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Technologische, informations-theoretisch-kybernetische Modelle

Die informationstheoretisch-kybernetische Was ist Didaktik? beruft sich auf ein empirisch-analytisches Wissenschaftsverständnis und lässt sich daher dem Positivismus zuordnen. Vorläufer des Positivismus ist Auguste Comte (1798-1857), der mit seinem Werk "Cours de Philosophie positive" die Grundlagen des Positivismus geschaffen hat. Comte geht der Frage der Struktur von Wissen in der Gesellschaft nach und entwickelt sein Dreistadiengesetz. Während man im theologisch-fiktiven Stadium alle Erscheinungen der Wirklichkeit göttlichen Mächten zuschreibt, werden diese im metaphysisch-abstrakten Stadium abstrakten Wesen zugeschrieben. Im wissenschaftlich-positiven Stadium wird die Suche nach einer letzten Ursache aufgehoben. Dabei liegt das Augenmerk nur auf Tatsachen, mit dem die Wissenschaftler versuchen, allgemeine Gesetzmäßigkeiten zu finden. Der Kritische Rationalismus von Karl R. Popper greift etwas weiter. Mit seiner Falsifikationstheorie kritisiert Popper das Induktionsprinzip der Empiriker und kehrt zum Deduktionsprinzip zurück. Neben Karl R. Popper ist Hans Albert mit seinem "Münchhausen-Trilemma" der Vertreter des Kritischen Rationalismus. Im Positivismusstreit der 60er Jahre wurde vor allem von Vertretern der Frankfurter Schule (Adorno, Habermas) an diesem Ansatz Kritik geübt.

Die Informationstheorie definiert Information als eine quantitativ bestimmbare Wissenszunahme durch Übermittlung von Zeichen von einem Sender zu einem Empfänger. Je größer der gemeinsame Zeichenvorrat von Sender und Empfänger ist, desto besser kann der Empfänger die vom Sender encodierten Zeichen decodieren. Die Informationstheorie deutet Lernen als Empfang, Verarbeitung und Speicherung von Informationen. Die Effektivität unterrichtlichen Lernens kann durch die Höhe des Redundanzgrades bestimmt werden. Eine Information ist dann redundant (lat. redundare = überfließen), wenn sie keinerlei neuen Inhalte vermittelt. Die Lehrenden besitzten also die Aufgabe, die zunächst neuen, gering redundanten Informationen solange zu wiederholen, bis die Informationsinhalte vom Lernenden vollständig gespeichert worden sind. Erst ab diesem Zeitpunkt liegt völlige Redundanz vor, die den Lernerfolg anzeigt. Diese informationstheoretischen Aspekte des Lernens werden bei der Erstellung von Lehralgorithmen für das CUL berücksichtigt. 1948 hatte Wiener die Kybernetik (gr. kybernetike {techne} = Steuermannskunst) begründet, in der die Idee vertreten wurde, dass es allgemeine Prinzipien der Regelung und Informationsübertragung gebe, die bei Maschinen und bei Lebewesen in gleicher Weise gelten. Ein Beispiel für die Anwendung des Regelkreis-Modells auf menschliches Verhalten ist das TOTE-Modell von Miller, Galanter & Pribram (1960).

In enger Beziehung zur Informationstheorie und zu psychologischen Regelkreis-Modellen steht die kybernetische Lerntheorie, die Eingang in die kybernetische Pädagogik fand. Der Lernprozeß wird dort als Regelkreis aufgefaßt und gilt erst dann als abgeschlossen, wenn der rückgekoppelte Istwert (Lernzustand) dem vorgegebenen Sollwert (Lernziel) entspricht. Die kybernetische Lerntheorie kann und will nicht Lernziele vorgeben, sondern den Lernprozeß durch Anpassung des Reglers und Ausschaltung von Störgrößen optimieren.

Eine Verbesserung des Regelverhaltens ist zu erreichen, wenn die Änderungen der Regelstrecke (Verhaltensschwankungen des bzw. der Lernenden) durch die Hinzunahme eines Expertenmodells adaptiv ausgeglichen werden. Die adaptive Regelung wird durch optimale Reglereinstellung bzw. durch Selbstanpassung an die vorgegebene Regelstrecke erreicht.


Quelle: http://www.fh-friedberg.de/fachbereiche/e2/mikropro-labor/lernen.htm (02-09-14)

Schwierigkeiten entstehen natürlich bei der Programmierung des Expertenmodells, denn die (den) ideale(n) Lernende(n) mit all ihren (seinen) kognitiven und emotionalen Eigenschaften softwaremäßig korrekt nachzubilden, dürfte nahezu unmöglich sein. Hier zeigt sich der entscheidende Unterschied zwischen computergestützter und personaler Unterweisung. Die (der) gute und erfahrene Lehrende, ob in der Familie, in der Schule oder am Ausbildungsplatz, änderte schon immer seine Lehrweise ab, wenn der Lernzustand der (des) Lernenden nach einer bestimmten Zeit noch unbefriedigend war. Nur ungeeignete Lehrende geben die Alleinschuld für schlechte Ergebnisse ausschließlich der (dem) Lernenden. Fehlte vielleicht nur die für das Lernen notwendige Motivation, so hätte die (der) Lehrende motivationsfördernde Maßnahmen ergreifen müssen.

Hatte man Anfang der sechziger Jahre das Aufkommen der kybernetischen Pädagogik euphorisch begrüßt, da man sich von ihr Fortschritte in der Didaktik versprach, so wurden diese Hoffnungen bald enttäuscht. Der Programmierter Unterricht (PU) konnte sich in der allgemeinen Schulpädagogik nicht durchsetzen. Vor allem in den 70er Jahren gab es Vorstellungen, den schulischen Lehr-/Lernprozess zu programmieren und nach dem technischen Modell des Regelkreises zu modellieren. Der Lehrer wurde dabei als aktiver Regler gedacht, der in Form seiner Methoden über Stellglieder verfügt, mit denen er belehrend auf die Regelgröße des noch unbelehrten Schülers einwirkt, bis dieser einen Istwert anzeigt, der sich einem Sollwert annähert, den der Lehrer definiert hat. Das Verhältnis von Istwert und Sollwert wird dem Lehrer durch Leistungsüberprüfungen, die als Messfühler des Lernprozesses beim Schüler fungieren, zurückgemeldet. Fallen Ist- und Sollwert auseinander, wird der Regelkreis erneut durchlaufen, bis eine Angleichung erfolgt ist. Dann kann der Lehrer zum nächsten Lernabschnitt übergehen, bei dem der gleiche Regelungsprozess ausgelöst wird. Grafisch sieht dies folgendermaßen aus:

Programmierter Unterricht

[Quelle: http://www.didaktik.uni-jena.de/did_03/programm.htm]

Programmierter Unterricht nach dem Regelkreismodell ist eine besonders radikale Form der Instruktion, denn der Schüler ist nach diesem Konzept eine Prozessgröße so wie man sie von technischen Abläufen her kennt. Aber auch "abgemilderte" Modelle wie der lernzielorientierte Unterricht verfahren vom Grundsatz her nach diesem Muster, denn die Lernziele sind die Sollwerte, auf die hin das Lernen der Schüler orientiert wird. Prüfungen zeigen an, ob die Sollgröße erreicht wird oder nicht. Verfehlt der Schüler den Sollwert, wird er entsprechenden Maßnahmen unterworfen, also verstärkten "Regelungsimpulsen" vom Zusatzlernen bis hin zur Auswechselung durch Sitzenbleiben.

Zwei Ursachen sind für den ausgebliebenen Erfolg des PU auszumachen:

"Technologisch" nennen wir diese Theorien hauptsächlich wegen der Absicht ihrer Schöpfer, nach (natur)wissenschaftlichen Grundsätzen reproduzierbare Methoden bzw. "Techniken" zur Beeinflussung von "Lernen" zu entwickeln (zur Technologieproblematik siehe z. B. BENNER, 1979; LUHMANN & SCHORR, 1979). Weil ihnen theoretische Annahmen, Begriffe und Methoden der technischen Informationstheorie und der Kybernetik zugrundegelegt wurden (speziell das Regelkreis-Modell, siehe unten), nennt man sie auch informationstheoretisch-kybernetische Modelle.

Beispiel: Bestandteile und Funktionsweise eines kybernetischen Regelkreises

 

Bestandteile und Funktionsweise eines kybernetischen Regelkreises

Zusammenhänge lassen sich zwischen dieser Entwicklung und dem Aufkommen von Formen der programmierten Instruktion herstellen:

Programmierter Unterricht war seinerzeit lediglich behavioristisch- lernpsychologisch, jedoch nicht didaktisch theoretisch fundiert; das ist ein Grund für die Ablehnung durch die meisten etablierten Didaktiker.

Ferner werden bei programmiertem Unterricht technische Methoden und Medien sehr intensiv verwendet; z. B. bei computerunterstütztem Lernen oder bei Fernunterricht. Daher liegt die Annahme nahe, derartigen Unterrichtsformen würden technologisch-didaktische Ansätze prinzipiell besser gerecht als Theorien anderer Richtungen.

Außerdem wünschen Praktiker seit jeher Unterrichtsregeln oder "Rezepte"; dies scheint gerade mit technologischen Ansätzen möglich zu sein (z. B. AHL, 1977).

Unter den technologisch-didaktischen Ansätzen wurden im deutschsprachigen Raum die "kybernetische Pädagogik" und die "systemtheoretische Didaktik" in nennenswertem Umfang rezipiert und/oder angewandt.

 

Kybernetische Pädagogik

FRANK & MEDER (1971) wollen mit der "kybernetischen Pädagogik" eine an den Methoden der Kybernetik bzw. der Naturwissenschaften orientierte "Wissenschaft vom Bewirken von Lernprozessen" entwickeln. Demgemäß sind Hauptziele der kybernetischen Pädagogik:

In den beschriebenen drei Ebenen zielt kybernetisch-pädagogische Forschung letztlich auf eine Objektivierung von Lehr-Lern-Prozessen (SCHMIDT 1961). Planung bzw. Vorbereitung, Durchführung und Evaluation von Lehren und Lernen sollen mehr oder minder vollständig auf technische Systeme übertragen werden. Aus kybernetisch- pädagogischer Sicht ist Unterricht eine Gesamtheit von Kommunikationsprozesse zwischen mindestens je einem Lehrsystem und einem Lernsystem. Diese Prozesse sollen gemäß kybernetischer Modellvorstellungen der Regelung und Steuerung durch objektivierbare Größen unterliegen, wie die folgende Abbildung illustriert.

Siehe auch: Kybernetik - die Wurzeln

Elemente und Funktionen in Lehr-Lern-Prozessen aus kybernetisch-pädagogischer Sicht (kybernetische Begriffe in Klammern)

Elemente und Funktionen in Lehr-Lern-Prozessen aus kybernetisch-pädagogischer Sicht

FRANK und Mitarbeiter verstehen unter "Didaktik" nicht etwa die "Wissenschaft vom Unterricht", sondern jeweils eine realisierte Kombination oben abgebildeten Variablen "Lehrstoff" (L), "Medium" (M), "Psychostruktur" (P), "Soziostruktur" (S), "Lehrzielbestimmung" (Z) und "Bildungsalgorithmus" (B) (oder "Lehralgorithmus").

Dabei wird auf den ersten Blick eine begriffliche Anleihe bei HEIMANN (1962) genommen. Die Begriffe des "Berliner Modells" werden aber im kybernetisch-pädagogischen Modell viel formaler und allgemeiner gefaßt: "Bedingungsfeld" sollen alle jeweils vorgegebenen Variablen, "Entscheidungsfeld" alle zu gestaltenden Variablen sein.

Daher ist "Didaktik" bei dieser Begriffsverwendung e i n e bestimmte Kombination der oben beschriebenen sechs Variablen "Lehrstoff" bis "Bildungsalgorithmus". Es sind demnach so viele "Didaktiken" denkbar, wie es Variablenkombinationen im sog. Entscheidungsfeld gibt.

Beispielsweise ist eine "Didaktik" nach FRANK (technisch) als Lehrprogramm realisierbar. Der dem Programm zugrundeliegende Bildungsalgorithmus (B) formalisiert bzw. objektiviert gemäß FRANK eine "Didaktik" als logisch-mathematische Funktion (f) der übrigen fünf "Bedingungsvariablen":

B = f (Z, L, M, P, S)

 

Funktionen des Lehrsystems zur Realisierung eines Bildungsalgorithmus (als Lehrprogramm) sind nach FRANK & MEDER (1971):

Aktivitäten eines Lernsystems beim Arbeiten mit einem Lehrsystem sind:

FRANK versteht kybernetische Pädagogik als "Wissenschaft vom didaktischen Informationsumsatz" und betont mehr formale Aspekte der Informations-verarbeitung. CUBE (1972) betont dagegen stärker systemtheoretische Aspekte, wobei er auch Wechselwirkungen zwischen technischen und menschlichen Systemen einbezieht. So unterscheidet CUBE fünf Schwerpunkte der Anwendung kybernetischer Ansätze auf Unterricht und Erziehung:

  1. Zielbereich: Ziele können Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen werden. Jedoch seien nach CUBE Setzungen von Zielen als Forderungen mit wissenschaftlichen Methoden nicht ableitbar, und deswegen außerhalb einer Erziehungswisssenschaft anzusiedeln.
  2. Reglerfunktion: Dadurch wird ein Lernsystem bzw. Erziehungsobjekt abhängig von Zielen (Soll-Werten) sowie diagnostizierten Ist-Werten verändert. Der Erzieher wirkt als Regler, der im Idealfall eine optimale Strategie zur Zielerreichung bzw. Beeinflussung des zu Erziehenden entwickelt .
  3. Steuerfunktion: Diese wird durch eine bestimmte (Erziehungs- bzw.- Lehr-)Strategie erfüllt, welche aus "einer (unter gegebenen Bedingungen) zweckmäßigen Auswahl und Aufeinanderfolge von Steuermaßnahmen" (z. B. Lob/Tadel) besteht.
  4. Lernsystem: Hier handelt es sich um den zu erziehenden bzw. bei seinem Lernen zu beeinflussenden Menschen; dieser ist nach CUBE Gegenstand der Psychologie.
  5. Meßfühlerbereich: Hierunter fällt die Feststellung von Verhaltensweisen des Lernsystems bzw. die Lernerfolgskontrolle; auch damit solle sich nach CUBE primär die Psychologie auseinandersetzen.

Gegenstand von "Erziehungswissenschaft" sind nach CUBE (1972, 128) die Bereiche (1) bis (3). "Didaktik" ist dabei für CUBE "Wissenschaft und Technik", die zu untersuchen habe, "wie die Lernprozesse eines Lernsystems initiiert und gesteuert werden können, und wie vorgegebene Verhaltensziele in optimaler Weise erreichbar sind". "Didaktik" müsse sich um die "Aufstellung von Optimalstrategien zur Erreichung vorgegebener Erziehungsziele und die Durchführung entsprechender Steuerungen" bemühen; keinesfalls genüge es, "irgendwelche" Erziehungsziele anzustreben (CUBE 1972, 117).

Dazu könne die Kybernetik besonders durch informationstheoretische Untersuchungen des Lernens und algorithmische Beschreibungen der Steuerfunktion des Lehrsystems (= Lehrprogramme) beitragen. Ein Kriterium für optimale Erziehungs- und Bildungsstrategien kann etwa die Minimierung des Zeitaufwandes zur Zielereichung sein. Kybernetische Grundsätze und Methoden sind auch zur Automatisierung der (didaktischen) Reglerfunktion anwendbar. Das setzt aber prinzipiell vollständige Kenntnisse über alle relevanten Ist-Werte sowie deren (automatische) prozeßbezogene Erfassung, Speicherung und Verarbeitung durch den Regler voraus.

 

Systemtheoretische Didaktik

Mit der systemtheoretischen Didaktik wollen KÖNIG & RIEDEL (1973) Annahmen und Erkenntnisse der mathematischen Systemtheorie auf Unterricht übertragen. Unterricht ist nach dieser Auffassung als zielgerichtete, dynamische Abfolge von "Unterrichtssituationen" zu beschreiben (KÖNIG & RIEDEL 1971, 17; 1973, 35).

Die Verfasser explizieren ein "System Unterrichtssituation" für die Planung und "Konstruktion" von Unterricht (siehe Abbildung unten). Das "System Unterrichtssituation" umfaßt demnach die Teilsysteme "geregelte Lernsituation" und "zufällige Lernsituation", die nach KÖNIG & RIEDEL spezifische Funktionen erfüllen sollen.

Die Zahlen (0) bis (5) in der Abbildung bezeichnen eine mögliche Abfolge, in der diese Teilfunktionen erfüllt werden können. Die Teilfunktion (0) "Interaktion" zwischen Lernsystem (Lernendem) und Lehrsystem (Lehrperson, Computersystem) ist auch als parallel zu den übrigen Funktionen ablaufend anzusehen.

Systemtheoretische Didaktik

Bemerkenswerterweise kommen "Methoden" oder "Medien" (oder verwandte Begriffe) nicht vor. Man kann aber die "Hilfsmittel" bzw. "Operationsobjekte" als "Medien", die "Operatoren", "Interaktionen", "organisatorische Maßnahmen", "Initiationen" und "Begleitprozesse" als "Methoden" interpretieren (KÖNIG & RIEDEL, 1971, 139ff.). Wie im kybernetischen Denkansatz gelten die so interpretierten "Methoden" als logisch abhängige oder Ergebnis-Variablen, die durch Lehralgorithmen realisiert werden können.

Mit einem "Planungssystem" wollen KÖNIG & RIEDEL (1973) Anwendungen ihres didaktischen Modells erleichtern. Sie formulieren "Elemente des Planungssystems" als strenge Verfahrensvorschriften (Algorithmen). Damit sollen bestimmte Funktionen des Planungssystems konkretisiert und Teilfunktionen des Systems "Unterrichtssituation" herstellbar werden (siehe Übersicht folgende Seite).

Planungssystem König Riedel

 

Weitere Funktionen im "System Unterricht" soll nach KÖNIG & RIEDEL (1973, 48ff.) ein "erweitertes Planungssystem" erfüllen. Mit dessen "Elementen" bzw. Teilsystemen sollen "Unterrichtsobjekte" und "Unterrichtsziele", "Lernprozesse" sowie "Instrumente zur Aufnahme des Anfangs- und Endzustandes" bestimmt werden können. Allerdings bleibt dies offen, weil die Verfasser keine expliziten Aussagen über Zusammenhänge zwischen "Unterrichtssituation", "Unterricht" und Planungssystemen machen.

Das "systemtheoretisch-didaktische Planungssystem" betrifft primär die Planung von Lernprozessen. Diese soll nach KÖNIG & RIEDEL (1971, 22) in dieser "eindeutigen zeitlichen und logischen Aufeinanderfolge" möglich sein:

(1) Bestimmen der Unterrichtsziele, -objekte und -voraussetzungen

Gegebene (Unterrichts-)Gegenstände bzw. -objekte (Informationen,Techniken, Verhaltensweisen) werden nach logischen, semantischen bzw. anthropologischen oder soziologischen Kriterien klassifiziert, geordnet und strukturiert;

Unterrichtsziele werden nach den Grundsätzen der Operationalisierung (z. B. MAGER, 1970) formuliert und samt den jeweils angesprochenen (kognitiven) Operationen gemäß dem dreidimensionalen Intelligenzstruktur-Modell von GUILFORD (1967) bzw. der Taxonomie von BLOOM et al. (1972) strukturiert; der Anfangszustand der Lernenden wird mittels (unterrichts) zielbezogener Aufgaben bzw. Tests bestimmt.

(2) Festlegen der Makrostruktur des Unterrichts

Es wird jene Abfolge von Prozeßergebnissen ("Lernschritten") ausgewählt und bestimmt, durch die Lernende "ohne unnötigen Aufwand" zu den einzelnen Unterrichtszielen gelangen sollen;

KÖNIG & RIEDEL (1971, 120ff., 131ff.) schlagen hierzu vor, von Überlegungen über notwendige Ergebnisse auszugehen, und diese dann vom Ziel "rückwärts" zum Anfangszustand gehend, zeitlich-logisch zu reihen.

(3) Festlegen der Mikrostruktur des Unterrichts

Es werden jene Operationen, Hilfsmittel, organisatorischen Maßnahmen und Initiationen ausgewählt bzw. festgelegt, mit denen die Lernenden bestimmte Operationsobjekte in bestimmten Interaktionsformen bearbeiten können, um gewünschte Prozeßergebnisse zu erzielen; gemäß KÖNIG & RIEDEL (1971, 170ff.) müssen dazu vorerst möglichst viele und unterschiedliche Operationsobjekte ausgewählt werden, die voraussichtlich zum gewünschten Ergebnis führen.

(4) Ausarbeiten von Verfahren zur Bestimmung der Unterrichtsergebnisse

Damit soll festgestellt werden, inwieweit erreichte Prozeßergebnisse bzw. Endzustände der Lernenden mit den Unterrichtszielen übereinstimmen ( KÖNIG & RIEDEL 1971, 181) .

Für jede Planungssequenz geben KÖNIG & RIEDEL (1971) Kriterien, Algorithmen-entwürfe und Beispiele an.

 

Kritische Würdigung der technologisch-didaktischen Ansätze

Als Verdienst der Autoren technologischer Ansätze kann gelten, dass sie sehr präzise Aussagen über die Planung und Realisierung von Lehr-Lern-Prozessen machen. Weil sich solche Aussagen auf empirische Erkenntnisse stützen müssen, die vielfach nicht existieren, haben sie auch eine Vielzahl erziehungswissenschaftlicher Arbeiten angeregt. Gerade die Grundlagenforschung zu Formen programmierten Unterrichts hat Erkenntnisse darüber gefördert, wo begriffliche sowie methodische Defizite der bisherigen didaktischen, freilich auch der technologischen Theorien selbst liegen. Besonders viele Erkenntnisse wurden dabei über technische Unterrichtsmedien gewonnen, etwa über Lehrbücher, Buch- und Computer-Lehrprogramme, Abbildungen, Filme (AHL 1977; KÖBBERLING 1971; KULIK et al. 1980; TWYFORD 1969).

Kritisch ist den technologisch-didaktischen Ansätzen aber entgegenzuhalten:

Sie gehen zwar (wie die lehr-lerntheoretischen Modelle) von einer relativ hohen "Komplexität" aus, indem sie möglichst viele wesentliche Bedingungen, Prozesse und Wirkungen von Lehren und Lernen systematisieren. Jedoch geschieht dies unter der stillschweigenden Annahme feststehender (Lehr-) Ziele, die nicht weiter frag- bzw. begründungswürdig sein sollen. Eine solche Sichtweise birgt z. B. die Gefahr, Unterricht mehr auf das technisch Machbare als auf die Lernenden auszurichten (siehe auch die Kritiken bei RUPRECHT 1972; SCHWARZER 1973; BENNER 1979).

Technologische Ansätze sollen bei vielen Arten von Zielen und Prozessen anwendbar sein. Jedoch zeigen sich diesbezügliche Grenzen besonders deutlich, wenn man die Postulate der Operationalisierung und Objektivierung von Zielen und Lernergebnissen erfüllen möchte. Dies führt nämlich in der Praxis meist zur Beschränkung auf relativ einfache, weil exakter beschreibbare Formen von "Lernen" (z. B. Assoziation, Imitation, Konditionierung bei KÖNIG & RIEDEL 1971, 62f.). Ebenso berücksichtigt man hauptsächlich leichter erfaß- und bewertbare Kenntnisse, aber kaum komplexere Fähigkeiten oder aufgaben-unabhängige Interessen und Bedürfnisse von Lernenden.

Soziale Beziehungen zwischen Lehrenden bzw. Lernenden werden in den technologisch-didaktischen Theorien lediglich begrifflich erwähnt (als "Soziosystem" bei FRANK & MEDER 1971 sowie KÖNIG & RIEDEL 1971), jedoch nicht weiter angemessen verarbeitet. Der Geltungsbereich und die meisten Realisierungsversuche dieser Ansätze beschränken sich deswegen auf Einzelarbeit mit einem technischen Medium.

Leiden bildungstheoretische Ansätze an begrifflichen Unschärfen, so lassen die technologischen Ansätze gerade infolge ihres Bemühens um Exaktheit und Prüfbarkeit eine beträchtliche Kluft zwischen Anspruch und Wirklichkeit entstehen.

Besonders deutlich wird dies am Beispiel der Algorithmierung von Planung und Durchführung von Lehr-Lern-Prozessen. Algorithmierung setzt nämlich die prinzipielle Formalisierbarkeit aller relevanten Prozesse innerhalb und zwischen Lehr- und Lernsystemen voraus. Gerade dieVersuche zur automatisierten Lehr-Lern-Planung mit sog. Formaldidaktiken von FRANK (1966) oder GRAF (1973) belegen weniger ihren praktischen Nutzen als vielmehr ihre Unzulänglichkeiten.

Modelle der Instruktionsoptimierung

(auch Instruktionsoptimierungsmodelle oder Instruktionsmodelle genannt) beruhen ebenfalls auf kybernetischen Konzepten und Erkenntnissen.

Diese Modelle sind aber betont auf Lernen ausgerichtet und beziehen ihre theoretischen Begründungen aus Konzepten und Ansätzen der Psychologie. Sie sind deswegen nicht zu didaktischen, sondern zu pädagogisch-psychologischen Modellen zu zählen (z. B. WEINERT et al.; SEIFERT).

Schematische Darstellung eines Instruktionsmodells

(nach WEINERT, 1974, S. 805)

Schematische Darstellung eines Instruktionsmodells

Das Didaktikverständnis der Informationstheoretisch-kybernetischen Didaktik begrenzt sich auf die Methode des Lehrens und Lernens. Methode wird dabei aber in einem weiteren Sinne verstanden und schliesst alle möglichen Eingriffe auf Inhalte, Methoden und Medien ein. Im Zentrum steht das Erreichen größtmöglicher Effizienz im Lehr-Lernprozess. Da sich die Informationstheoretisch-kybernetische Didaktik dem kritischen Rationalismus verpflichtet, wird die Zielfrage aus dem Regelkreis ausgeklammert, dennoch leugnet diese Position die Tatsache der Erziehungs- und Lernziele nicht. Die Zielfrage ist nicht Teil der Wissenschaft, aber Teil des Erziehungs- und Lerngeschehens. Lernen und Lehren wird als Informationsprozess aufgefasst.

Das 5-stufige Modell von Dreyfus & Dreyfus

Die lange Zeit verbreitete Akzeptanz der These, dass das Lernen des Menschen als Informationsverarbeitung dargestellt werden kann, hat die Annahme begünstigt, man könne Systeme konstruieren, die die menschliche Fähigkeit des Denkens aufweisen. Eine Generation von Wissenschaftlern hat sich mit Problemen der sog. Künstlichen Intelligenz beschäftigt und Forschung darüber betrieben, wie Systeme aufgebaut werden könnten, die menschliche Denkfähigkeit nachbilden. Die maschinelle Informationsverarbeitung wurde als die Entsprechung der menschlichen Informationsverarbeitung betrachtet, was die Annahme nahelegte, es seien "intelligente" maschinelle Systeme möglich, die höhere geistige Prozesse imitieren könnten. Die Bemühungen richteten sich folglich auf den Aufbau von entsprechenden Systemen und begründeten den wissenschaftlichen Zweig der AI-Forschung, der auch heute noch als bedeutender Teilbereich der Kognitionswissenschaft gilt. Die Prognosen der in den 60er und 70er Jahren noch jungen Wissenschaft waren sehr optimistisch. Sogar Kritiker der Künstlichen Intelligenz räumten dem Ansatz große Bedeutung ein. Einer der Kritiker - Weizenbaum - meinte sogar, dass es machbar sei, ein Computersystem zu bauen, das Patienten interviewt, die in einer psychiatrischen Klinik für ambulante Fälle um Hilfe nachsuchen, und das deren psychologische Profile erstellt - komplett mit Tabellen, Graphen und natürlichsprachigen Kommentaren.

Im Rückblick betrachtet ist die praktische Realisierung intelligenter tutorieller Unterweisung jedoch weit weniger fortgeschritten, als die optimistischen Verlautbarungen in diesem Bereich nahelegen. Die meisten der bisher entwickelten Programme sind nicht in der Lage, hinreichend differenzierte Modelle über die kognitive Struktur des Lernenden aufzubauen, die für eine gezielte individuelle Unterweisung in komplexen Domänen notwendig sind. Die Frage, ob die bestehenden Begrenzungen grundsätzlicher Art sind oder lediglich das frühe Stadium der derzeitigen Entwicklungsphase kennzeichnen, ist umstritten. Zum einen ist das Wissen über menschliche Lernprozesse noch unzureichend; zum anderen verbleibt die grundsätzliche Frage, ob die Verstehensprozesse eines menschlichen Tutors überhaupt maschinell nachgebildet werden können. Dies würde nämlich die Entwicklung intelligenter Maschinen voraussetzen, die über die Symbolmanipulation hinausgehend Wissen über die externe Umwelt bzw. einen Lernenden erwerben und mit dem Referenzproblem adäquat umgehen können. Dreyfus und Dreyfus (1986) argumentieren wie Searle (1983) und Winograd & Flores (1986), dass dies grundsätzlich nicht möglich ist und führen aus, dass maschinelle Systeme wie die auf den gegenwärtig verbreiteten Computern basierende Expertensysteme niemals die Aufgabe der menschlichen Experten übernehmen könnten, da sie sich nicht mit menschlicher Intuition und menschlichem Expertentum messen können. Um die Differenzen zwischen den Computern als "logischen Denkmaschinen" zu verdeutlichen, betrachteten Dreyfus & Dreyfus die Lernvorgänge beim Menschen und stellten somit eine neue - von der Informationsverarbeitung abweichende - Sichtweise des Lernens auf.

Nach Dreyfus & Dreyfus gibt zwei Arten des Wissens:

Unzählige Fertigkeiten und Fähigkeiten der Menschen basieren auf dem Know-how-Wissen, das man nur durch ständige Übung beibehalten kann. Dreyfus & Dreyfus betrachten den Prozeß des Erwerbs von Fertigkeiten als einen Übergang von Know-that zum Know-how. Jeder Mensch durchläuft dabei fünf Stufen, in denen er seine Aufgabe und/oder Modalitäten seines Entscheidungsprozesses jeweils in einer qualitativ anderen Weise wahrnimmt. Beobachtet wurde dabei der Prozeß des Fertigkeiten-Erwerbs bei Flugzeugpiloten, Schachspielern, Autofahrern und bei Erwachsenen, die eine zweite Sprache lernen. Dreyfus & Dreyfus entwickelten ein fünfstufiges Modell des Lernens:

Stufe eins: Anfänger (Novice)

In der ersten Phase des Fertigkeiten-Erwerbs lernt der Anfänger:

Die Regeln ermöglichen dem Anfänger, seine Handlungen zu bestimmen. Fakten und Muster, die man unabhängig von der jeweiligen Gesamtsituation, in der sie auftauchen, erkennen kann, nennen Dreyfus & Dreyfus kontext-frei. Die Verarbeitung eindeutig definierter, kontext-freier Elemente durch präzise Regeln bezeichnet man als Informationsverarbeitung. Mit dieser Stufe des Fertigkeiten-Erwerbs hat sich die Didaktik in den letzten Jahren sehr stark beschäftigt.

Stufe zwei: Fortgeschrittener Anfänger (Advanced Beginner)

Die Anwendung der angeeigneten Regeln ermöglicht es dem Anfänger, die ersten Erfahrungen zu sammeln. In konkreten Situationen kommt er mit bedeutungsvollen Fakten und Mustern in Berührung, die nicht kontext-frei sind, und für die objektiven Regeln keine hinreichende Handlungsanleitung darstellen können. Solche kontext-gebundenen Fakten und Muster nennen Dreyfus & Dreyfus situational. Die Handlung kann sich jetzt auf beide Arten von Komponenten beziehen, die kontext-freien und die situationalen. Erfahrung spielt auf dieser Stufe des Fertigkeiten-Erwerbs eine zentrale Rolle.

Stufe drei: Kompetent Handelnder (Competence)

Auf dieser Stufe des Fertigkeiten-Erwerbs lernen die Menschen, hierarchisch geordnete Strukturen anzuwenden. Die Wahl eines Plans - die diese Stufe charakterisiert - beeinflußt das Vorgehen nachhaltiger als die Anwendung einzelner kontext-freier und situativer Elemente und die Kenntnis der Regeln. Der kompetent Handelnde fühlt sich, nachdem er mit der Wahl eines geeigneten Plans gerungen hat, verantwortlich für das Ergebnis seiner Wahl, ist an ihr auch gefühlsmäßig beteiligt."

Die für diese Stufe charakteristischen Merkmale stimmen nach Dreyfus & Dreyfus mit der Deskription von Denkprozessen aus dem Ansatz der kognitiven Psychologie, dem Problemlösen (Problemsolving) überein. Das Problem-Lösen fußt auf der für das Informationsverarbeitungs-Modell signifikanten Annahme, jedes intelligente Verhalten bestehe in einem Schlußfolgern, das sich auf Begriffe und Regeln stütze. Nach Dreyfus & Dreyfus sind die beiden höchsten Stufen des Könnens gekennzeichnet durch ein rasches, flüssiges und anteilnehmendes Verhalten, das mit dem langsamen, distanzierten Überlegen beim Problemlösen kaum Ähnlichkeiten aufweist.

Stufe vier: Gewandt Handelnder (Proficiency

Das Treffen von distanzierten Entscheidungen wird auf dieser Stufe durch Handeln abgelöst. Ähnliche Situationen in der Vergangenheit lösen als aktive Erinnerung entsprechende Pläne aus, die sich bereits bewährt haben. Es gibt keine Hinweise, dass wir Situationen als Ganzes deswegen erkennen, weil wir deren Merkmale mit Hilfe von Regeln verknüpfen. Vielmehr handele es sich hierbei um eine intuitive Fähigkeit, Muster (Patterns) zu benutzen, ohne dass sie in Komponenten zerlegt werden müßten. Diese Fähigkeit nennen Dreyfus & Dreyfus holistisches Erkennen von Ähnlichkeiten (Holistic Similarity Recognition).

Stufe fünf: Experte (Expertise)

Auf dieser Stufe des Fertigkeiten-Erwerbs wird das Können eines Menschen zum Bestandteil seiner Person. Die gefühlsmäßige Beteiligung an den Ergebnissen der Handlungen ist stark ausgeprägt. Entscheidungen werden nicht wie in der vorausgegangener Stufe analytisch getroffen sondern intuitiv. Intuition oder Know-how idt weder wildes Raten noch übernatürliche Inspiration, sondern eine Fähigkeit, die wir immerzu bei jeder alltäglichen Handlung anwenden. Von dieser Kategorie der Intuition leiten Dreyfus & Dreyfus ihre Definition des Expertentums ab: Wenn keine außergewöhnlichen Schwierigkeiten auftauchen, lösen Experten weder Probleme noch treffen sie Entscheidungen, sondern sie handeln.

Die Kernaussage des Modells von Dreyfus & Dreyfus ist in der Kritik am Informationsverarbeitungsansatz zu sehen. Bessere Leistungen sind nicht durch eine Aneignung von einer großen Anzahl von Regeln zu erzielen, die man bewußt reflektiert, sondern durch einen Übergang vom logischen Verarbeiten atomarer Fakten zum Erkennen von Ähnlichkeiten zwischen einer gegenwärtigen Situation und einer gespeicherten bildähnlichen Repräsentation, die der aktuellen Situation ähnelt - und zwar ohne Zuflucht zu isolierbaren Elementen nehmen zu müssen.

Auf welcher Stufe der Informationsverarbeitung steht die Künstliche Intelligenz?

Künstliche Intelligenz ist nach Ansicht von Sabine Köszegi (Interview in der Presse vom 13. Juni 2020) weniger intelligent als viele Menschen glauben, wobei sich vor allem viele ethische Fragen stellen, aber auch praktische, denn neuronale Netze sind viel zu komplex, um sie nachvollziehen und verstehen zu können. Die künstliche Intelligenz kann zwar bestimmte Dinge besser als Menschen, denn sie basiert auf guten Rechenmaschinen, die sehr viele Daten, sehr viele Variablen berücksichtigen und präzise verarbeiten können, wodurch sie besser und schneller als Menschen sind, die von solchen Datenmengen überfordert wären. Aber: Maschinen verstehen nicht, was sie tun, denn es sind nach wie vor mathematische Modelle, Wahrscheinlichkeitsberechnungen, wobei es den Maschinen ganz gleich ist, ob sie ein Vorhersagemodell für die Wetterprognose berechnen oder dafür, ob ein Mensch gut in den Arbeitsmarkt integrierbar ist, ob jemand Krebs hat oder nicht. Bei einer Entscheidungsunterstützung ist es aber wichtig zu wissen, warum man etwas tut, in welchem Kontext eine Entscheidung steht, welches Ziel verfolgt wird, welche Konsequenzen diese Entscheidung hat. Dieser Teil muss immer vom Menschen kommen.

Literatur

Dreyfus, Hubert L. (1985). Die Grenzen künstlicher Intelligenz. Was Computer nicht können. Königstein/Ts.: Athenäum.

Dreyfus, H. L. & Dreyfus, S. E. (1986). Mind over machine. New York: Free Press.

Searle, J. (1983). Intentionality: An essay in the philosophy of mind. Cambridge: Cambridge University Press.

Winograd, T. & Flores, C. F. (1986). Understanding computers and cognition: A new foundation for design. Norwood, N.J.: Ablex.

Literaturauswahl zu "Grundzüge der Erziehungswissenschaft"

Weitere Quellen

http://www.fh-friedberg.de/fachbereiche/e2/mikropro-labor/lernen.htm (02-09-14)

http://www.didaktik.uni-jena.de/did_03/programm.htm (08-11-11)

      

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