Fertigkeitserwerb: Kognitive Lernprozesse meistern

Die Entwicklung von Kompetenzen in einem beliebigen Bereich stellt einen Prozess des Kompetenzerwerbs dar. Wir beginnen mit der Untersuchung von Fragen, die für den Erwerb allgemeiner und spezifischer Fähigkeiten relevant sind.

Fähigkeiten können nach dem Grad ihrer Spezifität unterschieden werden. Allgemeine Fähigkeiten sind in einer Vielzahl von Disziplinen anwendbar; spezifische Fähigkeiten sind nur in bestimmten Bereichen nützlich. Wie im Eröffnungsszenario erörtert, sind Problemlösung und kritisches Denken allgemeine Fähigkeiten, da sie beim Erwerb einer Reihe von kognitiven, motorischen und sozialen Fähigkeiten nützlich sind, während das Faktorisieren von Polynomen und das Lösen von Quadratwurzelaufgaben spezifische Fähigkeiten beinhalten, da sie nur begrenzte mathematische Anwendungen haben.

Der Erwerb allgemeiner Fähigkeiten erleichtert das Lernen in vielerlei Hinsicht. Bruner (1985) stellte fest, dass Aufgaben wie “Schach spielen lernen, Flöte spielen lernen, Mathematik lernen und lernen, die gesprungenen Reime in den Versen von Gerard Manley Hopkins zu lesen” (S. 5–6) insofern ähnlich sind, als sie Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Ausdauer erfordern.

Gleichzeitig hat jede Art von Kompetenzerwerb einzigartige Merkmale. Bruner (1985) argumentierte, dass Ansichten über das Lernen nicht eindeutig richtig oder falsch sind; vielmehr können sie nur im Lichte von Bedingungen wie der Art der zu erlernenden Aufgabe, der Art des zu erreichenden Lernens und den Eigenschaften, die die Lernenden in die Situation einbringen, bewertet werden. Die vielen Unterschiede zwischen Aufgaben, wie z. B. das Erlernen des Ausgleichs von Gleichungen in der Chemie und das Erlernen des Gleichgewichts auf einem Schwebebalken im Turnen, erfordern unterschiedliche Prozesse, um das Lernen zu erklären.

Domänenspezifität wird auf verschiedene Weise definiert. Ceci (1989) verwendete den Begriff, um sich auf diskrete deklarative Wissensstrukturen zu beziehen. Andere Forscher beziehen prozedurales Wissen ein und betrachten die Spezifität als die Nützlichkeit von Wissen (Perkins & Salomon, 1989). Es geht eigentlich nicht darum, eine Position zu beweisen oder zu widerlegen, denn wir wissen, dass sowohl allgemeine als auch spezifische Fähigkeiten am Lernen beteiligt sind (Voss, Wiley & Carretero, 1995). Vielmehr geht es darum, das Ausmaß zu bestimmen, in dem jede Art von Lernen allgemeine und spezifische Fähigkeiten beinhaltet, welche diese Fähigkeiten sind und welchen Verlauf ihr Erwerb nimmt.

Es ist vorzuziehen, die Fähigkeitsspezifität als ein Kontinuum zu betrachten, wie Perkins & Salomon (1989) erklärten:

Allgemeines Wissen umfasst breit anwendbare Strategien zur Problemlösung, zum erfinderischen Denken, zur Entscheidungsfindung, zum Lernen und zum guten mentalen Management, manchmal auch Autokontrolle, Selbstregulation oder Metakognition genannt. Im Schach umfasst sehr spezifisches Wissen (oft lokales Wissen genannt) die Regeln des Spiels sowie das Wissen darüber, wie man mit unzähligen spezifischen Situationen umgeht, wie z. B. verschiedene Eröffnungen und Möglichkeiten, ein Schachmatt zu erzielen. Von mittlerer Allgemeinheit sind strategische Konzepte wie die Kontrolle des Zentrums, die zwar etwas spezifisch für das Schach sind, aber auch zu weitreichenden Anwendungen durch Analogie einladen. (S. 17)

Wir können dann fragen: Was zählt am meisten für den Lernerfolg? Etwas lokales Wissen ist erforderlich—man kann keine Kompetenz in Brüchen erlangen, ohne die Regeln für Bruchrechnungen zu lernen (z. B. Addieren, Subtrahieren). Wie Perkins und Salomon (1989) jedoch feststellten, sind die wichtigeren Fragen: Wo liegen die Engpässe bei der Entwicklung von Meisterschaft? Kann man mit nur domänenspezifischem Wissen ein Experte werden? Wenn nicht, ab welchem Zeitpunkt werden allgemeine Kompetenzen wichtig?

Ohlsson (1993) entwickelte ein Modell des Kompetenzerwerbs durch Übung, das drei Subfunktionen umfasst: aufgabenrelevante Verhaltensweisen generieren, Fehler identifizieren und Fehler korrigieren. Dieses Modell umfasst sowohl allgemeine als auch aufgabenspezifische Prozesse. Während die Lernenden üben, überwachen sie ihre Fortschritte, indem sie ihren aktuellen Zustand mit ihrem Vorwissen vergleichen. Dies ist eine allgemeine Strategie, aber mit zunehmendem Lernen wird sie immer stärker an spezifische Aufgabenbedingungen angepasst. Fehler werden oft durch die unangemessene Anwendung allgemeiner Verfahren verursacht (Ohlsson, 1996), aber domänenspezifisches Vorwissen hilft den Lernenden, Fehler zu erkennen und die Bedingungen zu identifizieren, die sie verursacht haben. Durch Übung und Lernen werden daher allgemeine Methoden immer spezialisierter.

Problemlösung ist nützlich, um Fähigkeiten in vielen Inhaltsbereichen zu erlernen, aber die Aufgabenbedingungen erfordern oft spezifische Fähigkeiten für die Entwicklung von Expertise. In vielen Fällen ist eine Verschmelzung der beiden Arten von Fähigkeiten erforderlich. Die Forschung zeigt, dass erfahrene Problemlöser oft allgemeine Strategien anwenden, wenn sie auf unbekannte Probleme stoßen, und dass das Stellen allgemeiner metakognitiver Fragen (z. B. “Was mache ich gerade?” “Bringt es mich irgendwohin?”) die Problemlösung erleichtert (Perkins & Salomon, 1989). Trotz dieser positiven Ergebnisse werden allgemeine Prinzipien oft nicht übertragen (Pressley et al., 1990; Schunk & Rice, 1993). Der Transfer erfordert die Kombination allgemeiner Strategien mit Faktoren wie der Anleitung zur Selbstüberwachung und der Übung in spezifischen Kontexten. Das Ziel im Eröffnungsszenario ist, dass die Schüler, sobald sie allgemeine Strategien erlernt haben, in der Lage sein werden, sie an spezifische Situationen anzupassen.

Kurz gesagt, Expertise ist weitgehend domänenspezifisch (Lajoie, 2003). Sie erfordert eine umfassende Wissensbasis, die die Fakten, Konzepte und Prinzipien des Bereichs umfasst, verbunden mit Lernstrategien, die auf verschiedene Bereiche angewendet werden können und möglicherweise an jeden Bereich angepasst werden müssen. Man würde nicht erwarten, dass Strategien wie das Einholen von Hilfe und die Überwachung des Zielfortschritts in unterschiedlichen Bereichen (z. B. Analysis und Stabhochsprung) auf die gleiche Weise funktionieren. Gleichzeitig wiesen Perkins und Salomon (1989) darauf hin, dass allgemeine Strategien nützlich sind, um atypische Probleme in verschiedenen Bereichen zu bewältigen, unabhängig vom allgemeinen Kompetenzniveau in dem Bereich. Diese Ergebnisse implizieren, dass die Schüler sowohl über fundierte Kenntnisse im grundlegenden Inhaltsbereich (Ohlsson, 1993) als auch über allgemeine Strategien zur Problemlösung und Selbstregulation verfügen müssen.

Mit dem Wachstum kognitiver und konstruktivistischer Auffassungen des Lernens haben sich Forscher von der Betrachtung des Lernens als Veränderungen in Reaktionen aufgrund differentieller Verstärkung abgewandt und sich für die Überzeugungen und Denkprozesse der Schüler während des Lernens interessiert. Der Fokus der Lernforschung hat sich entsprechend verschoben.

Um akademisches Lernen zu untersuchen, haben viele Forscher eine Novize-zu-Experte-Methodik mit den folgenden Schritten angewendet:

• Identifizieren Sie die zu erlernende Fähigkeit.
• Finden Sie einen Experten (d. h. jemanden, der die Fähigkeit gut ausführt) und einen Novizen (jemanden, der etwas über die Aufgabe weiß, sie aber schlecht ausführt).
• Bestimmen Sie, wie der Novize so effizient wie möglich auf das Expertenniveau gebracht werden kann.

Diese Methodik ist intuitiv plausibel. Die Grundidee ist, dass, wenn Sie verstehen wollen, wie man in einem Bereich geschickter wird, studieren Sie genau jemanden, der diese Fähigkeit gut ausführt. Auf diese Weise können Sie lernen, welches Wissen er oder sie besitzt, welche Verfahren und Strategien nützlich sind, wie man mit schwierigen Situationen umgeht und wie man Fehler korrigiert. Das Modell hat viele Entsprechungen in der realen Welt und spiegelt sich in Ausbildungen, Einarbeitung am Arbeitsplatz und Mentoring wider.

Ein Großteil des Wissens darüber, wie sich kompetentere und weniger kompetente Personen in einem Bereich unterscheiden, stammt aus Forschung, die teilweise auf Annahmen dieser Methodik basiert (VanLehn, 1996). Im Vergleich zu Novizen verfügen Experten über umfangreicheres Bereichswissen, haben ein besseres Verständnis dafür, was sie nicht wissen, verbringen mehr Zeit mit der anfänglichen Analyse von Problemen und lösen sie schneller und genauer (Lajoie, 2003). Die Forschung hat auch Unterschiede in den Phasen des Kompetenzerwerbs identifiziert. Die Durchführung solcher Forschung ist arbeitsintensiv und zeitaufwendig, da sie erfordert, Lernende über einen längeren Zeitraum zu untersuchen, aber sie liefert reichhaltige Ergebnisse.

Gleichzeitig ist dieses Modell eher deskriptiv als erklärend: Es beschreibt, was Lernende tun, anstatt zu erklären, warum sie es tun. Das Modell nimmt auch stillschweigend an, dass eine feste Konstellation von Fähigkeiten existiert, die Expertise in einem bestimmten Bereich ausmacht, aber das ist nicht immer der Fall. In Bezug auf den Unterricht argumentierten Sternberg und Horvath (1995), dass es keinen Standard gibt; vielmehr ähneln sich erfahrene Lehrer in prototypischer Weise. Dies ist angesichts unserer Erfahrungen mit Meistern im Lehrberuf, die sich typischerweise in vielerlei Hinsicht unterscheiden, sinnvoll.

Schließlich schlägt das Modell nicht automatisch Lehrmethoden vor. Daher kann es für den Unterricht und das Lernen im Klassenzimmer nur begrenzt nützlich sein. Erklärungen für das Lernen und entsprechende Unterrichtsvorschläge sollten fest in Theorien verankert sein und wichtige persönliche und umweltbedingte Faktoren identifizieren. Diese Faktoren werden in dieser und anderen Lektionen in diesem Kurs hervorgehoben.

Ein guter Ausgangspunkt zur Untersuchung von Experten-Neulinge-Unterschieden ist die Wissenschaft, da viele Forschungsarbeiten in wissenschaftlichen Bereichen Neulinge mit Experten verglichen haben, um die Komponenten von Fachwissen zu identifizieren. Forscher haben auch die Konstruktion von wissenschaftlichem Wissen durch Studenten und die impliziten Theorien und Denkprozesse untersucht, die sie beim Problemlösen und Lernen verwenden (Linn & Eylon, 2006; Voss et al., 1995; White, 2001; C. Zimmerman, 2000).

Experten in wissenschaftlichen Bereichen unterscheiden sich von Neulingen in Quantität und Organisation des Wissens. Experten verfügen über mehr bereichsspezifisches Wissen und organisieren es eher in Hierarchien, während Neulinge oft wenig Überschneidung zwischen wissenschaftlichen Konzepten aufweisen.

Chi, Feltovich und Glaser (1981) ließen Experten und Neulinge Physikaufgaben aus Lehrbüchern nach beliebigen Kriterien sortieren. Neulinge klassifizierten Probleme anhand oberflächlicher Merkmale (z. B. Apparatur); Experten klassifizierten die Probleme anhand des Prinzips, das zur Lösung des Problems erforderlich war. Experten und Neulinge unterschieden sich auch in deklarativen Wissensnetzwerken. „Schiefe Ebene“ beispielsweise war in den Erinnerungen von Neulingen mit beschreibenden Begriffen wie „Masse“, „Reibung“ und „Länge“ verbunden. Experten hatten diese Deskriptoren in ihren Erinnerungen, verfügten aber zusätzlich über gespeicherte Prinzipien der Mechanik (z. B. Energieerhaltung, Newtonsche Kraftgesetze). Das größere Wissen der Experten über Prinzipien wurde so organisiert, dass Deskriptoren den Prinzipien untergeordnet waren.

Neulinge verwenden oft fälschlicherweise Prinzipien, um Probleme zu lösen. McCloskey und Kaiser (1984) stellten College-Studenten folgende Frage:

Ein Zug rast über eine Brücke, die ein Tal überspannt. Während der Zug fährt, lehnt sich ein Fahrgast aus einem Fenster und lässt einen Stein fallen. Wo wird er landen?

Etwa ein Drittel der Studenten sagte, der Stein würde senkrecht nach unten fallen. Sie glaubten, dass ein gestoßenes oder geworfenes Objekt eine Kraft erhält, ein von einem fahrenden Fahrzeug getragenes Objekt jedoch keine Kraft erhält, sodass es senkrecht nach unten fällt. Die Analogie, die die Studenten zogen, war die mit einer stillstehenden Person, die einen Gegenstand fallen lässt, der senkrecht nach unten fällt. Die Flugbahn des Steins vom fahrenden Zug ist jedoch parabolisch. Die Vorstellung, dass Objekte Kraft erhalten, ist falsch, da sich Objekte in die gleiche Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit wie ihre fahrenden Träger bewegen. Wenn der Stein fallen gelassen wird, bewegt er sich mit dem Zug weiter vorwärts, bis die Schwerkraft ihn nach unten zieht. Neulinge verallgemeinerten ihr Grundwissen und gelangten zu einer falschen Lösung.

Wie später in diesem Abschnitt des Kurses erläutert wird, betrifft ein weiterer Unterschied zwischen Neulingen und Experten die Verwendung von Problemlösungsstrategien (Larkin, McDermott, Simon, & Simon, 1980; White & Tisher, 1986). Wenn sie mit wissenschaftlichen Problemen konfrontiert werden, verwenden Neulinge oft eine Mittel-Ziel-Analyse, indem sie das Ziel des Problems bestimmen und entscheiden, welche Formeln nützlich sein könnten, um dieses Ziel zu erreichen. Sie arbeiten rückwärts und erinnern sich an Formeln, die Größen in der Zielformel enthalten. Wenn sie unsicher sind, wie sie vorgehen sollen, geben sie das Problem möglicherweise auf oder versuchen, es auf der Grundlage ihres aktuellen Wissens zu lösen.

Experten erkennen schnell das Problemformat, arbeiten vorwärts auf Zwischenteilziele hin und nutzen diese Informationen, um das Endziel zu erreichen. Die Erfahrung mit wissenschaftlichen Problemen baut Wissen über Problemtypen auf. Experten erkennen oft automatisch vertraute Problemmerkmale und führen notwendige Produktionen aus. Selbst wenn sie sich weniger sicher sind, wie sie ein Problem lösen sollen, beginnen Experten mit einigen im Problem gegebenen Informationen und arbeiten vorwärts zur Lösung. Beachten Sie, dass der letzte Schritt, den Experten unternehmen, oft der erste Schritt von Neulingen ist. Klahr und Simon (1999) argumentierten, dass der Prozess der wissenschaftlichen Entdeckung eine Form der Problemlösung ist und dass der allgemeine heuristische Ansatz über verschiedene Bereiche hinweg weitgehend gleich ist.