwar vom theoretischen
Ansatz her die Möglichkeit, auch andere Medien als interaktiv zu klassifizieren,
so zeigt allein die Tatsache, daß deren "Interaktivität" sich
meist auf einfache mechanische Zusammenhänge zurückführen
läßt10, wohingegen ein Computer mit nur 10 Speicherzellen bereits
1024 Zustände annehmen könnte, daß diese Interaktionsformen
nur sehr eingeschränkt als solche zu werten sind. Selbstverständlich
gibt es auch im Computerbereich nicht interaktive Systeme. Daher soll im
folgenden eine Einteilung nach Interaktivitätsgrad versucht werden:
Tabelle 2: .c.Einteilung nach dem Interaktivitätsgrad Grad Beschreibung
RealisierungÊÊÊÊÊ nicht interaktiv ablaufende
Simulation bzw. Emulation eines Film kein Eingreifen des Filmprojektors
Benutzers möglich. wenig interaktiv Der Benutzer kann mit weni- Hypertextsysteme
gen Tasten die Reihenfolge der Informationster- Filme bzw. Simulationen
ver- minals ändern. interaktiv Der Benutzer kann im Dialog mit ältere
Standart- dem Computer Angaben machen, software die das Verhalten des Rechners
signifikant ändern. stark interaktiv Der Rechner bietet dem Benutzer
neuere Software gleichzeitig viele Möglichkeiten sog. Event-Driven
an, den Ablauf zu verändern; Systeme11, Spiele Fehler, bzw., zusätzliche
Angaben werden im Dialog ermittelt. sehr interaktiv der Computer beobachtet
das Noch nicht im Verhalten seines Benutzers, Einsatz versucht dessen weitere
Aktio- Ansätze finden nen vorauszusehen und betreibt sich beim eine"selbständige"
Optimierung Newton12 und des Arbeitsvorganges. bei MAIS13 Es ist zu beachten,
daß in dieser Tabelle keinerlei Aussagen über Peripheriegeräte
gemacht wurden. Die verschiedenen Interaktionsformen können durch
Wahl dieser Geräte unterstützt bzw. behindert werden. Eine eingehendere
Diskussion dieser Zusammenhänge ginge aber über das Thema dieses
Referates hinaus.
Insbesondere das Erreichen der zuletzt erwähnten Stufe von
Interaktivität wäre außerordentlich erstrebenswert, da
z. B. eine exakte Erfassung des Zö gerns bzw. Korrekturaufwandes des
Probanden Aufschlüsse über dessen Konzentrationsniveau zuließe,
und somit - beispielsweise durch Aufruf von Spielen in Konzentrationslücken
- auch eine Optimierung des allgemeinen Lernverhaltens erreicht werden
kann.
2.2.5. Integrierte Systeme
Der sogenannte Konvergenzprozeß; der Medien14 ist momentan in aller
Munde. Ziel ist es, sämtliche Medien mit Hilfe der oben erwähnten
Emulationsmethoden in einem Gerät anzubieten. Dieser Vorgang ist als
rein technische Entwicklung für die Medienpädagogik nur insofern
von Bedeutung, als die Frage, welches Medium oder vielmehr welche Form
von Präsentation fü r einen bestimmten Gegenstand gewählt
werden soll, dadurch erst recht akut wird. So z. B. bieten es die neuen
Multimediasysteme an, in einem simulierten Lexikon als Beitrag zu einem
Komponisten ein Musikstück zu hö ren, es wäre aber auch
möglich - und vielleicht realitätsnäher - , bei einem virtuellen
Konzertbesuch die Informationen abrufen zu können. Die ehemals vorhandenen
technischen Grenzen für den zweiten Fall sind nämlich schon längst
nicht mehr gegeben.
Es ist also nicht mehr die Frage, welches Lernprogramm man gerade in
Betrieb hat, sondern welche Form von Lernprogramm für welches Material
jeweils aktiviert wird, und wie die Gesamtheit der Lernprogramme und eine
konsistente und intuitiv handhabbare Umgebung eingebunden werden kann.
2.2.6. Der Rechner als Hilfsmittel
Natürlich ist es auch möglich, bestehende Programme aus den normalen
Einsatzgebieten im Unterricht einzusetzen. Sei es ein Textverarbeitungs-
oder DTP- Programm, das dazu verwendet wird, die Ergebnisse eines Projektes
in ansprechender Weise darzustellen, sei es ein Datenbankprogramm, das
dazu dient, die Aufgabenverteilung für eine Veranstaltung zu regeln.
Diese Einsatzform ist dann allerdings eher im EDV- Bereich beheimatet,
dient aber auch dazu, sich an den Computer als ein Medium zu gewöhnen.
3. Paedagogische Analyse
Nahc Betrachtung der gegebenen Anforderungen und Möglichkeiten ist
die Frage, wie sich der Computer in den pädagigischen Kontext einfügt.
3.1. Überblick über die Varianten computerunterstützten
Lernens
3.1.1. Historischer Überblick
Aufgrund der Fülle der Ansätze soll hier nur ein kurzer Überblick
gegeben werden15: 1928 Presseys Lernmaschine: Mechanisches Gerät,
das für Übungsaufgaben konzipiert war, pro Frage vier Antwortmöglichkeiten
anbot und mit einem Stü ck Zucker belohnte.
1950 IBM baut erste Lernmaschinen (Computer Aided Education).
1954 Skinner: Theoretische Grundlagen des Programmierten Unterrichts
Konstruktion neuer Lernmaschinen mit einlegbaren Karten, die auf Hebeldruck
aufgedeckt werden.
1959 Crowder: Verzweigte Programmierung.
1960 Barlows: konversationale Programmierung.
1961 Glaser, Schäfer: Spiralprogramme (analog Spiralmodell).
196? Gilbert: Das Mathetics-Programm.
1965 Schirm: konfigurationistische Programmierung.
1972 Brigham University: Das TICCIT-System (Versuch PU zu verbessern).
1979 Breuer: Dialogprogramme-
1985 Papert: Entwicklung der Lernsprache Logo.
1989 Murray: Computer Assisted Language Learning.
1990ff Adaptiv Tutorielle Systeme oder Hypermedia.
3.1.2. Klassifikationsversuche
Zur Klassifikation von Lernprogrammen wurden viele Ansätze unternommen.
Steppi (1988) unterscheidet lerner- und programmgesteuerte Programme, Andreadou
(1987) Tutorials, Übungsprogramme, Simulationen und Tests16. Liebert
(92) bildet ein Raster aus Kriterien zur lerntheoretischen Basis (keine,
verhaltenspsychologisch orientiert, rezeptiv, entdeckend und handlungsorientiert)
und der didaktischen Strukturierung (offen, programmgesteuert, lernergesteuert,
adaptiv/variabel). Zu diesen Ansätzen ist zu bemerken, daß die
Einteilung nach programm- und lernergesteuert erst dadurch sinnvoll wird,
daß jemand - in diesem Fall die Autoren - durch reine Betrachtung
der Schnittstelle zur Ansicht gelangen, daß bei Befehlseingabe der
Benutzer das Programm steuert, während bei Menüsteuerung das
Programm etwas vorgibt. Dies ist de facto nicht richtig. Bei Befehlseingabe
geht das Programm ein internes "Menu" durch und testet, mit welchem Eintrag
die Eingabe identisch ist. Lediglich das Übergeben freier Parameter
- diese werden bei Menusteuerung explizit abgefragt- geht hier etwas schneller.
Da aber diese Wissenschaftler dieser Täuschung unterliegen,
ist davon auszugehen, daß dies bei Schülern ebenfalls eintreten
wird, und die Begriffe erhalten somit - wenn auch rein psychologisch -
einen Teil ihrer Bedeutung zurück.
3.2. Klassifikation der Eigenschaften als pädagogisches Medium
3.2.1. Einführung
Den folgenden Überlegungen liegt die Vorstellung von einem Lernprogramm
zugrunde, daß nach Präsentation eines Sachzusammenhalts (durch
Lehrer oder Computer) dem Schüler Übungsaufgaben zu dem entsprechenden
Thema stellt, diese bewertet und den Probanden anschließend belohnt,
tadelt oder die Ü bung solange durchführt, bis der Schüler
die Aufgaben richtig gelöst hat.
3.2.2. Individualisierung
Bartels charakterisiert die Eigenschaften des Computers durch 4 Arten von
Individualisierung:
- I. des Lerntempos (Orientierung an den Bedürfnissen des
Lerners)
- I. des Zugriffs (unabhängig von Raum und Zeit)
- I. der Lernumwelt (Arbeit ohne Legitimations-, Erklärungs-,
und Sanktionsdruck einer Gruppe)
- I. der Lernbeurteilung (Orientierung an individuellen Lernfortschritten
und nicht an der sozialen Bezugsnorm)
3.2.3. Anonymität
Im Gegensatz zu menschlichen Kommunikationspartnern wird ein Computer nie
Entrüstung oder Enttäuschung zeigen, wenn der Schüler etwas
falsch macht oder ihm etwas Peinliches passiert. So z. B. sind amerikanische
Psychologen bei Umfragen zum Sexualverhalten inzwischen dazu übergegangen,
diese via Computer durchzuführen, da die Bereitschaft der Testpersonen,
sich gegenüber einer Maschine frei zu äußern höher
ist, als gegenüber einem anderen ihnen zumeist unbekannten Menschen.
Da etwaige Reaktionen des Computers auf irgendeine Eingabe ohnehin programmiert
sind, weist - "vermenschlicht betrachtet" - ein Lernprogramm (sofern nicht
anders programmiert) eine unendliche Geduld gegenüber Fehlern auf
und ist sogar in der Lage, das Niveau zu verändern, ohne dies dem
Schüler bewußt werden zu lassen.
Diese Anonymität ist - abgesehen vom Kostenunterschied - der einzige
Vorteil den der Computer gegenüber einem mit den üblichen Medien
ausgerü steten Privatlehrer hat.
3.2.4. Sofortige Rückmeldung
Zu den wohl wesentlichsten Eigenschaften vieler Lehrprogramme gehört
die, unmittelbar nach Eingabe einer Antwort mitzuteilen, ob diese richtig
war oder nicht und evtl. die korrekte Lösung anzugeben. Dies erspart
dem Schüler das oft nervenaufreibende Warten auf die Bewertung und
etwaige Falschangaben haben erst gar keine Zeit sich einzuprägen,
sondern werden sofort korrigiert. Des weiteren besteht somit keine Gefahr,
daß aufbauend auf falschen Vermutungen die Aufgabe fortgesetzt wird,
bzw. daß spätere Fragen erst gar nicht mehr verstanden werden.
Sollte es allerdings angestrebt werden, daß der Schüler verschiedene
Lösungsansätze vergleichend bearbeitet, ist eine sofortige Rückmeldung
natürlich zu vermeiden.
"Die Schilderung eines Lehrers, daß die sofortige Rückmeldung
nach jedem Wort und die Angabe einer Punktzahl am Ende des Übungstextes
(...) zu mehreren Versuchen hintereinander am gleichen (!) Übungstext"
motivierten, steht für viele gleichlautende Berichte von Lehrern..."17
3.2.5. Belohnungsmechanismen
Im Gegensatz zu den meisten anderen Medien ist der Computer in der Lage,
dem Probanden für richtig gelöste Aufgaben eine Belohnung zukommen
zu lassen. Dies muß nicht mehr so geschehen wie bei Presseys Lernmaschine:
mit einem Stück Zucker (vgl. [Liebert 92]). Vielmehr kann die Belohnung
die Form eines kleinen Computerspieles haben, dessen Einsatz sich ohnehin
empfiehlt, wenn das Programm erkennen sollte, daß die Konzentration
des Schülers nachläßt (vgl. Interaktivität). Des weiteren
hat sich gezeigt, daß insbesondere bei kleineren Kindern bereits
das Einblenden eines lustigen Bildes oder ein angenehmes Geräusch
als Belohnung empfunden wird. Dieser Effekt wird bei den speziell Entwickelten
"Lerncomputern" überwiegend eingesetzt.
3.2.6. Kommunikation
Noch kaum betrachtet wurde bisher die Eigenschaft des Computers, als Kommunikationsmedium
dienen zu können. Aber gerade hier öffnet sich fü r den
Pädagogen eine ganz neue Welt. Durch die Möglichkeit, über
den Computer auf neue große Informationsquellen außerhalb der
Schule zugreifen zu können, oder mit anderen Schülern in aller
Welt kommunizieren zu kö nnen, verändert sich das Anforderungsbild
des Unterrichts weitgehend18. Das Anteil der Wissensvermittlung, der -
angeblich - immer schon im Hintergrund gestanden hat, verliert noch stärker
an Bedeutung. Wichtiger wird es zu wissen, wo man die entsprechenden Informationen
finden kann und viel wichtiger die Fähigkeit, Informationsquellen
nach Vertrauenswü rdigkeit einschätzen.
3.3. Betrachtungen zu Einsatzzeitpunkt und Didaktik
3.3.1. Klassifikation der Einsatzgebiete
3.3.1.1. Computer um seiner selbst willen
Zur Zeit wird der Computer - abgesehen von minimalen Einsätzen in
Mathematik und Physik - überwiegend im Sinne einer informationstechnischen
Grundbildung eingesetzt. Diese umfaßt die Bereiche Informatik und
"Elektronische Datenverarbeitung". Die Ausbildung in diesen Bereichen ist
Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz in anderen Fächern,
da hier die Grundlagen im Umgang mit der Maschine vermittelt werden müssen,
auf denen die übrigen Einsatzmöglichkeiten aufbauen. Der Informatik-
Unterricht muß daher zumindest in Sek. I (vielleicht sogar in der
Primarstufe) neben der Vermittlung der reinen Wissenschaft auch darauf
bedacht sein, das Verhältnis des Schülers zum Computer allgemein
positiv zu beeinflussen. "Negative Grundeinstellungen zum Computer können
eine eher lähmende Wirkung mit sich bringen und den Einsatz des Computers
ausschließen."19
3.3.1.2. Hilfsmittel in anderen Fächern
Als Hilfsmittel in anderen Fächern wird der Computer heute kaum benutzt,
wenn auch eine kürzlich angelaufene Fortbildungsaktion des Kultusministeriums
NRW diesem Notstand Abhilfe schaffen soll. Die Einsatzmö glichkeiten
sind aufgrund der hohen Flexibilität des Medium kaum zu ü berblicken.
Der folgende Überblick kann daher kaum repräsentativ sein, bietet
aber zumindest einen Einblick: Tabelle 3: .c.Beispiele für Einsatzmöglichkeiten
des Computers Fach Anwendung BeschreibungÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊ
Fremdsprache Vokabeltrainer Übungsgerät zum mechanischen Einüben
von Vokabelwissen, das durch diverse Belohnungs-mechanismen aufgelockert
werden kann Aussprachetrainer Mit Hilfe von Programmen zur Digitalisierung
von Tönen kann der Schüler im Vergleich zu gespeicherten Wortbildern
seine Aussprache ohne die üblichen Hemmungen trainieren Deutsch Grammatik
Übungen aus dem Bereich der Grammatik können in ü blichen
Weise implementiert werden Textverarbeitung Ein Textverarbeitungsprogramm
kann beim Erstellen größerer Texte hilfreich sein, durch integrierte
Rechtschreibprüfer korrigieren und durch verschiedene Schriften und
Satzvarianten ein Gefühl für Typographie erzeugen Musik Synthesizer
Jedes bessere Musikprogramm erzeugt Musik, die der eines durchschnittlichen
Systhesizers entspricht. Satzprogramm Hilfe beim Setzen von Partituren
häufig mit einem Synthesizer verbunden. Kunst Malprogramm Die Programme
bieten dem Künstler zahlreiche neue Mö glichkeiten (16.7 Mio
Farben, Filter etc.) und ermöglichen es, in großem Umfange Veränderungen
rückgängig zu machen. Bestehende Bilder können digitalisiert
werden. Cyberspace Das Erstellen von beliebigen, von den naturwissenschaft-lichen
Gesetzen unabhängigen Objekten wird möglich. Mathematik Algebrasysteme
Die Durchführung aufwendiger, aber kaum interessanter Aufgaben (Schnittgeradenbe-
stimmmung u.ä.) kann vom Computer übernommen werden. Zeichnen
Das Zeichnen von insbesondere 3dimensionalen Funktionen kann vom Computer
schneller und besser durchgeführt werden, als von den Schülern
Physik Simulation Beliebige Problemstellungen der Physik können mit
dem Computer nachgebildet werden. Meßdatenerfassung Mit Hilfe eines
Interfaces können bereits heute die meisten Meßgeräte mit
dem Computer verbunden und so die gewonnenen Werte graphisch dargestellt
werden. Chemie Datenbank Die Unmenge an Konstanten und chemischen Verbindungen
kann durch ein Datenbankprogramm überschaubar und beherrschbar werden.
Darstellungshilfe Es existieren bereits zahlreiche Programme zum Zeichnen
2- und 3dimensionaler Molekülmo-delle. Biologie Hypermedia Durch die
Möglichkeit, Filme und Geräusche in Lexika zu integrieren, kann
die Anschauung stark unterstützt werden. Erdkunde Statistik Graphische
Darstellung und numerische Auswertung statistischer Informationen. Bildbearbeitung
Die Digitalisierung von Karten läßt einfache Modifikationen
zu. Schnitte und Blockbilder können automatisch erstellt werden. Politik/Geschichte
Spiele Diverse Simulationsspiele - sei es zur Weltpolitik oder auch zur
Wirtschaft - existieren. Nachrichten Die weltweiten Computernetze ermöglichen
es, jederzeit aktuelle Daten über alle Geschehnisse zu erhalten. Religion
Datenbank Z.B. die Bibel auf CD-Rom. Sport Analyse Analyse von Bewegungsvorgän-gen
Auswertung Auswertung von Turnieren, Drucken von Urkunden u.ä.
3.3.2. Unterrichtsvorbereitung
Beim Einsatz des Computers in der Unterrichtsvorbereitung bietet sich insbesondere
die Verwendung als DTP-Werkzeug zur Gestaltung von Ü bungsblättern,
Overheadfolien, Bilder etc. an. Des weiteren kann er dazu verwendet werden,
aufwendige Rechnungen (Mathematik) oder Sortieraufgaben (Vokabeln) durchzuführen
und somit den Lehrer von derartigen Routienearbeiten befreien. Dabei kann
sich aus der Kombination dieser beiden Einsatzgebiete z.B. die Möglichkeit
ergeben, Übungsaufgaben automatisch erstellen zu lassen. So z.B. wurde
von mir ein Programm implementiert, daß nach Eingabe eines graphischen
Musters mathematische Aufgaben erstellt, durch deren Lösen der Schüler
das entsprechende Bild wieder erzeugt.
3.3.3. Motivationsphase
Zunächst einmal geht z.Z. vom Computer selbst noch ein hohes Maß
an zusä tzlicher Motivation aus (vgl. Zitat in "Sofortige Rückmeldung").
"... für den einen ist es der Reiz der Handlung, der Vollzugsgenuß
aus der Manipulation eines technischen Geräts; bei den anderen ist
es das Gefühl der Überlegenheit oder Angstkontrolle als Ergebnis
eines schnell erfahrenden Lernfortschritts."20 Diese Motivation wird sich,
je länger der Computer als Medium eingesetzt wird, allerdings nach
und nach zurü ckentwickeln. Des weiteren ist bei pädagogischer
Software das Problem gegeben, daß hier das Investitionsvolumen nicht
so hoch sein kann, wie es bei kommerziellen Programmen ist. Es ist nach
Malone (1981)21 demnach "...increasingly counterproductive to rely on any
inherent motivetional capacity of the computer". Dennoch wird sich ein
motivierendes Moment erhalten, da das Lernen am Computer ein sogenanntes
"Flußerlebnis" mit sich bringt, wie es beispielsweise im Sport auftreten
kann: Dadurch, daß kaum Wartephasen entstehen, wie dies häufig
im Unterricht der Fall ist, und ein neuer Reiz dem anderen auf dem Fuße
folgt, gerät der Schüler in eine Art "Suchtphase", in der die
Zeit für ihn keine Rolle mehr spielt. Das Problem bei derartigen Betrachtungen
liegt allerdings darin, daß diese Ergebnisse nicht in einem Informatik-
Pflichtunterricht entstanden sind, sondern zumeist in freiwilligen Arbeitsgruppen,
in denen das Motivationsniveau sowieso schon erhöht war.
3.3.4. Übungsphase
Um Übungen durchzuführen ist der Computer nahezu ideal. Die Tätigkeit
des Ü bungsleiters bei derartigen Dingen beschränkt sich zumeist
auf das einfache Präsentieren von Fragen und die anschließende
Korrektur der Antworten. Diese Tätigkeiten können vollständig
vom Computer übernommen und, z. B. aufgrund der oben beschriebenen
Möglichkeiten der direkten Rü ckmeldung, teilweise sogar besser
ausgeführt werden. Da diese Übungen in ein Spiel integriert werden
können, ist es sogar realisierbar, den Übungscharakter des Vorganges
vollkommen zu verschleiern. Voraussetzung ist allerdings, daß die
Integration der Fragen nicht in so plumper Weise vorgenommen wird, wie
dies heute zumeist der Fall ist: Zumeist springt das Programm an bestimmten
Punkten eines "normalen" Computerspiels in einen Frage- und Antwortmodus
in Textform. Ein "versehentlicher" Ansatz zu einer besseren Lösung
findet sich in einem Spiel, daß von der Firma Microsoftª als
Zugabe zu ihrer Benutzerschnittstelle verkauft wurde: Durch Eingabe von
Winkel und Geschwindigkeit des Wurfes ist ein Gorilla anzuleiten, einen
anderen mit einer Banane zu treffen (der weitere Verlauf des Spiels ist
pädagogisch weniger wertvoll). Fügt man hier Informationen über
Entfernung und Hö hendifferenz hinzu, so kann dieses Simulationsspiel
z. B. dazu dienen, die Berechnung von Bahnkurven in der Physik zu trainieren.
3.3.5. Vertiefung
Hier ist in erster Linie die große Speicherkapazität der heutigen
Rechner und die Möglichkeit der Vernetzung zu sehen. Der interessierte
Schüler kann beliebig tiefe und umfassende Informationen erhalten
und diese mit anderen Schülern diskutieren, die nicht im selben Klassenzimmer
sitzen müssen, sondern sich irgendwo in der Welt aufhalten können.
Die Individualisierung der Lernzeit macht es möglich, daß bessere
Schüler sich bereits mit der Vertiefung beschäftigen, während
die übrigen noch Ü bungsaufgaben lösen. Der Computer ermöglicht
somit also eine wesentlich weitergehende Differenzierung.
3.4. Probleme und Auswirkungen des Einsatzes
3.4.1. Allgemeine Probleme des Computereinsatzes
Es lassen sich allgemein folgende Probleme sehen: - eher mehr Arbeitsaufwand,
da das Anspruchsniveau schneller steigt als die technischen Möglichkeiten
- zusätzliche Arbeit zur Pflege des Betriebssystems und aufgrund
von Datenverlusten durch Viren und Fehlbedienung.
- immer größere Flut irrelevanter Informationen aus
unübersehbar vielen Kanälen
- die rasante technische Entwicklung macht es unmöglich,
"up to date" zu bleiben.
- durch die immer weitergehende Entwicklung tritt eine immer stärkere
Mystifizierung des Gerätes ein, da die Abläufe nicht mehr verstanden
werden können und der logische "Bezug" zur Hardware mehr und mehr
verlorengeht.
3.4.2. Schulspezifische Problemstellungen
- geschlechtsspezifische Unterschiede: Es hat sich gezeigt, daß Mä
dchen häufig eher Angst vor einer Tätigkeit am Computer haben,
Jungen hingegen eher dazu zu begeistern sind. Es hat sich aber auch gezeigt,
daß dieses Verhalten gerade eine Reaktion auf diese Erkenntnis ist
[GI 1993].
- Infragestellung der Unterrichtsinhalte: Infolge der zahlreichen
Fä higkeiten des Rechners wird sich immer häufiger die Frage
stellen, warum dieser oder jener Unterrichtsinhalt überhaupt noch
gelehrt wird. Ein Zusammenbruch des Sinnkonsenses würde das Ende des
Unterrichts bedeuten.
- meist nur eingeschränkter Zugriff: Da ein Computerraum
für jede Schule eine sehr große Investition bedeutet, kann selten
den Schülern ein vollkommen freier Zugang gestattet werden.
- Status des Fachs Informatik: Da meines Wissens die Informatik
noch immer nicht des Status einer Naturwissenschaft erhalten hat (NRW),
ist die Wahl dieses Faches in der Sekundarstufe II nur mit zusätzlichem
Aufwand für den Schüler möglich.
- die Schüler können häufig besser mit dem Computer
umgehen als der Lehrer; dies verändert das gewohnte Lehr-Lernverhältnis,
kehrt es manchmal sogar ins Gegenteil um.
3.4.3. Der Einfluß der Rechnernutzung auf die Persönlichkeit
- Minderwertigkeitskomplexe der Benutzer wegen der scheinbaren Ü berlegenheit
des Rechners.
- sensuelle Überfrachtung: Der Computer ist in der Lage,
wesentlich mehr Informationen pro Zeiteinheit darzustellen, als der Mensch
aufnehmen kann. Was bei der direkten Reaktion als Vorteil zu sehen war,
erweist sich hier als Nachteil.
- Es wird häufig der Vorwurf erhoben, der Umgang mit Computern
mache die Menschen zu solchen. Dies ist aber eine reine Frage der Einsatzform.
Einem Zeichenprogramm beispielsweise würde man diese Beeinflußung
nie unterstellen. Allgemein ist die Gefahr, durch extensive Beschäftigung
etwa mit Assemblerprogrammierung zu einer stark maschinenangepassten Denkweise
zu gelangen, vergleichbar mit der für übermäßig begeisterte
Musiker, denen man in Bezug auf die Musik ähnliches unterstellen könnte.
- Spielsucht: Durch den Computer hat diese Suchtform definitiv
zugenommen, da das Spiel am Computer keine finanziellen Nachteile mit sich
bringt (im Vergleich zu Automatenspielen) und häufig solche Komplexität
erreicht, daß das Lösen eines einzigen Spieles Monate in Anspruch
nehmen kann.
3.5. Schulspezifische Anforderungen an Hardware und Software, insbesondere
an die Benutzerschnittstelle
3.5.1. intuitive Handhabung
Die wichtigste erwünschte Eigenschaft eines Computersystems, insbesondere
in der Einführungsphase, besteht darin, daß die Bedienung der
jeweiligen Systeme keine nicht geplanten Schwierigkeiten aufweist und so
durch unnö tigen Trainingsaufwand für nicht relevante Probleme
die anfänglich meist vorhandene Motivation beseitigt.
Es ist zu vermeiden
- kryptische, nicht selbsterklärende Befehle zu verwenden.
- unübersichtliche Hierarchien von Unterverzeichnissen anzulegen.
- unzureichende Fehlermeldungen und Hilfestellungen auszugeben.
3.5.2. Konsistenz
Ebenso wichtig ist eine konsistente, d.h. weitgehend einheitliche Gestaltung
der Benutzerschnittstelle, so daß nicht beständig die Notwendigkeit
eines Umdenkens gegeben ist. In Analysen wurde festgestellt, daß
maximal vier verschiedene Programme mit so großer Sicherheit bedient
werden können, daß kreatives Arbeiten möglich ist [Schaub
89]. Optimal wä re hier ein einziges Programm, daß -ähnlich
einem Betriebssystem- einzelne "Lerneinheiten", d.h. Lektionen, Filme u.ä.
verwaltet und an einer immer gleichbleibenden Schnittstelle präsentiert.
3.5.3. Toleranz
Das System sollte auf Falscheingaben tolerant reagieren, d.h. z.B.. Vorschläge
für die richtige Schreibweise des Befehls machen (UNIX) oder Hinweise
auf mögliche Hilfestellungen geben. Es ist nicht wünschenswert,
daß der Benutzer von vornherein zum Befolgen strenger Syntaxregeln
gezwungen ist, und alternative Schreibweisen müssen angeboten werden.
Bei menugesteuerten Systemen sollte stets eine Möglichkeit geboten
werden, Aktionen rückgängig zu machen, da hier das Problem eines
Tippfehlers nicht, dafür aber das einer vorschnellen Befehlserteilung
gegeben ist.
3.5.4. Stabilität
Die größte Sorge des Lehrpersonals in Bezug auf jede Art neuer
Medien ist die, daß das jeweilige Medium, "Murphy`s Gesetz"22 folgend,
genau im entscheidenden Augenblick seinen Dienst versagt. Der Computer
ist hier besonders anfällig, da bei ihm neben den üblichen Problemen
wie Stromausfä llen und dem üblichen Verschleiß, auch eine
andere Sorte von Problemen auftritt: sog. "Abstürze" und allgemeine
Softwarefehler. Dieses Problem ist um so größer, als häufig
die Bedienung des Gerätes dem Schü ler überlassen und eine
dem Lehrer meist nur durch eine kurze Einführung bekannte Software
verwandt wird. Da das entsprechende Wartungspersonal der zugehörigen
Firma selten zu diesen Zeiten zur Verfügung stehen wird, ergibt es
sich somit, daß zahlreiche Computereinsätze immer wieder vertagt
werden müssen.
Andererseits wird es den meisten Lehrern kaum möglich sein,
die Lernsoftware vollständig selbst zu entwickeln und zu implementieren.
Ideal wäre es, wenn der Schüler lediglich eine sogenannte "Virtuelle
Maschine" bedient, d.h. daß der Computer einen Computer simuliert
und bei Absturz der Simulation der Lehrer das Problem ohne Neustart beheben
kann, ohne dabei andere Arbeitsplätze, die evtl. am selben Rechnerverbund
hä ngen, zu beeinträchtigen .
In der Praxis ist es heute allerdings eher so, daß das Auftreten
eines solchen Fehlers den gesamten Computerraum lahmlegen kann.
3.5.5. Transparenz
Trotz all dieser Einschränkungen muß für den Schüler
zu jeder Zeit zumindest im Groben verständlich bleiben, was seine
jeweiligen Aktionen bewirken. Da es möglich ist, jede noch so abwegige
Kausalität in den Arbeitsablauf einzubringen (typischerweise bei Adventure
- Spielen: Wenn man die Vase anhebt, geht die Tür auf.), ist die Verlockung,
irgendwelche pädagogischen Ziele auf diesem eher konditionierend ausgerichteten
Wege zu verwirklichen, sehr groß. Dies führt aber auf lange
Sicht hin eher zu einer "Mystifizierung" des Computers und wirkt somit
einem unbelasteten Umgang mit diesem neuen Medium entgegen.
3.6. Grenzen des Einsatzes
3.6.1. Die fehlende Möglichkeit natürlichsprachiger Kommunikation
Der Computer ist nicht bzw. nur mit nicht zu vertretendem Rechenaufwand
in der Lage, sprachliche Zusammenhänge zu verstehen. Daher kann der
Schüler etwaige Fragen niemals frei formulieren, sondern ist auf die
Auswahl vorgegebener Lehrinhalte beschränkt. Dies schränkt die
Kommunikation natü rlich stark ein, und ein reiner Computerunterricht
ist daher auch nicht mö glich.
3.6.2. Die Normierung der Schüler
Der jeweilige Programmierer einer Lernsoftware geht beim Erstellen des
Programmes, das natürlich möglichst große Verbreitung finden
soll, immer von einem Durchschnittsschüler aus und der Computer kann
sich nur in sehr geringer Weise auf den jeweiligen Benutzer einstellen
(was allerdings bei der beschriebenen Stufe höchster Interaktion doch
relativ gut erreicht werden kann). Daher ist es natürlicherweise der
Fall, daß trotz variablen Lerntempos einige Schüler besser und
andere schlechter mit einem Programm lernen können. Hat der Lehrer
das Programm selbst entworfen, so kann er es anpassen; im allgemeinen läßt
sich dieses Problem aber nicht beheben.
3.6.3. Grenzen der Berechenbarkeit
Der Computer ist trotz all seiner Fähigkeiten kein Wundergerät.
Es gibt nach wie vor Probleme, die ein Computer nicht (Halteproblem23)
oder nur in sehr langer Zeit (so z.B. das Problem des Handlungsreisenden24)
lösen kann. Daher kann auch eine Ausbildung an und mit dem Computer
nicht alle anderen Verfahren überflüssig machen.
3.6.4. Bewertungsgrenzen bei ästhetischen Aspekten
Die Bewertungsmöglichkeiten des Computers beschränken sich auf
numerisch erfassbare Prozesse. D.h. der Computer kann niemals bewerten,
ob ein von einem Schüler gemaltes Bild schön ist oder nicht oder
ob ein Text stilistisch gut gestaltet wurde. Er könnte lediglich auf
Farbabstimmung oder Rechtschreibung achten.
4. möglicher Aufbau computerorientierten Unterrichts
4.1. Mathematik
4.1.1. Thema
In der nachfolgend konzipierten Stunde sollen die quadratischen Funktionen
der Form y= a2x2 + a1x + a0 eingeführt werden. Neben einer allgemeinen
Diskussion soll der jeweilige Scheitelpunkt mittels quadratischer Ergänzung
bestimmt werden.
4.1.2. Einführung
4.1.2.1. Möglichkeit 1: Experimentell
Möglichst jeder Schüler erhält einen eigenen Computer, der
zunächst auf Eingabe der drei Koeffizienten hin die Funktion über
einem bestimmten Intervall zeichnet. Durch Ausprobieren können die
Funktion von a2 und a0 d.h. Krümmungsgrad und Höhe des Scheitelpunktes
(a1 konstant=0) bestimmt werden. Die Funktion von a1 dürfte weitgehend
undurchschaubar bleiben. In einem zweiten Programm kann dann vergleichend
die Form a2(x-b1)2+b0 untersucht werden. Hier lassen sich alle 3 Koeffizienten
eindeutig einer Veränderung der Kurve zuordnen und die Notwendigkeit,
b1 und b2 aus a1 und a2 zu berechnen, ist somit motiviert. Die Erklärung
des weiteren Vorgehens sollte ohne Computer besprochen werden, da der Einsatz
moderner Algebrasysteme höchstens die Frage aufwirft, warum sich der
Mensch ü berhaupt noch mit dem Thema zu beschäftigen habe. Es
empfiehlt sich, das Experimentieren durch Anleitung in die richtigen Bahnen
zu lenken, da zwar die Lernerfolge mit und ohne Einführung gleichmäßig
besser sind als ohne Computer, aber die Ergebnisse ohne Anleitung schneller
erzielt wurden25.
4.1.2.2. Möglichkeit 2: Demonstration
Nach einer theoretischen Einführung in das Thema kann vom Lehrer anhand
von computergenerierten Funktionszeichnungen demonstriert werden, daß
die Berechnung mit der Realität übereinstimmt. Der Vorteil dieses
Verfahrens liegt darin, daß lediglich ein Computer zur Verfügung
stehen muß. Bei mehreren vernetzten Computern kann alternativ der
Bildschirm des Lehrers auf allen Plätzen eingeblendet werden.
4.1.3. Übungen
Steht jedem Schüler ein Computer zur Verfügung, könnten
Übungen die Form haben, daß die drei Koeffizienten a2 bis a0
ausgegeben werden und der Schü ler den Scheitelpunkt berechnen soll.
Nach Eingabe der Antwort zeichnet der Computer die Kurve, die sich aus
den Eingaben des Schülers ergeben wü rde und die Ausgangskurve,
so daß dieser eine direkte optische Rü ckmeldung darüber
erhält, wie falsch sein Ergebnis war. Dies kann zunä chst ohne
Ausgabe der Koordinaten geschehen, um einen zweiten Versuch zu ermöglichen;
nach einem weiteren Fehlversuch wird dann das richtige Ergebnis ausgegeben.
Das Programm kann entweder nach einer gewissen Zeit oder nach einer Anzahl
von Aufgaben ein Ergebnis mitteilen (oder an den Lehrerplatz schicken)
oder die Übung fortsetzen, bis eine Anzahl von Aufgaben richtig beantwortet
wurde. Häufen sich die Fehler, sollte die Mö glichkeit bestehen,
daß das Programm der Schüler einige Beispiele; vorrechnet oder
den Lehrer benachrichtigt.
Konzepte höherer Interaktivität (s.o.) sollten von einem im
Hintergrund laufenden Programm einheitlich abgewickelt werden, da die Integration
in einzelne Lernprogramme einen sehr großen Aufwand bedeuten würde.
4.1.4. Anwendungen
Anwendungen können wiederum in spielerischer Weise erfahren werden.
Beispielsweise bieten sich Extremwertaufgaben an: Ein Händler will
eine Ware verkaufen und von 100 Interessenten springen pro Mark, die die
Ware teurer wird, 5 ab. Seine Einnahmen belaufen sich also auf x * (100-
5*x) Mark. Wie ist x zu wählen ? Ein Spiel könnte beispielsweise
ein Marktgeschehen (grob; die Gleichung ist unrealistisch) simulieren und
somit die Möglichkeit zum praktischen Erproben bieten.
4.2. Erdkunde
4.2.1. Thema
Die Bevölkerungsentwicklung verschiedener Länder soll in Abhängigkeit
von den jeweiligen ökonomischen Situationen und dem Entwicklungsstand
analysiert werden. Dazu stehen statistische Informationen zu Bevö
lkerungsentwicklung, Bruttosozialprodukt und z. B. Telephon- und Kraftfahrzeugdichte
zur Verfügung. Ziel ist u.a., Aussagen über die Verläß
lichkeit statistischer Analysen zu gewinnen.
4.2.2. Einführung
Benutzt werden soll ein Programm zur statistischen Analyse. Dazu mü
ssen zunächst dessen Grundfunktionen und die entsprechenden statistischen
Methoden erklärt werden. Des weiteren ist zu diskutieren, welche Ergebnisse
erwartet werden.
4.2.3. Auswertung
Mit dem Programm können verschiedene Diagramme erzeugt werden:
- Lineare Regressionen der einzelnen Werte über der Zeit.
- Bevölkerungswachstum über Bruttosozialprodukt.
- Entwicklungsstand über Bruttosozialprodukt.
- Bevölkerungswachstum über Entwicklungsstand.
- Bruttosozialprodukt über Bevölkerungszahl.
Des weiteren können verschiedene Arten der graphischen Darstellung
gewä hlt werden, die unterschiedlich starke Aussagen wiederzugeben
scheinen.
4.2.4. Diskussion
Es dürfte sich ergeben, daß eine antiproportionale Korrelation
zwischen Entwicklungsstand und Bevölkerungswachstum vorliegt, ein
Zusammenhang zwischen Bruttosozialprodukt und Bevölkerungswachstum
nur scheinbar vorhanden ist, wohingegen Entwicklungsstand und Bruttosozialprodukt
über Bevölkerung wieder korelliert sind. Der Computer kann hier
mithelfen, indem mit ihm zu Vermutungen der Schüler simulierte Diagramme
erzeugt werden, bei denen beispielsweise angegeben wird, wie die Situation
in einem Land mit großer Bevölkerung, aber geringem Entwicklungstand
bezü glich des Bruttosozialprodukts aussehen kann. Liegt eine externe
Vernetzung vor, so können aktuelle Zahlen aus aller Welt zum Vergleich
herangezogen werden.
5. Anhang
5.1. Hypermediasysteme als Möglichkeit eigener Programmgestaltung
5.1.1. Problemstellung
Zur Zeit stellt die mangelnde Informatik-Ausbildung des Lehrpersonals im
nichtmathematischen Bereich einen der wesentlichen Hemmschuhe des Computereinsatzes
dar. Die Fähigkeit, ein Betriebssystem zu beherrschen hat sich zwar
weitgehend etabliert, aber das Entwickeln eigener Lehrprogramme ist den
meisten Lehrern aufgrund fehlender Kenntnisse einer Programmiersprache
nicht möglich.
5.1.2. Was ist Hypermedia
5.1.2.1. Allgemein
Unter Hypermedia versteht man eine Kombination von Multimedia; und Hypertextsystemen.
D.h. Es handelt sich um ein Programm, das eine nichtlineare Verknüpfung
verschiedener Emulationsarten erlaubt. Die ü bliche Implementierung
von Hypermediasystemen besteht aus Informationsseiten, die durch "Druckknöpfe"
miteinander verbunden sind und jede Art von AV-medium; enthalten können.
5.1.2.2. Das Programm HyperStudio
Das oben beschriebene Schema soll nun an einem konkreten Programm erlä
utert werden: Das Programm HyperStudioß, das für den Apple IIgs
produziert wurde, beruht auf folgendem Konzept: Ein Programm ist ein Stapel
von Karten. Jede Karte kann Knöpfe, Text, Grafik, Ton, Animation und
je nach Hardwareausstattung einen Videoclip beinhalten. Text und Grafik-
wenn nicht explizit ausgeblendet- sichtbar; Ton, Animation und Videoclips
können durch Knöpfe ausgelöst werden. Der Text kann typographisch
gestaltet werden, die Grafiken sichtbar und unsichtbar sein, der Ton kann
mit Digitalisierungssoftware aufgezeichnet werden und Animationen lassen
sich interaktiv durch das Verschieben von Grafiken erzeugen. Für die
Einbindung eines Viedeoclips ist allerdings ein Laserdiskplayer nötig.
Die Knöpfe bilden das zentrale Element des Stacks. Sie ermöglichen
es, von einer Karte zur anderen zu wechseln, Animationen etc. abzuspielen,
als Antwortmöglichkeiten eines Tests, Ergebnisse zu protokollieren
oder sogar andere Programme aufzurufen. Hierbei ist die Knopfform frei
wählbar: eine Aufforderung wie "klicke mit der Maus auf Deutschland"
(Europakarte) wäre also durchaus möglich. Für komplexere
Aufgaben kann das System zusätzlich in einer einfachen Programmiersprache
programmiert werden.
Kompliziertere Prozesse, wie z.B. die beschriebene Interaktivität
höchster Stufe, lassen sich allerdings nicht implementieren.
Das Programm ermöglicht es also vollkommen unerfahrenen Benutzern,
schnell und bequem eigene Tutorensysteme zu entwickeln und einzusetzen,
andererseits bietet es sich aufgrund der Skriptsprache auch für versiertere
Benutzer an.
6. Index
--->gelöscht<-- (Suchfunktion verwenden) 7. Literaturverzeichnis
[BARTELS 91] BARTELS, Thomas
Computer, Bildung und Persönlichkeit. Handlungsmöglichkeiten
und Handlungsgrenzen beim Einsatz des Computers in der Schule.
Reihe Werkstattberichte des Landesprogrammes
"Mensch + Technik - Sozialverträgliche Technikgestaltung"
des Ministeriums für Arbeit, Gesundheit und Soziales NRW
Bd. 98;Dü sseldorf 1991
[Corte 92] DE CORTE,Erik et al.
Computer-Based Learning Environments and Problem Solving
NATO ASI Series F: Computer & System Sciences Vol.84
New York 1992
[GI 1993] Empfehlungen für das Fach Informatik in der Sekundarstufe
II
herausgegeben von der Gemeinschaft für Informatik e.V.
Bonn 1993
[LIEBERT 92] LIEBERT, Kai-Holger
Pädagogik im Netzwerk computergesteuereter Lernsysteme
Heidelberg 1992
[LOG IN] LOG IN
Informatik und Computer in der Schule
Hrsg. Zentralinstitut für Fachdidaktik der Freien Universität
Berlin
[RIEM 94] HOFFMAN-RIEM, Wolfgang, VESTING, Thomas:
Ende der Massenkommunikation
in Media Perspektiven 8/94
[SCHAUB 89] SCHAUB, Mischa
Kreative Entwurfsarbeit am Computer
(DuMont«s Handbuch)
Köln 1989
HyperStudio ist eingetragenes Warenzeichen der Firma Roger Wagner
Publishing INC.
Apple IIgs, Newton sind Warenzeichen der Firma Apple.
Fußnoten
1 Hierbei handelt es sich zur Zeit vorwiegend um MS-DOS, aber auch andere
Betriebssysteme, insbesondere Unix, Os/2 und MacOS gewinnen zunehmend an
Bedeutung.
2 1986 hatten ca. 40% der 6 - 14 jährigen Schüler privat
einen Computer zur Verfügung (vgl. BARTELS 91).
3 Es hat sich hierfür berits der Befriff der "Computer-Illiteracy"
gebildet.
4 Durch das exponezielle Wachstum der Prozessorleistung, ist es
inzwischen auch auf Personalcomputern möglich geworden, dreidimensionale
Geschehnisse mit ausreichend gleitenden Bewegungen zu simulieren.
5 MS-DOS z.B. hat noch dieselbe Konzeption wie 1980.
6 DOOM etc.
7 EMail bzw. NetNews und WorldWideWeb
8 so z.B. zu sehen im Film "Brainstorm", in dem ein ehemaliger
Mitarbeiter ü ber Netzwerkverbindung die automatische Fertigungsanlage
fehlsteuert.
9 Börsencrash 1990
10 Ein Puzzle verändert sich zwar unter Einwirkung des Benutzers
- aber nicht im Sinne einer vom Medienhersteller exakt vorausgeplanten
aktiven Veränderung, sondern rein passiv.
11 Normalerweise simulierte Schreibtischoberflächen mit Pull-Down-Menus
12 Palmtop der Firma Appleª
13 Minnesota Adaptive Instructional System (vgl. [Liebert 92])
14 vgl. [RIEM 94]
15 entnommen aus [Liebert 92]
16 entnommen aus [Liebert 92]
17 [Bartels 91]
18 vgl. hierzu [Log In 3/93]
19 [BARTELS 91]
20 [Bartels 91]
21 in [Bartels 91]
22 "Alles was schiefgehen kann, geht auch schief."
23 Eine Lösung des Halteproblems kann ad absurdum geführt
werden, indem man das jeweilige Programm - leicht modifiziert - auf sich
selbst ansetzt.
24 Das Problem des Handlungsreisnden ist NP-vollständig.
25 s. P.Goodyear in [Corte 92]
Ö