Media Design Center, TU-Dresden Sigmar-Olaf Tergan Lernen und Wissensmanagement Lernen und Wissensmanagement mit hypermedialen Informations- Systemen

Media Design Center, TU-Dresden Sigmar-Olaf Tergan

Lernen und Wissensmanagement

Lernen undWissensmanagement mit

hypermedialen Informations-Systemen

Sigmar-Olaf Tergan



Memory Extender

MEMEX (Bush, 1945)







Merkmale von Hypermedien• Nicht-lineare Repräsentation von Informationen in einem

Netzwerk aus Knoten und Verknüpfungen (links)• Hypertext: Text, Charts, Abbildungen• Hypermedia: Text, Charts, Abbildungen, Video, externe

Programme, URL´s• Zugriff auf Informationen über elektronische Werkzeuge

(Suche, Browsing, Navigation und Orientierung)• Möglichkeit der Verwaltung selektierter Informationen



Gliederung

• Annahmen und Befunde zum Lernen mit Hypermedien

• Wissensmanagement mit Hypermedien• HyperDisc: ein Praxisbeispiel



Annahmen und

Befunde zum Lernen mit Hypermedien



Allgemeine Annahmen

Lernförderung aufgrund...

• Vernetzte Repräsentation von Informationen (Plausibilitätsannahme)

• Multimediale und integrierte Repräsentation und Darstellung von Informationen (Multimedia-Annahme)

• Förderung selbstgesteuerter Verarbeitung von Informationen (Konstruktivismus-Annahme)




• Hypermedien erweisen sich zur Förderung des Verstehens und Behaltens als wenig effektiv

• Es bestehen vielfach Lernschwierigkeiten• Es bestehen Wechselwirkungen mit Lernvoraussetzungen,

Inhalts-/Aufgabenmerkmalen, Formen instruktionaler Unterstützung, Kontextbedingungen

Erwartungen wurden enttäuscht(Chen & Rada, 1996; Hasebrook, 1995; Rouet, 1992; Schulmeister,1996; Tergan, 1997)




• Lost in Hyperspace (Conklin, 1987)

• Kognitive Überlastung

- konzeptuelle Desorientierung - Navigations-Desorientierung - „relational processing“ (Wenger & Payne, 1996)





Mängel in der theoretischen Begründung

• Unangemessene Gleichsetzung struktureller und funktionaler Merkmale von Hypermedien mit strukturellen und funktionalen Merkmalen des menschlichen Gedächtnisses

• Unangemessene Berücksichtigung von Ergebnissen kognitiver Forschung zum Wissenserwerb



Beispiel: Plausibilitätsannahme (u.a. Jonassen, 1986)

• Annahme: Netzwerkartig repräsentierte Informationen in Hypermedien entsprechen der Organisation des menschlichen Gedächtnisses als ein semantisches Netzwerk mit assoziativ verbundenen Konzepten.

• Annahme: Lernende können eine in Form eines Netzwerks repräsentierte Struktur von Informationen besser in die eigene kognitive Struktur integrieren.



Befund zur Plausibilitätsannahme

Die Plausibilitätsannahme wird durch empirische Befunde nicht gestützt (u.a. Gerdes, 1997; Jonassen, 1993; Rouet, 1992)



Einwände zur Plausibilitätsannahme

(1) Die Plausibilitätsannahme entspricht wissenschaftlich veralteten Annahmen der Assoziationspsychologie des 19. Jahrhunderts und typischen Alltagsvorstel- lungen von Gedächtnisprozessen (Lehtinen et al., 1993).

(2) Die in Hypermedia-Systemen in Form von Knoten repräsentierten Informationseinheiten sind mit den als Knoten in semantischen Netzwerken repräsentierten Konzepten nicht vergleichbar (Whalley, 1990).



Beispiel: Multimedia-Annahme

Die Präsentation von Inhalten mittels verschiedener Symbolsysteme und für unterschiedliche Sinneskanäle fördert den Aufbau kognitiver Strukturen und trägt zu einem vertieften Verstehen von Sachverhalten bei.



Befund zur Multimedia-Annahme

Verglichen mit traditionellen Medien ergaben sich beim Lernen mit Multimedia / Hypermedia keine Lernvorteile beim Verstehen von Sach- verhalten (Chen & Rada, 1996; Hasebrook, 1995; Schulmeister, 1996).



Einwand zur Multimedia-Annahme

Die Annahme einer additiven Wirkung der Präsentation von Inhalten mittels unterschiedlicher Symbolsysteme auf das Verstehen von Sachverhalten ist wissenschaftlich nicht haltbar (u.a.Clark & Craik, 1992)



Beispiel: Konstruktivismus-Annahme

Beim selbstgesteuerten Lernen mit Hypermedien wird eine konstruktive / konstruktivistische Verarbeitung unterstützt.

Hierdurch wird ein vertieftes Verstehen des dargestellten Sachverhalts gefördert.



Verglichen mit traditionellen Medien ergaben sich beim Lernen mit Multimedia / Hypermedia keine Lernvorteile beim Verstehen von Sach- verhalten (Chen & Rada, 1996; Hasebrook, 1995; Schulmeister, 1996).

Befunde zur Konstruktivismus-AnnahmeBasis: Vergleich der Lernergebnisse beim Lernen mit unstrukturierten Hypertexten und linearen Texten



Einwand zur Konstruktivismus-Annahme

Im Falle der Konstruktivismus-Annahme wurde verkannt, daß selbstgesteuertes aktives Lernen nicht automatisch mit konstruktivem Lernen gleichgesetzt werden kann.



Mängel in Design und Forschung(Spiro et al., 1991; Tergan, 1997 a-d)

• Unangemessener Inhaltsbereich• Unangemessener Umfang der Datenbasis • Unangemessene Zielgruppen• Unangemessene instruktionale Konzepte• Unangemessene Erfolgskriterien• Unangemessene Rahmenbedingungen für Hypermedia-Anwendungen



Kritik an Verwendung von Hypermedienim Lehr-/Lernkontext

• Orientierung an traditionellen schulischen Kriterien: Verstehen, Behalten, Wiedergabe

Im Fokus: Kohärenzkriterium

• Verwendung als Lernmedium statt als Wissensressource und als kognitives Werkzeug



Aspekte desindividuellen Wissensmanagements bei

hypermedialen Lern- und Informationssystemen



Wissensmanagement (WM)

"Intelligenter und verantwortungsbewußter Umgang mit Information und Wissen unter Nutzung der neuen Informationstechnologien" (Mandl & Reinmann-Rothmeier, 2000, S. 171)



Lernen vs. Wissensmanagement

Lernen: Kognitive Veränderungsprozesse in bezug auf Wissensstrukturen

Wissensmanagement:Kontroll- und Interventionsprozesse bei der wissensbasierten Bewältigung von Aufgabenstellungen



Prozesskategorien individuellen Wissensmanagements

• Wissensbewertung • Wissensidentifikation• Informationsbeschaffung• Wissensgenerierung• Wissensrepräsentation• Wissensentwicklung• Wissensnutzung•Wissenskommunikation• Wissensbewahrung



Prozesskategorien des Wissensmanagements

Evaluation

Wissenskommunikation

Wissensnutzung

WissensgenerierungWissensrepräsentation

Wissensidentifikation

Wissensbewahrung

Zielsetzung Wissensbewertung

Wissensentwicklung

Aufgabe /

Inform.beschaffung



Wissensbewertung / Evaluation



Wissensbewertung (Evaluation)

• Analyse der kognitiven Anforderungen der Aufgabenstellung • Analyse der Angemessenheit des eigenen Wissens (Ist-Soll-Vergleich) • Aufdeckung von Wissensdefiziten• Präzisierung von Zielen für das Wissensmanagement

Ziele



Wissensbewertung (Evaluation)

• Kriteriumslisten für Ist-Soll-Vergleich• Konkrete Wissensanwendung auf Aufgabenstellung (informeller Test)• Mind maps

Methoden







• Identifikation / Lokalisation verfügbaren Wissens (intern / extern)• Transparentmachung verfügbaren Wissens (intern / extern)

Ziele

Methoden

• Wissensstrukturkarten (Concept Maps)• Wissensbestandskarten



WM-Wissenzur Wissensidentifikation

• Wissen, was für eine Aufgabenstellung bedeutsam ist• Wissen, was ich selber weiß• Wissen, wie ich Wissen transparent machen kann • Wissen, welche Methoden / Werkzeuge es gibt



Informationsbeschaffung



Ziele der Informationsbeschaffung

Suche nach / Beschaffung von ...

• externen Wissensquellen• zielrelevanten Informationen



WM-Wissenzur Informationsbeschaffung

• Ressourcenwissen: Wissen, wo etwas zu suchen / finden ist• Lokalisationswissen: Wissen, wie ich suchen und lokalisieren kann • Methodenwissen: Wissen, welche Methoden / Werkzeuge zur Verfügung stehen



Methoden / Medien der Informationsbeschaffung

ohne Medien mit Medien

Instruktion

Kommuni-kation

Suche

LehrtexteDirektunterricht

Tonband, Video, CBTWBT, virtuelle Vorlesung

Fragen stellenBrainstormingDiskussionsrunden

Telefon, E-mail, Bulletin Boards, CC, Videokonfer.,etc.

Bibliothekpersönl. Ablagenpersönl. Notizen

DatenbankenHypermedia-SystemeInternet / Intranet



Medien der InformationsbeschaffungPush-/Pull-Medien

• Pull-Medien dienen der selbstgesteuerten Suche nach Wissensressourcen

• Push-Medien dienen der Vermittlung von Wissensressourcen



Eigenschaften von Online-Lehr-/ Lernangeboten (Push-Angeboten)• linear• kohärent• sequenziert • didaktisiert• qualifiziert• Information begrenzt



• vernetzt• inkohärent• selten sequenziert• undidaktisiert• unbestimmte Qualität• Information (z.T.) unbegrenzt

Eigenschaften von Online- Informationsangeboten (Pull-Angebote)



Allgemeine Wissensmanagement-Kompetenzen von Pull-Angebot-Nutzern

• technische Medienkompetenz • funktionale Medienkompetenz • kognitive Medienkompetenz

Bei Hypermedien: - konzeptuelle Orientierung - navigationale Orientierung - „relational processing“



• Geführte Unterweisung (Tour)• Inhaltsbrowser• Suchfunktionen / Suchmaschinen• Filterfunktionen• Hyperlinks• Querverweise

WM-Funktionen zur Informationsbeschaffung bei Hypermedien



Wissensgenerierung



• Aufgabenspezifischer Aufbau von Wissen (Inhaltsaspekt)

• Repräsentationale Anpassung von Wissen an spezifische Gegebenheiten einer Anforderungssituation (Strukturaspekt)

Ziele der Wissensgenerierung



WM-Wissenzur Wissensgenerierung

Wie baue ich neues Wissen auf ?

• Individuelle Methoden • Kooperative Methoden



• Umkodierung von Informationen• Entschlüsselung des multimedialen Codes• Elaboration durch Verlinkung von Konzepten, Ereignissen

und Kontexten• Integration bzw. Vernetzung isolierter Wissenselemente• Perspektivenwechsel• Externalisierung (Verbalisierung, Verschriftung) zwecks

Konzeptualisierung

WM-Methoden der Wissensgenerierung

Allgemeine Management-Methoden



• Zusammenfassungen anfertigen• Elaborationstechniken• Concept-maps (offene maps)• Mind-maps (kreatives Brainstorming)• Anlegen und Strukturierung von Bookmark-Listen• Notizen machen mittels Annotationsfunktion• Veränderung / Neu-Konstruktion von Hypertexten


Spezielle individuelle Management-Methoden



• Gruppen-Brainstorming (evl. mit Mind Maps)• kooperatives Erstellen von Begriffsnetzen• „reciprocal teaching“• kollaboratives Arbeiten und Problemlösen• Gruppenpuzzle (Nutzung verteilten Wissens)• Whiteboard-Tools• Interactive Graphics• Annotations-Tools


Spezielle kooperative Management-Methoden



• Browsing, „Criss-crossing“ der Hypertextbasis• Anlegen und Strukturierung von Bookmark-Listen• Notizen machen mittels Annotationsfunktion• Veränderung (Tuning) der Hypertextbasis• Veränderung (Umstrukturierung) der Hypertextbasis• Konstruktion einer neuen Hypertextbasis

Methoden der Wissensgenerierungbei Hypermedien



Wissensrepräsentation



Traditionelle Theorien und Ansätze zur Repräsentation von Wissen betreffen kognitive Wissensstrukturen zur kohärenten Abbildung klar umgrenzter Sachverhalte in Form von...

> deklarativem Wissen > prozeduralem Wissen

> mentalen Modellen

Merkmale traditioneller Theorien und Ansätze der Wissensrepräsentation



Anforderungen an eine kognitive Wissensrepräsentation bei Hypermedien

Anstatt starrer Codes und Wissensformate zur Repräsentation kohärenten Wissen bezogen auf ganz bestimmte Anwendungen ...

... Repräsentation untereinander vernetzter Wissenselemente( „chunks of knowledge“) in unterschiedlicher Codierung und unterschiedlichen Formaten für nicht näher bestimmte Anwendungen.



• Cognitive Flexibility Theory (Spiro et al., 1991)• Theorie generativen Wissens (Greeno, 1989)• Hybrid-Theorien interner und externer

Repräsentationen (z.B. Larkin, 1989: Display-based reasoning; Schönpflug, 19xx: Nutzung externer Speicher)

Theorien und Ansätze der Wissensrepräsentation bei Hypermedien



• Vernetzte Repräsentation• Hierarchische Repräsentation• Lineare Repräsentation• Hybride Repräsentation

Methoden der Wissensrepräsentationbei Hypermedien



• Wissen über Repräsentationsformate interner und externer Repräsentationen

• Wissen über die Funktionalität interner und externer Repräsentationen für die Wissensnutzung

• Wissen über Methoden, Techniken und Werkzeuge zur Unterstützung der internen (mentalen) und externen Repräsentation von Wissen

WM-Wissen zurWissensrepräsentation



Wissensentwicklung



• anforderungsspezifische Kodierung von Wissen unter Verwendung angemessener Symbolsysteme

• repräsentationale Anpassung von Wissen an spezifische Gegebenheiten einer Anforderungssituation (Inhalts- und Strukturaspekt; Repräsentationsformat)

• Erinnern / Wiedergabe• flexible Wissensnutzung

Ziele der Wissensentwicklung



WM-Wissen zur Wissensentwicklung

• Wie kann ich aus bestehendem Wissen Ideen und neues Wissen entwickeln ?• Wie kann ich die Anwendbarkeit bestehenden Wissens verbessern (Kontextualisierung)• Wie kann ich Umstrukturierungen bestehenden Wissens unterstützen ?



• Anlegen und Strukturierung von Bookmark-Listen• Notizen machen mittels Annotationsfunktion• Veränderung (Tuning) der Hypertextbasis• Veränderung (Umstrukturierung) der Hypertextbasis• Konstruktion einer neuen Hypertextbasis

Methoden zur Wissensentwicklungbei Hypermedien






Wissen wird...• co-konstruiert• ausgetauscht• verteilt• vermittelt• geteilt




Notwendig ist Wissen bezüglich...• Kommunikationsformen• Kommunikationsregeln• Feedbackregeln• Organisation kooperativer Zusammenarbeit• Planungs- und Steuerungsmethoden

WM-Wissen zur Wissenskommunikation



Methoden der Kommunikation in telemedialen Systemen

Zeitgleich (synchron)

verschieden (asynchron)

Ortgleich

verschieden

Face-to-face

Telefon, VideophoneAudiokonferenzVideokonferenzAudiographics

E-mail, Buulletin Board,Computer Konferenz,Newsgroup,Whiteboard

Schwarzes Brett



Wissensnutzung



• Verwendung markierter Bildschirminhalte• Verwendung eigener Annotationen• Verwendung eigener Anpassungen und

Umstrukturierungen

Methoden der Wissensnutzung bei Hypermedien



Ein Praxisbeispiel



Studierende Anwender

System-entwickler

Forscher

An wen wendet sich HyperDisc?

Entscheidungsträger



Was kennzeichnet HyperDisc ?

Inhalt

Lehren und Lernen mit Multimedia und Telematik

• Simuationen• Hypertext / Hypermedia



Was kennzeichnet HyperDisc ?

• CD-ROM-basiertes Informations-System

• Toolbook, C• Windows 3.1, ´95• Shell + Editor• Version 1.0

Technische Merkmale



Einheitliche Benutzeroberfläche... • zur Informationsdarstellung• zur Informationsbeschaffung• zur Wissensgenerierung• zur Wissenskommunikation• zur Wissensnutzung

Was kennzeichnet HyperDisc?



Vorstellung der

CD-ROM



Screenshots









Nutzungs- formen

Informations- suche und -selektion

forschend

konstruktiv

Forschung

Datenerhebung und Analyse

Umstrukturierenund Hinzufügen

von Inhalt

netz-basierte Kommunikation

Orientierung

Elaboration von Problem- Repräsentationen

LernenProblem lösen

Entwicklung

Kommunikation

Nutzungsformen von HyperDisc

expositorisch



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung


Umtrukturierenund Hinzufügen

von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

• Informations- beschaffung- Suche-- Browsen



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

Orientierung

- Touren- Hierarchischer Browser- Sequenz. Hierarchie- Lesezeichen



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

- Lesezeichen- Annotationen - Browser- Autorenfunkt.

• Wissensge- nerierung



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch - Hierarchie - Hyperlinks - Querverweise - Suche - History - Filter

• forschend



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

- Lesezeichen- Annotationen- Umorganisation- Hinzufügen neuer Inhalte

• konstruktiv



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

• Elaboration von Wissensreprä- sentationen- Hyperlinks- Querverweise- Suche- Sequenz. Hierarchie- Lesezeichen



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

• Wissens-kommunikation

-Zugang zu onlineRessourcen- Diskussionsforum- Nutzer-Support- Inhalts-Updating



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

- HyperDisc-Editor - Asymetrix Toolbook

• Wissensrepräsentation



Nutzungs- formen


forschend

konstruktiv

Forschung



von Inhalt


Orientierung



Entwicklung

Kommunikation


expositorisch

• Datenerhebung und - analyse- Module zur Erfassung und Analyse von Logdaten



Wissensnutzung (externe Ressource)

• HyperDisc-Inhalt• Annotationen• Lesezeichen• strukturelle Anpassungen • inhaltliche Veränderungen (HyperDisc-Editor)




Vielen Dank !



HyperDisc Web-Präsentation und Veröffentlichungen

http://hyperdisc.diff.uni-tuebingen.de/

Kontakt

Dr. Sigmar-Olaf Tergan

E-mail: [email protected]://www.diff.uni-tuebingen/de/person/tergan/



Technische Konzeption



Technische Konzeption (1)Ebenen-Modell



Content(ToolBook)

Content(Video, Apps)

Shell(ToolBook)

WWW-Browser

Content(HTML)

Content(Structure)

HD-Engine(ToolBook)

HD-Engine(C)

Content-Editor(ToolBook)

Entwicklung

Technische Konzeption (2)



Technische Konzeption (3)

Erfassung, Übertragung und Analyse von Logdaten

Logdata(local)

HyperDisc

--------- SitzungsDatum: 02.10.1997 Sitzungsnummer: 1041017,102,strucdef.hdw41017,120,441018,100,true,5.0 MM United States,3 95,041020,242,1

Evaluation toolsLogdata(DIFF-server)

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