Statement des Koordinators / der Koordinatorin des Projektes
Wie lernt man am besten? Sollte Lernen möglichst leichtfallen – oder ist das eigentliche Ziel des Lernens nicht, einen überdauernden Wissensschatz aufzubauen, der als Basis für weitere Lernprozesse dient? Der interdisziplinäre LOEWE-Schwerpunkt „Wünschenswerte Erschwernisse beim Lernen: Kognitive Mechanismen, Entwicklungsvoraussetzungen und effektive Umsetzung im Unterricht“ (Laufzeit: 2015 – 2018; Sprecher: Prof. Dr. Tobias Richter / Prof. Dr. Mirjam Ebersbach) hat sich mit diesen Fragen beschäftigt.
Wünschenswerte Erschwernisse sind Mechanismen, die das Lernen zunächst erschweren, aber zu einem langfristigen Behalten des Gelernten beitragen. Hierzu zählen z. B. das Abrufen des Gelernten schon während der Lernphase (Testen), das Verteilen der Lernzeit auf mehrere Zeitpunkte statt am Stück zu lernen (Verteiltes Lernen), das Abwechseln von Lerninhalten statt des geblockten nacheinander Abhandelns (Verschachteltes Lernen) und das Generieren von Teilen der Lerninhalte durch die Lernenden selbst (Generieren). Die Wirksamkeit solcher wünschenswerten Erschwernisse wurde bereits in Laborstudien demonstriert. Der Forschungsschwerpunkt hat die Implementierbarkeit wünschenswerter Erschwernisse in den schulischen und universitären Unterricht überprüft sowie Rahmenbedingungen für deren Wirksamkeit identifiziert.
Der LOEWE-Schwerpunkt hat eine wichtige strukturbildende Funktion für die Universität Kassel erfüllt, indem er die Kooperation zwischen den Instituten für Biologie, Mathematik, Erziehungswissenschaft und Psychologie sowie dem Zentrum für empirische Lehr-Lernforschung der Universität Kassel (ZELL) gestärkt hat. Zudem konnte ein wesentlicher, international sichtbarer Beitrag zum Forschungsschwerpunkt „Empirische Bildungsforschung und Hochschulforschung“ der Universität Kassel geleistet werden. Verstetigungen ergaben sich u. a. durch strategische Neuberufungen, die Neuanbahnung von Kooperationen und flankierende Drittmittelförderungen. Die etablierten Kooperationsstrukturen sollen unter Einbeziehung weiterer Expertinnen und Experten in eine ortsverteilte DFGForschungsgruppe zum Thema „Nachhaltiges Lernen“ münden. Damit soll auch künftig ein wesentlicher Beitrag zur Verbesserung von Lernprozessen und damit zu dem gesellschaftlich relevanten Thema „Bildung“ geleistet werden.
Prof. Dr. Mirjam Ebersbach, Wissenschaftliche Koordinatorin seit 2016, Institut für Psychologie (Universität Kassel)
Wissenschaftliche Ausgangslage
In der heutigen Gesellschaft spielt Lernen eine zentrale Rolle. Trotz der permanenten Abrufbarkeit von Informationen aus dem Internet ist es für das tiefere Verständnis notwendig, sich selbst Wissen anzueignen, auf das man wieder zugreifen kann. Vorwissen ist ein wesentlicher Faktor beim Erwerb neuen Wissens: Erst, wenn man neue Informationen an schon bestehendes Wissen und Erfahrungen anknüpfen kann, erlangen sie Sinn und können längerfristig abgespeichert werden. Auch erfordert es der Arbeitsalltag, sich an Inhalte erinnern zu können, die schon vor längerer Zeit gelernt wurden. Diese „Expertise“ ist durch ein schnelles Nachschlagen im Internet nicht
zu ersetzen.
Aber wie lernt man so, dass das Gelernte auch langfristig abrufbar bleibt? Mit dieser Frage hat sich der LOEWE-Schwerpunkt „Wünschenswerte Erschwernisse beim Lernen“ beschäftigt. Zu den Wünschenswerten Erschwernissen zählen u. a. (1) das Testen im Sinne des aktiven Gedächtnisabrufs der gelernten Inhalte schon während des Lernens, (2) das über mehrere Zeitpunkte verteilte Lernen, (3) das verschachtelte Lernen im Sinne der Abwechslung von verschiedenen Inhalten sowie (4) das Generieren von zu lernenden Inhalten durch Lernende. Die positiven Effekte wünschenswerter Erschwernisse auf das langfristige Behalten wurden bislang meist in Laborstudien bei Erwachsenen nachgewiesen. Dabei wurde häufig mit wenig miteinander assoziiertem Lernmaterial gearbeitet (z. B. Wortlisten, die auswendig gelernt werden mussten).
Offen blieb daher, (1) ob die positiven Effekte wünschenswerter Erschwernisse auf reale Lernsituationen (z. B. in Schule oder Universität) übertragbar sind, (2) ob die Effekte auch mit komplexeren, kohärenten Lernmaterialien auftreten (z. B. Sachtexte, naturwissenschaftliche Inhalte), (3) welche kognitiven Mechanismen den Effekten zugrunde liegen und (4) ob es interindividuelle Unterschiede bezüglich der Wirksamkeit der wünschenswerten Erschwernisse gibt (z. B. in Abhängigkeit
des Alters, kognitiver oder motivationaler Merkmale der Lernenden). Diese Fragen wurden im LOEWE-Schwerpunkt in sieben Teilprojekten und zwei assoziierten Projekten empirisch untersucht.
Erkenntnisse und Entwicklungen
In Teilprojekt 1 wurden Moderatoren der Effektivität wünschenswerter Erschwernisse beim Lernen im Rahmen von Metaanalysen untersucht. In Hinblick auf das verschachtelte Lernen ergab sich z.B., dass das Verschachteln eher bei visuellen Lerninhalten wirksam ist (z.B. Malstile verschiedener Maler), weniger bei mathematischen Inhalten und eher nicht bei Texten. Zudem ist die Wirksamkeit des verschachtelten Lernens höher für komplexeres Lernmaterial. Die Ergebnisse machen deutlich, dass wünschenswerte Erschwernisse nicht für alle Materialien gleichermaßen wirksam sind.
Teilprojekt 2 hat sich mit Kognitiven Mechanismen beim verteilten Lernen beschäftigt. Hier zeigte sich z.B., dass die Vergessensrate nach dem wiederholten Lesen eines naturwissenschaftlichen Textes geringer ist, wenn dieser mit Pause (d.h. verteilt) statt am Stück gelesen wird. Für die kurzfristige Wissensaneignung ist aber das wiederholte Lesen am Stück vorteilhafter. Offenbar fördert verteiltes Lernen nicht unbedingt den unmittelbaren Wissenszuwachs, sondern beugt dem Vergessen vor, indem es das Wissen stabiler im Gedächtnis verankert.
In Teilprojekt 3 wurden Schwierigkeitsgenerierende Aufgabenmerkmale in der Mathematik und den Naturwissenschaften untersucht. Es wurde z.B. herausgefunden, dass Lernende, die in einem Lückentext kausale Relationen zwischen Satzteilen selbst generierten, langfristig weniger vom Text vergaßen als Lernende, die den vollständigen Text lasen. Der Generierungseffekt hängt jedoch davon ab, ob erfolgreich (d.h. korrekt) generiert wurde.
Teilprojekt 4 hat Die Bedeutung kognitiver und motivationaler Lernermerkmale für die Wirksamkeit wünschenswerter Erschwernisse aus differentieller und entwicklungspsychologischer Perspektive untersucht. Generell zeigte sich, dass das Verteilen von Übungsaufgaben im Fach Mathematik positiver für das langfristige Behalten ist als das Bearbeiten der Aufgaben am Stück. Es gab dabei keine fundamentalen Unterschiede zwischen Lernenden. Das Verteilen von Übungsaufgaben, z.B. im Rahmen von Hausaufgaben, kann also nützlich sein, wenn Inhalte längerfristig behalten werden sollen.
Bei Teilprojekt 5 wurden Intrinsische kognitive Motivation und Erfolgserwartung als Moderatoren des Effekts wünschenswerter Erschwernisse erforscht. Hier zeigte sich u.a., dass individuelle Unterschiede zwischen Lernenden (z.B. bezüglich Testangst, Bedürfnis nach kognitiv herausfordernden Aufgaben, Lernzielen, Misserfolgsangst, Intelligenz) die Beurteilung und Nutzung wünschenswerter Erschwernisse beeinflussen.
Teilprojekt 6 hat den Generierungseffekt im Kontext des forschenden Lernens im naturwissenschaftlichen Unterricht untersucht. In einem Schülerlabor haben Schülerinnen und Schüler selbst Zusammenhänge in Ökosystemen erforscht. In den Prozess des forschenden Lernens wurden auch Generieren und Testen implementiert. Es zeigte sich, dass individuelle Merkmale der Lernenden die Effekte von Generieren und Testen beeinflussen und die Behaltensleistung wesentlich von Vorwissen und Generierungserfolg abhing.
In Teilprojekt 7 wurde das Verschachtelte Lernen in den Mathematikunterricht der Grund- und Sekundarschule implementiert und mit dem geblockten Lernen verglichen. Hierbei zeigten sich positive Effekte des Verschachtelns, z.B. indem Schülerinnen und Schüler flexiblere und adaptivere Rechenstrategien entwickelten und damit Aufgaben effizienter lösen konnten sowie einen größeren Wissenszuwachs erreichten. Es wird angenommen, dass das Verschachteln von Lerninhalten zu Vergleiche anregt, die dazu führen, dass Lernende mathematische Verfahren und Strategien und ihre Anwendungsbedingungen besser unterscheiden lernen, als wenn sie sich mit diesen Verfahren am Stück beschäftigen.
In einem assoziierten Projekt an der Universität Würzburg wurde gezeigt, dass der Testungseffekt vom Abruferfolg beim Testen abhängt. Aktuell wird den Fragen nachgegangen, (a) wie sich adaptives Testen auf den Testungseffekt auswirkt, (b) wie Feedback beim Testen gestaltet sein sollte, damit es den Testungseffekt erhöht und (c) ob Lehramtsstudierende wünschenswerte Erschwernisse beim Lernen kennen, diese positiv beurteilen und selbst beim Lernen einsetzen.
In einem weiteren assoziierten Projekt an der Universität Kassel wurde der Testungseffekt im Kontext forschenden Lernens untersucht. In einer Sekundarstufen-Studie zeigte sich, dass Schülerinnen und Schüler vom Wissensabruf während des forschenden Lernens genauso profitierten wie Schülerinnen und Schüler, die eine entsprechende Information nochmals lasen. Beide Gruppen zeigten in einem späteren Test ein besseres Wissen als Schülerinnen und Schüler in der Kontrollbedingung, die weder getestet wurden noch das Material nochmals lasen.
Zusammenfassend kann der Einsatz wünschenswerter Erschwernisse für das Lernen in Schule und Universität empfohlen werden, da sie mindestens ebenso gute Effekte auf das langfristige Behalten haben wie klassischere Lernmethoden (z.B. Wiederholen), oft jedoch auch bessere. Es gibt jedoch zum Teil notwendige Rahmenbedingungen für diese Effekte (z.B. Lernmaterial, Merkmale der Lernenden). Nicht zuletzt spielt auch die Akzeptanz auf Lernenden- und Lehrendenseite eine zentrale Rolle für den erfolgreichen Einsatz wünschenswerter Erschwernisse im (selbstregulierten) Lernen.
Erreichte Strukturentwicklung
Der LOEWE-Schwerpunkt „Wünschenswerte Erschwernisse beim Lernen“ hat durch seine Forschungsaktivitäten nicht nur zur Sichtbarkeit unseres Forschungsverbunds in der wissenschaftlichen Community beigetragen, sondern auch zur Stärkung und Sichtbarkeit des Forschungsschwerpunkts „Empirische Bildungsforschung und Hochschulforschung“ der Universität Kassel. Dieses wissenschaftlich, gesellschaftlich und politisch hochrelevante Profil soll durch Einwerbung einer DFG-Forschungsgruppe zum Thema „Nachhaltiges Lernen“ weiter ausgebaut werden, an der neben Projektleitungen des LOEWE-Schwerpunkts auch renommierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weiterer Standorte in Deutschland beteiligt sein werden. Zu diesem Zweck fanden bereits intensive Vernetzungsaktivitäten statt.
Da die Universität Kassel einen wesentlichen Beitrag zur Lehrerbildung leistet, ist dieses Thema hier besonders gut verortet. Bereits jetzt findet die Thematik der wünschenswerten Erschwernisse sowohl inhaltlich-theoretisch (z. B. in Vorlesungen und Seminaren) als auch praktisch durch entsprechende didaktische Methoden Eingang in die Lehre. Zudem wird die Thematik auch kontinuierlich in studentischen Abschlussarbeiten beforscht. Die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses ist gelungen – so wurden im Rahmen des Schwerpunkts Promotionen erfolgreich abgeschlossen bzw. stehen kurz vor Abschluss. Darüber hinaus wurden im Förderzeitraum zwei strategische Berufungen am Institut für Psychologie der Universität Kassel realisiert,in deren Rahmen Kollegen gewonnen werden konnten, die ebenfalls über ausgewiesene Expertise im Forschungsbereich von „Lehren und Lernen“ verfügen und auch schon zum Thema wünschenswerte Erschwernisse beim Lernen geforscht und publiziert haben.
Zudem wurde ein auf Erkenntnissen des LOEWE-Schwerpunkts basierender Antrag im Rahmen des Förderprogramms zur weiteren Profilbildung der Universität Kassel 2017 – 2022, „Programmlinie Zukunft“, zum Thema „Kontrastieren und Vergleichen in der Lehramtsausbildung“ bewilligt. Diese Maßnahmen tragen nachhaltig zur Weiterentwicklung und Verstetigung des Forschungsthemas bei. Aus dem LOEWE-Schwerpunkt ist zudem ein weiteres Drittmittelprojekt an der Universität Würzburg zur Untersuchung wünschenswerter Erschwernisse in der Hochschullehre hervorgegangen. Der LOEWESchwerpunkt hat also erfolgreich zur dauerhaften Implementierung des Themas in die Lehre und Forschung der Universität Kassel beigetragen und eine Ausweitung der Forschungsaktivitäten und Verbreitung des Themas über diesen Standort hinaus ermöglicht.
Erreichte Bedeutung/Stellung im Themen-/Forschungsfeld
Wünschenswerte Erschwernisse beim Lernen sind ein hochaktuelles und an wissenschaftlicher Bedeutung noch zunehmendes Thema der pädagogisch-psychologischen
Forschung. Während die Suchmaschine Google Scholar für den Zeitraum 2000 – 2010 gerade einmal 159 wissenschaftliche Publikationen zu dem Thema nachweist, sind es für den Zeitraum 2011 – 2019 schon 1.360 Publikationen (Stand: Juni 2019). In früheren Studien wurden wünschenswerte Erschwernisse allerdings fast ausschließlich aus der Perspektive kognitionspsychologischer Grundlagenforschung untersucht. Der LOEWE-Schwerpunkt hat mit seinem interdisziplinären Ansatz und der Verknüpfung
von grundlagen- und anwendungsorientierten Fragestellungen das Konzept der wünschenswerten Erschwernisse in innovativer Weise weiterentwickelt, indem die Übertragbarkeit des Konzeptes auf schulische und andere Bildungskontexte überprüft wurde und zugrundeliegende Mechanismen und Rahmenbedingungen identifiziert wurden. Die Frage, inwieweit die Wirksamkeit wünschenswerter Erschwernisse von Merkmalen der Lernenden selbst, aber auch vom Lernmaterial und von der Gestaltung der Lernsituation einschließlich der Lernziele (z. B. wie lange soll ein Inhalt behalten werden) abhängt, muss jedoch noch weiter erforscht werden. Unter anderem zur Beantwortung dieser Frage soll die DFG-Forschungsgruppe beitragen.
Die Forschungsergebnisse des Schwerpunktes wurden der nationalen und internationalen wissenschaftlichen Community durch Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften zugänglich gemacht. Neben Einzelbeiträgen wurde ein Sonderband mit 14 Artikeln von insgesamt 50 Autoren zur Frage: „How Desirable Are ‚Desirable Difficulties‘ for Learning in Educational Contexts?“ im Journal Frontiers in Psychology etabliert. Bis Juni 2019 wurde der Sonderband über 25.000 Mal aufgerufen und es erfolgten mehr als 2.200 Downloads. Darüber hinaus wurden unsere Studienergebnisse in Sammelbänden publiziert und im Rahmen von Symposien und individuellen
Beiträgen auf nationalen und internationalen Konferenzen dem Fachpublikum präsentiert. Zudem wurden neue Kooperationen entwickelt, die sich u. a. in den Koautorenschaften der Publikationen, flankierend eingeworbenen Drittmittelprojekten, wie auch den assoziierten Mitgliedern des LOEWE-Schwerpunkts und den Antragstellerinnen und Antragssteller der geplanten Forschungsgruppe widerspiegeln.