Jan L. Plass Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia in der Fremdsprachenausbildung Abstract. This paper is concerned with the theoretical foundations of second language acquisition with Multimedia, with a focus on text comprehension. After describing the cognitive processes involved in text comprehension, theories of Multimedia learning and their application to second language acquisition are discussed, namely the Dual Coding Theory, the Cognitive Load Theory and the Generative Theory ofMultimedia Learning. To illustrate these theories, the results of related empirical research studies are provided. In addition, some moderating effects of individual differences on learning with Multimedia are discussed. On the basis of these theoretical considerations, a cognitive approach to learning with Multimedia is proposed, which focuses on text comprehension. In this approach, the function of Multimedia elements in an instructional software is defined based on the support they provide for the cognitive processes of the learner. The paper concludes with a description of potential benefits of Multimedia software for second language acquisition which are derived from the theories discussed. 1. Einführung In den letzten Jahren konnte in zunehmendem Maße die Entwicklung von Multimedia- Software und deren Einsatz in der Fremdsprachenausbildung beobachtet werden. Der Begriff „Multimedia" soll für den Gebrauch in diesem Beitrag als computer-basierte Präsentation von Informationen in Form von Text, Bildern, Video, Animationen und Sound definiert werden, wobei mindestens eine zeitbasierte Komponente (z.B. Video oder Sound) enthalten sein muß. Multimedia-Informationen sind weitverbreitete und akzeptierte Präsentationsformen von Informationen in der Sprachenausbildung (Leow 1995; Oller 1996; Omaggio 1979; Secules/ Herronffomasello 1992). Die Verfügbarkeit dieser Multimedia- Software führt zu einer Reihe von generellen Fragen zum Lernen mit neuen Medien (Clark 1983, 1994; Clark/ Salomon 1986; Kozma 1991; Levie/ Lentz 1982; Ross 1994) und zu spezifischen Fragen bezüglich ihrer Lernwirksamkeit in der Fremdsprachenausbildung (Chun/ Plass 1996a, 1996b; Cohen 1987; Hanley/ Herron/ Cole 1995; Tang 1992; Teichert 1996). Hierzu ist insbesondere ein besseres Verständnis der kognitiven Verarbeitung der verschiedenen Informationen beim Lernen mit Multimedia und des Einflusses individueller Lernerunterschiede notwendig. Ist der oft zu beobachtende erhöhte Lernerfolg beim Einsatz von Multimedia-Software nur Resultat eines Neuheitseffektes, von welchem erwartet werden kann, daß er nach längerer Verwendung nachlassen wird? Worauf basiert die Lernwirksamkeit von Multimedia in der Sprachenausbildung? Welche theoretischen Modelle und Theorien können die verbesserten Lernergebnisse erklären und damit helfen, Design- Prinzipien für die Entwicklung von Multimedia-Applikationen für die Fremdsprachenausbildung zu entwickeln? lFLllllL 28 (1999) Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia 15 In diesem Beitrag wird zur Beantwortung dieser Fragen zuerst ein Überblick über theoretische Grundlagen des Sprachenlernens mit Multimedia und über Ergebnisse empirischer Untersuchungen zur Lernwirksamkeit von Multimedia gegeben. Darauf folgend wird ein kognitiver Ansatz zum Lernen mit Multimedia vorgestellt, der am Beispiel des Textverstehens beim Sprachenlernen verdeutlicht wird. Der Beitrag schließt mit einer Zusammenfassung und Schlußfolgerungen für das Design von Multimedia-Anwendungen für die Sprachenausbildung ab, die auf dem vorgestellten Ansatz beruhen. Dabei werden die wichtigsten potentiellen Vorteile des Einsatzes von Multimedia in der Fremdsprachenausbildung herausgearbeitet. 2. Theoretische Grundlagen des Sprachenlemens mit Multimedia Die theoretischen Grundlagen des Einsatzes von Multimedia und die Lernwirksamkeit dieser Materialien können nur im Kontext eines speziellen Wissensgebietes und oft sogar nur unter Berücksichtigung der speziellen Anwendung innerhalb dieses Wissensgebietes sinnvoll betrachtet werden. Beim Sprachenlernen zeigt bereits eine kurze Analyse der existierenden Software, daß die verschiedenen zu entwickelnden linguistischen Kompetenzen sehr verschiedene Funktionalitäten in einer Software erfordern, die auf sehr unterschiedlichen theoretischen Überlegungen beruhen. Software zur Unterstützung der Sprechkompetenz beinhaltet zum Beispiel oft Komponenten der Spracherkennung (speech recognition), während Software zur Unterstützung des verstehenden Lesens vor allem Textinformationen und Lesehilfen für den Lernenden bereitstellt. Als konkretes Anwendungsfeld für die zu diskutierenden theoretischen Grundlagen des Lernens mit Multimedia soll in diesem Beitrag die linguistische Kompetenz des verstehenden Lesens bzw. des Textverstehens betrachtet werden, was jedoch keine Wertung der Bedeutung der anderen Kompetenzen darstellen soll. Dazu wird zunächst ein kurzer Überblick über das Textverstehen beim verstehenden Lesen gegeben. Anschließend werden einige theoretische Grundlagen des Lernens mit Multimedia dargelegt, die anhand der Ergebnisse empirischer Untersuchungen illustriert werden. 2.1 Sprachenlernen und Textverstehen Textverstehen ist ein Untersuchungsgegenstand sowohl für Texte in der Muttersprache (Ll) als auch in einer Fremdsprache (L2). Da eine Vielzahl von Untersuchungen und Publikationen zum Textverstehen in L1 und L2 existiert (Anderson/ Pearson 1984; Bernhardt 1991; Carrell 1984, 1985, 1987, 1988; Carrell/ Eisterhold 1983; Goodman 1967, 1985; Kern 1989; Smith 1971, 1979, 1982), soll in diesem Abschnitt nur eine Zusammenfassung derer Erkenntnisse gegeben werden. In der LI-Forschung wird Textverstehen oft als dynamischer Prozeß des Konstruierens kohärenter mentaler Repräsentationen der im Text enthaltenen verbalen Informationen auf verschiedenen Ebenen von Text und Kontext definiert, der innerhalb der beschränkten Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses abläuft (Britton/ Graesser 1996; Kintsch 1988, 1998; Mayer 1984; Swaffar, Arens/ Byrnes 1991). Dabei wählt der Leser relevante Informationen IFlLlllL 28 ( 1999) 16 Jan L.Plass aus den angebotenen Informationen aus, organisiert diese Informationen in kohärente propositionelle Repräsentationen im Kurzzeitgedächtnis und integriert diese Repräsentationen in das vorhandenen mentale Modell im Langzeitgedächtnis (Abb. 1 [Mayer 1984; van Dijk/ Kintsch 1983]). Kurzzeitgedächtnis Text Langzeitgedächtnis Abb. 1: Grundlegende kognitive Prozesse beim Textverstehen (vgl. Mayer 1984) Das Ergebnis des Verstehens eines Textes ist daher die Konstruktion eines mentalen Modells, welches die individuelle Repräsentation eines Ereignisses oder Prozesses durch den Lernenden darstellt (Mayer 1993). In der L2-Forschung können gegenwärtig zwei grundlegende theoretische Ansätze zum Textverstehen identifiziert werden, die in zunehmendem Maße Überschneidungen zeigen. Der erste Ansatz, der auch als Lese-Komponenten-Ansatz (Reading Components Approach) bezeichnet werden kann, identifiziert grundlegende Kenntnisse und Fähigkeiten, die zum verstehenden Lesen benötigt werden, und betrachtet die kognitiven Prozesse beim Textverstehen (Carr/ Levy 1990). Grabe (1991) nennt sechs generelle Kenntnisse und Fertigkeiten: automatische Erkennungsstrategien, Vokabelkenntnisse und strukturelle Kenntnisse, formale Diskurs-Strukturkenntnisse, Sachkenntnisse und Hintergrundkenntnisse, Kenntnisse und Fähigkeiten in Synthese und Evaluation und metakognitive Kenntnisse und Beobachtung der eigenen Leistung. Oft wird zu diesen generellen Kenntnissen und Fähigkeiten betrachtet, welche Lernprozesse ausgeführt werden müssen, um sie zu erlernen. Dies führt zur wachsenden Bedeutung des auf Ergebnissen der LI-Forschung basierenden Prozeßansatzes, in welchem die organisierte aber nicht-lineare Bearbeitung verschiedenster kognitiver Prozesse des Textverstehens betrachtet wird (Horiba 1996; Just/ Carpenter 1980; Rayner/ Pollatsek 1989): Die Lernenden verstehen einen Text, indem sie eine mentale Repräsentation der im Text enthaltenen verbalen Informationen erzeugen (Kintsch 1988, 1998; Mayer 1984; Swaffar/ Arens/ Byrnes 1991). Diese Repräsentation wird durch eine Kombination von verschiedenen hierarchisch organisierten, nicht-linear abgearbeiteten kognitiven Prozessen gebildet, die z.B. das Erkennen von Buchstaben, Zeichen und Worten und die Analyse der Syntax und der semantischen Struktur von Klauseln und Sätzen beinhalten. Ein zweiter Ansatz verwendet zur Beschreibung des Textverstehens eine Reihe von Metaphern. Die wichtigsten Metaphern sind hierbei die Bottom-up-Verarbeitung, die Topdown-Verarbeitung und die Interaktive Verarbeitung (vgl. Samuels/ Karnil 1984; Silberstein 1987; Swaffar/ Arens/ Byrnes 1991). Bottom-up-Modelle der Informationsverarbeitung betrachten dabei das Dekodieren des Texts als wichtigste Priorität und konzentrieren sich auf lFLwL 28 (] 999) Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia 17 die dafür notwendigen lower-level-Prozesse, wie das Erkennen von Buchstaben und Worten (Koda 1992). Top-down-Verarbeitungsmodelle konzentrieren sich im Gegensatz dazu auf die Interpretation des Textes durch den Leser und die Rolle des Vorwissens des Lernenden. Die hierbei abgearbeiteten higher-level-Prozesse umfassen zum Beispiel das Formulieren von Vermutungen über den Textinhalt, die auf im Text gefundenen Begriffen und Kategorien beruhen und die während des weiteren Lesens verifiziert werden (Coady 1979; Goodman 1967). Die dritte Metapher zur Beschreibung des Textverstehens beschreibt die interaktiven Prozesse, die der Lernende während des Leseprozesses ausführt (Rumelhart 1977). Dabei existieren sowohl eine generelle Interaktion zwischen dem Leser und dem Text, in welcher der Leser eigene Hintergrundkenntnisse zur Konstruktion einer mentalen Repräsentation des Textinhaltes heranzieht als auch die Interaktion zahlreicher Komponenten-Fähigkeiten, die gemeinsam im Leseprozeß wirksam sind. Grabe bezeichnet diese Fähigkeiten als "low-level rapid, automatic identification skills and an array of higher-level comprehension/ interpretation skills" (Grabe 1991: 383). Der interaktive Ansatz berücksichtigt daher sowohl die lower-level-Verarbeitungsfähigkeiten (Identifizieren und Dekodieren) als auch die higherlevel-Fähigkeiten des Denkens und Verstehens (Interpretieren, Schlußfolgern). Zum Textverstehen ist es demnach erforderlich, daß die Lernenden in der Lage sind, problemlos zwischen Top-down- und Bottom-up-Verarbeitung zu wechseln (Silberstein 1987; Swaffar/ Arens/ Byrnes 1991; Coady 1993). Um die Prozesse des Lesens in der L2 zu verstehen, müssen sowohl die dargestellten L 1- Leseprozesse als auch die beschriebenen L2-Prozesse berücksichtigt werden, was die Frage der Stärke des Einflusses von Lesefähigkeiten in der Ll und von Kenntnissen in der L2 auf die Kompetenz im Lesen in der L2 aufwirft. Basieren also die Lesefähigkeiten in der L2 hauptsächlich auf den LI-Lesefähigkeiten oder auf der Kompetenz in der L2? Textverstehen in der Muttersprache und in einer Fremdsprache unterscheiden sich in einigen für die Sprachenausbildung relevanten Faktoren, die vor allem Vokabelkenntnisse, Transfereffekte von Ll auf L2 und Unterschiede im sozialen Kontext der Sprachfähigkeiten betreffen (Grabe 1991). Als Implikationen dieser Unterschiede für die kognitiven Prozesse beim Textverstehen konzentrieren sich Lernende mit geringen Vorkenntnissen in der L2 oft auf lower-level-Prozesse, wie die Identifikation von Wörtern, während Lernende mit besser entwickelten L2-Kompetenzen ihre Aufmerksamkeit verstärkt auf abstraktere konzeptionelle (higher-level) Fähigkeiten konzentrieren und ihre Vorkenntnisse besser nutzen, um den Textinhalt zu interpretieren und ihre Vermutungen zu verifizieren. Horiba (1996) stellte kürzlich in einer Untersuchung fest, daß LI-Leser mehr Ressourcen für higher-level-Prozesse, wie die Erzeugung von Vermutungen über den Textinhalt, verwenden, während L2- Lesermehr Ressourcen für lower-level-Prozesse einsetzten. Bernhardt/ Kamil (1995) haben in einer Meta-Studie festgestellt, daß die von der LI-Kompetenz gebundene Varianz etwa 20 Prozent beträgt, während linguistische Kenntnisse in der L2 mehr als 30 Prozent der Varianz binden. Der Einfluß von Ll- und L2-Kompetenzen auf das Verstehen eines L2- Textes und die dabei ablaufenden kognitiven Prozesse hängen demnach stark von der Kompetenz des jeweiligen Lernenden ab und können nicht allgemein bestimmt werden. Ausgehend von dieser kurzen Darstellung der kognitiven Prozesse beim Textverstehen soll in diesem Beitrag dargelegt werden, welche Funktion Multimedia-Informationen beim f'LlllL 28 ( 1999) 18 Jan L.Plass Verstehen eines Textes in einer Fremdsprache haben können. Dazu werden in den folgenden Abschnitten zunächst einige theoretische Ansätze des Lernens mit Multimedia vorgestellt und dann ein kognitiver Ansatz entwickelt, der die Funktion von Multimedia beim Textverstehen beschreibt. 2.2 Lernen mit Multimedia Die Besonderheiten des Lernens mit Multimedia basieren auf der Möglichkeit der Präsentation von Informationen in verschiedenen Formen und der Möglichkeit der Kombination dieser Präsentationsformen in einer integrierten Lernumgebung. Diese unterschiedlichen Präsentationsformen von Informationen, z.B. als Text, Bild, Ton, Video oder Animation werfen eine Reihe. von Fragen auf, die sich auf das Lernen mit diesen Informationen beziehen und insbesondere die kognitiven Prozesse betreffen, welche die Lernenden beim Verarbeiten dieser Informationen durchlaufen müssen. Oft werden das Erlangen der Aufmerksamkeit und die Motivation der Lernenden als wichtigstes Potential der Lernwirksamkeit von Multimedia dargestellt. Aufmerksamkeit und Motivation stellen zwar Voraussetzungen für das Auswählen relevanter Informationen dar, sie sind jedoch nicht die alleinigen Faktoren, die Einfluß auf die beim Lernen ablaufenden kognitiven Prozesse haben. Andere Faktoren sind zum Beispiel die Verständlichkeit der Materialien und ihre Relevanz für den jeweiligen Lernenden. Aufmerksamkeit und Motivation sind vor allem dann wichtig, wenn die Lernumgebung und das zugrundeliegende Lernparadigma im allgemeinen betrachtet werden. Hier zeichnet sich ein erster potentieller Vorteil des Einsatzes von Multimedia-Systemen beim Sprachenlernen ab, nämlich die Möglichkeit der Gestaltung konstruktivistischer Lernumgebungen. In einer solchen Lernumgebung sind die Lernenden aktiv an der Konstruktion ihres Wissens beteiligt und nicht, wie immer noch weit verbreitet in Lernsoftware zu finden, bloße „Empfänger" von Informationen (Duffy/ Jonassen 1997). Ein Beispiel für eine solche Lernumgebung ist das Projekt netLearn (Chun/ Plass in press). In diesen zur Vermittlung über das World-Wide-Web entwickelten Materialien werden amerikanische Studenten der deutschen Sprache vor ein komplexes reales Problem gestellt, das sie im Rahmen eines Projektes zu lösen haben. Diese Lernmethode, die als "Anchored Instruction" beschrieben werden kann, versetzt die Lernenden in die Lage eines Studenten, der im Ausland (Deutschland) studieren möchte. Dazu müssen Anträge gestellt werden (Lesen, Schreiben), Nachrichten auf dem Anrufbeantworter gehört (Hören) und hinterlassen (Sprechen) werden und eine Reihe von anderen Aktivitäten ausgeführt werden, um den Studienplatz zu erhalten und die Reise nach Deutschland und eine Unterbringung am Studienort zu organisieren. Der durch die Verwendung von Multimedia-Informationen unterstrichene Realitätsbezug dieser Methode unterstützt vor allem den Transfer der von den Lernenden verwendeten Kompetenzen und der gefundenen Problemlösungsstrategien auf andere Bereiche der Sprachkompetenz. Die Präsentation von Informationen im Multimedia-Format kann sowohl zu besseren Lernleistungen führen oder aber, unter gewissen Umständen, das Lernen beeinträchtigen. Dieses Kapitel beschreibt daher Theorien zum Lernen mit Multimedia, die diese Effekte des verbesserten oder beeinträchtigten Lernerfolges erklären helfen. Für die konkreten Beispiele JFLiruL 28 ( 1999) Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia 19 und empirischen Untersuchungen wird die Kompetenz des verstehenden Lesens (Textverstehen) verwendet. 2.2.1 Dual Coding Theory Die Dual Coding Theory postuliert die Existenz von zwei getrennten, unabhängig voneinander existierenden Arbeitsspeichern in der menschlichen Informationsverarbeitung, einem Speicher für verbale Informationen und einem für nicht-verbale Informationen (Paivio 1971, 1986; Mayer/ Gallini 1990; Mayer/ Sims 1994; Schnotz 1993). Diese Trennung der Verarbeitung verbaler und nicht-verbaler Informationen wird mit dem fundamentalen Unterschied in der Darstellung der jeweiligen Informationsart begründet: Verbale Informationen werden symbolisch-abstrakt in Form einer Sprache, nicht-verbale Informationen in Form einer Analogie zur realen Umwelt dargestellt bzw. wahrgenommen. Verbale Informationen werden linear verarbeitet und in Form von Ideen bzw. ,Propositionen' gespeichert. Nichtverbale Informationen werden gleichzeitig bzw. parallel wahrgenommen und in Form mentaler Bilder (mental images) gespeichert. Verbale Informationen behalten ihre separaten und diskreten Eigenschaften und Informationen innerhalb eines Textes, während komplexe nicht-verbale Bilder bestimmte Objekte enthalten können, die, räumlich in das Gesamtbild eingebettet, ihre Identität verloren haben. Beispiele dafür sind das Verschmelzen von eng beieinanderstehenden Bäumen zu einem Wald oder die Kombination von drei horizontalen und einer vertikalen Strecke zum Buchstaben „E". Wenn der Lernende sowohl verbale als auch nicht-verbale Informationen auswählt und im Kurzzeitgedächtnis speichert und verarbeitet, kann es zur Ausbildung von sogenannten referentiellen Verbindungen (referential connections) zwischen diesen Informationen kommen. Werden die Informationen und die Verbindungen zwischen ihnen ins Langzeitgedächtnis übernommen, dann stehen zwei Zugangswege zu diesen in voneinander unabhängigen Systemen gespeicherten Informationen zur Verfügung: Über die verbale Information und über die nicht-verbale Information. Die Aktivierung einer dieser Informationen führt über die erzeugte Verbindung zur Aktivierung der anderen Information. Wenn z.B. der Begriff „Telefon" durch die Abbildung eines Telefons visualisiert wird, dann kann beim Abruf der Information aus dem Langzeitgedächtnis das Bild eines Telefons verwendet werden, um die Vokabel „Telefon" zu aktivieren. Anstelle des visuellen Bildes kann auch der Ton eines klingelnden Telefons verwendet werden, der neben dem akustischen „Bild" auch ein viscerales „Bild" erzeugen kann, z.B. wenn der Ton besonders unangenehm auf den Lernenden wirkt. Eine wichtige Konsequenz dieser Theorie und der Annahme der Unabhängigkeit der beiden Arbeitsspeicher sind die additiven Lerneffekte, die bei der gemeinsamen Verwendung von verbalen Informationen und nicht-verbalen, z.B. visuellen Informationen auftreten können. In einer Studie mit 160 amerikanischen Deutschstudenten mit dem Programm CyberBuch (Chun/ Plass 1995, 1997b) wurde als Ergebnis festgestellt, daß in einem deutschsprachigen literarischen Text mit Multimedia-Annotationen 31,2% der Wörter mit verbalen und visuellen Annotationen erinnert wurden, jedoch nur 17,9%, wenn nur verbale Annotationen vorlagen (Chun/ Plass 1996a). In der Nacherzählung des Textes gaben die Versuchsteilnehmer 58,0% der Annotationen wieder, deren Wörter sowohl über verbale als auch ]F]Lm, 28 ( 1999) 20 Jan L.Plass visuelle Informationen verfügten, jedoch nur 38,2% der Ideen bzw. Propositionen des Textes, deren Wörter nur über verbale Annotationen verfügten (Chun/ Plass 1996b). Diese statistisch signifikanten Effekte unterstützen die Annahmen der Dual Coding Theory und deren Voraussage der verbesserten Lernergebnisse bei der Verwendung von verbalen und visuellen (nicht-verbalen) Informationen. Aus kognitionspsychölogischer Sicht kann daher als weiterer potentieller Vorteil der Verwendung von Multimedia-Informationen zum Sprachenlernen benannt werden, daß diese Informationen in unterschiedlichen Systemen des menschlichen Arbeitsspeichers abgearbeitet werden und deshalb einen erhöhten Lerneffekt erzielen können. Werden also zu einem Text auch visuelle Informationen dargestellt, die Bezug zu diesem Text haben, dann kann durch das Erzeugen von referentiellen Verbindungen der unabhängig gespeicherten verbalen und visuellen Informationen im Kurzzeitgedächtnis ein verbesserter Behaltenseffekt erwartet werden. Dies ist jedoch nicht unter allen Bedingungen und für alle Lernenden der Fall, wie im folgenden Abschnitt zum Cognitive Load Effect dargestellt werden soll. 2.2.2 Cognitive Load Effect Als Cognitive Load wird die Belastung des menschlichen Arbeitsspeichers (working memory) bei der Verarbeitung von Informationen bezeichnet (Baddeley 1992; Chandler/ Sweller 1991; Harrington/ Sawyer 1992; Sweller 1988). Diese Belastung muß unterBerücksichtigung der Kapazität des menschlichen Arbeitsspeichers betrachtet werden, der im Durchschnitt zwischen fünf und neun Informationseinheiten gleichzeitig fassen kann (Miller 1956). Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Belastung des Arbeitsspeichers, so zum Beispiel die Komplexität der Information, die Anzahl der Verweise auf externe, nicht im Text enthaltenen Informationen, die Anzahl.der Verweise auf andere Ideen und Informationen im selben Text (item interactivity, Sweller 1988, 1994) und die Anzahl der pro Zeiteinheit wahrzunehmenden Informationseinheiten. Während die erstgenannten Faktoren generell für alle Informationen gültig sind, ist der letztere vor allem bei zeitabhängigen Informationen wie Video oder Audio relevant. Hier kann es in Abhängigkeit von zahlreichen Lernereigenschaften zu einer Überlastung des Arbeitsspeichers kommen, wenn die Anzahl der dargestellten Informationen pro Zeiteinheit die Verarbeitungskapazität des menschlichen Informationsverarbeitungssystemes überschreitet, eine Situation, die vor allem beim Lernen mit Multimedia auftreten kann. Im Fall des verstehenden Lesens mit Multimedia-Unterstützung kann dies zu kognitiven Überlastungen führen, die sich in einem reduzierten Verstehen des Textes ausdrücken können, das zum Teil sogar geringer sein kann als bei Texten ohne Multimedia-Hilfen. Dieser Auslöschungseffekt wurde in einer Studie mit 152 amerikanischen Deutschstudenten festgestellt (Plass/ Chun/ Mayer/ Leutner 1999), die das verstehende Lesen mit der Multimedia-Software CyberBuch für Lernende mit unterschiedlichen verbalen und visuellen (räumlichen) Fähigkeiten untersuchte. Es wurden deutliche Einbrüche in den Ergebnissen des·nachfolgenden Vokabeltests bei Versuchspersonen mit geringen verbalen Fähigkeiten und bei solchen mit geringen visuellen (räumlichen) Fähigkeiten gefunden, wenn diese beim Lesen eines literarischen Textes in einer Fremdsprache sowohl visuelle. als auch verbale FLllL 28 (1999) Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia 21 Informationen nachschlagen mußten. Mit anderen Worten, die wegen der geringen verbalen oder visuellen Fähigkeiten mit der Bearbeitung der verbalen oder visuellen Informationen schon stark genutzten kognitiven Ressourcen wurden über ihre Kapazität hinaus belastet, wenn zusätzlich die jeweils andere Informationsart verarbeitet werden sollte. Die Folgen waren verringerte Lernergebnisse. Die Verwendung von Multimedia-Informationen in Software zur Fremdprachenausbildung muß also die kognitive Belastung der Lernenden bei der Verarbeitung der dargestellten Informationen berücksichtigen und eine Überlastung vor allem der Lernenden mit geringeren verbalen oder visuellen Fähigkeiten verhindern. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass die Anzahl der gleichzeitig auf dem Bildschirm dargestellten Informationen gering gehalten wird und die Lernenden zusätzliche visuelle oder verbale Informationen bei Bedarf abrufen können. Aufbauend auf dem Cognitive Load Effect und der Dual Coding Theory wurde kürzlich die Generative Theory of Multimedia Learning (Mayer 1997) vorgestellt, die im folgenden Abschnitt beschrieben werden soll. 2.2.3 Generative Theory of Multimedia Learning Die Generative TheoryofMultimedia Learning (Mayer 1997; Mayer/ Steinhoff/ Bower/ Mars 1995) betrachtet Lernen im Allgemeinen und im Besonderen Lernen mit Multimedia als einen aktiven Prozeß, in dem der Lernende visuelle und verbale Informationen auswählt und verarbeitet und dadurch neues Wissen konstruiert. Sinnvolles Lernen findet statt, wenn die Lernenden relevante Informationen aus der Vielzahl der präsentierten Informationen auswählen, diese ausgewählten Informationen im Kurzzeitgedächtnis in kohärente mentale Repräsentationen organisieren und diese neue Wissensrepräsentationen in die bereits im Langzeitgedächtnis gespeicherten Wissensstrukturen integrieren. Wird mit visuellen und verbalen (Multimedia-) Informationen gelernt, welche nach der Dual Coding Theory in einem verbalen und einem nicht-verbalen (z.B. visuellen) System verarbeitet werden, dann kann angenommen werden, daß diese kognitiven Prozesse des Auswählens, Organisierens und Integrierens von Informationen in zwei unterschiedlichen Informationsverarbeitungssystemen abgearbeitet werden: Einern verbalen und einem visuellen System. Visuelle Informationen werden dabei ausgewählt und in das visuelle System übernommen, verbale Informationen in das verbale System. Visuelle Informationen werden im visuellen System in kohärente mentale Repräsentationen organisiert, verbale Informationen im verbalen System. Diese mentalen Repräsentationen der visuellen und verbalen Informationen können nun miteinander integriert werden, d.h. referentielle Beziehungen zwischen beiden Systemen können hergestellt werden. In einer Reihe von empirischen Untersuchungen (Mayer/ Gallini 1990; Mayer/ Anderson 1991; Mayer/ Sims 1994) wurde dabei als Bedingung festgestellt, daß beide mentalen Repräsentationen gleichzeitig im Kurzzeitgedächtnis gespeichert sein müssen. Dieser Effekt der Gleichzeitigkeit, von Mayer (1997) als Contiguity-Effect bezeichnet, erlaubt wichtige Schlußfolgerungen für das Design von Multimedia-Materialien: Informationen, die zueinander in Bezug stehen, müssen so zugänglich sein, daß die Lernenden sie gleichzeitig im menschlichen Arbeitsspeicher ablegen und Verbindungen zwischen ihnen herstellen könlE'LlUIL 28 (1999) 22 Jan L.Plass nen. Beim Textverstehen können z.B. für im Text enthaltene Vokabeln visuelle und verbale Informationen zu Verfügung gestellt werden, die diese Vokabeln illustrieren bzw. annotieren. Soll hierbei eine referentielle Verbindung zwischen diesen Informationen ermöglicht werden, dann müssen Text und Bild (oder Video) so zugänglich sein, daß sie gleichzeitig oder direkt nacheinander abgerufen werden können. Betrachtet der Lernende zum Beispiel im Programm CyberBuch als Illustration der Vokabel „Kutter" das Bild eines Kutters und liest dann eine Erklärung "kleines Fischerboot mit Motor") bzw. die Übersetzung der Vokabel in die Muttersprache (z.B. englisch "cutter"), dann können zwischen diesen Informationen referentielle Verbindungen aufgebaut werden, die mit den Informationen ins Langzeitgedächtnis übernommen werden können (Abb. 2 und Abb. 3 [S. 23]). Abb. 2: Projekt CyberBuch 1 Zum Begriff „Kutter" ist eine Erklärung des Wortes in deutscher Sprache verfügbar. Alternativ kann die L ! -Übersetzung abgerufen werden. IFlLll! lL 28 (l 999) Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia 23 Abb. 3: Projekt CyberBuch 2 Wie implizit schon mehrfach angedeutet, spielen bei diesen Prozessen des Lernens mit Multimedia, insbesondere bei der Verarbeitung der visuellen und verbalen Informationen, die kognitiven Fähigkeiten der Lernenden eine bedeutende Rolle. Im folgenden Abschnitt sollen deshalb einige relevante individuelle Unterschiede zwischen Lernenden betrachtet werden. 2.2.4 Einfluß individueller Lernerunterschiede Individuelle Lernerunterschiede in der Fremdsprachenausbildung sind Gegenstand einer wachsenden Anzahl von Untersuchungen (Anderson 1991; Chun/ Plass 1996a, 1996b; Corbett/ Smith 1984; Skehan 1991; Stanovich 1980). Aus den zahlreichen Variablen, die Unterschiede zwischen verschiedenen Personen beschreiben (vgl. Jonassen/ Grabowski 1993; Keefe, 1989) sind die verbalen und visuellen Fähigkeiten und die Lernpräferenzen als Verbalisierer (Präferenz für Lernen mit verbalen Informationen) und Visualisierer (Präfe- 2 Die Visualisierung des Begriffes „Kutter" durch ein Bild kann direkt vor oder nach der Text-Information abgerufen werden. Damit können beide Informationen gleichzeitig im Kurzzeitgedächtnis gespeichert sein. lFlLIIL 28 (1999) 24 Jan L.Plass renz für Lernen mit visuellen Informationen) als die wichtigsten Faktoren zu betrachten, die einen moderierenden Einfluß auf das Lernen mit Multimedia haben. Mayer (1997) resümiert als Ergebnis einer Reihe von Untersuchungen zum Lernen mit Multimedia, daß Personen mit geringem Vorwissen und hohen visuellen Fähigkeiten am meisten von Multimedia- Informationen profitieren. In einer Untersuchung zu Visualisierer- und Verbalisierer- Lernpräferenzen fanden Plass/ Chun/ Mayer/ Leutner (1998) als Resultat, daß Verbalisierer und Visualisierer beim Lernen mit dem Multimedia-Programm CyberBuch gleiche Lernergebnisse erzielten, clabei jedoch unterschiedliche Darstellungsformen der Informationen nutzten: Visualisierer lernten vor allem von den im Programm enthaltenen Visualisierungen (Bilder und Videoclips), Verbalisierer hingegen nutzten bevorzugt die verbalen Informationen. Diese Ergebnisse weisen auf einen weiteren potentiellen Vorteil von Multimedia- Lernapplikationen für das Sprachenlernen hin: Die Möglichkeit der Unterstützung verschiedener Lernstile und kognitiver Stile der Lernenden. Multimedia-Lernprogramme können deshalb als eine Form von adaptiven Systemen verstanden werden, in denen der Lernende aus der Vielzahl der angebotenen Darstellungsarten die Informationen auswählt, die seinen Präferenzen bzw. Fähigkeiten am besten entsprechen (Leutner 1992, 1995; Plass [et al.] 1998). Das Feststellen der jeweiligen Fähigkeiten oder Präferenzen eines Lernenden stellt bei empirischen Untersuchungen wie den oben zitierten oft eine relativ große Schwierigkeit dar. Anstelle der traditionell verwendeten und oft unzureichenden direkten Befragung der Versuchspersonen mit Fragebögen können bei Benutzung der Computertechnik Methoden eingesetzt werden, in denen die Multimedia-Lernsoftware das Verhalten jedes Lernenden in einem Log-File aufzeichnet, was einer direkten Beobachtung des Lernverhaltens (ggf. mit wiederholten Messungen) gleichgesetzt werden kann (Leutner/ Plass 1998). Die psychometrischen Eigenschaften der von Leutner/ Plass (1998) entwickelten Methode VV-BOS (Visualizer/ Verbalizer Behavior Observation Scale) zur Ermittlung von Visualisierer/ Verbalisierer Lernpräferenzen, die auf einer direkten Beobachtung des Lernverhaltens mit Hilfe der Software CyberBuch basiert, erscheinen nach ersten Untersuchungen denen der traditionellen Methoden deutlich überlegen. In diesen Abschnitten wurden das Textverstehen und die kognitiven Prozesse, die dazu beitragen, beschrieben. Darüber hinaus wurden einige theoretische Grundlagen des Lernens mit Multimedia dargelegt. Im folgenden Abschnitt soll darauf aufbauend ein kognitiver Ansatz zum Lernen mit Multimedia vorgestellt werden, der die Funktion von Multimedia- Informationen beim Textverstehen beschreibt. 2.3 Multimedia als Hilfe beim Textverstehen ein kognitiver Ansatz Die beim Lesen und Verstehen eines Textes in einer Fremdsprache ablaufenden komplexen kognitiven Prozesse wurden bereits im Abschnitt 2.1 beschrieben. Die wesentlichen Prozesse sind hierbei das Auswählen relevanter Informationen (Buchstaben und Wörter), was das Dekodieren der linguistischen Oberflächenstruktur des Textes einschließt, das Organisieren dieser Informationen im Kurzzeitgedächtnis in Form von Ideen bzw. Propositionen und den zwischen ihnen existierenden Beziehungen (referential connections) und das Integrieren dieser Propositionen und Beziehungen in das im Langzeitgedächtnis gespei- IFLIJIL 28 (] 999) Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia 25 cherte mentale Modell. Diese und weitere Prozesse laufen in nicht-linearer und nichtsequentieller Form ab (Chun/ Plass 1997a; Kintsch 1998; Mayer 1984; vanDijk/ Kintsch 1983). Das komplexe Zusammenspiel der kognitiven Prozesse beim Textverstehen kann dann zu Problemen führen, wenn vom Lernenden ein oder mehrere Prozesse nicht oder nicht vollständig ausgeführt werden können, zum Beispiel aufgrund unzureichender verbaler Fähigkeiten oder wegen einer Überlastung der kognitiven Ressourcen des Lernenden, etwa aufgrund einer hohen Anzahl unbekannter Vokabeln. Das Resultat ist ein mentales Modell des Textinhaltes, das nur teilweise mit dem eigentlichen Text übereinstimmt. Multimedia- Hilfen können in diesem Fall als Unterstützung bei der Ausführung dieser kognitiven Prozesse eingesetzt werden. Das im folgenden vorgeschlagene Modell der Verwendung von Multimedia-Elementen in Lernprogrammen basiert auf diesem Kompensationsansatz, der durch Ideen von Salomon (1972), Levin, Anglin und Cary (1987) und Mayer (1984, 1997) inspiriert und teilweise in Chun/ Plass (1997a) vorgestellt wurde (vgl. Abb. 4). Text Multimedia Kurzzeitgedächtnis Langzeitgedächtnis Abb. 4: Die Funktion von Multimedia-Informationen zur Unterstützung kognitiver Prozesse beim Textverstehen Oft werden in Multimedia-Applikationen Bilder oder Videos verwendet, die keiner bestimmten Funktion genügen, sondern nur einen dekorativen Charakter haben. In einer kürzlich durchgeführten Untersuchung von Harp und Mayer (1998) zu dieser Problematik stellte sich heraus, daß die Verwendung von Illustrationen, die interessant, aber für das Verstehen des zu lesenden Textes irrelevant sind ("seductive details"), bei den Lernenden zu signifikant weniger erinnerten Ideen und gefundenen Lösungen zu Problemaufgaben führte als bei einem Text, der diese Illustrationen nicht enthielt. Ausgehend von den in Abb. 4 dargestellten kognitiven Prozessen beim Textverstehen wird in diesem Ansatz deshalb lFlLlllilL 28 ( 1999) 26 Jan L.Plass vorgeschlagen, daß jeder Multimedia-Information in einer Software eine Funktion bei der Unterstützung der beim Lernen und hier speziell beim Verstehen des dargebotenen Textes zu bewältigenden kognitiven Prozesse zugeordnet werden kann. Es werden daher drei prinzipielle Funktionen von Multimedia-Informationen definiert (vgl. oben Abb. 4): Multimedia-Hilfen zum Dekodieren der linguistischen Oberflächenstruktur des Textes und zum Auswählen relevanter Informationen, Multimedia-Hilfen zum Organisieren dieser Informationen im Kurzzeitgedächtnis in Form von Propositionen und Beziehungen zwischen Propositionen und Multimedia-Hilfen zum Integrieren dieser Informationen in das mentale Modell im Langzeitgedächtnis. Soll zum Beispiel der Prozeß des Auswählens relevanter Informationen aus den angebotenen Materialien unterstützt werden, dann könnte ein Bild oder Video eingesetzt werden, das einen bestimmten Begriff visualisiert, oder eine Text-Information zur Verfügung gestellt werden, die eine Erklärung eines bestimmten Begriffes in der Fremdsprache oder seine Übersetzung in die Muttersprache gibt. Damit wird der Lernende bei der Entscheidung unterstützt, ob eine bestimmte Information zum Verstehen der momentan bearbeiteten Passage relevant ist. Als Hilfe beim Organisieren der Informationen im Kurzzeitgedächtnis könnte zum Beispiel ein Video verwendet werden, welches die Zusammenhänge der Informationen innerhalb eines Abschnittes visualisiert. Damit ist es möglich, mehr referentielle Verbindungen zwischen den Informationen im Kurzzeitgedächtnis herzustellen. Zur Unterstützung der kognitiven Prozesse zur Integration der Informationen im Kurzzeitgedächtnis in das mentale Modell des Lernenden kann zum Beispiel ein „Advance Organizer" Video eingesetzt werden (Ausubel 1960). Auf diese Weise wird eine Zusammenfassung des Textes visualisiert und damit das Vorwissen des Lernenden aktiviert, um das Integrieren neuer Informationen zu erleichtern. Der Software-Designer muß also nach diesem Ansatz die Funktion jedes Multimedia- Elementes bei der Unterstützung der kognitiven Prozesse festlegen. Ein weiterer potentieller Vorteil der Verwendung von Multimedia-Lernanwendungen in der Sprachenausbildung kann deshalb die Möglichkeit der Kompensation für unzureichend abgearbeitete kognitive Prozesse beim Lernen sein, wenn die Multimedia-Informationen tatsächlich für die Unterstützung dieser Prozesse bereitgestellt werden, und nicht nur als Illustrationen verwendet werden. 3. Zusammenfassung und Schlußfolgerungen In den vorangegangenen Abschnitten wurden einige lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia in der Fremdsprachenausbildung dargelegt und am Beispiel des Textverstehens beim verstehenden Lesen diskutiert. Dazu wurden zunächst die kognitiven Prozesse des Textverstehens und die Dual Coding Theory, der Cognitive Load Effect und die Generative Theory of Multimedia Learning beschrieben und die moderierenden Effekte von individuellen Lernerunterschieden diskutiert. Darüber hinaus wurden einige potentielle Vorteile des Sprachenlernens mit Multimedia-Lernsoftware herausgearbeitet, die auf den vorgestellten Theorien basieren. Diese Vorteile sind: JFJL\lll][, 28 ( l 999) Lernpsychologische Grundlagen der Verwendung von Multimedia 27 (1) die Möglichkeit der Gestaltung konstruktivistischer Lernumgebungen; Multimedia- Elemente werden hier zur Herstellung bzw. Unterstützung des Realitätsbezuges eingesetzt, (2) die Möglichkeit des verbesserten Lerneffektes durch Verarbeitung von verbalen und nicht-verbalen Informationen in verschiedenen menschlichen Arbeitsspeichern; Multimedia-Elemente erlauben die Darstellung von Informationen in unterschiedlichen Präsentationsformen, was zum Dual-Coding~Effect führen kann, (3) die Möglichkeit der Unterstützung verschiedener Lernstile und kognitiver Stile der Lernenden unter Berücksichtigung möglicher Auslöschungseffekte; Multimedia-Elemente erlauben die Unterstützung von Lernerpräferenzen und das Entwickeln adaptiver Lernsysteme und (4) die Möglichkeit der Kompensation für unzureichend abgearbeitete kognitive Prozesse; Multimedia-Elemente haben hierbei eine Funktion in der Unterstützung individueller kognitiver Prozesse. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf den mö g liehen Vorteilen des Einsatzes von multimedialer Software in der Fremdsprachenausbildung. Die tatsächliche Lernwirkung hängt von einer Reihe anderer Faktoren ab, wie zum Beispiel dem Lernparadigma, das dem Programm zugrunde liegt, dem Design des Nutzerinterfaces und der Qualität (Relevanz, Aussagekraft) der im Programm enthaltenen Informationen (Text, Bilder, Videos, Audio usw.). Es wurde deshalb ein kognitiver Ansatz zum Lernen mit Multimedia entwickelt, der sich auf das Textverstehen beim verstehenden Lesen konzentriert. In diesem Ansatz wird beschrieben, wie jeder Multimedia-Information in einer Lernsoftware eine Funktion bei der Unterstützung der kognitiven Prozesse der Lernenden zugeordnet werden kann. Die wichtigste Schlußfolgerung für das Design von Multimedia-Applikationen nach dem vorgestellten Ansatz ist die Berücksichtigung dieser von den Lernenden bei der Verarbeitung der Materialien zu bewältigenden kognitiven Prozesse und der existierenden individuellen Lemerunterschiede in den Fähigkeiten und Präferenzen der Verarbeitung von Informationen in den verschiedenen Darstellungsformen. Literatur ANDERSON, Neil ( 1991 ): "Individual differences in strategy use in second language reading and testing". In: The Modern Language Journal 75.4, 460-472. ANDERSON, Richard/ PEARSON, David (1984): "A schema-theoretic view of basic processes in reading comprehension". In: PEARSON, David/ BARR, Rebecca / KAMIL, Michael/ MOSENTHAL, Peter(eds.): The handbook of reading research. New York: Longman, 255-292. AUSUBEL, David (1960): ''The use of advance organizers in the learning and retention of meaningful verbal material". In: Journal of Educational Psychology 51, 267-272. 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