ID 7107
Baum, Michael: m-Learning via PDA - Betrachtung von Technik und Zukunftsperspektiven
mobiler Lernumgebungen
Hamburg: Diplomica GmbH, 2003
Zugl.: Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH), Fachhochschule,
Diplomarbeit, 2002
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http://www.diplom.de, Hamburg 2003
Printed in Germany
Bibliografischer Nachweis
Baum Michael:
m-Learning via PDA; Betrachtung von Technik und
Zukunftsperspektiven mobiler Lernumgebungen
Diplomarbeit, Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (FH), Fachbereich Polygraphische
Technik, Studiengang Medientechnik, 2002
85 Seiten, 31 Abbildungen, 11 Tabellen, 28 Quellenangaben, Anhang
Autoreferat
Technologische Entwicklungen bereits in der Vergangenheit zu einer Vielzahl neuer Anwendungs-
möglichkeiten geführt. Der Einsatz moderner Computertechnik in der Aus- und Weiterbildung ist dabei
eines der bemerkenswertesten Beispiele.
Mit der Verbreitung von Mobiltelefonen, PDA, Laptop sowie sogenannten Smart-Phones werden nun
erste Überlegungen angestellt, inwieweit diese Geräte über ihren eigentlichen Einsatzzweck hinaus
auch als Lernplattform eingesetzt werden können. Ziel ist es dabei, bereits etablierte e-Learning-
Anwendungen auch für diese Mobilgeräte nutzbar zu machen und somit eine ortsunabhängige
Lernumgebung zu schaffen. Mit Blick auf die flexiblen Einsatzmöglichkeiten könnten m-Learning-
Anwendungen für verschiedene Zielgruppen interessant werden.
In den folgenden Ausführungen sollen am Beispiel des PDA, die technischen Vorraussetzungen für
einen möglichen Einsatz dieser Technik zur optimalen Wissensvermittlung dargelegt werden. Dabei
werden neben didaktische Grundlagen, auch die Probleme und Lösungsansätze bei der Umsetzung
einer e-Learning-Anwendung auf einer PDA-Plattform betrachtet.
m-Learning via PDA
Inhalt
i
Inhalt:
1 Einleitung ... 7
1.1
Zielsetzung... 7
1.2
Gliederung... 8
2 Grundlagen ... 9
2.1
Computergestützte Lernumgebungen ... 9
2.1.1
Begriffliche Grundlagen ... 9
2.1.2
Historischer Überblick... 9
2.1.3
Grundlagen der Didaktik ... 10
2.1.4
Formen computergestützten Lernens... 14
2.1.5
Präsentation... 16
2.1.6
Motivation... 19
2.1.7
Ablaufsteuerung... 20
2.1.8
Interaktion ... 20
2.2
Mobile Endgeräte... 23
2.2.1
Klassifizierung... 23
2.2.2
Intention ... 24
2.2.3
Betriebssysteme ... 24
2.2.4
PDA-Typenauswahl ... 28
2.2.5
Datenaustausch... 32
2.2.6
Schnittstellen... 32
2.2.7
Kommunikation ... 34
2.2.8
Speicher... 35
2.2.9
Display ... 37
2.2.10
Funktionen und Einsatzgebiete ... 39
2.2.11
Benutzerschnittstellen... 40
3 Mobiles Lernen ... 42
3.1
e-Learning vs. m-Learning ... 42
3.2
Zielgruppenbetrachtung ... 43
3.2.1
Der typische Nutzer ... 43
3.2.2
Definition der Zielgruppe... 44
3.2.3
Zielgruppenmerkmale ... 45
3.2.4
Akzeptanz ... 46
3.2.5
Wirtschaftlichkeit... 46
3.2.6
Mögliche Einsatzbereiche... 47
3.3
Technische Umsetzung ... 49
3.3.1
Design Philosophie ... 49
3.3.2
Allgemeine Regeln... 50
3.3.3
Dateiformate ... 51
3.3.4
Bildschirmaufbau ... 52
3.3.5
Schwerpunkte der Programmierung... 54
3.3.6
Programmbeschreibung ... 56
3.3.7
Quellmedien... 56
3.3.8
Gestaltung der Benutzerschnittstellen... 57
3.3.9
Programmaufbau ... 58
3.4
Grenzen ... 63
3.4.1
Grafische Barrieren... 64
3.4.2
Speichergrenzen... 64
3.4.3
Energie-Ressourcen ... 64
3.5
Beispiele mobiler Lernumgebungen ... 65
3.5.1
MeduMobile ... 65
3.5.2
pocket-WI... 66
3.5.3
Smartforce ... 67
3.5.4
Fernuniversität Hagen ... 67
m-Learning via PDA
Inhalt
ii
4 Zusammenfassung ... 68
4.1
Offene Probleme... 68
4.2
Trends und Prognosen ... 69
4.3
Nachträge... 70
4.3.1
Technik ... 70
4.3.2
PalmOS 5.0... 70
4.4
Fazit ... 71
5 Anhang ... 72
5.1
Hardware... 72
5.1.1
PDA... 72
5.1.2
Speichermedien... 75
5.1.3
Schnittstellen... 75
5.1.5
Display ... 76
5.1
Software ... 77
5.2.1
Aufbau der Betriebssysteme... 77
5.2.2
Ausgewählte Programme ... 78
5.2.3
Linksammlung... 78
5.3.4
Glossar... 79
5.3
Bildnachweise ... 81
5.4
Literaturverzeichnis... 81
5.5
WWW-Quellen ... 83
m-Learning via PDA
Abbildungen / Tabellen
a / t
Abbildungen:
Abbildung 1: PDA Markt 2001 ... 25
Abbildung 2:Linux PDA... 28
Abbildung 3: Aufbau eines Touchscreen... 37
Abbildung 4: Benutzerschnittstellen eines PalmOS-PDA ... 40
Abbildung 5: Graffiti Elemente... 41
Abbildung 6: Nutzungsverhalten PC vs. PDA ... 43
Abbildung 7: ökonomische Ziele beim Einsatz multimedialer Lernumgebungen... 47
Abbildung 8: Auswirkungen von Zusatzfunktionen bei PC-Anwendungen ... 50
Abbildung 9: Formulartypen ... 54
Abbildung 10: PM-interaktiv... 56
Abbildung 11: Empfangsbildschirm ... 59
Abbildung 12: PM-interaktiv Büro... 59
Abbildung 13: Büromodus ... 59
Abbildung 14: Menü... 60
Abbildung 15: Lektionsmodus ... 60
Abbildung 16: Einfachauswahl ... 61
Abbildung 17: Entscheidungsmodus ... 62
Abbildung 18: Pop Up Fenster Rückmeldung ... 62
Abbildung 19: Wissensstatus ... 62
Abbildung 20: PM interaktiv Glossar ... 63
Abbildung 21: Glossar ... 63
Abbildung 22: Konzept MeduMobile... 65
Abbildung 23: pocket-WI ... 66
Abbildung 24: Smartforce-Lernmodus... 67
Abbildung 25: Smartforce-Test... 67
Abbildung 26: Smartforce-Report... 67
Abbildung 27: Fernuniversität Hagen ... 67
Abbildung 28: PalmOS 5.0 ... 71
Abbildung 29: PalmOS Aufbau... 77
Abbildung 30: WindowsCE Aufbau ... 77
Abbildung 31: Embedded Linux Aufbau ... 77
Tabellen:
Tabelle 1: PC versus PDA... 49
Tabelle 2: Technische Daten HandEra 330 ... 72
Tabelle 3: Technische Daten Handspring ... 72
Tabelle 4: Technische Daten SONY Clie PEG-N770c... 73
Tabelle 5: Technische Daten Palm m515 ... 73
Tabelle 6: Technische Daten NOKIA Communikator 9210... 74
Tabelle 7: Technische Daten Siemens IC35... 74
Tabelle 8: Speichermedien... 75
Tabelle 9: Eigenschaften Schnittstellen ... 76
Tabelle 9: Eigenschaften Display ... 76
Tabelle 10: ausgewählte Programme... 78
Tabelle 11: Linksammlung... 78
m-Learning via PDA
1 Einleitung
- 7 -
1
Einleitung
1.1 Zielsetzung
Das Zeitalter globaler Kommunikation und verstärkter Mobilität hat zu einer Miniaturisierung der
Datentechnik geführt. Mobiltelefon, Laptop und Datenbank-Organizer bieten bereits heute schon den
Vorzug, unabhängig vom Standort mobil kommunizieren zu können. 1993 entwickelte die Firma Apple
mit dem ,,Newton Message Pad" ein mobiles Endgerät, das die Vorzüge eines Personal Computers
und die Größe eines herkömmlichen Datenbank-Organizers miteinander vereint. Eine Vielzahl von
Anbietern stellen derzeit ihre eigenen PDA-Plattformen (PDA = Personal Digital Assistant) mit den
unterschiedlichsten Funktionen vor. Dabei handelt es sich vorwiegend um Büroanwendungen. So
besitzt beispielsweise jeder PDA einen Kalender, eine Adress-Datenbank, einen Taschenrechner und
eine Notizblockfunktion. Die Geräte stellen die digitale Umsetzung des in der Geschäftswelt weit
verbreiteten ,,Filofax" (Papierplaner) dar. Da alle Daten in digitaler Form vorliegen, wurde darüber
hinaus die Möglichkeit in Betracht gezogen, Adressen und Termine mit denen des Personal Computer
aktualisieren zu können.
Der ,,Computer im Westentaschenformat" hat nach anfänglichen Akzeptanzschwierigkeiten nun doch
an Popularität gewonnen. Die höhere Leistungsfähigkeit moderner Geräte lässt jedoch noch
wesentlich mehr Möglichkeiten zu. Neben der Video-, Spiel- und MP3-Konsole, stellt die Nutzung des
Personal Digital Assistant als mobile Lernumgebung ein neues Einsatzgebiet dar. Hier stellt sich
jedoch die Frage, in wieweit die vorhandene Technik den Anforderungen an eine Lernoberfläche
gerecht werden kann.
Aufgabe dieser Arbeit soll es sein, sich mit den Grundlagen und Möglichkeiten dieser Technik
auseinander zusetzen. Demzufolge lautete der Titel dieser Arbeit:
m-Learning via PDA
Betrachtung der Technik und Zukunftsperspektiven
mobiler Lernumgebungen
Schwerpunktmäßig konzentriert sich die Ausarbeitung auf die Ergonomie der PDA-Technologie im
Hinblick auf den Einsatz als mobile Lernumgebung. Dabei sollen unter anderen die Grenzen der
Darstellung unter Betrachtung des Nutzerkomforts näher beleuchtet werden und der Frage nach einer
Standardisierung der entsprechenden Benutzeroberflächen nachgegangen werden. Des weiteren wird
die Entwicklung dieser Technik in Bezug auf den Einsatz mobiler Endgeräte im Bildungsbereich
dargestellt.
m-Learning via PDA
1 Einleitung
- 8 -
1.2 Gliederung
Die vorliegende Arbeit gliedert sich in fünf Teile. Dem Leser werden dabei im Kapitel 2 zunächst
grundlegende didaktische Anforderungen an eine Computergestützte Lernumgebung nähergebracht.
Diese beziehen sich weniger auf die mobile Lernumgebung im Speziellen, als vielmehr auf die
allgemeine Betrachtung von Lernumgebungen mit elektronischer Unterstützung. Die Betrachtung stellt
die Grundlage für die im Verlauf der Arbeit zu betrachtende Problematik dar.
Im zweiten Teil dieses Kapitels wird dann auf die technischen Grundlagen der PDA-Technologie
eingegangen. Hier stehen hauptsächlich die technischen Eigenschaften, der für das Thema der Arbeit
relevanten PDA-Geräte und deren Unterschiede im Mittelpunkt der Ausführungen. Dies ermöglicht
dem Leser einen umfassenden Überblick über die Vielschichtigkeit dieser Technologie.
Das dritte Kapitel widmet sich möglichen Zielgruppen und wirtschaftlichen Aspekten bei der
Umsetzung von mobilen Lernumgebungen auf einer PDA-Plattform betrachtet. Hier werden wichtige
Kriterien, die sowohl die Ergonomie, Programmierung als auch an die grafische Umsetzung betreffen
genannt. Anhand eines Beispiels können dabei auftretende Probleme besser deutlich gemacht
werden. Im Anschluss erhält der Leser einige für die Thematik interessante Beispiele und deren
Lösungsansätze.
In Kapitel 4 wird in Form einer Zusammenfassung nochmals auf die wichtigsten Ergebnisse der
Ausarbeitung eingegangen. Dabei erscheinen auch eventuell offengebliebene Fragen. In diesem Teil
werden außerdem die wichtigsten Veränderungen, welche sich im Verlauf der Arbeitserstellung in der
technischen Entwicklung ergeben haben nachgetragen.
Der Anhang enthält umfangreiche Tabellen und Datenblätter zu technischen Details der im Rahmen
dieser Arbeit betrachteten Geräte und Zubehörteile. Des weiteren erhält der Leser hier weiterführende
Informationen und Verweise auf Bezugsquellen für Soft- bzw. Hardwarelösungen im PDA-Bereich.
Den Abschluss bilden ein Glossar mit Kurzerläuterungen relevanter Begriffe und die Referenzlisten
der verwendeten Abbildungs-, Literatur- und WWW-Quellen.
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
- 9 -
2
Grundlagen
2.1
Computergestützte Lernumgebungen
2.1.1 Begriffliche Grundlagen
Bei der Betrachtung der Wissensvermittlung unter Zuhilfenahme digitaler Technik begegnet man einer
Vielzahl verschiedener Begriffe, die zwar einen ähnlichen Bedeutungsumfang besitzen, aber nach der
Art des Einsatzes differenziert werden können. Das Computerunterstützte Lernen (CUL) kann als
zusammenfassender Oberbegriff für sämtliche Verfahren des Lernens mit Hilfe des Personal
Computers verstanden werden. Dabei stellt der Computer das Werkzeug des Lernens dar, welches
den Lernprozess unterstützt, mit dem Ziel der Wissenserweiterung, d.h. dem Lernen. [EUL 98, S.11]
Das CUL gliedert sich wiederum in eine Vielzahl unterschiedlicher Lernstrategien und deren
Varianten. Teilgebiete des Computerunterstützten Lernens in Hinblick auf den Einsatz sind:
· Computer Assisted Instruction (CAI)
- Einsatz im akademischen Bereich
· Computer Based Training (CBT)
- Einsatz im betrieblichen Bereich
· Computerunterstützter Unterricht (CUU)
- Einsatz im schulischen Bereich
· Computerunterstützte
Instruktion (CUI)
- privater und auch schulischer Bereich
· Web Based Training (WBT)
- Einsatz im betrieblichen Bereich
2.1.2 Historischer Überblick
Die Ursprünge des Computerunterstützten Lernens reichen bis in die 60er Jahre des vorigen
Jahrhunderts zurück. Lehrermangel und der sogenannte ,,Sputnikschock" führten dazu, dass in den
USA und später auch in Europa dem Bildungssystem ein höherer Stellenwert zuteil wurde. Computer
sollten der Ausbildung einen neuen Aufwind bringen. Infolge dessen hielten nicht nur in Universitäten,
sondern auch in Haupt- und Vorschulen Computer ihren Einzug. Mit Hilfe öffentlicher und privater
Gelder wurde in den Schulen das Computerunterstützte Lernen vorangetrieben. Allerdings erwiesen
sich die Softwarelösungen und Lernprogramme als didaktisch wenig ausgereift. Die zumeist
textorientierten Lernprogramme wurden sehr schnell eintönig. Erschwerend kam hinzu, dass man zu
dieser Zeit noch auf Großrechner angewiesen war.
Leistungsfähigere und preiswertere Mikrocomputer sorgten Ende der 70er Jahre für eine neue
Diskussion über die Chancen Computerunterstützten Lernens. Man hoffte mit der Computertechnik
die Defizite im Lernbereich ausgleichen zu können. Die Qualifikationsanforderungen an die Unter-
nehmen waren aufgrund der Marktlage und der zunehmenden Konkurrenz aus Japan gestiegen.
Große Unternehmen führten deshalb Mitarbeiterschulungen durch. Dabei setzte sich in vielen
Unternehmen die Erkenntnis durch, dass die Aus- und Weiterbildung ihrer Mitarbeiter mit Hilfe des
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
- 10 -
Computerunterstützten Lernens wesentlich kostengünstiger ist. Gute Lernprogramme waren zu dieser
Zeit jedoch immer noch die Ausnahme. Die Kommerzialisierung dieses Bereiches führte dazu, dass
ein Großteil der Software-Lösungen ohne Beachtung pädagogischer Anforderungen programmiert
wurde.
Bis in die 90er Jahre zeichnete sich mit der zunehmenden Integration von Internet-Technologien eine
neue Form des Computerunterstützten Lernens ab. Web-Based-Training (WBT) wurde zu einem
neuen Schlagwort. Zahlreiche Unternehmen bauten bei der Qualifikation ihrer Mitarbeiter verstärkt auf
Online-Seminare.
Heute ist der Computer ein didaktisches Werkzeug für die multimediale Wissensvermittlung. Mit dem
Begriff ,,Multimedia" wurde ein neues Konzept entwickelt, welches sich auch auf den Bereich
Computer-Bildung auswirkte. Ziel war es, das bis dahin eher farblose Seminar durch Integration von
Bild, Ton, Video und Animation interessanter zu gestalten. Die Motivation zum Lernen sollte auf diese
Art gesteigert werden, da der Einsatz multimedialer Elemente durchaus zu einer Verbesserung der
kognitiven Wahrnehmung der Lerninhalte führen kann. Hier traten allerdings einige Probleme auf.
Zum Einen erforderte der Multimedia-Einsatz einen höheren technischen Aufwand, den nicht alle
Bildungsträger tragen konnten. Zum Anderen wurde oft mehr Augenmerk auf den Einsatz von
Effekten gelegt, als auf das eigentliche Thema. Anstatt den Umfang und den Einsatz von Multimedia-
Elementen nach den jeweiligen Erfordernissen zu richten, wurden Lernanwendungen vielfach der
multimedialen Umgebung angepasst. Die technischen Möglichkeiten verführten schnell dazu, die
Programme mit multimedialen Elementen zu überladen. Um also eine effiziente Lernwirkung mit
einem computergestützten Lernprogramm zu erzielen, müssen bereits in der Planungsphase
grundlegende didaktische Forderungen betrachtet werden.
2.1.3 Grundlagen der Didaktik
Der Begriff Didaktik hat seinen Ursprung im Griechischen und definiert die ,,Kunst des Lehrens".
Bereits im Altertum wurden erste umfassende Überlegungen zur Unterrichtsgestaltung angestellt. An
diesem Punkt soll deshalb zunächst das Wesen des Lernens geklärt werden.
Das Lernen bezeichnet den Vorgang der Aufnahme, Verarbeitung und Speicherung von
Informationen, die zusätzlich eine Verhaltensänderung beim Individuum bewirken können. Es umfasst
ein sehr breites Spektrum, das sich vom spielerischen Lernen über das Auswendiglernen bis zum
Erkennen von komplexen Zusammenhängen erstreckt. Der Begriff des Lernens baut vorrangig auf die
Techniken erfolgreicher Wissensvermittlung. Grundlegende Voraussetzung für das Lernen und
Denken ist das Gedächtnis. Es dient zur Speicherung von Informationen im Gehirn, die bei Bedarf
wieder abgerufen werden können. Die Definitionen zahlreicher Wissenschaftler gehen dabei weit
auseinander. So finden bei Einigen oft nur bestimmte Teilaspekte größere Beachtung. Andere
Bereiche werden dagegen teilweise vernachlässigt.
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
- 11 -
Psychologen unterscheiden vier Arten der Gedächtnisleistung:
· Reproduzieren ist die Wiederherstellung von Ereignissen, die als Erinnerungshilfe dienen können.
· Erinnern bezeichnet das Vergegenwärtigen von Informationen aus der Vergangenheit.
· Beim Wiedererkennen werden einmal aufgenommene Informationen als bereits bekannt
betrachtet.
· Wiedererlernen verdeutlicht, dass bereits bekannte Informationen einfacher zu lernen sind als
neue Informationen.
Von Natur aus besitzt der Mensch die Fähigkeit, ihm dargebotene Information in Verbindung mit
bereits vorhanden Erfahrungen zu setzen und somit sein Wissen zu erweitern. Die Art der Information
ist entscheidend für den erfolgreichen bzw. weniger erfolgreichen Erwerb von Wissen.
Erfolgreiches Lernen ist dann gegeben, wenn sich der Lernende dem Lernziel nähert. Dies geschieht,
indem er zunächst die gegebene Problemstellung erkennt, dafür eine Strategie entwickelt und nach
Prüfung dieser Strategie in der Lage ist das Problem zu beheben. Ist eine Lösung unmöglich oder nur
mit großem Aufwand umsetzbar, wird nach einer Alternative gesucht. Die Eigenschaft, seine eigenen
Fähigkeiten zu erkennen und diese in geeigneter Art zur Problemlösung einsetzen zu können, sind
der Ausdruck menschlicher Intelligenz. [GRI 01, S.6]
Man unterscheidet zunächst nach zwei Grundformen des Lernens: das absichtliche und das
unabsichtliche Lernen. Absichtliches Lernen wird auf ein konkretes Lernziel hin entworfen und der
Erfolg kann kontrolliert werden. Beim schulischen Lernen soll beispielsweise ein bestimmter
Lernerfolg erzielt werden, der dann mit Hilfe eines Tests abgefragt wird. Die einzelnen Lernschritte
sind programmatisch aufeinander und auf das Erreichen dieses Lernzieles zugeschnitten. Dem
gegenüber erlernt das Kleinkind in den ersten Lebensjahren eher unbeabsichtigt die menschliche
Sprache, um die Menschen in seiner Umgebung zu verstehen und sich ihnen mitteilen zu können.
Das sogenannte lebenslange Lernen, die Erziehung zu Kritikfähigkeit und das Lernen am Erfolg treten
in der heutigen Zeit immer mehr in den Vordergrund. Dabei wird verstärkt auf moderne Konzepte, wie
das Lernen zum Selbstlernen (Autodidaktik) gesetzt. Frühere pädagogische Erziehungsmethoden, die
auf Drill und Bestrafung aufgebaut sind, werden nach den modernen Erkenntnissen der Pädagogik als
ungeeignet angesehen.
Der Didaktik werden sowohl wissenschaftliche Theorien des Lehrens als auch Bildungslehren und
Theorien zu Bildungsinhalten und Lehrplangestaltung zugeordnet. Die Entwicklung neuer Lern-
systeme orientiert sich jedoch vielfach an den drei klassischen lernpsychologischen Theorieansätzen:
dem behavioristischen-, dem kognitiven- und konstruktivistischen Ansatz.
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
- 12 -
Behavioristischer Ansatz
Seine Wurzeln hat der behavioristische Ansatz in den Schriften der britischen Assoziationstheoretiker,
im amerikanischen Funktionalismus sowie in der darwinschen Evolutionstheorie und wurde zu Beginn
des 20. Jahrhunderts von dem amerikanischen Psychologen J.B. Watson begründet. Mit Hilfe
verschiedener Experimente wurden das Verhalten (Reaktionen) in Beziehung zu Einflüssen (Reizen)
aus der Umgebung betrachtet. Dabei wurde die Anpassung der Individuen an ihre natürliche und
soziale Umwelt untersucht. Watson vertrat die Auffassung, dass Reaktionen erlernbar sind. Er wurde
dabei stark von den Untersuchungen der russischen Physiologen I.P. Pawlow und W.M. Bechterew
zum Lernen mit Tieren beeinflusst. Pawlow geht in seiner Konditionierungstheorie (,,Pawlowsche
Hunde") beispielsweise davon aus, dass auf jeden Reiz eine Reaktion folgt. Diese kann durch
Belohnung verstärkt werden und zu einer Lernwirkung führen.
B.F. Skinner vertrat die Auffassung, dass sich das Verhalten mit Hilfe der üblichen natur-
wissenschaftlichen Methoden untersuchen lässt und konnte dies durch kontrollierte Experimente mit
Tieren und Menschen belegen. An Tieren erforschte er beispielsweise das Lernen in Abhängigkeit von
der Verstärkung, die das Tier für sein Verhalten erhält. Komplexes Verhalten wie Sprechen und
Problemlösen konnte so naturwissenschaftlich untersucht werden.
Nachfolgend wurde die Wissensvermittlung an Schulen, sowie die Ausbildung im gewerblichen,
industriellen und militärischen Bereich erforscht. Auf diese Ergebnisse aufbauend entwickelte Skinner
in den 50er Jahren die Methode des Programmierten Unterrichts. Dazu wurde der Lehrstoff in kleine
Lernkomplexe aufgeteilt und diese jeweils mit einem Test (Reiz) abgeschlossen. Nachdem die
Antwort (Verhaltensreaktion) ausgewertet wurde, wurde dem Lernenden mitgeteilt, ob seine Antwort
richtig oder falsch war. Dabei konnte eine Verstärkung bzw. Abschwächung des Lernerfolges
nachgewiesen werden. Die pädagogischen Vorraussetzungen des programmierten Unterrichts
definierte Skinner in sieben Schritten:
· Auf jede Antwort muss eine unmittelbare Rückmeldung erfolgen.
· Das persönliche Lerntempo jedes Lernenden sollte berücksichtigt werden.
· Klare und objektive Lernziele müssen definiert werden.
· Alle Aufgaben sollten lösbar sein.
· Der Lernstoff muss in einer Abfolge von Frage und Antwort erfolgen und sollte dabei vom Leichten
zum Schwierigen führen.
· Der Lernende soll aktiv an der Lösung der Aufgaben mitwirken.
· Zusätzliche Belohnungen werden bei besonders ausdauerndem Lernen gegeben.
Noch heute wird diese Methode gezielt im modernen Unterricht eingesetzt, vor allem aber in den
Sprachwissenschaften und im Fremdsprachenunterricht. Obwohl der behavioristische Ansatz die
komplexen menschlichen Lernprozesse nicht vollständig erklären kann und jede individuelle
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
- 13 -
Problemlösung ausschließt, orientieren sich heute noch zahlreiche Computergestützte Lern-
programme an dieser Theorie.
Kognitivistischer Ansatz
In den fünfziger und sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts setzten sich zahlreiche neue
Forschungsansätze und Theorien über die Verarbeitung von Informationen durch. Dazu zählen
beispielsweise die Kybernetik und die Informationstheorie. Die damals entstandene kognitive
Psychologie war eng mit der Geschichte der allgemeinen Psychologie verknüpft. Sie beschäftigt sich
hauptsächlich mit den Prozessen, durch die das Individuum Erkenntnisse über die Welt gewinnt und
sich seiner Umwelt bewusst wird. D. Broadbent von der Universität Cambridge (USA) schuf
wesentliche Grundlagen für die Erforschung menschlicher Erkenntnisprozesse als Teil der
Informationsverarbeitung, indem er sich für die Verbindung von Ergonomie und Informationstheorie
aus psychologischer Sicht einsetzte. H. Simon und A. Newell von der Carnegie-Mellon Universität
(USA) wandten Ansätze aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz auf die Darstellung menschlicher
Denkleistungen an. Dazu setzten sie erstmals auch Computerprogramme ein. In bezug auf das
Sprachlernverhalten zeigte A.N. Chomsky vom Massachusetts Institute for Technology (MIT), dass
Menschen über angeborene Fähigkeiten zur Analyse und Anwendung von Sprachen verfügen
müssen, um diese erlernen zu können.
Heute stellt die Simulation kognitiver Prozesse durch Computerprogramme eines der wichtigsten
Forschungsgebiete der kognitiven Psychologie dar. Dies bezieht sich vorwiegend auf die
Untersuchung von Gedächtnis-, Sprach- und Denkpsychologie. Innere Prozesse des Gehirns besitzen
dabei eine wichtigere Rolle als äußerlich beobachtbare Reaktionen. Das Denken wird als
Informationsverarbeitung betrachtet. Der Lernende entdeckt den Lernstoff für sich und setzt sein
bereits vorhandenes Wissen zur Lösungsfindung ein. Der Lehrer agiert dabei nur als Beobachter. Der
kognitivistische Ansatz richtet sich im Gegensatz zum starren behavioristischen Ansatz individuell
nach dem Lernfortschritt des Lernenden (Anfänger vs. Fortgeschrittener). [SCH 99, S.188]
Konstruktivistischer Ansatz
Der Konstruktivismus ist der fortgeschrittenste lerntheoretische Ansatz, bei dem ein Problem
lösungsorientiert bearbeitet wird. Dieser Ansatz stützt sich auf die Annahme, dass der Mensch in
einem subjektiven Erkenntnisprozess lernt. Somit nutzt der Lernende seine eigenen Erfahrungen zur
Problembewältigung. Sein Wissen basiert auf der aktiven Auseinandersetzung mit der sich ständig
ändernden Realität. Der Lernende nutzt sein bereits vorhandenes Wissen und versucht durch
Probieren eine Problemlösung herbeizuführen. Das Ergebnis ist eine individuelle Lösung der
jeweiligen Problemstellung. Er lernt auf diese Weise für ihn ungewohnten Situationen zu bewältigen.
Im Unterschied zum kognitivistischen Ansatz verbindet der Lernende in der konstruktivistischen
Lerntheorie bereits vorhandenes Wissen mit neuem Wissen. Der Lehrer übernimmt die Rolle eines
Trainers, der bei der Lösung komplexer Problemstellungen lediglich Hilfestellungen gibt.
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
- 14 -
Wirtschaftssimulationen wie beispielsweise ,,Sim City" basieren auf dem konstruktivistischen Ansatz.
[SCH 99, S.188]
2.1.4 Formen computergestützten Lernens
Lernsoftware lässt sich mit Blick auf das jeweilige Lernziel in fünf Bereiche unterteilen. Dabei werden
sowohl gemeinsame wie auch differierende Merkmale hinsichtlich des Lerncharakters deutlich.
Tutorielle Systeme
Tutorielle Lernprogramme dienen der reinen Vermittlung von Wissen, der Schulung von Fähigkeiten
und dem Erlernen von Fertigkeiten. [SCH 99, S.191] Im Mittelpunkt steht ein virtueller Lehrer (Tutor),
der Informationen präsentiert, Aufgaben stellt und Antworten kontrolliert, sowie diese korrektiv
bewertet. Die Bewertung erfolgt in Form einer Rückmeldung. Dabei können dem Lernenden
zusätzliche Hilfen gewährt werden. Zu dieser Art der Informationsvermittlung zählen beispielsweise
Programme, die den Aufbau und die Funktionsweise technischer Geräte erläutern sollen. Der Vorteil
tutorieller Systeme ist, dass alle Lernenden den gleichen Lernzielen folgen und der Lehrer in seiner
Lehrveranstaltung auf die selben Voraussetzungen aufbauen kann. Auf diese Weise können die
Lernenden sich selbstständig in ein Thema einarbeiten und die Seminarzeit kann gekürzt werden.
[EUL 92, S.18/19]
Werkzeugsysteme (Tools)
Diese Programme dienen vorrangig zur Darstellung von Produktionsabläufen. Ein virtueller Tutor führt
den Lernenden durch das Programm und zeigt ihm in einzelnen Schritten die Entstehung eines
Objektes oder Produktes. Solche Programme sind sowohl im schulischen, wie auch im beruflichen
Bereich zu finden. Auf unterhaltsame Art wird dem Lernenden die Erstellung von Grafiken, Texten
oder 3D-Objekten mit komplexen Anwendungsprogrammen näher gebracht. Das Programm ,,3-D-
Filmstudio" von Microsoft ist ein typischer Vertreter dieser Kategorie. [SCH 99, S.192]
Informationssysteme
Lernprogramme dieser Kategorie zeichnen sich durch die multimediale Darstellung und Übermittlung
von Informationen aus. Der Lernende nimmt von Anfang an aktiv am Lernprozess teil. Das
Lernprogramm fragt den Wissensstand oder Informationen vom Lernenden ab. Dazu werden
umfangreiche, mit dem Programm verbundene Datenbanken genutzt. Die Themenbereiche von
Informationssystemen erstrecken sich von allgemeinen Themen (Tiere, Pflanzen usw.) bis zu
wissenschaftlichen Themen (z.B. Aufbau des Sonnensystems, Arbeits- und Wirkungsweise von
Supraleitern). Informationssysteme stellen eine optimale Ergänzung der schulischen Wissens-
Vermittlung dar.
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
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Simulationsprogramme
Bei Simulationsprogrammen wird der Lernende mit einem Modell eines fiktiven realitätsbezogenen
Sachverhaltes konfrontiert. Seine Aufgabe ist es, durch sein Eingreifen Parameter zu verändern und
auf diese Weise das Modell zu beeinflussen. Hierbei differiert man nach Entscheidungs-, Verhaltens-
und Anwendungssimulationen.
Bei Entscheidungssimulationen steht die Analyse und Veränderung von teilweise abstrakten Modellen
der Realität im Mittelpunkt. Beispiele hierfür sind Wirtschafts- und Flugsimulationen, in welchen der
Lernende zum Manager bzw. Pilot wird und die Steuerung in seinen Händen liegt. Dabei können
Situationen bearbeitet werden, die in der Realität zu gefährlich, zu schnell bzw. zu langsam oder zu
teuer sind. [EUL 92, S.25] Simulationsprogramme basieren auf dem konstruktivistischen Ansatz und
können zusätzlich in Verhaltens- und Anwendungssimulationen unterteilt werden.
Verhaltenssimulationen beziehen sich auf die Vorbereitung und Umsetzung von Handlungsabläufen.
Der Lernende hat die Aufgabe, zur Lösung eines Problems unterschiedliche Handlungsmöglichkeiten
zu untersuchen und sich für eine zu entscheiden. Diese wird dann zur Problemlösung herangezogen.
Nachdem die Auswirkung seiner Entscheidung vom Programm demonstriert wurde, folgt eine
Bewertung seiner Leistung. Im Fall einer negativen Bewertung, wird ihm die Möglichkeit gegeben, sich
für eine andere Handlungsalternative zu entscheiden. [EUL 92, S.24/25] Typische Vertreter dieser
Kategorie sind Arbeitsschutz- und Bewerbungstraining.
Anwendungssimulationen dienen im Gegensatz zu den bereits aufgeführten Simulationsformen nicht
zur Lösung fiktiver Probleme, sondern vielmehr zur Unterweisung in die Bedienung von
technologischen Systemen. Lernprogramme zur Einweisung in Hardwaresysteme oder Software-
Anwendungen sind in diesem Bereich ebenso zu finden, wie Anleitungen für die korrekte Erfassung
von Daten in spezieller Buchhaltungssoftware (z.B. SAP). Der Lernende kann dabei den Umgang mit
komplexen Anwendungen durch die schrittweise didaktische Vermittlung erlernen. Auch hier zeigt sich
der Vorteil gegenüber Echtzeit-Systemen. Die laufenden Arbeitsprozesse werden nicht belastet und
sensible Daten können nicht zerstört werden.
Spielprogramme
Lernspiele ermöglichen es, spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten zu vermitteln, indem in den Ablauf
solcher Programme Informationen eingebaut sind, die auf unterhaltsame Art dem Lernenden über-
mittelt werden. Es ist dabei nicht offensichtlich, dass es sich um eine Lernsoftware handelt. Eine
Abgrenzung von Lernspielen zu reinen Spielen ohne Lerncharakter ist nur schwer möglich. Die
spielerische Vermittlung von Wissen mit Hilfe von Lernspielen erstreckt sich von der Erlangung reinen
Wissens und Fertigkeiten (Education) bis hin zur Förderung von Ausdauer, Geschicklichkeit und
Konzentration (Edutainment). [NIK 02, S. 34]
m-Learning via PDA
2 Grundlagen
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2.1.5 Präsentation
Mit Hilfe des Computers sind erweiterte Darstellungsmöglichkeiten gegeben, als dies bei einem Buch
der Fall ist. Bewegte Grafik zur Darstellung von Entwicklungen sind ebenso realisierbar wie
dynamischer Bildschirmaufbau, Hervorhebungen im Text, Simulationen und die Einblendung von
Hilfefenstern. Die Lerninhalte können variabler dargestellt werden. Dies gilt sowohl für die Bildschirm-
gestaltung, wie auch für die Textgestaltung. Dabei dürfen dem Lernenden nicht mehr Informationen
übermittelt werden, wie dieser auch verarbeiten kann. Auf dem eingeschränkten Bildschirm ist es
vielfach nur möglich, einen Bruchteil der gesamten Informationen darzustellen. Problematisch ist dies,
weil dadurch zusammenhängende Themen teilweise auseinandergerissen werden. Design und
Funktionalität entscheiden oft über die Akzeptanz der Lernumgebung beim Lernenden. Ist dieser auch
selbst der Käufer (vgl. Abschnitt 3.2), dann ist die Art der Umsetzung ausschlaggebend für den
wirtschaftlichen Erfolg des Programms. Dieser Abschnitt soll sich deshalb den Besonderheiten bei der
Präsentation von Lerninhalten widmen.
Bildschirmgestaltung
Ein bindendes Schema für den Aufbau des Bildschirms innerhalb einer Computerunterstützten
Lernanwendung gibt es nicht. Derzeit existieren lediglich zwei Gestaltungsmodelle, die sich an der
klassisch/funktionalen Oberfläche und an der explorativen Oberfläche orientieren. Um jedoch eine
gewisse Standardisierung der Darstellung zu erreichen und Unübersichtlichkeit zu vermeiden,
empfiehlt sich die Unterteilung des Bildschirms in vier prinzipielle Bereiche, die hinsichtlich Größe und
Position variieren können.
· Die Kopfzeile sollte Informationen, wie Kapitelbezeichnung oder Position innerhalb der gesamten
Anwendung enthalten.
· Der Informationsbereich beansprucht den meisten Platz auf dem Bildschirm. Er dient zum
Darstellen der Lerninhalt und teilweise auch als Kommunikationsschnittstelle zum Lernenden.
· Im unteren Teil des Bildschirms befindet sich die Fußzeile, die sämtliche Navigationselemente
beinhaltet.
· Ein Antwortbereich, zur Eingabe der Lösungen sollte in Form eines Formulars gestaltet werden.
Wichtig ist eine einheitliche Gestaltung sämtlicher Bildschirmseiten, um einen unnötigen Orientier-
ungsverlust beim Lernenden zu vermeiden. Die Aufmerksamkeit sollte nur auf relevante und dem
Lernziel entsprechende Informationen gerichtet werden. Bereits beim Aufbau des Bildschirms ist es
wichtig, dass der Lernende seinen Blick auf die wesentlichen Informationen fokussieren kann.
Navigation
Hinsichtlich der Steuerung sind dem Autor der Lernanwendung zwar keine Barrieren gesetzt, es
werden jedoch einige wesentliche Steuerelemente empfohlen, die bei der Entwicklung einer Lern-
anwendung unbedingt vorgesehen werden sollten.
m-Learning via PDA
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Unverzichtbare Steuerelemente eines Lernprogramms sind zum Beispiel...
· ...die Menüsteuerung, die in Form eines Inhaltsverzeichnisses dem Lernenden den Wechsel zu
verschiedenen Positionen im Programm ermöglichen soll.
· ...die Funktion zum Weiterblättern, mit deren Hilfe der Lernende zur nächsten Aufgabe springen
kann.
· ...die Rücksprungfunktion, um bereits gelöste Aufgaben nochmals zu bearbeiten.
· ...die Möglichkeit der Unterbrechung, wobei bei einer späteren Bearbeitung der Aufgabe an der
selben Position weitergearbeitet werden kann.
· ...die Chance für den Lernenden, das Programm jeder Zeit abbrechen zu können.
Die Navigations- und Steuerelemente sollten immer gleichbleibend sein. Unterschiedliche
Navigationselemente verwirren den Lernenden und lenken seine Aufmerksamkeit vom eigentlichen
Lernziel ab.
Symbole
Symbole bieten die Möglichkeit den Text aufzulockern und besser zu strukturieren. Diese kleinen
Zeichen haben den Vorteil oft mehr auszudrücken, als es mit vielen Textzeichen der Fall wäre.
Gerade bei der Darstellung auf begrenzten Bildschirmoberflächen (z.B. PDA) erweist sich dies als
sehr effizient. Symbole eignen sich hier besonders gut als Navigationselemente. Dabei werden Icons
und Grafiken oft als Schaltfläche genutzt. Das Symbol steht hier in metaphorische Beziehung zu
gleichartigen Funktionen aus dem Alltag des Lernenden. Der Lernende kann intuitiv die Bedeutung
des Symbols verstehen. Beispielsweise bietet sich das Symbol des Briefumschlages gut für die
Darstellung der E-Mail-Funktion an. Es sollten stets die selben, eindeutigen Zeichen für den selben
Sachverhalt benutzt werden.
Textgestaltung
Der Text, als die wichtigste Komponente der Lernanwendung muss hinsichtlich der äußeren und
inneren Form sowie der Lesbarkeit untersucht werden. Das Lesen von Texten auf dem Bildschirm ist
anstrengend und wirkt ermüdend. Bei langen Texten lässt die Konzentration des Lernenden schnell
nach. Deshalb sollte der Umfang des Textes schon im Vorfeld nur auf das Notwendigste beschränkt
und auf die wichtigsten Kernaussagen reduziert werden. Sinnvoll ist es auch längere Textpassagen
durch Grafiken zu unterteilen. Texte müssen stets zielgruppengerecht umgesetzt werden.
Um eine optimale Lesbarkeit garantieren zu können ist es bei der Erstellung des Textlayouts wichtig,
dass...
· ...der Bildschirm gleichmäßig ausgefüllt ist.
· ...genügend Zeilenabstand und eine optimale Schriftgröße gewählt wird.
· ...nicht mehr als zehn Worte pro Zeile dargestellt werden.
· ...keine unnötigen Leseanstrengungen durch Formatierungen entstehen.
m-Learning via PDA
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Hervorhebungen im Text lenken die Aufmerksamkeit des Lesers auf einen bestimmten Sachverhalt.
Wichtige Informationen können so besser kenntlich gemacht werden. Allerdings wird der Lernende
dabei im Lesefluss unterbrochen. Deshalb ist es ratsam, sich im gesamten Lernprogramm für eine Art
der Hervorhebung zu entscheiden und diese sparsam einzusetzen. Anspruchsvolle Texte kann der
Lernende aber nur dann verarbeiten, wenn...
· ...sie in Orthographie, Interpunktion und Grammatik einwandfrei sind.
· ...sie hinsichtlich der Satzlänge kurz und einfach formuliert sind.
· ...Fachbegriffe vor deren Verwendung erklärt wurden.
· ...Insiderbegriffe durch allgemein verständliche Bezeichnungen ersetzt werden.
· ...die Art der Umgangssprache auf die jeweilige Zielgruppe angepasst wird.
Festzuhalten bleibt, dass ein kurzgefasster und auf das Wichtigste beschränkter Text zu einem
wesentlich höheren Verständnis führt.
Visualisierung mit Hilfe von Bildern
Bilder bewirken eine Auflockerung des starren Textbildes. Sie dienen zur Darstellung abstrakter
Zusammenhänge, wobei sie Zeige-, Situierungs- und Konstruktionsfunktionen erfüllen sollen. [vgl. GRI
02, S.36] Mit Hilfe von Bildern werden dem Lernenden spezielle Lerninhalte besser verdeutlicht.
Innerhalb der Lernanwendung besitzen Bilder die Funktion der:
· Information
- Abbild der Realität
· Illustration
- Bild als Metapher zur Beschreibung abstrakter Sachverhalte
· Strukturierung
- Zusammenfassung komplexer Zusammenhänge
· Motivation
- ästhetische Darstellung der Realität
Bilder stehen immer im engen Zusammenhang zum Text. So kann der Text auf bestimmte Bilder
verweisen und umgekehrt können Bilder zur Ergänzung des Textes beitragen. Im Gegensatz zu
verbalen Informationen sind Bildinformationen weniger strukturiert. Bei der Bilderkennung steht
vielmehr die Erfassung von räumlichen Dimensionen und deren Tiefenwirkung im Vordergrund. Die
äußere Erscheinung des Bildes ist dabei entscheidend. Im Rahmen der Bildwirkungsforschung wird
hier der Begriff des ,,primal sketch" für die Stellen mit der größten Helligkeitsänderung im Bild (Kanten)
gebraucht. An diesen Stellen kann sich der Betrachter orientieren. Für weitere Ausführungen zu dieser
Thematik wird auf die Ausarbeitung von Issing/Mickasch verwiesen. [MIK 86]
Um Bilder nicht nur auf die Illustrationsfunktion zu reduzieren, sollte primär der Informationsgehalt
geprüft werden. Wie auch bei online-Learning-Systemen kommen bei CBT-Programmen Bilder in
komprimierter Form zum Einsatz. Die gebräuchlichsten Formate sind das JPEG- und das GIF-Format.
Sie weisen derzeit bei der Datenreduktion die besten Kompressionsergebnisse auf.
m-Learning via PDA
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Video und Animation
Bewegte Bilder, wie Animationen und Videos ermöglichen die Darstellung von Funktionsabläufen im
Zeitraffer und können deren Wirkungsweise recht gut verdeutlichen. Allerdings ist ihr Einsatz in
Lernprogrammen nur dann sinnvoll, wenn sie didaktische Funktionen erfüllen. Da Video-Sequenzen
sehr speicherintensiv sind, ist deren sparsame Anwendung angebracht. Lange Ladezeiten führen oft
zur Unterbrechung des Leseflusses und damit zur Demotivation des Lernenden. Um dem
entgegenzuwirken, werden zur Datenreduktion moderne Streaming-Technologien (z.B. RealVideo)
eingesetzt.
Farbgebung
Da im Rahmen dieser Arbeit auch PDA mit Farbdisplay betrachtet werden, muss hier auch die
Farbgestaltung einer Lernumgebung in die Diskussion einbezogen werden. Wenn Farben optimal und
überlegt eingesetzt werden, können sie eine positive Wirkung auf den Lernenden ausüben, sein
Interesse wecken und damit die Motivation zum Lernen steigern. Die richtige Farbauswahl dient der:
· Gliederung und Strukturierung
· Steigerung der Aufmerksamkeit
· Hervorhebung wichtiger Sachverhalte
· Orientierung innerhalb des Programms
Zum professionellen Einsatz von Farben und der Wirkungsweise einzelner Farbtypen wird auf Weichel
verwiesen. [WEI 02, S.25]
2.1.6 Motivation
Der Lernerfolg ist neben Begabung und Intelligenz in jedem Fall wesentlich von der Motivation des
Lernenden und seiner Lernbereitschaft abhängig. Eine Betrachtung der Möglichkeiten und Chancen
beim Einsatz Computerunterstützter Lernumgebungen muss sich an den möglichen Lernmotiven
orientieren. Hinsichtlich der Lernbereitschaft differenziert man nach Lernenden, die eher sachlich und
nach Lernenden die eher emotional-sozial lernen. Während das nüchtern sachliche Herangehen auf
äußeren Druck (z.B. Termindruck) zum Lernen beruht und kaum Raum für nebensächliche Rand-
informationen lässt, lernen emotional-sozial geprägte Lernende oft aus Spaß und Neugier am Medium
Computer. Sie sehen einen Genuss in der Arbeit am Computer. Vielfach wird dabei das Wissen in
spielerischer und experimenteller Form aufgenommen. Allerdings kann dieses anfängliche Interesse
schnell einem Desinteresse weichen, sobald der Neuigkeitseffekt schwindet.
Die Integration des Lernenden in anonyme Lernumgebungen kann zur Vernachlässigung seiner
Sozialkontakte und damit zur Demotivierung führen. Unpassende und unbefriedigende Dialoge wirken
sich gleichfalls negativ auf seine Lernbereitschaft aus. Multimediale Elemente können hier als
Ergänzung zur reinen Textdarstellung einen Motivationszuwachs bewirken. (vgl. Abschnitt 2.1.5)
Ende der Leseprobe aus 85 Seiten
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Details
- Arbeit zitieren
- , 2002, m-Learning via PDA, Hamburg, Bedey Media GmbH, https://www.diplom.de/document/222425
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