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D. Leutner Lernen mit Multimedia 1
Lernen mit Multimedia
Detlev Leutner
11. SH-Sommeruniversität,
Akademie Sankelmark, 09.-11.08.2018
Dank an: Jan Plass, Roland Brünken, Maria Opfermann, Annett Schmeck,
Johannes Hellenbrand u.a.
Universität Duisburg-Essen
Campus Essen - Lehrstuhl für Lehr-Lernpsychologie
Ein Teil der Arbeiten wurde gefördert von der DFG.
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 2
Überblick
▪ Einleitung: Worum geht es?
▪ Typische Befunde zum Lernen mit Multimedia
– Text & Bild vs. nur Text
– Bild & gehörter Text vs. Bild und gelesener Text
▪ Theoretischer Hintergrund
– Cognitive Theory of Multimedia Learning
– Cognitive Load Theory
– Ist Cognitive Load messbar?
– Design-Prinzipien zum Lernen mit Multimedia
▪ Multimedia „im Kopf“? Generatives Zeichnen
– mit und ohne instruktionale Unterstützung
– Regt generatives Zeichnen metakognitive Prozesse an?
▪ Fazit
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 3
Überblick
▪ Einleitung: Worum geht es?
▪ Typische Befunde zum Lernen mit Multimedia
– Text & Bild vs. nur Text
– Bild & gehörter Text vs. Bild und gelesener Text
▪ Theoretischer Hintergrund
– Cognitive Theory of Multimedia Learning
– Cognitive Load Theory
– Ist Cognitive Load messbar?
– Design-Prinzipien zum Lernen mit Multimedia
▪ Multimedia „im Kopf“? Generatives Zeichnen
– mit und ohne instruktionale Unterstützung
– Regt generatives Zeichnen metakognitive Prozesse an?
▪ Fazit
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 4
Einleitung: Worum geht es?
▪ Lernen mit Multimedia = Lernen mit Text und Bild
– Nicht die Art des Mediums zählt
» (Computer, Video, Fernsehen, Game for Learning, Buch, Vortrag)
– Sondern
» die Art der Kodierung von Informationen (sprachlich/ bildlich) und
» die Art der Informationsaufnahme (visuell/ auditiv)
▪ Typisch Psychologie…
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 5
Typische Studien:
Text & Bild > nur Text (Plass, Chun, Mayer & Leutner, 1998)
▪ Lernumgebung– CyberBuch (Chun & Plass, 1996):
Bölls "Anekdote zur Senkung der
Arbeitsmoral";
» 762 Worte über 11 Bildschirmseiten
– markierte Wörter erläutert via
» nur Text
» Text und Bild (Auswahloption)
» Text und Video (Auswahloption)
– Vorschau-Video
▪ Stichprobe– 103 kalifornische College-Studenten,
39 Visualisierer, 35 Verbalisierer,
29 ohne erkenntliche Präferenz
Fischermütze
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 6
Typische Studien:
Text & Bild > nur Text (Plass, Chun, Mayer & Leutner, 1998)
▪ Erläuterungen:– Aussagen, die via Text und Bild/Video erläutert sind,
werden besser erinnert als Aussagen, die nur via Text
erläutert sind (Multimedia-Effekt, F(1,72)=7.7, p<.01).
Der Unterschied ist für Visualisierer deutlich größer als
für Verbalisierer (ATI-Effekt, F(1,72)=4.4, p<.05).
▪ Vorschau-Video:– Aussagen, die im Vorschauvideo visuell illustriert sind,
werden besser erinnert als Aussagen, die nicht
illustriert sind (Multimedia-Effekt, F(1,72)=45.5,
p<.001). Der Unterschied ist für Visualisierer deutlich
größer als für Verbalisierer (ATI-Effekt, F(1,72)=5.1,
p<.05).
▪ Kein Unterschied für Bild vs. Video
0
35
40
45
50
55
60
65
Visualisierer Verbalisierer
visuell
& verbal
erläutert
nur verbal
erläutert
% r
ichtig g
enannte
Texta
ussagen
0
35
40
45
50
55
60
65
70 in Vorschau-
Video visuell
illustriert
nicht in
Vorschau-
Video visuell
illustriert
% r
ichtig g
enannte
Texta
ussagen
Visualisierer Verbalisierer
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 7
▪ 2 Experimente
▪ Lehrinhalt: Funktionalität des Herz-Kreislaufsystems
▪ Umsetzung:
➢ Verbale Information (Texte): Information zu Strukturen des Herz-Kreislaufsystems
➢ Bildliche Information (Bilder): Information zu Prozessen im Herz-Kreislaufsystem
▪ Lehrmaterialpräsentation: audiovisuell vs. visuell
▪ Steuerung der Präsentationszeiten:
➢ systemgesteuert (Exp. 1) vs.
➢ lernergesteuert (Exp. 2)
Typische Studien:
Bild & gehörter Text > Bild & gelesener Text (Brünken & Leutner, 2001)
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 8
5
7
9
11
13
15
17
TVT BVT
Typische Studien:
Bild & gehörter Text > Bild & gelesener Text (Brünken & Leutner, 2001)
5
7
9
11
13
15
17
TVT BVT
Experiment 1:
TVT: t (38) = 1.87; p = .035; d = .59
BVT: t (38) = .403; n.s.
TVT BV T
Experiment 1
Visuell
Experiment 2
Experiment 2:
TVT: t (36) = 2.41; p = .011; d = .78
BVT: t (36) = 1.264; n.s.
TVT BV T
Audiovisuell
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 9
Überblick
▪ Einleitung: Worum geht es?
▪ Typische Befunde zum Lernen mit Multimedia
– Text & Bild vs. nur Text
– Bild & gehörter Text vs. Bild und gelesener Text
▪ Theoretischer Hintergrund
– Cognitive Theory of Multimedia Learning
– Cognitive Load Theory
– Ist Cognitive Load messbar?
– Design-Prinzipien zum Lernen mit Multimedia
▪ Multimedia „im Kopf“? Generatives Zeichnen
– mit und ohne instruktionale Unterstützung
– Regt generatives Zeichnen metakognitive Prozesse an?
▪ Fazit
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 10
Theoretischer Hintergrund (1):
Cognitive Theory of Multimedia Learning
▪ Drei Grundannahmen zum Lernen mit Multimedia:
– aktive Verarbeitung (Mayer, 2001; Wittrock, 1990)
– duale Kodierung der Information („dual coding“: Worte & Bilder; Paivio, 1996)
& 2-Kanal-Verarbeitung („sensory modalities“: auditiv & visuell; Baddeley, 1992)
– begrenzte Verarbeitungskapazität (Baddeley, 1992; Chandler & Sweller, 1991)
Wörter
Bilder
Ohren
Augen
Vor-Wissen
TöneVerbalesModell
BilderPiktorales
Modell
Selegieren Organisieren Integrieren
Multimedia-Präsentation
SensorischesGedächtnis
Arbeits-gedächtnis
Langzeit-gedächtnis
(nach Mayer, 2009)
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 11
Theoretischer Hintergrund (2):
Cognitive Load Theory
☺
(nach Sweller, 1984)
▪ Didaktisches Ziel der Nutzung der Theorie:
– Bei geg. „intrinsic load“ den „extraneous load“ möglichst weit zu
reduzieren, um möglichst viel „Raum“ für lernwirksame informations-
verarbeitende Prozesse zu schaffen, die „germane load“ hervorrufen.
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 12
Überblick
▪ Einleitung: Worum geht es?
▪ Typische Befunde zum Lernen mit Multimedia
– Text & Bild vs. nur Text
– Bild & gehörter Text vs. Bild und gelesener Text
▪ Theoretischer Hintergrund
– Cognitive Theory of Multimedia Learning
– Cognitive Load Theory
– Ist Cognitive Load messbar?
– Design-Prinzipien zum Lernen mit Multimedia
▪ Multimedia „im Kopf“? Generatives Zeichnen
– mit und ohne instruktionale Unterstützung
– Regt generatives Zeichnen metakognitive Prozesse an?
▪ Fazit
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 13
Messung von Cognitive Load:
Doppeltätigkeits-Paradigma (Brünken, Steinbacher, Plass & Leutner, 2002)
▪ 2 Experimente
▪ Inhalt: Herzkreislauf-System & Stadtplan Florenz
▪ Primäraufgabe:
Lernen mit wechselnden Bildschirm-Seiten
– Text lesen – hören – lesen – hören – lesen – hören etc.
▪ Sekundäraufgabe:
Möglichst schnell auf Farbwechsel A A reagieren
– Reaktionszeit als Indikator für kognitive Belastung
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 14
Messung von Cognitive Load:
Doppeltätigkeits-Paradigma (Brünken, Steinbacher, Plass & Leutner, 2002)
▪ Experiment 1
– Wissenserwerb Prä-Post
» t(9)=6.97, p<.001
– Reaktionszeit bei Sekundäraufgabe
» F(2,9)= 41.19, p<.001;
» DT (V) vs. DT (AV): t(9) = 4.28, p = .002, d = 0.82
▪ Experiment 2
– Wissenserwerb Prä-Post
» t(9)=6.63, p<.001
– Reaktionszeit bei Sekundäraufgabe
» F(2,9)= 20.36, p<.001;
» DT (V) vs. DT (AV): t(9) = 7.69, p = .001, d = 0.75
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 15
Design-Prinzipien
zum Lernen mit Multimedia (Mayer, 2009)
▪ Multimedia-Prinzip:» Schüler lernen besser mit Worten und Bildern als mit Worten allein.
▪ Modalitäts-Prinzip:» Schüler lernen besser mit Bildern/Animationen und gesprochenen Erläuterungen als mit
Bildern/Animationen und erläuterndem Text auf dem Bildschirm.
▪ Redundanz-Prinzip:» Schüler lernen besser mit Animationen und gesprochenen Erläuterungen als mit Animationen,
gesprochenen Erläuterungen und Text auf dem Bildschirm.
▪ Kontiguitäts-Prinzip:» Schüler lernen besser, wenn aufeinander bezogene Texte und Bilder nah anstatt fern voneinander
(räumliche Nähe) und wenn sie simultan anstatt sequentiell (zeitliche Nähe) präsentiert werden.
▪ Kohärenz-Prinzip:» Schüler lernen besser, wenn überflüssiges (irrelevantes) Material entfernt anstatt hinzugefügt wird.
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 16
Überblick
▪ Einleitung: Worum geht es?
▪ Typische Befunde zum Lernen mit Multimedia
– Text & Bild vs. nur Text
– Bild & gehörter Text vs. Bild und gelesener Text
▪ Theoretischer Hintergrund
– Cognitive Theory of Multimedia Learning
– Cognitive Load Theory
– Ist Cognitive Load messbar?
– Design-Prinzipien zum Lernen mit Multimedia
▪ Multimedia „im Kopf“? Generatives Zeichnen
– mit und ohne instruktionale Unterstützung
– Regt generatives Zeichnen metakognitive Prozesse an?
▪ Fazit
![Page 17: Lernen mit Multimedia - ipn.uni-kiel.de · D. Leutner Lernen mit Multimedia 1 Lernen mit Multimedia Detlev Leutner 11. SH-Sommeruniversität, Akademie Sankelmark, 09.-11.08.2018 Dank](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040314/5e129e9d526f2e3708658d18/html5/thumbnails/17.jpg)
D. Leutner Lernen mit Multimedia 17
Multimedia im Kopf?
Spontanes Zeichnen beim Lesen eines Textes
Auch eine Fledermaus…Eine Fledermaus
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 18
Multimedia im Kopf?
Generatives Zeichnen
Kombination
von Text & Bild
unterstützt verstehendes Lernen.
(e.g., Mayer, 2009; Schnotz, 2005)
Aktive kognitive &
metakognitive Verarbeitung
unterstützt verstehendes Lernen.
(Leopold & Leutner, 2002; Pintrich, 2000;
Weinstein & Mayer, 1986)
Generatives
Zeichnen
Lernen mit
Multimedia
Selbstreguliertes
Lernen
Multimedia
„im Kopf“?
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 19
Generatives Zeichnen:
Angeregte kognitive & metakognive Prozesse
▪ Generative Theory of Drawing Instruction (Van Meter & Garner, 2005)
Schmeck (2010; Dissertation),
see also Leutner & Schmeck (2014;
Cambridge Handbook of Multimedia Learning)
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 20
Generatives Zeichnen
ohne instruktionale Unterstützung
▪ Vergleich
– Lesen vs. Lesen & Zeichnen
Studies A: Drawing without instructional support
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 21
Generatives Zeichnen
ohne instruktionale Unterstützung
▪ Lehrstoff: Dipol-Charakter des Wasser-Molküls
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 22
Generatives Zeichnen
ohne instruktionale Unterstützung
▪ Effektstärken Cohen‘s d (5 Studien; Lesen vs. Lesen & Zeichnen)
Drawing
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 23
Generatives Zeichnen:
Mentale Vorstellungsbilder
▪ Vergleich
– Lesen vs. Lesen und mentales Vorstellen
Study B: Mental Imagery
![Page 24: Lernen mit Multimedia - ipn.uni-kiel.de · D. Leutner Lernen mit Multimedia 1 Lernen mit Multimedia Detlev Leutner 11. SH-Sommeruniversität, Akademie Sankelmark, 09.-11.08.2018 Dank](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040314/5e129e9d526f2e3708658d18/html5/thumbnails/24.jpg)
D. Leutner Lernen mit Multimedia 24
▪ Lehrstoff: Dipol-Charakter des Wasser-Molküls
Generatives Zeichnen:
Mentale Vorstellungsbilder
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 25
▪ Effektstärke Cohen‘s d (1 Studie; Lesen vs. Lesen & mentales Vorstellen)
Generatives Zeichnen:
Mentale Vorstellungsbilder
Mental ImageryDrawing
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 26
Generatives Zeichnen
mit instruktionaler Unterstützung
▪ Vergleich
– Lesen vs. Lesen & Zeichnen mit instruktionaler Unterstützung
Studies C: Drawing with instructional support
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 27
Generatives Zeichnen
mit instruktionaler Unterstützung
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 28
Generatives Zeichnen
mit instruktionaler Unterstützung
Drawing with Instructional SupportDrawing Mental Imagery
▪ Effektstärken Cohen‘s d (5 Studien; Lesen vs. Lesen & Zeichnen)
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 29
Generatives Zeichnen:
Schlussfolgerungen
▪ Das „Generative Drawing Principle in Multimedia Learning“:
– Asking students to create drawings while reading text causes generative processing that
leads to better learning outcomes (Schwamborn, Mayer et al., 2010; see also Leutner &
Schmeck, 2014: Cambridge Handbook of Multimedia Learning)
» Mechanismus:
Anregung metakognitiver Prozesse?
Blickbewegungs-Studie
▪ [ Das „Prognostic Drawing Principle in Multimedia Learning“: ]
– The quality of learners’ drawings during learning
predicts the quality of their learning outcomes.
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 30
Überblick
▪ Einleitung: Worum geht es?
▪ Typische Befunde zum Lernen mit Multimedia
– Text & Bild vs. nur Text
– Bild & gehörter Text vs. Bild und gelesener Text
▪ Theoretischer Hintergrund
– Cognitive Theory of Multimedia Learning
– Cognitive Load Theory
– Ist Cognitive Load messbar?
– Design-Prinzipien zum Lernen mit Multimedia
▪ Multimedia „im Kopf“? Generatives Zeichnen
– mit und ohne instruktionale Unterstützung
– Regt generatives Zeichnen metakognitive Prozesse an?
▪ Fazit
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 31
Generatives Zeichnen:
Studie zu metakognitiven Prozessen (Hellenbrand, Opermann, Schmeck & Leutner, 2018)
(Schmeck et al., 2014)
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 32
Generatives Zeichnen:
Studie zu metakognitiven Prozessen (Hellenbrand, Opermann, Schmeck & Leutner, 2018)
6.88
4.04
0
2
4
6
8
10
Lernzuwachs im Fachwissen
Ø P
unktz
ahl
Wie viel haben die SuS (dazu) gelernt?
Selbst erstellte Zeichnungen Vorgegebene Bilder
*
Maximal zu erreichende
Punktzahl im
Fachwissenstest (Prä-
sowie Post): 19 Punkte
Gruppe N T-Test für unabhängige Stichproben
M SD t df p d
VorwissenZeichnungen
Bilder
26
26
7.77
9.15
3.31
4.45-1.27 50 .209 -
LernzuwachsZeichnungen
Bilder
26
26
6.88
4.04
4.36
3.482.60 50 .012 0.72
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 33
Generatives Zeichnen:
Studie zu metakognitiven Prozessen (Hellenbrand, Opermann, Schmeck & Leutner, 2018)
▪ Analyse von Blickwechseln vom Bild zum Text und vice versa
Areas of
Interest
Transitions:
Bild-Text-Wechsel
Transition rate:
Bild-Text-Wechsel pro
individueller Lernzeit
(in Minuten)
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 34
Generatives Zeichnen:
Studie zu metakognitiven Prozessen (Hellenbrand, Opermann, Schmeck & Leutner, 2018)
▪ Führt die Anwendung der
Lernstrategie des generativen
Zeichnens verstärkt dazu,
dass…
– sich die Lernenden beim Lernen
selbst überwachen und
regulieren?
– Transition Rate Bild/Text
Gruppe N Mann-Whitney-U Test
Mdn U z p d
Transition rateZeichnungen
Bilder
26
26
2.46
1.23104.0 -4.28 < .001 1.19
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 35
Generatives Zeichnen:
Studie zu metakognitiven Prozessen (Hellenbrand, Opermann, Schmeck & Leutner, 2018)
▪ Führt die Anwendung der
Lernstrategie des generativen
Zeichnens verstärkt dazu,
dass…
– die Bild-Text-Wechsel auf die
zentralen Stellen des Textes
ausgeführt werden?
– Anteil Bild/Text-Wechsel
Gruppe N T-Test für unabhängige Stichproben
M SD t df p d
Anteil Bild-Text-Wechsel
auf zentrale Textstellen
Zeichnungen
Bilder
26
26
.59
.47
.08
.222.95 50 .006 0.82
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 36
Überblick
▪ Einleitung: Worum geht es?
▪ Typische Befunde zum Lernen mit Multimedia
– Text & Bild vs. nur Text
– Bild & gehörter Text vs. Bild und gelesener Text
▪ Theoretischer Hintergrund
– Cognitive Theory of Multimedia Learning
– Cognitive Load Theory
– Ist Cognitive Load messbar?
– Design-Prinzipien zum Lernen mit Multimedia
▪ Multimedia „im Kopf“? Generatives Zeichnen
– mit und ohne instruktionale Unterstützung
– Regt generatives Zeichnen metakognitive Prozesse an?
▪ Fazit
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 37
Fazit
▪ Lernen mit Text und Bild
(d.h. Lernen mit Multimedia)
ist (im Allgemeinen) lernförderlicher
als Lernen nur mit Text.
▪ Forschung zum Lernen mit Multimedia
hat empirisch validierte
Design-Prinzipien hervorgebracht
– u.a. Multimedia-, Modalitäts-, Redundanz-,
Kontiguitäts-, Kohärenz-Prinzip
▪ Aus Perspektive des Selbstregulieren Lernens
kann es sinnvoll sein, Lernende selbst Bilder
zeichnen zu lassen (Multimedia „im Kopf“).
– Das fördert metakognitive Prozesse der Überwachung
und Selbstregulation des Lernprozesses.
www.uni-due.de/LLPsych
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 38
https://community.articulate.com/articles/coherence-principle-less-material-for-better-learning
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 39
https://community.articulate.com/articles/coherence-principle-less-material-for-better-learning
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 40
https://sites.google.com/site/cognitivetheorymmlearning/coherence-principle
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 41
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D. Leutner Lernen mit Multimedia 42
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Luftpumpe
▪ Rolf Plötzner, PH Freiburg