Skript

Cognitive Load Theory (CLT)

„Oh Mann, nächste Woche muss ich in meinem Studium der Materialwissenschaften ein Referat über das Thema Kurbelwelle halten. Gibt es eigentlich wissenschaftliche Erkenntnisse darüber, wie Präsentationsfolien gestaltet werden sollten?“ Eine Freundin, die Psychologie studiert, legt ihr Nahe, sich mit der CLT und CTML zu beschäftigen. Doch was bedeuten diese beide Begriffe? Tanja recherchiert.

Laut der Cognitive Load Theory (CLT) – einem kognitionspsychologischen Ansatz zum multimedialen Lernen – treten nach John Sweller zufolge beim Lernen mit externen Materialien drei verschiedene Formen von kognitiver Belastung im Arbeitsgedächtnis auf, die zusammengenommen den Lernerfolg beeinflussen. Dabei handelt es sich um die inhaltsbedingte, die sachfremde und die lernrelevante kognitive Belastung – sprich, den Intrinsic Cognitive load, den Extraneous Cognitive Load und den Germane Cognitive Load.

Nach der CLT summieren sich diese drei Formen kognitiver Belastung zu einer Gesamtbelastung auf, die das Arbeitsgedächtnis beim Lernen zu einem jeweils gegebenen Zeitpunkt beansprucht. Die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses ist allerdings stark begrenzt: So können Menschen gleichzeitig nur etwa sieben plus/minus zwei kognitive Elemente gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis behalten. Übersteigt nun die durch die Verarbeitung von Informationen entstandene Gesamtbelastung die vorhandene Kapazität des Arbeitsgedächtnisses, tritt kognitive Überlastung – sprich ein Cognitive Overload – auf. Lernen wird erschwert.

„Juhu! Offenbar gibt es tatsächlich wissenschaftliche Erkenntnisse darüber, wie man Folien gestalten sollte, um einen größeren Lerneffekt zu ermöglichen und einer Überlastung des Arbeitsgedächtnisses entgegenzuwirken. Aber was ist nun mit den drei Formen kognitiver Belastung genau gemeint?“

Die inhaltsbedingte kognitive Belastung – der Intrinsic Cognitive Load – bezeichnet denjenigen Anteil der kognitiven Belastung, der sich aus der Komplexität und der Schwierigkeit des Lerninhalts ergibt. Als wie leicht oder schwierig ein zu lernender Inhalt empfunden wird, hängt von zwei Aspekten ab: dem Vorwissen der Lernenden sowie der Elementinteraktivität. Vorwissen meint die Verfügbarkeit lernrelevanter Schemata zur Enkodierung des Inhalts. Elementinteraktivität bezieht sich darauf, wie viele Informationen gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis aktiv gehalten und verarbeitet werden müssen, um den Lerninhalt zu verstehen.

„Aha! Das bedeutet also, dass ich meine Folien nicht mit zu vielen Informationen anreichere. Ich muss also auswählen, welche Informationen relevant sind, um eine inhaltbezogene kognitive Belastung zu vermeiden.“

Die sachfremde kognitive Belastung – der Extraneous Cognitive Load – bezieht sich auf denjenigen Anteil der kognitiven Belastung, der durch die Verarbeitung von Informationen aus den Lernmaterialien verursacht wird. Im Mittelpunkt steht also die Art der Darbietung. Eine solche lernirrelevante kognitive Belastung steht aber nicht in direktem Zusammenhang mit der Konstruktion von Wissen und kann einen solchen Prozess sogar stören. Diese durch sachfremde kognitive Prozesse belegte Kapazität steht dann nicht für Wissenskonstruktionsprozesse zur Verfügung, die für das Verständnis der Inhalte relevant sind. Die Gestaltung beeinflusst also, ob ein Lernstoff leicht oder schwer verständlich sein. Zum besseren Verständnis sollte darauf geachtet werden, die sachfremde kognitive Belastung möglichst gering zu halten.

„Oh, ich dachte immer, es ist gut, wenn meine Folien schön bunt sind, viele Effekte haben und auch mal einen Comic enthalten – das scheint aber wohl eher sachfremde kognitive Belastung zu verursachen. Dann sollte ich wohl auf solche Ablenkungen verzichten.“

Sweller identifiziert die lernrelevante kognitive Belastung – den Germane Cognitive Load – als den für den Wissenserwerb wichtigsten Anteil der kognitiven Belastung, der durch das eigentliche verstehende und sinnentnehmende Lernen verursacht wird. Diese Belastung resultiert aus einem Engagement in lernförderlichen kognitiven Prozessen. So sollte bei der Gestaltung von Lernmaterialien versucht werden, Lernende darin zu unterstützen, möglichst viel Kapazität in Prozesse zu investieren, die dieser lernrelevanten kognitiven Belastung zuzuordnen sind. Denn: Je größer diese ist, desto besser fällt die Lern- beziehungsweise Verständnisleistung aus.

„Ah OK – dann stelle ich einfach hin und wieder eine Frage, um meine KommilitonInnen zum Nachdenken anzuregen. So denken sie sicher eingehender über die Inhalte nach.“ An dieser Stelle stößt Tanja auf einen Verweis zu einer anderen Theorie, der CTML. Davon hatte doch ihre Freundin auch gesprochen.

Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML)

Eine die CLT erweiternde Theorie ist die Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML) von Richard Mayer. Diese sagt vorher, dass mehr gelernt wird, wenn der zu lernende Inhalt als Text und Bild präsentiert wird, als wenn er ausschließlich als Text vorliegt. Ähnlich wie die CLT nimmt die CTML an, dass die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses stark begrenzt ist. Zudem geht die CTML aber davon aus, dass das menschliche Informationsverarbeitungssystem zwei voneinander abgegrenzte Kanäle besitzt. Dabei handelt es sich zum einen um einen Kanal zur Verarbeitung visueller, bildhafter Informationen, zum anderen um einen Kanal zur Verarbeitung auditiver, verbaler Information.

„Dann gibt es also zwei unterschiedliche Kanäle zur Verarbeitung von Informationen. Das fand bislang bei der CLT keine Erwähnung. Doch was passiert da eigentlich genau?“ Sie zieht ein Modell zu Rate, das den Prozess genauer betrachtet und versucht, dieses auf ihr Referatsthema anzuwenden.

Angenommen, ein Lernender betrachtet auf einem Computerbildschirm eine Animation zur Funktionsweise einer Kurbelwelle. Die Animation wird begleitet von einer menschlichen Stimme, die relevante Prozesse erklärt. In diesem Beispiel enthält die multimediale Nachricht sowohl gesprochenen Text als auch Bilder. Die gesprochenen Wörter werden über die Ohren wahrgenommen; die Bilder über die Augen. Sowohl der Text als auch die Bilder gelangen dann ins Sensorische Gedächtnis. Dieses kann exakte verbale und visuelle Repräsentationen des multimedial präsentierten Inhalts für sehr kurze Zeit – in etwa zwei Sekunden – festhalten. Danach werden die Informationen in den beiden angenommenen Informationsverarbeitungskanälen weiterverarbeitet.

Die folgenden Schritte der Informationsverarbeitung laufen in den beiden Kanälen des Arbeitsgedächtnisses dann parallel ab: Im verbalen Kanal wählt der Lernende einzelne Wörter aus der exakten verbalen Repräsentation aus, während er im visuellen Kanal einzelne Bilder aus der exakten visuellen Repräsentation auswählt. Die Pfeile von „Bilder“ zu „Töne“ sowie von „Töne“ zu „Bilder“ geben an, dass ein Lernender z. B. mental das Bild einer Kurbelwelle konstruieren kann, wenn er das Wort „Kurbelwelle“ hört und, dass er mental das Wort „Kurbelwelle“ konstruieren kann, wenn er ein Bild einer Kurbelwelle sieht. Die ausgewählten Wörter werden dann in einem weiteren Schritt zu einem verbalen Modell zusammengefasst. Analog werden die ausgewählten Bilder zu einem piktorialen Modell organisiert.

Abschließend wird durch die Verknüpfung des verbalen und des piktorialen Modells ein integriertes Modell konstruiert. Dieser Integrationsprozess ist enorm aufwändig und wird durch im Langzeitgedächtnis vorhandenes Vorwissen koordiniert.

„Puh! Bei der Gestaltung der Folien muss ich also offenbar auf zwei Aspekte achten: Einerseits sollte ich keine kognitive Überlastung verursachen. Andererseits sollte ich beide Informationsverarbeitungskanäle ansprechen. Aber gibt es eigentlich ganz konkrete Empfehlungen für die Foliengestaltung?“

Gestaltungsprinzipien

Mayer und Moreno formulieren ausgehend von der CLT und der CTML eine Reihe an Prinzipien für die Gestaltung multimedialer Lerninhalte. So ist ein Text gemäß des Multimediaprinzips leichter zu verstehen, wenn dem eine geeignete Grafik beigefügt ist. Visuelle Organisations- und Orientierungshilfen, die thematische Schwerpunkte erläutern, Zusammenhänge veranschaulichen sowie Bezüge zum Vorwissen der Lernenden herstellen, verkörpern eine sinnvolle bildhafte Anreicherung.

Irrelevante visuelle oder akustische Informationen, wie etwa zu komplexe Diagramme, animierte Texte oder auffällige Foliendesigns lenken ab und beeinträchtigen den Wissenserwerb. Deshalb sollten im Sinne des Kohärenzprinzips nur relevante Informationen visualisiert sowie eine gut lesbare Schrift und eine harmonische Farbgebung bevorzugt werden. Entsprechend des Signalprinzips profitieren die Lernenden von der optischen Hervorhebung zentraler Ideen, etwa durch Farbe, Schriftdicke oder Pfeile – solange diese auf die immer gleiche Weise geschieht.

Das Redundanz-Prinzip sagt aus, dass die audiovisuelle Darstellung von Informationen durch Bild und Ton den Wissenserwerb mehr fördert, als die redundante Darstellung der gleichen Informationen durch Bild, Ton und Text. So kann die gleichzeitige Darstellung von geschriebenem und gesprochenem Text das Lernen beeinträchtigen. Vielmehr sollte darauf geachtet werden, dass Folien ein visuell unterstützendes Beiwerk der mündlichen Erzählung sind, den Vortrag aber nicht ersetzen. Nach dem Prinzip der räumlichen Nähe sollten Texte und Grafiken nah beieinander platziert werden.

Letztlich lassen sich mit überschaubarem Aufwand unter Rückgriff der CLT und der CTML Folien gestalten, die den Lernerfolg maßgeblich erhöhen. Tanja ist begeistert. Sie beschließt gleich loszulegen und ihre Präsentationsfolien zu erstellen. Sie hat sich dafür entschieden, die Erkenntnisse aus der CLT und der CTML zu nutzen, um ihre Präsentation auszuarbeiten und ein Skript für ihr Referat zu formulieren.