Lernen mit Animationen Flashcards
Animation
= jedes Element auf einem Bildschirm, das sich über die Zeit verändert (Struktur oder Eigenschaften)
Animationen enthalten mehr Informationen als Bilder (nicht nur visuell-räumliche, sondern auch temporale Informationen). Der Vorteil besteht dabei, dass mehr Inhalt vermittelt werden kann. Allerdings muss dieser auch verarbeitet werden. Das führt zu einer höheren kognitiven Belastung.
Das menschliche Wahrnehmungssystem ist darauf ausgerichtet, statische und sich verändernde Komponenten jederzeit zu integrieren, denn beide Elemente sind in der dynamischen Umwelt vorhanden. Folglich liegen der Wahrnehmung der beiden Phänomene die gleichen perzeptuellen und kognitiven Prinzipien zugrunde.
Animationen sind oft mit Unterhaltung assoziiert. Daraus können negative Effekte für das Lernen folgen. Es werden inadäquate Strategien verwendet, sodass Lernen nur eingeschränkt stattfindet.
Statische Bilder und Animationen
Statische Bilder und Animationen können beide sowohl die Konstruktion eines statischen mentalen Modells als auch eines dynamischen mentalen Modells fördern. Es ist dabei irrelevant, ob der dargestellte Inhalt eher statisch oder eher dynamisch ist.
Mentale Animationen durch statische Bilder: mehrere statische Bilder kombinieren (werden sequenziell gelesen), Zeitachsen in einem einzelnen Bild, Pfeile oder Punkte (markieren die Bewegung), mehrere Schnappschüsse in einem Bild (ältere mit blasseren Farben dargestellt)
Statische Modelle durch Animationen: Dekomposition eines komplexen Objekts in Teile und Einzelteile (in Form eines statischen Bilds nur als explosion picture umsetzbar), Darstellung von Beziehungen zwischen statischen Elementen
Erklärende Animationen
Erklärende Animationen helfen, ein kausales mentales Modell zu konstruieren. Sie stellen das Verhalten eines bestimmten Systems dar und verdeutlichen die kausalen Beziehungen der Realität. Sie können außerdem Ursache und Wirkung zeigen. Hat der Nutzer Kontrollmöglichkeiten, kann er direkt in Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge eingreifen.
Funktionen von Animationen
Funktionen von Animationen:
Repräsentative Funktion: große Ähnlichkeiten des dargestellten Inhalts mit den tatsächlichen Eigenschaften und Verhalten, explizite Beschreibung von Translationen (Veränderungen von Positionen) und Transformationen (Veränderung von Eigenschaften), logische Bilder (Darstellung abstrakter und komplexer Inhalte)
Direktive Funktion: perzeptuelle und kognitive Prozesse auf relevante Informationen lenken, Aufmerksamkeit steuern, Highlight-Techniken (visuelle Hinweise, Zoom, Panning, Übertreibung oder Vereinfachung)
Reduktion der kognitiven Belastung
Enabling Effekt: unmögliche Prozesse möglich machen
Facilitation Effekt: schwierige Prozesse erleichtern (zum Beispiel dynamische Synchronisation mit einem Target System und damit Schaffen einer raum-zeitlichen Invarianz)
Dynamik
Auch wenn Animationen mehr Informationen enthalten als statische Bilder heißt das nicht, dass auch mehr Informationen notwendig sind. Enthält eine Animation keine neuen Informationen im Vergleich zu einem Bild, wird auch nicht besser gelernt.
Das menschliche Wahrnehmungssystem ist darauf ausgelegt, spezifische dynamische Schemata zu konstruieren. Diese enthalten typische raum-zeitliche Modelle, durch die dynamische Informationen effizient verarbeitet werden. Sie umfassen zentrale Informationen über die Relationen von Elementen. Aus diesen typischen Modellen folgen Erwartungen über vorhergehende und nachfolgende Bewegungen, es können also weitere Informationen aus einer Bewegung geschlussfolgert werden.
Räumliche Modelle klassifizieren so genannte Gestalten nach ihren unterschiedlichen Qualitäten. Eine gute Gestalt (externales Modell) weist hohe Ähnlichkeit mit dem internen Modell auf, das unter „guter Gestalt“ gespeichert ist. Die Gestaltprinzipien von Bildern treffen auch auf dynamisches Material zu. Gute Gestalten sind salienter, es ist also eine gute Figur-Grund-Trennung möglich. Sie sind leichter zu enkodieren und leichter abrufbar. Je mehr eine Gestalt dem gespeicherten Modell entspricht, desto salienter wird sie. In einer räumlichen Umgebung ist ein Element salient, wenn es sich deutlich von dieser Umgebung abhebt. Das trifft auch auf dynamische Eigenschaften zu (dynamische Kontraste).
Kategorien
Es gibt natürliche Diskontinuitäten, die als Kategoriegrenzen dienen. Je mehr die Kategorien die natürlichen Diskontinuitäten widerspiegeln, desto nützlicher sind sie. Die Instanzen innerhalb einer Kategorie sind sehr ähnlich zu den anderen Instanzen dieser Kategorie. Innerhalb einer Kategorie gibt es also hohe Kontinuitäten. Die Instanz, die eine Kategorie am besten repräsentiert, ist deren Prototyp. Je nach Ähnlichkeit zu diesem Prototyp können Instanzen einer Kategorie zugeordnet werden.
Auch dynamisches Material kann in Kategorien eingeteilt werden. Die einzelnen Abschnitte eines Ereignisses können durch raum-zeitliche Diskontinuitäten voneinander abgegrenzt werden. Eine top-down Kategorisierung zerlegt ein Ereignis (Makroevent) in viele Unterereignisse (Mikroevent). Bei der bottom-up Kategorisierung werden die Ereignisse anhand ihrer Granularität eingeteilt. Je salienter die einzelnen Ereignisse sind, desto leichter fällt die Kategorisierung. Auch hier kann ein Prototyp definiert werden, der alle Abschnitte eines Ereignisses am besten repräsentiert. Er ist der key frame, also das Schlüsselbild für ein bestimmtes Ereignis. Alle wichtigen Informationen über das Ereignis können aus dem key frame geschlussfolgert werden. Dieser Prototyp ist ein wichtiger Bestandteil der mentalen Repräsentation von Ereignissen (Chunking).
Chunks enthalten extensionale und intentionale Aspekte. Die extensionalen Aspekte beschreiben, was zu einem Chunk gehört. Die intensionalen Aspekte, wie die Items untereinander zusammenhängen. Chunking wird durch Schemata gesteuert. Auch hier gibt es wieder sowohl räumliche als auch zeitliche Chunks.
Innerhalb einer Animation finden eine Vielzahl von Veränderungen statt. Aber nicht jede Veränderung ist gleich wichtig. Manchmal sind Makro-Veränderungen wichtiger, manchmal Mikro-Veränderungen.
Menschliche Wahrnehmung
Auch wenn aus einer Animation die dynamische Information direkt wahrgenommen werden kann, wird nicht automatisch mehr gelernt. Der Lernende muss entsprechende Schemata entwickelt haben und die notwendigen perzeptuellen und kognitiven Werkzeuge besitzen.
Die menschliche Wahrnehmung ist sehr selektiv. Ein statisches Bild kann so lange betrachtet werden, bis alle relevanten Informationen wahrgenommen wurden. Bei einer Animation werden dagegen die Informationen schnell hintereinander gezeigt. Erfolgreiches Lernen hängt davon ab, dass die Aufmerksamkeit des Lernenden zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist. Meist werden dabei die hervorstechenden Informationen verarbeitet. Nacheinander werden so einzelne Bereiche der Animation ausgeschnitten, bis ein so genannter attentional core entsteht. Er ist die Basis für die weitere Verarbeitung.
Optimale Bedingungen
Optimale Bedingungen einer Animation: statische Elemente werden im Voraus verarbeitet, es verändert sich nur ein Element, der Lernende fokussiert genau dieses Element, die präsentierte Information überfordert weder das Wahrnehmungssystem noch die kognitive Kapazität.
Einschränkungen der menschlichen Wahrnehmung: ab einer bestimmten Anzahl Bilder pro Sekunde kann keine flüssige Bewegung mehr erkannt werden, bei einer sehr niedrigen Auflösung wird kein Objekt mehr identifiziert, je höher die Anzahl der Bilder bzw. Auflösung, desto realistischer wirkt die Darstellung. Je nach Inhalt ist eine unterschiedlich realistische Darstellung sinnvoll.
Lernen mit Animationen fördern
Lernen mit Animationen fördern:
Wiedergabegeschwindigkeit senken: ausführlicherer attentional core (es werden nie alle Informationen verarbeitet werden können)
Instruktionen für die Steuerung der Aufmerksamkeit (piktoral oder verbal)
Relevante Aspekte salient gestalten
Mehrmaliges Abspielen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit
Verarbeitung
Eine Animation wird verstanden, wenn ein mentales Modell des gezeigten Inhalts konstruiert wird. Die Eigenschaften des mentalen Modells sollten die Eigenschaften des Inhalts reflektieren. Dieser kognitive Prozess verläuft bottom-up und top-down gesteuert und wird beeinflusst von Einstellungen, Vorwissen und vorhandenen Schemata. Komplexe Abfolgen können durch ein kognitives Schema verstanden werden, das aus vielen hierarchisch organisierten Unter-Schemata besteht. Die Konstruktion eines mentalen Modells ist also ein schema-gesteuerter Struktur-Mapping Prozess, bei dem raum-zeitliche Modelle der Animation als raum-zeitliche Modelle im mentalen Modell abgebildet werden.
Interferenzen
Ein statisches Bild kann die Basis für ein dynamisches mentales Modell sein. Dabei werden räumliche und zeitliche Inferenzen gezogen, die über den Moment im Bild hinausgehen. Bei Lernenden mit wenig Vorwissen kann es jedoch schwierig sein, aus einer komplexen Darstellung entsprechende Inferenzen zu ziehen. Inferenzen können fehlerhaft sein, vor allem wenn sie auf Grundlage von allgemeinen Annahmen gemacht werden.
Manipulation
Bei einer Animation ist es nicht mehr notwendig, Inferenzen zu ziehen, da Veränderungen bereits explizit dargestellt sind. Dafür können andere kognitive Prozesse erschwert sein durch die Flüchtigkeit einer Animation. Ein vorheriger Status muss im Arbeitsgedächtnis gehalten werden oder aus dem Langzeitgedächtnis abgerufen werden, um ihn mit dem aktuellen Status zu vergleichen.
Je nach Darstellung der Animation können dennoch Inferenzen notwendig werden. Vor allem, wenn die Animation nicht völlig realistisch ist. Das trifft vor allem zu, wenn extrem schnelle Vorgänge durch die Animation verlangsamt dargestellt werden oder aber extrem langsame Vorgänge beschleunigt werden. Diese Manipulationen erleichtern die Konstruktion von mentalen Modellen. Außerdem können Abschnitte, die keine neuen Informationen enthalten, übersprungen werden bzw. kondensiert werden. Auch hier muss der Lernende die Inferenz ziehen, dass ein nur kurz gezeigter Vorgang in der Realität mehr Zeit in Anspruch nehmen könnte.
statische Bilder?
Unter Umständen kann eine Serie statischer Bilder die bessere Basis für ein dynamisches mentales Modell sein als eine Animation. Die Bilder zeigen bereits die Schlüsselmomente eines dynamischen Vorgangs, die bei einer Animation erst noch ermittelt werden müssen. Hilfreich kann hier ein Pausenknopf sein, um eine kognitive Zusammenfassung zu ermöglichen. Wird eine Animation zu schnell abgespielt, ohne dass eine Pause eingefügt wird, werden wahrscheinlich relevante Informationen nicht verarbeitet.
Nutzer-kontrollierte Animationrn
Nutzer-kontrollierte Animationen:
Hohe Flexibilität, Erleichterung des Lernens
Kontrolle über Abspielgeschwindigkeit, Richtung, Kontinuität, Bild-Rate und Intensität der Darstellung
Interaktion mit der Animation: Zoomen, Hotspots anklicken
Unwichtige Abschnitte können übersprungen werden, wichtige Abschnitte mehrmals angeschaut werden
Je nach Abspielgeschwindigkeit rücken eher Makro- oder Mikro-Events in den Vordergrund. Wie oben erwähnt ist es deshalb sinnvoll, eine Animation mehrmals in unterschiedlicher Geschwindigkeit abzuspielen. Dadurch können verschiedene Level von dynamischen Informationen erfasst werden, die zu einem kohärenten, vielschichtigen mentalen Modell führen.
