Wie Computer beim Problemlösen helfen könnenvon Thomas Teepe

Worum geht es?Probleme lösen gehört zum Wichtigsten, was wir Menschen tun können, und Computer sind eine unserer nützlichsten Erfindungen. Es überrascht also nicht, dass Computer heute bei zig Aspekten des Problemlösens helfen (und außerdem wertvolle Beiträge zur Entstehung von Problemen liefern). Aber Menschen ganz unmittelbar beim Nachdenken zu helfen, beim Entwickeln und Bewerten von Ideen - dazu werden Computer verblüffenderweise eher selten und meist unsystematisch benutzt.

Dieser Artikel zeigt eine Methode, mit der es besser klappen kann.

Die GrundideenDie Methode steht auf zwei Säulen, nämlich

● Mindmapping-Software und● Werkzeugen zum Problemlösen.

Dieser Ansatz führt auf die Idee, bei der Arbeit an einem Problem parallel zwei Mindmaps zu benutzen:

● eine Arbeitsmap, in der wir das eigentliche Problem untersuchen, und ● eine Werkzeugmap, in der wir vorbereitend Werkzeuge zum

Problemlösen gesammelt und geschickt angeordnet haben.

Mindmapping-SoftwareMindmapping mit Papier und Stiften ist eine Technik, um Ideen grafisch und schriftlich aufzuzeichnen. Man benutzt ein Blatt vom Format DIN A4 oder größer im Querformat, beginnt mit dem Thema der Mindmap in der Mitte des Blatts und ordnet ausgehend von diesem Zentrum die Ideen in sogenannten Hauptästen und weiteren untergeordneten Zweigen an. Das Thema und alle weiteren Ideen werden in Stichwörtern oder kleinen Zeichnungen dargestellt. Dabei sollten pro Zweig nur sehr wenige Wörter benutzt werden; als Faustregel gilt: ein Wort pro Zweig. Außerdem werden verschiedene Farben eingesetzt.

Hier kommt ein Beispiel aus dem Internet (Quelle: Wikipedia).

Mindmaps haben gegenüber herkömmlichen schriftlichen Aufzeichnungen einige wichtige Vorteile:

● Die Gedanken lassen sich leichter sachgerecht anordnen.● Assoziationen werden unterstützt, Gedankensprünge sind leicht zu

verarbeiten.● Die Verwendung von Stichwörtern spart Zeit. ● Die Fähigkeiten zum Denken in Bildern und in Worten werden besser

kombiniert.

Gegenüber der Papiermethode bietet Mindmapping-Software viele weitere Funktionen:

● Das Layout der Äste und Zweige geschieht automatisch. ● Es gibt praktisch keine Beschränkungen der Map-Größe. ● Zweige können kopiert, verschoben und gelöscht werden. ● Zweige können ein- und ausgeklappt werden. Dadurch fällt es leicht,

auch in sehr großen Maps zu navigieren. ● An die Zweige können gewöhnliche Texte angehängt werden. Diese

sogenannten Textnotizen können in einem integrierten Texteditor leicht bearbeitet werden.

● An die Zweige können Hyperlinks zu beliebigen anderen Dateien oder Webseiten angehängt werden.

● Der Inhalt der Maps kann in verschiedene Formate exportiert werden, etwa in Grafiken, HTML-Seiten oder Textdokumente.

● Zweige können besonders hervorgehoben werden - durch Farben, Icons, Umrandungen oder die Auswahl von Schriftart und -größe.

● Maps können gefiltert werden, sodass nur eine Auswahl von Zweigen angezeigt wird, etwa alle Zweige mit einem bestimmten Icon.

● Handschriftliche Mindmaps können aussehen wie die Resultate eines entgleisten Kindergeburtstags. Computer-Mindmaps sind sauberer gegliedert, stets leserlich und werden in vielen Arbeitsumfeldern besser akzeptiert.

Bei Mindmapping-Software geht es also darum, schriftliche Aufzeichnungen zu machen - und das ginge natürlich auch mit Programmen wie Word oder Excel. Vieles spricht aber für elektronische Mindmaps, wenn es darum geht, mit Ideen zu hantieren:

● Ideen können flexibel angeordnet werden - in Listen, Ketten, Bäumen und sogar Netzen, und mittels Textnotizen auch in Tabellen.

● Ideen können durch Ziehen und Loslassen der Zweige sehr leicht umgruppiert werden.

● Ideen können ein- und ausgeblendet werden. Das erlaubt zum einen den Wechsel zwischen Überblick und Detailsicht, zum anderen können große Datenmengen in einer einzigen Map bewältigt werden.

● Wichtige Ideen können hervorgehoben werden. ● Mindmapping-Software erlaubt es mittels der Textnotizen, die Vorteile

von Mindmaps und von herkömmlichem Text zu verbinden: Gute Übersicht und schnelles, intuitives Arbeiten einerseits, sorgfältige Formulierungen, Detail- und Nuancenreichtum andererseits.

● Mindmapping-Software macht ein durchgängiges Arbeiten möglich - vom Sammeln der ersten Ideen bis zum fertigen Dokument.

In diesem Artikel benutzen wir die Software Freeplane. Sie ist kostenlos und Open Source, und ist hervorgegangen aus der Software FreeMind, die bisher vermutlich noch weiter verbreitet ist. Freeplane bietet jedoch deutlich mehr Funktionen. Die Software kann heruntergeladen werden unter http://freeplane.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page.

Hier kommt ein Bildschirmabdruck. Abgebildet ist die Mindmap, in der ich diesen Artikel vorbereitet habe.

Problemlösungs-WerkzeugeWas sind Problemlösungs-Werkzeuge? Eine naive, aber nützliche Antwort lautet: Alles, was beim Problemlösen helfen kann - also eine breite Palette:

● übergreifende Lösungsstrategien von der Art- Problem beschreiben- Ursachen feststellen- Ziele festlegen- Lösungsideen entwickeln- einen Plan aufstellen und durchführen- Erfahrungen auswerten,

● Kreativitätstechniken wie das Brainstorming oder der Ansatz, Lösungen aus einem Themenbereich auf einen anderen zu übertragen,

● eher analytische Ansätze wie Fragen stellen oder ein Problem in Teilprobleme zerlegen,

● aber auch Alltagstipps wie "Schlaf mal eine Nacht drüber".

Neben solchen vertrauten Ansätzen lohnen Experimente mit neuartigen

Werkzeugen: ● TRIZ: Diese Technik zum Lösen von Erfindungs-Problemen in den

Ingenieurswissenschaften wird seit Jahrzehnten fortentwickelt und stellt das beste mir bekannte Beispiel einer Problemlösungstechnologie dar.Dabei sind zwei Grundideen wesentlich:Zum einen die Herausarbeitung von Widersprüchen zwischen physikalischen Parametern (etwa: Ein Bauteil soll zugleich leicht und stabil sein oder schnell und leicht ).Zum anderen gibt es eine Liste von etwa 40 Grundprinzipien zur Auflösung dieser Widersprüche, etwa: Segmentierung / Zerlegung; Benutzen einfacher Wegwerfkomponenten, Benutzen von Verbundmaterialien.Entwickelt wurde TRIZ aus der Analyse von zehntausenden von Patentschriften, aus denen jeweils die Kernidee einer Erfindung extrahiert wurde.

● Unkonventionelle Ansätze wie den Versuch, sich in einen anderen Autor oder Problemlöser hinein zu versetzen: "Schreib einen Essay, wie ihn Lichtenberg geschrieben haben könnte".

● Natürlich kann die Werkzeugmap auch Ratschläge zur Selbstmotivation enthalten - etwa Nun-fang-schon-an- und Durchhaltemantras, Fotos von Vorbildern oder Links zur Lieblingsmusik.

Aufbau der WerkzeugmapDas Konzept des Problemlösungswerkzeugs ist sehr allgemein, und es hat wenig Sinn, eine möglichst umfangreiche Liste von Werkzeugen zu erstellen. Stattdessen kommt es darauf an, beim Problemlösen schnell diejenigen Werkzeuge aufzufinden, die weiterhelfen.

Aus dieser Überlegung ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, eine Werkzeugmap aufzubauen. Und weil es dank Mindmapping-Software einfach ist, mit umfangreichen Werkzeugmaps zu hantieren, können wir die Möglichkeiten parallel benutzen.

Möglichkeit 1: Gliederung nach Phasen Wir unterteilen den Prozess der Problemlösung in verschiedene Phasen und ordnen jeder dieser Phasen nützliche Werkzeuge zu. Hier kommt ein Beispiel.

● Phase 1: Problem beschreibenWas ist das Problem? Wie lässt sich das Problem alternativ beschreiben? Was sagen Betroffene? Versetzt Dich in die Perspektive der Problembestandteile - wie empfindest Du als Zahnfleisch die Zahnbürstenborsten? Wie würde ein Marsbewohner die Situation schildern?

● Phase 2: Ursachen untersuchenWas sind die Ursachen? Was sind die Ursachen der Ursachen - und so weiter? Zerlege das Problem in Teilprobleme!

● Phase 3: Ziele festlegenWas willst Du erreichen? Was würden Amartya Sen, Hans Rosling oder Michael Nielsen erreichen wollen?

● Phase 4: Lösungsideen sammeln und bewertenBrainstorming. Internetrecherche. Lösungen klauen. Lösungen aus anderen Gebieten übertragen. Experten befragen. Mail, Internetforen, Newsgroups etc. nutzen. "Keiner ist so schlau wie wir alle zusammen."

● Phase 5: Lösungsplan aufstellen und durchführenSchritt-für-Schritt-Plan aufstellen. Schwierigkeiten durchdenken und Plan B bereithalten. Mit anderen zusammenarbeiten.

● Phase 6: Erfahrungen auswertenWas hat funktioniert, was nicht? Warum? Verbesserungen für die Zukunft?

Möglichkeit 2: Gliederung nach Problemsituationen: ● Situation: Ich brauche mehr Informationen

Literatur- und Internetrecherche. Experten befragen. ● Situation: Ich stecke fest

Hypothesen aufstellen und prüfen. Versteckte Hypothesen aufdecken. Welche Alternativen gibt es zu den bisherigen Ansätzen? Wie sieht das Gegenteil eines bislang untersuchten Ansatzes aus? Mit anderen Leuten sprechen. Lösungsansätze systematisch durchprobieren, als Leitschnur nützlich ist dabei das Prinzip MECE: mutually exclusive, collectively exhaustive - die Ansätze so aufschlüsseln, dass alles genau einmal erfasst wird. Möglichkeiten des Internet nutzen.

● Situation: Ich habe keinen ÜberblickDas Problem von oben nach unten aufgliedern. Ein Diagramm anfertigen. Material in Tabellen etc. sortieren. Informationen beschaffen (Tipps stehen oben; in der Werkzeugmap kann man hier einen Link auf den entsprechenden Zweig einbauen).

Möglichkeit 3: Gliederung nach Sachgebieten: Hier können Werkzeuge für den Umgang mit bestimmten Einzelthemen gesammelt werden. Wer als Programmierer arbeitet, könnte hier also Tricks für den Umgang mit Java, C++ und SQL und den zugehörigen Entwicklungswerkzeugen sammeln. Dabei ist der Übergang von rein methodischen Hinweisen zu fachspezifischen Tipps natürlich fließend.

Das Zusammenspiel von Arbeitsmap und WerkzeugmapZuerst einige Bemerkungen zum Layout der Arbeitsmap. Es hat viele Vorteile, eine zentrale Arbeitsmap zu benutzen. Ich habe folgende Hauptzweige nützlich gefunden:

● Ein Zweig "Aktuelles"für kleinere Themen, die mich momentan beschäftigen,

● Zweige für Projekt A, Projekt B usw.für größere Projekte, an denen ich arbeite,

● ein Zweig "Später"für Ideen, die ich später untersuchen will,

● ein Zweig "Archiv"als Sammelzweig für alle erledigten Themen.

Wenn ein Zweig sehr umfangreich wird, kann er in eine separate Mindmap exportiert werden - in der Arbeitsmap selbst bleibt ein Link auf diese Map stehen.

Ein paar grundsätzliche Bemerkungen zur Funktion der Werkzeugmap: Die Beschäftigung mit der Werkzeugmap zielt immer auf einen doppelten Nutzen, nämlich auf die Verankerung von Werkzeugen zum Problemlösen im Gedächntnis und ihre Speicherung in der Werkzeugmap selbst. Bei der Arbeit an einem Problem können die Werkzeuge dann aus dem Gedächtnis oder aus der Werkzeugmap herangezogen werden. Daraus ergibt sich, dass sich der Wert einer Werkzeugmap nicht danach bemisst, wie oft sie während der Arbeit an einem Problem herangezogen wird. Insbesondere muss davon abgeraten werden, sich bei jedem Schritt einer Problemlösung mit der Werkzeugmap zu befassen - das würde nur zu lästigen Unterbrechungen des Gedankenflusses führen.

Die Werkzeugmap kann auf verschiedene Arten helfen - vor, während und nach der Arbeit an einem konkreten Problem.

● Beim ersten Erstellen einer Werkzeugmap verschafft man sich einen Überblick über das Repertoire an Problemlösungswerkzeugen und beschäftigt sich mit der Frage, wann welches Werkzeug sinnvoll eingesetzt werden kann. Schon dabei können sich viele nützliche Einsichten ergeben.

● Es fällt leicht, Ratschläge aus der Literatur zum Problemlösen in eine Werkzeugmap zu übernehmen und so den Weg vom "hab ich mal gelesen" zum "wende ich selber an" stark zu verkürzen.

● Vor dem Beginn der Arbeit an einem Problem kann die Lektüre und selbst ein bloßes Überfliegen der Werkzeugmap helfen, sich wichtige Vorgehensweisen ins Gedächtnis zu rufen und sie sodann zu benutzen.

● Während der Arbeit an einem Problem kann die Werkzeugmap als eine Art Mentor dienen, der an wichtige Vorgehensweisen erinnert, den Blick auf Alternativen lenkt, auf Schwächen und Fehler hinweist oder für die weitere Arbeit motiviert.

● Manche Werkzeugzweige können unmittelbar von der Werkzeugmap in die Arbeitsmap kopiert und dort ausgewertet werden. Dies bietet sich zum Beispiel für Listen nützlicher Fragen an, oder für Listen von Anregungen bei manchen Kreativitätstechniken.Technisch funktioniert die Übernahme von der Werkzeug- in die Arbeitsmap zum Beispiel so:Man öffnet Werkzeugmap und Arbeitsmap separat. In der Werkzeugmap beginnt man an passender Stelle mit dem Ziehen des gewünschten Zweigs; bei gedrückter linker Maustaste wechselt man dann in die Arbeitsmap, indem man die Tasten ALT + Tabulator drückt. In der Arbeitsmap lässt man den Zweig dann an der gewünschten Stelle los.

● Mit geeigneten Werkzeugen kann ein Lösungsversuch auf Schwächen,

Lücken und Fehler überprüft und können Alternativen und Verbesserungen entwickelt werden.

● Abschließend kann man die Erfahrungen aus der Arbeit an einem Problem auswerten. Ein wichtiges Ziel dabei ist die Verbesserung der Werkzeugmap selbst.

● In umfangreichen Werkzeugmaps kann man nach Begriffen in den Zweigen oder den Textnotizen suchen.

Die VorteileDie Methode hat viele Vorteile - hier kommen die wichtigsten.

● Die Arbeits-Map hilft, Gedanken zu sammeln, flexibel zu gliedern, den Überblick zu behalten und bei Bedarf zwischen verschiedenen Themen zu wechseln.

● Die in der Arbeitsmap gesammelten Ergebnisse können dank Mindmapping-Software leicht weiter verarbeitet werden - zum Beispiel in eine Grafik, eine HTML-Seite oder ein Textdokument.

● Die Werkzeug-Map kann flexibel angepasst werden - an fast jedes Thema, fast jedes Alter, fast jeden Erfahrungsstand und fast alle Vorlieben, was den Einsatz bestimmter Werkzeuge angeht.Diese Flexibilität ist eine der größten Stärken der gesamten Methode.

● In der Werkzeugmap können riesige Mengen von Ratschlägen zum Problemlösen gesammelt und leicht abgerufen werden.

● Die Werkzeugmap erlaubt es, in einer einzigen Datei methodisches und sachbezogenes Wissen zu erfassen und zu nutzen.

● Die Werkzeug-Map unterstützt das Nachdenken über das eigene Verhalten beim Nachdenken und beim Lösen von Problemen.

● Die Werkzeugmap macht es einfach, neue Werkzeuge aufzunehmen und rasch in der eigenen Arbeit zu verwenden.

● Die Werkzeugmap unterstützt den Austausch von Werkzeugen zwischen Personen.

● Mit Hilfe eines normalen Beamers kann die Methode auch für die Arbeit in Gruppen genutzt werden.

● Die Methode kann auf verschiedene Arten an die Wünsche der Benutzer angepasst werden.Mehr dazu gibt es in einem der folgenden Abschnitte.

Ein NachteilDer größte Nachteil der Methode besteht nach meiner Einschätzung darin, dass handschriftliche Skizzen nur mit großen Mühen in die Maps eingebunden werden können. Für sehr viele Problemlösungen in den Natur- und Ingenieurswissenschaften, in der Mathematik, im Design und in den Künsten spielen handschriftliche Diagramme, Formeln und Kritzeleien eine zentrale Rolle. Es gibt bereits Mindmapping-Software mit der Möglichkeit, kleine gezeichnete Grafiken an die Zweige anzuhängen, allerdings reicht die Auflösung für Formeln oder detalliertere Skizzen nicht aus.

Was tun? Mit der Kombination geeigneter Soft- und Hardware kommt man schon heute weit - wenn man bereit ist, ziemlich viel Geld auszugeben. Aussichtsreich ist etwa die Kombination eines Grafiktabletts mit Notizbuch-Software (wie etwa OneNote von Microsoft). Andererseits kann man natürlich die Kombination von Arbeits- und Werkzeugmaps auch in der einfachen Variante mit Papier und Stiften benutzen, muss dann aber auf die zahlreichen Vorteile der Software verzichten. Und natürlich kann man pragmatische Mischlösungen benutzen - etwa ein Diagramm auf Papier anfertigen und in der elektronischen Mindmap darauf verweisen.

Mit der wachsenden Verbreitung von Touchscreens wächst die Hoffnung, dass eine Skizzenfunktion in der näheren Zukunft ein Thema für viele Entwickler von Mindmapping-Software werden wird.

AnwendungenBeim jetzigen Stand der Technik hat die Methode ihre besonderen Stärken dort, wo auf den Einsatz von Diagrammen und Formeln beim Problemlösen verzichtet werden kann.

Hier kommen einige mögliche Anwendungen. ● Texte schreiben - vom Schulaufsatz bis zur umfassenden

Gesellschaftsanalyse, von der ersten Ideensammlung bis zum fertigen Text.

● Diskussionen und Debatten vor- oder aufbereiten - mit grafischen Darstellungen zu Themen, Positionen, Argumenten und Gegenargumenten.Wer sich mit diesem Gebiet näher beschäftigen möchte, kann sich im Internet nach dem Begriff "Argument Mapping" umsehen.

● Einsatz im Schulunterricht und in der Ausbildung.Im Geschichtsunterricht könnten Schüler etwa eine Werkzeugmap zur Untersuchung historischer Quellen entwickeln und benutzen.

● Einsatz als umfassendes Kreativitätswerkzeug. ● Unterstützung von Gruppendiskussionen, mit Einsatz eines Beamers. ● Unterstützung für alle, die Nachdenken zu ihren Hobbies zählen.

Varianten der MethodeDie Grundideen der Methode sind Mindmapping-Software und Werkzeuge zum Problemlösen, und daraus abgeleitet Arbeitsmap und Werkzeugmap. Hieraus können wir einige Varianten entwickeln.

● Wir tauschen die Mindmapping-Software gegen andere Software aus. Wenn wir zum Beispiel eine Tabellenkalkulation benutzen, können wir eine oder mehrere "Werkzeugtabellen" und eine "Arbeitstabelle" entwickeln - das kann durchaus nützlich sein, wenn unsere Arbeit ausschließlich in einer Tabelle stattfinden soll.Ähnliches gilt für den Austausch der Mindmapping-Software gegen eine Textverarbeitung.

● Wir tauschen Mindmapping-Software gegen Mindmapping mit Papier und Stiften aus. Das hat eine Reihe von Vorteilen - man ist von Strom und Technik unabhängig, die Hardware ist dramatisch billiger, man kann leichter mit Diagrammen und Skizzen arbeiten.Die Werkzeugmap kann hier ein Poster sein oder ein Ordner mit einer Sammlung von Werkzeugmaps zu verschiedenen Einzelthemen.

● Wir tauschen Mindmapping-Software gegen Haftnotizen aus. Dies ist insbesondere für Arbeiten in der Gruppe eine interessante Idee.Wer mehr zu dieser Methode sucht, kann sich das Buch "Rapid Problem Solving with Post-It Notes" von David Straker anschauen.

● Wir verzichten auf die Trennung von Arbeits- und Werkzeugmap und benutzen statt dessen einen Werkzeug-Zweig in der Arbeitsmap.Bei gedrückter STRG-Taste können dann Kopien eines Werkzeug-Unterzweigs per Ziehen und Loslassen eingefügt werden. Dieses Verfahren funktioniert vor allem dann gut, wenn man einen großformatigen Bildschirm benutzt und der Werkzeug-Zweig nicht allzu umfangreich ist. (Andernfalls muss man zwischen Werkzeug-Zweig und Arbeitszweig hin und her navigieren.)

● Anstelle der Eingaben per Tastatur benutzt man die Eingabe per Spracherkennungssoftware. (Das funktioniert tatsächlich ganz gut, ich habe es ausprobiert.)

Und nun? Herunterladen und loslegen!Wer jetzt experimentieren möchte, kann mit dem Herunterladen anfangen:

Mindmapping-Software Freeplane http://freeplane.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page

Vorlage Arbeitsmap http://dl.dropbox.com/u/4884231/Arbeitsmap_MA2010.mm

Vorlage Werkzeugmap http://dl.dropbox.com/u/4884231/Werkzeugmap_MA2010.mm

Über den AutorThomas Teepe, Jahrgang 1971, studierte Mathematik und Physik und promovierte mit einer Arbeit über genetische Algorithmen in angewandter Mathematik. Er arbeitet heute als versicherungsmathematischer Berater und als Referent in der Erwachsenenbildung.

Kontaktadresse: Thomas Teepe Alosenweg 37 70329 Stuttgart thomasteepe@web.de