Der Einfluss von statischen und dynamischen Repräsentationen auf das funktionale Denken

Tobias Rolfes (2017): Der Einfluss von statischen und dynamischen Repräsentationen auf das funktionale Denken. Dissertation, Universität Koblenz-Landau.
Betreut durch Jürgen Roth und Wolfgang Schnotz.
Begutachtet durch Jürgen Roth, Wolfgang Schnotz und Regina Bruder.
Tag der mündlichen Prüfung: 24.11.2017.

Zusammenfassung

Die Arbeit beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit dem Einfluss von externen Repräsentationen auf das Anwenden und Lernen funktionalen Denkens. Dazu wird in den theoretischen Grundlagen zunächst der Begriff des funktionalen Denkens geklärt und elaboriert sowie die Rolle der Repräsentationen für das funktionale Denken diskutiert. Darauf aufbauend werden aus kognitionspsychologischer Perspektive mit dem Integrated Model of Text and Picture Comprehension und dem Adaptive Control of Thought-Rational zwei informationstheoretische Modelle für die kognitiven Prozesse beim Anwenden und Lernen funktionalen Denkens betrachtet. Die theoretischen Grundlagen schließen mit der Definition der Lerneffizienz externer Repräsentationen in Abgrenzung zu der Nutzungseffizienz externer Repräsentationen ab.

Im quantitativ-empirischen Teil werden mehrere Experimente berichtet. In Experiment E1a und Experiment E1b wurde schwerpunktmäßig die Nutzungseffizienz von Tabellen und Graphen beim funktionalen Denken untersucht. Die empirischen Daten zeigten, dass für quantitatives funktionales Denken eine Tabelle nutzungseffizienter als ein Graph war. Dagegen hing die Nutzungseffizienz beim qualitativen funktionalen Denken davon ab, ob der Graph nur grob oder detailliert inspiziert werden musste. So war ein Graph für qualitatives funktionales Denken nur nutzungseffizienter als eine Tabelle, wenn der Graph zur Lösung der Aufgabe nur grob inspiziert werden musste. War dagegen eine genaue Inspektion der Form des Graphen notwendig, war die Tabelle nutzungseffizienter. Die Ergebnisse des Experiments E1b gaben Hinweise darauf, dass für das funktionale Denken die Nutzungseffizienz externer Repräsentationen relativ unabhängig von Sprache, kulturellem Hintergrund und Alter der Testpersonen ist.

In Quasi-Experiment QE2 wurde das multirepräsentationale Lernen funktionalen Denkens sowohl mit Tabellen als auch mit Graphen mit dem monorepräsentationalen Lernen verglichen, bei dem entweder nur mit Tabellen oder nur mit Graphen gelernt wurde. Die Ergebnisse des Quasi-Experiments zeigten, dass multirepräsentationales Lernen beim qualitativen funktionalen Denken Vorteile in der Lerneffizienz bewirkt. Beim quantitativen funktionalen Denken konnte jedoch keine höhere Lerneffizienz vom multirepräsentationalen Lernen verglichen mit dem monorepräsentationalen Lernen ausschließlich mit Graphen nachgewiesen werden. Allerdings deuteten die Ergebnisse auch darauf hin, dass multirepräsentationales Lernen mehr Zeit benötigt als monorepräsentationales Lernen, dafür aber zu höheren Lernzuwächsen führen kann.

In Experiment E3 wurde die Lerneffizienz von statischen, linear-dynamischen und interaktiv-dynamischen Repräsentationen für das funktionale Denken miteinander verglichen. In den Ergebnissen zeigte sich, dass beide Formen dynamischer Repräsentationen lerneffizienter als statische Repräsentationen waren. Allerdings konnte kein Unterschied in der Lerneffizienz zwischen interaktiv-dynamischen und linear-dynamischen Repräsentationen nachgewiesen werden.