2 Von den klassischen Lernprogrammen zu den modernen Multimediaprogrammen

2.1 Charakteristika von Unterrichtssoftware

2.1.1 Übungs- und Lernprogramme

2.1.2 Tutorielle Programme

2.1.3 Intelligente tutorielle Systeme

2.1.4 Elektronische Lexika

2.1.5 Simulationen

2.1.6 Mikrowelten

2.1.7 Werkzeuge

2.2 Formen des Computereinsatzes im Unterricht

2 Von den klassischen Lernprogrammen zu den modernen Multimediaprogrammen

2.1 Charakteristika von Unterrichtssoftware

Hardware und Software sind in der Gegenwart und waren in der Vergangenheit einem enorm rasanten technologischen Wandel ausgesetzt. 1994 hatte dieser Bereich in der Bundesrepublik Deutschland ein Umsatzvolumen von 64,5 Milliarden DM zu verbuchen, dessen Wachstumsphase jedoch noch nicht abgeschlossen ist (vgl. Abbildung 3). Bereits heute gilt Software nach nur einem Jahr oder noch kürzer als überholt und kann mit den aktuellen Standards nicht mehr mithalten. Software hat mehr oder minder schon immer versucht, sich den Bedürfnissen von Menschen bzw. Benutzern anzupassen. Gute Software ist vergleichbar mit guten Schuhen, die sich dem individuellem Träger anpassen und einen beim Laufen nicht unnötig behindern dürfen.

Es macht keinen Sinn, Software in einen Topf zu werfen, da die angebotene Software unterschiedliche Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten besitzt. Aus diesem Grunde muß die Vielfalt von Programmtypen differenziert betrachtet werden. „Programme unterscheiden sich voneinander durch Inhalt, Anwendungsbereich, Zielsetzung, Zielgruppen, methodische Vorgehensweise, Einsatzform, Bearbeitungsdauer, flexible Anpassbarkeit und Hardwarevoraussetzungen" Programme werden unterschieden in:

2.1.1 Übungs- und Lernprogramme

Übungs- und Lernprogramme haben ihren Ursprung im programmierten Unterricht der 60er Jahre. Die auf dem Markt erhältlichen Lernprogramme lassen sich Schätzungen zufolge zu 80% in die Kategorie der Übungs- und Lernsoftware einordnen und stellen dadurch ein gewaltiges Potential dar. Sie „ [...] werden hauptsächlich zur Vermittlung klar strukturierten Faktenwissens oder zur Vermittlung von Routinen eingesetzt. Der Programmablauf ist linear vorgegeben und folgt meist dem gleichen Muster aus Informationsdarstellung, Übungsbeispielen und deren Bewertung. Übungsprogramme lassen in der Regel keine individuelle Änderung des Progammverlaufs durch den Lernenden zu."

Der Einfachheit halber und infolge eines besseren Verständnisses möchte ich die Übungs- und Lernprogramme nochmals differenziert betrachten und analysieren. Hierbei unterscheidet man zwischen zwei Programmtypen: · Drillprogramme · Lernspiele

Drillprogramme: Der militärisch anmutende Name dieses Programmtyps impliziert schon dessen Kernaussage: Es geht darum, den Menschen ähnlich wie Tiere im Zirkus zu dressieren, die nur zwischen „falsch" und „richtig" unterscheiden lernen sollen. Je nach Handlung bekommen sie eine Belohnung oder einen Tadel.

Die wesentlichen Charakteristika von Drillprogrammen beruhen auf dem Grundgedanken, bereits Gelerntes aus dem Unterricht mit Hilfe des Computers zu wiederholen und zu festigen. Der Schüler wiederholt selbständig ein Themengebiet, das er zuvor mit Unterstützung des Lehrers oder eines Buches erarbeitet und gelernt hat. Drillprogramme dürfen jedoch nicht als Wissensvermittler von neuem, unbekanntem Lehrstoff verstanden werden. Sie kontrollieren lediglich den Wissensstand des Lernenden und festigen so sein bisher erworbenes Wissen. Diese Form des Lernens basiert auf dem Prinzip des assoziativen Lernens, wobei durch das ständige Wiederholen eine direkte Verknüpfung zur gewünschten Antwort erfolgt, die sich immer stärker im Gehirn einprägt und schließlich verfestigt.

Die Arbeitsweise der Drillprogramme verläuft allgemein nach folgendem Schema: 1. Der Computer stellt dem Benutzer eine Frage zu einem gewissen Themenbereich 2. Der Benutzer bearbeitet diese Aufgabe. In der Regel verlangt das Programm entweder nach Zahlenwerten eines Ergebnisses, oder es fragt nur nach dem Muster „richtig oder falsch" ab. Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine erfolgt z.B. durch einen Mausklick auf das entsprechende Feld. Die Antwort kann auch mit Hilfe der Tastatur eingetippt werden. 3. Der Computer wertet die Antwort des Benutzers aus und gibt ihm eine Rückmeldung, ob die Antwort richtig oder falsch war. Dies erfolgt durch eine visuelle oder akustische Mitteilung, im Anschluß daran wird eine neue Frage gestellt. 4. Nachdem ein Wissensbereich abgearbeitet wurde, erfolgt eine statistische Auswertung über das Leistungsvermögen des Anwenders, die Auskunft über die Fehlerquote gibt.

Der Gebrauch solcher Drillprogramme erfolgt hauptsächlich bei Rechenprogrammen im Mathematikunterricht und bei Vokabeltrainern im Fremdsprachenunterricht. Allerdings finden Drillprogramme gegenwärtig kaum noch einen alleinigen Verwendungszweck und werden deswegen nur in Kombination mit Lernprogrammen oder Lernspielen angeboten.

Vor- und Nachteile von Drillprogrammen: Drillprogramme sind von der Handhabung her sehr einfach zu bedienen und erfordern keine lange Einarbeitungszeit. Wenn die Schüler am Computer selbständig arbeiten, können sie den Lehrer entlasten, da die einfache Bedienung dieser Programme keine Aufsicht erfordert.

Zusätzlich passen sich diese Programme dem individuellen Lerntempo des Schülers an. Der Computer wartet bereitwillig die Antwort des Schülers ab und möchte nicht die Antwort innerhalb eines bestimmten Zeitraums präsentiert haben. Lehrer dagegen haben oft weder Geduld noch Zeit, mehrere Sekunden auf die Antwort des Schülers zu warten, obwohl der Schüler vielleicht in der Lage wäre, die Frage ein paar Sekunden später zu beantworten. Zusätzlich nimmt ein Rechner der Lehrkraft die Korrekturarbeiten im gewissen Maße ab. Fragen des Schülers, ob die Aufgabe richtig oder falsch ist, erledigt der Computer sofort. Der Schüler muß nicht warten, bis der Lehrer Zeit findet, sich um seine Angelegenheit zu kümmern.

Im Vergleich zu Übungsheften, die sehr häufig im Unterricht eingesetzt werden, kann der Computer die Übungen neu zusammenstellen und auf dem Bildschirm neu aufbereitet präsentieren. Im Mathematikunterricht kann man Rechenaufgaben nach dem Zufallsprinzip neu zusammenstellen lassen, die jedesmal differierende Aufgaben enthalten.

Demgegenüber muß erwähnt werden, daß sich das Programm den unterschiedlichen Schwächen jedes einzelnen Schülers nicht anpaßt und eine gezielte Beseitigung von Rechenschwächen nicht berücksichtigt wird. Es gibt bisher nur wenige Drillprogramme, welche die jeweilige Schwäche des Schülers analysieren, erkennen und darauf eingehen können.

Ein weitere Schwäche ist bei der Antwortanalyse zu finden. Das Programm kann nur zwischen „falsch" und „richtig" unterscheiden. Eine tiefsinnige Erklärung über die Art oder Ursache des Fehlers kann nicht gegeben werden. Der Schüler wird nie erfahren, warum diese Antwort nicht richtig war und womöglich diesen Fehler später nochmals begehen. Wichtige Erläuterungen von Regeln und Gesetzmäßigkeiten, die auf den Fehler schließen lassen könnten, werden vom Computer nicht berücksichtigt, geschweige denn erwähnt. Gerade an dieser Stelle könnte der Lernprozeß des Schülers beschleunigt werden, wenn er über den Grund seines Fehler informiert würde. Ein Programm mit diesem Verstand auszustatten, ist noch sehr schwierig und erfolgt bisher nur bei wenigen intelligenten Tutorien. Oft sinkt bei Drillprogrammen die Lernmotivation der Lernenden sehr schnell ab, weil häufig nur eine triviale Rückmeldung in der Form „das war richtig" oder „das war leider falsch" stattfindet.

Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, daß Kinder mit Frustration, Passivität und Ablehnung reagieren, wenn sie den Programmablauf nicht aktiv beeinflussen können. Deswegen muß ein Programm dem Kind jederzeit die Möglichkeit geben, bekannte Programmteile zu überspringen, Schwierigkeitsstufen individuell auszuwählen und jederzeit das Programm vorzeitig beenden zu können. Diese Form von Interaktivität weist den positiven Nebeneffekt auf, daß Kinder verstärkt lernen, sich selbst einzuschätzen. Dabei können sie ihren Wissensstand selbst analysieren und vorhandene Defizite zielbewußt abbauen.

Lernspiele: Um ein Absinken der Motivation möglichst zu vermeiden, greifen viele Softwarehersteller auf die Anziehungskraft von Computerspielen zurück und schmücken ihr Drillprogramm mit einigen Spielelementen aus. Die Kombination von Computerspielelementen und Drillprogrammen bezeichnet man als Lernspiele. Die Anziehungskraft von Computerpielen beruht vor allem in der Spielaufforderung, Kontrolle und Macht ausüben zu können. Ferner animieren Computerspiele Kinder und auch Erwachsene zu Neugier und Phantasie, die eine Verstärkung der Motivation bewirkt.

Bei Lernspielen wird der Benutzer in spielerische Erlebnisse versetzt, die häufig inhaltlich nichts mit dem Lernstoff zu tun haben, sondern nur formal mit dem Lernprogramm verknüpft sind. Der Anwender schlüpft in die Rolle der Hauptfigur und wird mit verschiedenen Abenteuern und Gefahren konfrontiert, die er nur mit Hilfe von richtigen Antworten bewältigen kann. Hat er mehrere Aufgaben erfolgreich absolviert, erteilt ihm der Computer Lob und belohnt ihn mit einer kurzzeitigen Spielphase, oder er läßt ihn eine Runde weiterkommen.

Vor- und Nachteile von Lernspielen: Bei Lernspielen wird die Motivation im Vergleich zu den Drillprogrammen zusätzlich erhöht, weil dem Kind der Lernstoff in spielerischer Form vermittelt wird. Beim Üben von Rechenaufgaben oder des Wortschatzwissens fördern Lernspiele die Reaktionsschnelligkeit, da der Benutzer in einem vorgegebenen Zeitraum die Antwort präsent haben muß. Das Gehirn wird bewußt auf die Automatisierung der Antworten geschult, jedoch wird nicht bei allen Aufgaben ein schnelles Reaktionsvermögen verlangt. Manchmal ist es aber auch ratsam, längere Zeit sorgfältig über Lösungsmöglichkeiten und Alternativen nachzudenken. Experten sind sich noch uneinig, ob durch die Verknüpfung der spielerischen Elemente mit den Lerninhalten dem inhaltslosen Spiel zu viel Beachtung gewidmet wird und die gewünschte Leistungsverbesserung zu wenig zum Tragen kommt.

Abbildung 5: English Coach von Cornelson

Der English Coach vermittelt den Lernstoff spielerisch, trotzdem hält er sich inhaltlich strikt an den Bildungslehrplan. Dabei kann man im Programm zwischen Grammatikübungen, Vokabeltraining, Diktat- und Verständnisübungen auswählen.

Videobeispiel: "English Coach"

Teil 1

Teil 2

Aus: Neues... (1997): Das Magazin. (3Sat), 04.08.97, 21:30-22:00


Willi van Lueck über Lernprogramme

Aus: CD-ROM. Die Welt ist doch eine Scheibe. (West 3)

2.1.2 Tutorielle Programme

Im Gegensatz zu den bisher genannten Programmtypen übernehmen tutorielle Programme die Aufgabe, unbekannten Lehrstoff in Form von Textseiten und Bildern zu vermitteln. Sie übernehmen gewissermaßen die Lehrfunktion des Pädagogen, dabei wird überwiegend nur ein Thema behandelt. Im Anschluß daran wird der vermittelte Lehrstoff systematisch mit Übungen oder Tests überprüft und gefestigt. Tutorielle Programme haben ihren Ursprung in Skinners berühmten Lernmaschinen. „Er gilt als der Begründer des programmierten Lernens. Ihm ging es darum, herauszufinden, wie Schulkinder auch in einer größeren Gruppe in ihrem individuellen Tempo vorgehen könnten und wie man sie für jeden einzelnen Lernschritt verstärken könnte."

Die heutigen Computer-Lernprogramme beruhen im wesentlichen auf den nun folgenden Vorstellungen Skinners: 1. Der Schüler erhält Informationen zu einem Sachgebiet 2. Eine Frage wird ihm vom Lernprogramm gestellt 3. Der Schüler formuliert die Antwort selbst anhand des zuvor erworbenen Wissens (keine Multiple-Choice-Fragen) 4. Das Programm gibt sofortige und gezielte Rückmeldungen über den Richtigkeitsgrad. Falls während der Schülerantworten Wissensdefizite auftreten, wird der entsprechende Lerninhalt nochmals wiederholt oder es werden zusätzliche Informationshilfen angeboten.

Das hier dargestellte Schema entspricht dem bekannten Prinzip des „operanten Konditionierens".

Die Qualität von tutoriellen Programmen ist abhängig von der jeweiligen Dialogfähigkeit zwischen Mensch und Maschine. Einerseits muß die Benutzeroberfläche des Programms für den Schüler verständlich und nachvollziehbar präsentiert und aufgearbeitet sein. Die Fülle, Kombination und räumliche Anordnung der verschiedenen Informationsquellen wie z.B. Text, Bilder, Skizzen, Illustrationen usw. müssen im richtigen Verhältnis zueinander stehen. Hierbei gilt die Grundregel: „Je einfacher, desto besser" .

Andererseits kann das Programm hinsichtlich der gestellten Fragen nur in beschränkter Form die Schülerantworten verstehen und analysieren. Antworten, die der Softwareprogrammierer nicht berücksichtigt hat, werden vom Programm nicht erkannt und folglich für falsch erklärt, obwohl sie weitgehend richtig wären. Neuere Programme haben die Fähigkeit, dem Schüler zusätzliche Informationen zum Lerninhalt zu geben. Ferner gehen sie auf den Wunsch des Schülers ein und geben gezielte Hilfestellung, um die verlangten Aufgaben selbständig lösen zu können. Diese neue individuelle Arbeitsform erzieht den Schüler zu mehr Selbständigkeit und Kontrollmündigkeit. Gleichzeitig verfügt er über mehr Spielraum bezüglich des Forschens und Entdeckens.

Vor- und Nachteile von tutoriellen Programmen: Im Vergleich zu den bisher behandelten Drill- und Lernspielprogrammen besitzen tutorielle Lernprogramme den Vorteil, daß Schüler über keinerlei Vorkenntnisse bezüglich des Lerninhaltes verfügen müssen. Dennoch müssen sie auf jeden Fall die Grundfertigkeit innehaben, Texte gut lesen zu können und dessen Wissensinhalt zu verstehen. Bei den Drill- und Lernspielprogrammen hingegen ist die sprachliche Leistungsfähigkeit eher sekundär. Vielmehr wird der Schwerpunkt auf die Schnelligkeit gelegt, möglichst viele knapp gehaltene Aufgaben in einem vorgegebenen Zeitrahmen zu lösen.

Demgegenüber geben tutorielle Programme keinen Zeitplan vor. Der Schüler kann individuell seiner Lerngeschwindigkeit gemäß die Aufgaben lösen. Ihm bleibt vor allem Zeit, Inhalte und Lösungen gewissenhaft zu reflektieren. Erst wenn der Schüler den Befehl dafür gibt, die nächste Frage oder Lektion zu bearbeiten, fährt das Programm fort. Demzufolge bleibt dem Schüler genügend Zeit, den Lehrstoff zu verstehen und zu verinnerlichen. Ihm wird jederzeit die Möglichkeit gegeben, nicht beherrschte Wissensgebiete nochmals zu wiederholen, um die gewünschten Fragen richtig beantworten zu können. Diese individuelle Kommunikation zwischen Schüler und Programm kommt beim differenzierten Unterricht besonders gut zum Tragen. Schnellere Schüler müssen nicht unnötige Wartezeiten hinnehmen und langsamere Schüler können ohne Hetzerei und Eile ihr Programm beenden. Nach Abschluß der Lehreinheit verfügen alle Schüler über den gleichen Wissensstand, weil sie alle die gleichen Informationen und Fragen bearbeitet haben.

Unaufmerksamkeit und „Abgelenktsein" der Schüler kann sich beim herkömmlichen Unterricht katastrophal auswirken, sobald der Lehrer seinen Schülern Kernaussagen oder wichtige Sachverhalte vermittelt. Schüler trauen sich oftmals bei Verständnisschwierigkeiten nicht, dies dem Lehrer direkt mitzuteilen. Tutorielle Programme können dieses Dilemma teilweise beheben, da sie geduldig warten, bis der Schüler den nächsten Schritt vollzieht. Allerdings kann sich diese Geduld auch negativ auf die Lerngeschwindigkeit auswirken, da der Computer nicht erkennen kann, ob der Schüler die Zeit zum Nachdenken und nicht mit irgendwelchen Träumereien verbringt.

2.1.3 Intelligente tutorielle Systeme

Die Verwendung von intelligenten Tutorien nimmt noch einen relativ kleinen Wirkungskreis ein und ist bis jetzt überwiegend auf den Wissenschaftsbereich beschränkt. Der Einsatz dieser Systeme in der Schule findet noch nicht statt, weil sie einerseits leistungsfähige Rechner voraussetzen und andererseits den finanziellen Haushalt der Schulen sprengen würden. Intelligente tutorielle Programme arbeiten nach ähnlichem Prinzip wie die Denkstrukturen und -prozesse des Menschen. Sie stützen sich auf Ansätze der Künstlichen Intelligenz und der Kognitionspsychologie. In naher Zukunft werden sie aufgrund der gewaltigen Möglichkeiten interessante Anwendungsbereiche erobern.

Es muß dennoch erwähnt werden, daß die Künstliche Intelligenz in der gegenwärtigen Zeit noch nicht mit der menschlichen Intelligenz mithalten kann. Intelligente tutorielle Programme eignen sich besonders für die Vermittlung komplexer Sach- und Wissensgebiete, da sich das Programm den Vorkenntnissen des Anwenders anpaßt.

Während der Interaktion zwischen Benutzer und Computer analysiert das Programm, welche Vorkenntnisse und Schwierigkeiten der Benutzer hat. Anhand der Eingaben des Benutzers wird nun ein sogenanntes „Wissensprofil" über ihn erstellt, das sich immer stärker entwickelt und verfeinert. Mit Hilfe dieses Profils entscheidet das Programm über den Lernweg, die Lernmethode und die Art der Präsentation des zu lernenden Stoffes. Ferner erfolgen die Hilfestellungen nicht nach einem vorgegebenen Muster, sondern werden individuell für die Schwierigkeiten des Schülers angefertigt.

Vor- und Nachteile von intelligenten tutoriellen Systemen: Intelligente Tutorien haben eine beträchtliche Stärke bezüglich der individuellen Anpassungsfähigkeit. Wie ein Chamäleon paßt sich das Programm den verschiedenartigen Problemen des einzelnen Schülers an und gibt ihm die benötigte Hilfestellung und Betreuung, um das Problem schließlich selbständig lösen zu können.

Die gezielte Hilfestellung des Computers bietet dem Anwender den großen Vorteil, daß er einen kleinen Denkimpuls erhält, um nun das ihm gestellte Problem in selbständiger Regie lösen zu können. Hätte er auf den Lehrer in dieser Situation warten müssen, wäre kostbare Zeit verloren gegangen und er wäre höchstwahrscheinlich in der Zwischenzeit von den Mitschülern oder von sich selbst abgelenkt worden. Der Lehrer verliert dabei keinesfalls seine Kompetenz als Helfer. Untersuchungen haben gezeigt, daß Schüler bei großen Schwierigkeiten immer noch lieber auf dessen Hilfe zurückgreifen, um eine fundierte Erklärung von ihm zu bekommen.

2.1.4 Elektronische Lexika

Erst die erweiterten Speichermöglichkeiten von CD-ROMs und der massive Ausbau des weltweiten Datennetzes ermöglichte die Wiedergabe riesiger Informationsquellen. Themengebiete lassen sich aufgrund der Verwendung digitaler Texte, Bilder, Ton- und Videosequenzen in neuer Form kombinieren und darstellen. Ein vollkommen neuer Markt an elektronischen Nachschlagewerken hat derzeit zahlreiche traditionelle Verlage für sich erschlossen und ausgeweitet. Die Themen erstrecken sich über die Wissensgebiete Erdkunde, Geschichte, Biologie und enden in den Geisteswissenschaften.

Die Programme animieren Kinder dazu, in den Menüs und Themenbereichen herumzustöbern. Das relativ einfache Anklicken per Maus ermöglicht es dem Kind, durch riesige Wissensgebiete der Welt zu navigieren. Das Kind hat die Möglichkeit, Wissensgebiete, Regeln und Gesetzmäßigkeiten selbst interaktiv zu entdecken.

Vor- und Nachteile elektronischer Lexika: Vielfach werden Kinder durch die Länge und Größe von Texten aus konventionellen Lexika abgeschreckt. Elektronische Lexika enthalten im Gegensatz dazu viel weniger Text und haben den riesigen Vorteil, daß sie zusätzlich visuelle und auditive Illustrationsformen zu den verschiedenen Themengebieten anbieten. Insbesondere komplexe Abläufe lassen sich unter Verwendung von Videosequenzen oder grafischen Animationen verständlicher darstellen, als mit einem einfachen Schaubild. Weiterhin bietet diese neue Darstellungsmöglichkeit neben der gesteigerten Motivation eine stärkere Verinnerlichung der vermittelten Information im Gedächtnis. Informationen werden in den elektronischen Lexika schneller gefunden als in traditionellen Lexika. Darin enthaltene Querverweise können per Mausklick sofort abgerufen werden. Recherchen sind nun viel schneller und benutzerfreundlicher zu erledigen als dies bisher der Fall war.

Die zusätzliche Aufbereitung der Informationen nach verschieden Kriterien, wie z.B. nach Fachausdrücken, Epochen, Schemen, Personen, usw. gibt dem Anwender Sicherheit, die Informationsflut systematisch zu bewältigen. Im Vergleich zu den tutoriellen Programmen, kann bei elektronischen Lexika nicht kontrolliert werden, wie intensiv der Schüler sich mit den Themengebieten und den darin enthaltenen Informationen auseinandergesetzt hat.

Abbildung 6: Encarta 97 (Microsoft)

Encarta 97 ist ein multimediales Lexikon, das ein anschauliches und motivierendes Stöbern in der Welt des Wissens erlaubt. In zahlreichen Fotos, Tondokumenten und kleinen Videoclips werden zahlreiche Begriffe näher erläutert, wie z.B. das Bernoulli-Experiment.

Videosequenz über Encarta 97

Willi van Lueck über Encarta 97

Aus: CD-ROM - Die Welt ist doch eine Scheibe(1997): (West 3)

2.1.5 Simulationen

Simulationen sind Programme, die versuchen, abstrakte und komplexe Zusammenhänge mit Hilfe von Modellen möglichst realitätsnah darzustellen. Dies erfolgt nun dadurch, daß dem Schüler die Möglichkeit gegeben wird, indirekt auf die künstlich geschaffenen Modellwelten einzuwirken. Wenn er nur einen Parameter verändert, entsteht eine gewaltige Wechselwirkung zwischen mehreren Beziehungsgefügen.

Anhand dieses Phänomens lernt der Schüler eher die Problematik und Hintergründe des Lerngegenstandes zu verstehen. Der Computer gibt dem Schüler nach jeder aktiven Veränderung des Parameters sofort Rückmeldung in Form von Zahlenwerten oder Bildern. Mit Hilfe dieser Rückmeldung versucht der Lernende Strategien zu entwickeln, um an sein Ziel zu kommen. Dies erfordert von ihm, Probleme und Hypothesen selbständig zu analysieren und Alternativmöglichkeiten in Betracht zu ziehen. Um diese neuen Lerntechniken zu beherrschen, muß der Lehrer dem Schüler zunächst erstmals eine Einführung erteilen.

Vor- und Nachteile von Simulationen: Simulationen bieten den großen Vorteil, Bereiche zu erschließen, die in der Realität aufgrund erheblicher finanzieller Aufwendungen nicht durchführbar wären, weil der Schüler hierbei die Möglichkeit hat, Fehler zu produzieren, Risiken einzugehen und in weit entfernte Gebiete vorstoßen kann, die er andernfalls nie zu Gesicht bekommen würde.

Besonders Wissenschaftler arbeiten häufig und gerne mit Simulationsprogrammen, bevor sie ein Produkt oder einen Prototyp auf dem Markt bringen. So werden derzeit z.B. Wettervorhersagen oder die Bedienung eines Fahr- oder Flugzeuges von Simulationsprogrammen vollbracht. Parallel dazu lassen sich Phänomene und Experimente im Zeitraffer darstellen. Annahmen über den Verlauf von Konjunkturen und die Entwicklung der Geburten- und Sterberaten erlauben es, Zukunftsprognosen zu erstellen, um deren Auswirkungen schon im Vorfeld analysieren zu können.

Im allgemeinen muß erwähnt werden, daß viel Zeit in die Programmbedienung von Simulationen investiert werden muß, um deren aussagekräftigen Inhalte und Zusammenhänge zu durchleuchten und zu verstehen. Infolgedessen ist es erforderlich, das Programm auf den aktuellen Stand hin abzuspeichern, damit der Schüler zu einem späteren Zeitpunkt sofort daran anknüpfen kann.

Simulationsprogramme verheißen stets die Freiheit zum selbständigen Entdecken und werden oft in die Kategorie der entdeckenden Programme gesteckt. Es besteht dabei jedoch die Gefahr, daß der Schüler infolge enormer Bedienungsfreiheit in eine Sackgasse gerät und zu viel Zeit verliert, um seine Erkenntnisse und Strategien zu erlangen. Dies führt zu einem raschen Motivationsverlust, der oft in Frustration mündet. Deswegen muß der Lehrer den Schüler im voraus mit Anleitungen und Hilfen zum Ziel führen.

Eine andere Möglichkeit der Unterrichtsgestaltung besteht darin, daß der Lehrer zuerst die Strategien nach herkömmlichem Unterrichtsschema erarbeitet. Die gewonnen Erkenntnisse werden am Computer angewandt und im späteren Verlauf werden die Erfahrungen am Computer in der Klasse gemeinsam diskutiert und gefestigt.

Zu den Simulationsprogrammen gehören z.B. das Lernspiel „Ökolopoli" von Frederic Vester, „SimCity", „Aufschwung Ost" und das neuere und grafisch ansprechende Programm „SIMCITY 2000". Diese Spiele bieten den besonderen Reiz, aus einem komplexen System heraus zu handeln, ein (ökologisches) Gleichgewicht herzustellen und somit das vernetzte Denken zu schulen.

Abbildung 7: SIMCITY 2000

(Bei „SIMCITY 2000" geht es darum, eine Stadt zu entwickeln, die sich zum Wohle der Bevölkerung auswirken soll. Die Stadt soll so beschaffen sein, daß sie deren Bewohner in allen ihren facettenreichen Komponenten zufrieden stellt.)

2.1.6 Mikrowelten

Bei Mikrowelten handelt es sich ähnlich wie bei Simulationen um Modellwelten, die sich von ihrem Aufbau her kaum unterscheiden. Allerdings bieten Mikrowelten gegenüber den oben genannten Simulationsprogrammen den Vorteil, daß jeder Schüler frei veränderbare Modellannahmen schaffen kann.

Bei Simulationen ist es nur möglich, verschiedene Werte oder Parameter einzugeben. Ein starr vorgegebenes Modell errechnet die Auswirkungen. Bei Mikrowelten dagegen ist es nun möglich, eigene Modelle zu den unterschiedlichsten Themen und Bereichen individuell zu entwickeln. Auf diese Art und Weise beginnt der Lerneffekt schon beim Modellentwurf und wird bei der späteren Simulation nochmals unterstützt. Mit Hilfe dieser Arbeitsform wird „vernetztes Denken" instruiert, indem Zusammenhänge und deren Wechselwirkungen wirklichkeitsnah dargestellt werden können.

Vor- und Nachteile von Mikrowelten: Im Gegensatz zu den Übungs- und Lernprogrammen wird dem Schüler nicht mitgeteilt, was er zu tun hat, sondern er muß von sich aus die Denk- und Arbeitsprozesse entwickeln. Wenn er nichts tut, so gibt ihm der Computer auch keine Rückmeldung. Damit auch tatsächlich eine Interaktion zwischen Gerät und Schüler entstehen kann, ist es besonders in der Anfangsphase zweckmäßig, daß dem Schüler unmittelbar inhaltliche Impulse und Hilfeleistung vom Lehrer zufließen. Beobachtungen auf diesem Gebiet haben gezeigt, daß die Schüler am Anfang oftmals überfordert waren, weil sie Schwierigkeiten im Umgang mit dem neuen Programm hatten. Als diese Hürden jedoch erst einmal überwunden waren und die Grundlagen beherrscht wurden, stießen die Schüler auf komplexe Ebenen vor, die ihr Denk- und Erkenntnisvermögen besonders schulten.

2.1.7 Werkzeuge

Werkzeuge dienen nicht zur direkten Vermittlung von Wissen, wie es bei den zuvor beschriebenen Lern- und Simulationsprogrammen der Fall war. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt bei diesen Programmen in der Bearbeitung und Gestaltung von Texten, Bildern und Grafiken.

Werkzeuge lassen sich nicht der Kategorie „Lernprogramme" zuordnen, sondern sie gehören vielmehr zu den Anwenderprogrammen, deren Verwendung in der Schule sich besonders zum Schreiben, Gestalten, Konstruieren, Rechnen, Erfassen, Speichern, Recherchieren, Kommunizieren etc., eignet. Dazu gehören vor allem die traditionellen Anwenderprogramme, wie Textverarbeitung-, Tabellenkalkulations-, Dateiverwaltungs-, Grafik- und Konstruktionsprogramme.

Vielfach sind diese Programme nicht für die Schule, sondern für die Berufswelt konzipiert worden. Dies stellt aber keinen Nachteil für die Schüler dar, weil sie bereits im Vorfeld auf ihre späteres Berufsleben vorbereitet werden. Der Computer ist aus der Berufswelt nicht mehr wegzudenken und wird noch stärker in den verschiedenartigen Berufen Einzug halten. Deswegen ist es heute schon äußerst wichtig, mit den Grundkenntnissen auf dem Gebiet der Anwenderprogramme bewandert zu sein.

Anwenderprogramme bieten sich geradezu dazu an, im Rahmen von fächerübergreifendem Unterricht eingesetzt zu werden. Größtenteils entstehen an Schulen mit Hilfe von Textverarbeitungsprogrammen Schülerzeitungen, Aufsätze und Referate. Ferner wird unter Verwendung von Tabellenkalkulationsprogrammen mit Zahlen und Formeln gerechnet, die sich mühelos in Form von grafischen Diagrammen darstellen lassen.

Seit kurzer Zeit bieten die großen Schulbuchverlage speziell auf den Schulstoff zugeschnittene Anwendersoftware an. Diese Software unterscheidet sich gegenüber der vorher erwähnten kommerziellen Software dadurch, daß die vielfältigen unnötigen Funktionen einfach entfallen, wodurch das Programm an Übersichtlichkeit und Bedienerfreundlichkeit gewinnt.

2.2 Formen des Computereinsatzes im Unterricht

Wir haben soeben die inhaltliche Vielfalt von Lernprogrammen kennengelernt und möchten uns nun folgender Frage widmen: Wie intensiv kann der Computer in die Unterrichtsprozesse integriert werden?

Gegenwärtig wird zwischen vier Abstufungen unterschieden:

1. Computerangereicherter Unterricht (computer-enriched instruction): Bei diese Unterrichtsform spielt der Computer eine untergeordnete Rolle. Er wird nur sporadisch oder in geringem Umfang im Unterricht eingesetzt.

2. Computerunterstützter Unterricht (computer-assisted instruction): Dies ist die häufigste Form, in der man den Computer im Schulunterricht einsetzt. Der Computer wird gezielt in den normalen Unterricht integriert. Einzelne Schüler erfahren dabei eine individuelle Förderung, indem nicht beherrschte Teilgebiete noch einmal wiederholt, gefestigt und überprüft werden.

Ziel des computerunterstützten Unterrichts ist es, Schwierigkeiten und Schwächen des Schülers individuell zu beseitigen. Schwierige und komplexe Sachzusammenhänge können mit Hilfe des Computers teilweise besser dargestellt und vermittelt werden und führen zu einem schnelleren und intensiveren Lernprozeß.

3. Computergestützter Unterricht (computer-based instruction): Im Bereich der Aus- und Weiterbildung und im universitären Bereich wird verstärkt computergestützter Unterricht angewendet. Sämtliche Lehr- und Themengebiete werden den Lernenden durch ein Lernprogramm vermittelt, dabei wird der Unterrichtsstoff autodidaktisch erarbeitet. Auf den konventionellen Unterricht wird sogar vielmals völlig verzichtet.

4. Computergesteuerter Unterricht (computer-managed instruction): Diese Art von Unterricht ist bisher noch kaum verbreitet. Er geht gezielt auf die Lernentwicklung des einzelnen Schülers ein. „Das kann von der Auswahl und/oder Präsentation des Lernmaterials über das Abtesten und Berichten von Lernfortschritten bis hin zum Stellen von Hausaufgaben reichen." Lernprogramme haben gegenüber herkömmlichen Medien (Buch, Video, ...) den Vorteil, eine Interaktion zwischen Mensch und Maschine herzustellen. Lernen kann also im Dialog erfolgen, was bisher nur zwischen Menschen möglich war. Ein intelligentes Lernprogramm ist gewissermaßen in der Lage, den Arbeitsverlauf des Schülers am Computer zu protokollieren, zu analysieren und zu bewerten. Das Programm paßt sich dem jeweiligen Benutzer an und kann sofort Entscheidungen und Maßnahmen zur Auswahl des Lerninhalts ergreifen, um den Lernprozeß zu unterstützen.

Seit kurzer Zeit gibt es die neue Generation von Lernprogrammen, die multimediale und hypermediale Techniken beinhalten. Möglich wurde diese Fortentwicklung von Lernprogrammen erst einmal durch die rasante Entwicklung der CD-ROM-Technologie. Diese ermöglichte von nun an, riesige Speicherkapazitäten zu einem angemessen Preis anzubieten. Die immer billiger werdenden Hardwarepreise der CD-ROM-Laufwerke führten schließlich dazu, daß schon 1994 knapp eine Million davon in Deutschland abgesetzt wurden.

In der Zwischenzeit haben sich die CD-ROM-Laufwerke so weit etabliert, daß sie zu der Grundausstattung eines jeden Personal Computers gehören. Aufgrund der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten, die uns dieses neue Speichermedium bietet, werden in den nächsten Jahren bedeutende technische Entwicklungen auf uns zukommen. Aus diesem Grunde werde ich im Kapitel 3.3 „Charakteristika von Multimedia" den Bereich Multimedia, Hypertext und Telematik näher betrachten und erläutern.

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