Die folgenden acht Eigenschaften mögen einen nicht überraschen, jedoch möchte ich mich damit beschäftigen, warum diese so wichtig sind und wie wir sie für die Gestaltung von Lehranwendungen anwenden können.
Abb.1 | Multimodales Lernen: Lernen mit mehreren Sinnen
1. Mulitmodales Lernen Um neues Wissen gut abrufbar abzuspeichern, empfiehlt es sich, verschiedene Modis anzusprechen. Beispielsweise einen gesprochenen Vortrag durch bildhafte Abbildungen zu unterstützen. Hierbei werden mehrere Assoziationsketten und Verknüpfungen zu einer Information gelegt. Da das Ansprechen von mehreren Sinnesorganen nach [1] auch eher in Erinnerung bleibt, ist es sinnvoll für die Gestaltung von Für interaktive Anwendungen
Abb.2 | Semantische Einbettung: An bereits erlerntem Wissen anknüpfen
2. Semantische Einbettung Da das Gehirn als semantisches Netzwerk aufgebaut ist, ist es hilfreich, wenn verschiedene Queues auf Wissen zugreifen, bzw. wenn mehrere Verknüpfungen zu einer Information führen. Bereits vorhandenes Wissen, dient hierbei als Gedankenstütze für neu erlerntes. In diesem Netzwerk können neue Inhalte an zuvor erlerntem angeknüpft werden. Es macht somit Sinn, neue Themen mit wohlmöglich bekanntem Wissen einzuleiten.
Abb. 3 | Emotionen: Fröhliche, gelassene Stimmung wirkt sich positiv auf Lernerfolg aus
3. Emotionen Emotionen haben eine starke Auswirkung auf unsere kognitiven Fähigkeiten, sowie Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Lernen, Gedächtnis und das Lösen von Problemen. Sowohl positive wie auch negative Emotionen können Lernförderlich sein. Beispielsweise wirken sich Belohnungen sowie auch milder Druck und Bestrafungen auf den Lernerfolg aus.
Abb. 4 | Tiefe der Verarbeitung: Je elaborierter das Thema behandelt wird, desto gefestigter ist die Information abrufbar
4. Tiefe der Verarbeitung Je tiefer etwas gelernt wird, also wie häufig, wie elaboriert, wie detailliert, desto eher ist die neu gewonnene Information effizient abrufbar. Wenn Verbindungen zu anderen verwandten Themen hergestellt werden und das neu erlernte im Kontext gesehen wird, wird der Effekt verstärkt, da es zu einer tieferen Auseinandersetzung kommt.
Abb. 5 | Relevanz: Bezieht sich auf allgemeine oder persönliche Interesse
5. Relevanz Das angestrebte Wissen sollte eine gewisse persönliche Relevanz haben, wie beispielsweise das Interessenfeld des Nutzers oder eine allgemeine Relevanz beinhalten.
Quellen [1] Max-Planck Gesellschaft: Lernen mit allen Sinnen, 05.02.2015 https://www.mpg.de/8930937/vokabel-lernen-gesten
Beim Gedächtnis lautet einer der zentralen Erkenntnisse, dass je öfter gelernt wird, desto schneller wird (dieselbe) Sache erlernt. Das heißt, je öfter eine Tätigkeit getan wird oder eine Information abgerufen wird, desto schneller und präziser ist sie verfügbar.
Man spricht in der Psychologie von einem Mehrspeichermodell, bei dem man von mehreren Gedächtnisarten ausgeht [1]. Wenn ein Reiz registriert wird, nimmt das sensorische Gedächtnis (Ultra-Kurzzeitgedächtnis) dies auf. Das sensorische Gedächtnis ist die Verbindung zwischen Wahrnehmung und Gedächtnis und läuft unbewusst ab. Es handelt sich teils um flüchtige Sinneseindrücke, die nur kurz zwischengespeichert werden. Es kommt im weiteren Schritt zur Filterung und Differenzierung der verschiedenen einwirkenden Reize. Die gefilterten Sinneseindrücke gelangen dann zum Arbeitsgedächtnis bzw. Kurzzeitgedächtnis. Dies ist der erste bewusste Teil unseres Gedächtnisses. Fünf bis neun Informationseinheiten können hier für eine kurze Zeit gespeichert werden. Für die Aufrechterhaltung solcher Information spielt die Aufmerksamkeit eine wichtige Rolle. Dies kann leicht durch Störungen, wie beispielsweise Geräusche, gestört werden. Werden Elemente aus dem Kurzzeitgedächtnis mit genug Aufmerksamkeit vollzogen oder oft genug wiederholt, kommt es zur Speicherung im Langzeitgedächtnis [4].
Die Reise vom Kurzzeitgedächtnis zum Langzeitgedächtnis (Konsolidierung)
Die Festigung von Gedächtnisinhalten wird Konsolidierung genannt und beschreibt die Bewegung von Kurzzeitinformation vom Hippocampus zum Cortex. Hier werden Gedächtnis-Engramme auf molekularer Ebene von Proteinen festgelegt [3]. Engramme sind Veränderungen des Nervengewebes zur Fixierung von Gelerntem. Es werden quasi „Bahnen“ in der Hirnstruktur gelegt, die später willkürlich oder unwillkürlich abrufbar sind und die physiologische Grundlage des Gedächtnisses bilden [2]. Dieser Vorgang findet nicht nur einmal bei der Einprägung statt, sondern immer wieder erneut, wenn die Erinnerung aus dem Langzeitgedächtnis abgerufen wird. Durch die erneute bzw. immer wieder auftretende Konsolidierung kann der Gedächtnisinhalt zwar gefestigt, jedoch auch verfälscht werden. Dies führt dazu, dass im Laufe der Jahre immer mehr Erinnerungen unbewusst abgewandelt werden. Ebenso sind neu gebildete Erinnerung anfälliger für Störungen und können leichter in Vergessenheit geraten [3].
Langzeitgedächtnistypen
Wenn es zu einer Speicherung im Langzeitgedächtnis kam, können diese Inhalte in verschiedene Kategorien unterteilt werden. Generell gibt es zwei Langzeitgedächtnistypen, nämlich das deklarative (explizite) und das prozedurale (implizite) Gedächtnis. Diese Typen sind in verschiedenen Gehirnarealen abgespeichert und dadurch physisch voneinander abgetrennt. Kommt es beispielsweise zu einer Beschädigung eines Gehirnareals, kann das betroffene Wissen nicht mehr abgerufen werden, während die anderen Inhalte problemlos genutzt werden können. Die zwei expliziten passieren bewusst, während die zwei impliziten Gedächtnistypen unbewusst passieren [5]:
Episodisches Gedächtnis (explizit, bewusst): Hier sind biografische Daten abgespeichert, wie beispielsweise die Erinnerung an einen Urlaub, Erlebnisse mit Freunden oder unseren ersten Schultag.
Semantisches Gedächtnis (explizit, bewusst): Erlernte Fakten, wie beispielsweise „die Hauptstadt von Frankreich ist Paris“, die Geburtsdaten der Eltern, Vokabeln usw.
Prozedurales Gedächtnis (implizit, unbewusst): Das Gedächtnis für Bewegungsabfolgen wie Laufen, Fahrradfahren, Autofahren usw.
Perzeptuelles Gedächtnis (implizit, unbewusst): Dieser Gedächtnistyp ist eng mit dem Prozeduralen Gedächtnis verbunden. Es hilft uns bekannte Personen, Orte, Gegenstände wieder zu erkennen.
Das Gedächtnis ist eine subjektive Repräsentation der objektiven Welt. Es kommt schnell zu Abweichungen, Überschreibungen oder Störungen. Je nach Queue werden Inhalte verschieden abgerufen. So kommt es je nach Wording oder Kontext zu verschiedenen Ergebnissen und ist somit stark fehlerbehaften. Beispielsweise könnte man beim schnellen Hinsehen eine Maus mit einem Maulwurf verwechseln, wenn man zuvor einen Maulwurfshügel gesehen hat.
Mit dem Wissen, wie Information verarbeitet und abgespeichert wird, möchte ich Verständnis dafür erlangen, wie man Inhalte als Designer, von beispielsweise Lernanwendungen, gezielter vermitteln kann. Nachdem erarbeitet wurde, was im Gehirn grob passiert, wenn Dinge erlebt und erlernt werden, kann betrachtet werden, welche äußeren und inneren Gegebenheiten diesen Vorgang leichter in Gang setzen. Dies soll helfen um aus dem flüchtigen Bedienen einer Anwendung, eine langanhaltende Erinnerung bzw. Wissen zu formen.
Um Inhalte zu gestalten, die Information lehren oder eine Botschaft vermitteln sollen, müssen wir verstehen, wie der Mensch sich neues Wisseneurn aneignet. Um beispielsweise das Langzeitgedächtnis anzusprechen, müssen gewisse Gegebenheiten vorhanden sein. Im Interview mit meiner Freundin Ashley Huffer, die derzeit ihren Master in Psychologie in Freiburg absolviert, konnte ich ein wenig in das Thema einfinden und es mit eigener Recherche erweitern.
In der Psychologie muss zwischen Lernen und Gedächtnis unterschieden werden. Zwar hängen die beiden Dinge stark miteinander zusammen, müssen jedoch getrennt betrachtet werden.
Das Lernen
Die Definition vom Lernen, ist eine relativ dauerhafte Verhaltensänderung, die auf Erfahrung zurückgeht [1]. Während das Gedächtnis in drei Hauptprozesse untergliedert wird, worauf ich später weiter eingehen werde. Man unterscheidet beim Lernen zwischen dem assoziativen Lernen, wozu die klassische Konditionierung und die operante Konditionierung gehört, sowie zwischen dem Beobachtungslernen. Generell wird beim Assoziativen Lernen entweder ein Reiz (klassische Konditionierung) oder eine Reaktion mit den Folgen (operante Konditionierung) assoziiert.
Klassische Konditionierung Hier werden zwei Stimulus miteinander verknüpft. Man spricht dabei auch von einer Reiz-Reiz-Assoziation. Ein Beispiel wäre einen Hund darauf zu konditionieren, dass nach einem Glockenklingen, der Hund sein Essen bekommt. Anfangs wird das Glockenläuten vor dem Essen keinerlei Bedeutung für den Hund haben. Nach einer Weile sind Verhaltens Änderungen zu finden, da der Hund lernt, die Glocke mit dem Essen zu assoziieren. Somit wird ein Stimulus, nämlich ein Ton mit dem Stimulus vom Essen miteinander verknüpft [2]. Ein persönliches Beispiel wäre, dass ich beim Lesen unglaublich oft einschlafe. Da ich über viele Jahre meistens nur am Abend lese, habe ich mich selbst darauf konditioniert, vom Lesen müde zu werden. Das ist nicht immer praktisch.
Abb. 1 | Mögliches Beispiel zur klassischen Konditionierung für interaktive Anwendungen: Vibration zur Fehlermeldung oder Bestätigung einer Aktion
Die klassische Konditionierung kann für interaktive Anwendungen oder in der Informationsgestaltung verschieden angewendet werden. Beispielsweise wäre bereits das Vibrieren eines Gerätes in Verbindung mit einer Aktion (beispielsweise ein Error) ist meiner Meinung nach in interaktiven Anwendungen oder Informationsgestaltung eher schwierig anzuwenden, da diese „trainiert“ werden muss. Denkbar wäre eine Umsetzung in einem Serios Game oder einer Anwendung, die über einen längeren Zeitraum bedient werden kann. Ein typisches Beispiel aus dem Design-Bereich wäre jedoch die Gestaltung von Werbung. Hier werden oftmals neutrale Objekte, wie beispielsweise ein Parfüm mit gewissen Eigenschaften verknüpft. Ein Parfüm, das für den Nutzer keinerlei Bedeutung hat, kann durch Werbung mit Eigenschaften wie Erotik, Glück, Zufriedenheit und Wohlbefinden verknüpft werden. Die Bedeutung von kontextueller Information übertragen sich in Werbungen auf das ursprünglich neutrale Produkt.
Operante Konditionierung Bei der operanten Konditionierung wird eine Reaktion mit einem Stimulus verknüpft. Es wird erlernt, dass eine Verhaltensweise eine bestimmte Konsequenz mit sich zieht. Dies bezieht sich auf negative Konsequenzen, wie eine Strafe, jedoch auch für positive Ereignisse. Wenn mein Verhalten in einer gewissen Situation eine positive Konsequenz ermöglicht, dann werde ich in der gleichen Situation auch wieder das gleiche Verhalten aufweisen. Eine Verhaltensweise kann also durch Belohnung verstärkt werden und durch Bestrafung abgeschwächt werden [2].
Abb. 2 | Ein oft genutztes Beispiel zur operanten Konditionierung im Ausstellungsraum wäre die Gamification von erlernbaren Informationen
Das Modell der operanten Konditionierung findet sich in den Grundsätzen der Gamification wieder. Hier werden bestimmte Ereignisse belohnt oder bestraft, um ein gewisses Ziel zu erreichen. Im Bereich der Wissensvermittlung kann dies gut umgesetzt werden, indem man den Nutzer beispielsweise bei einem Quiz Punkte für richtige Antworten gibt.
As we saw in the previous articles, one of the role of science centers is to introduce participatory experiences and provide effective learning content and techniques. While traditional museum emphasize static displays of objects and artifacts, science centers have followed the more dynamic philosophy of the chinese proverb : « I hear and I forget, I see and I remember, I do and I understand » [1]. Since learning is a complex concept, we will try here to explain it as well as the strategies used by science centers to adress this goal.
Learning :
Learning is a dynamic process in which the learner uses sensory inputs and constructs meaning out of it.It is what people do when they want to make sense of the world around them. It may involve enhancing in skills, knowledge, understanding, values, feelings, attitudes and capactity to reflect. Effective learning leads to change, development and the desire to learn more.
People be trained to learn to learn as they learn to see as learning consists both of constructing meaning and constructing systems of meaning. The crucial action of construction meaning is mental where it happens in the mind. Physical actions such as hands on experience may be necessay for learning that effectively for children. However it is not sufficient while we need to provide activities which engage the mind as well as the hands.
Learning is a social activity that out learning is intimately associated with our connection with other human beings, our teachers, our peers, our familiy as well as casual acquaintances, including the people before us or next to us at the exhibit. Learning is contextual as we do not learn isolated facts and theories in some abstract ehtereal land of the mind separate from the rest of our lives, we learn in relation to what else we know, what we believe, our prejudice and our fears [2].
Learning is divided into 3 categories :
Formal learning : school experience, teacher or staff might involve worksheets, often passive and may involve assessment
Selft directed learning : led by the learner when they are interested in a subject or motivated by a specific need (school project, vocational interest)
Informal learning : unplanned casual encounters that lead to new insights, ideas or conversation. Types of learning that always introduced in a museum setting are related to how well visitors understand and regulate their own thinking process as summarized by the following description.
Learning takes time : the 4 stages of the learning model :
Stage 1 : Self Awareness – Don’t know that you don’t know
This is the first stage of learning. The individual doesn’t understand or know how to do something and does not necessarily recognize the deficit. The lenght of time an individual spends in this stage depends on the strength of the stimilus to learn. You don’t know where you are and what you are doing.
Stage 2 : Self Appreciation – Know that you don’t know
The learner doesn’t understand or know how to do something but he recognizes the deficit. This is the most difficult stage and it is where the learning begins. A lot of mistakes are going to be made during this learning process.
Stage 3 : Self Engagement – Know about it, but you have to think about it
The individual understands or knows how to do something. However, demonstrating the skill or knowledges requires concentration and effort. This stage is easer than the previous one but still requires concentration.
Stage 4 : Selft directed learning – Know it so well you don’t have to think about it
The individual had a lot of practice with a skill that has become a second nature and can be performed easily. He may be able to teach to other people depending on how and when it was learned.
The model of the exploratorium for learning
Science and children museum’s followed the learning strategy model of the Exploratorim because it put the visitor in a very active role as a learner : Experimenting, Hypothsizing, Interpreting and drawing conclusions. This model integrate 4 importants aspect of the learning environment : immediate apprehendability, physical interactivity, conceptual coherence and diversity of learning modes [3].
immediate apprehendability : capacity to create effortless backdrops. The aim is to limit the cognitive overload also named as the museum fatigue. Shettle found that the average visitor views an exhibit unit for 20 seconds and tours a complete exhibit for a maximum of 14 minutes. It means that science centers are able to draw the attention of the viewer for a very limited period of time. In order to capitalize on that time it is important not to require the reading of extensive text nor concentration on visual aids that would try the patience of the average viewer[1]. This concept is close to the idea of affordance defined by Donald Norman.
physical interactivity : Research on visitor learning in museums suggests that interactivity promotes engagement, understanding and recall of exhibits. Some studies in the exploratorium identified 5 common pitifalls for designing exhibits with high levels of interactivity or multiple interactive features : multiple options with equal salience can overwhelm visitors, interactivity by multiple simultaneous users can lead to disruption, interactivity can desrupt the comprehension of the phenomen.
conceptual coherence : one of the main goal of science centers is to give visitors the big picture around a subject. They are using various techniques to make abstract concepts and themes more apparent to visitors. Achieving high levels of thematic clarity for exhibitions may be particularly difficult in an open environment.
diversity of learning modes
Howard gardner developed a theory on the dissimilar ways that individuals learn and process information, which called the multiple intelligences theory. According to gardner’s theory, visitors might show well built leaning skills in any of seven different style categories that summarized in the following tables :
Through this different categorisations of learning profiles, Dawson tried to show how museum communication of meaning would affect those different types of learners :
Visitor’s Engagement
The concepts of visitors involvement and participatory exhibit have undergone some basic changes in recent years as a result of museum research on viewer attention span and of nonmuseum research on cognitive and affective processes. Participatory exhibits actively involve the visitor in discovering information through his own participation in the demonstration process. Successful participatory learning devices are those that allow manipulation, experimentation and variation. For an instructionally efficient and effective exhibit, some feedback loop between the person and object appears to be necessary [1].
In the video underneath, Nina Simon is explaining a few rules and BPE of a good visitor engagement. She also explains why affordance is particularly important when designing an exhibition.
The role of museums in lifelong learning
Lifelong learning is the ability to constantly update and expand your knowledge in a variety of fields. It helps you to survive, to engage and shape your vision of the world. Lifelong learning comprises all phases of learning from preschool to post retirement. Museums take place in this learning, and propose content for all age groups.
Literacy is a person who has all the abilities to be able to engage deeply herself with a specific topic. For this, she needs 3 components :
knowledge : about the specific topic
skills : direct to the tasks or to apply the knowlege
volition : will to engage and do something
Scientific literacy : a person who has the will to engage in a recent discourse about science and technology which requires the competences to explain phenomena scientifically (knowledge), evaluate and design scientific enquiries (skills) and interpret data and evidences scientifically (skills and knowledge).
A visitor who really uses a museum content to its full extend, is called a museum literate person.
The 8 dimensions of museum literacy :
curiosity, motivation and volition = the interest to will to do something inside the museum
information processung competence = skills to use the information which is presented
social competence = being able to interact either with the staff at the museum or with other visitors
emotional competencies = self regulation on the other hand to allo feelings during a museum exhibit
pre knowledge of a subject
visual literacy = the ability to interepet the signs and images
location and behavior competence : the ability to orient oneself in a museum and manoeuver through the differe offers of a museum
appreciation of the exhibit = valuation of the objects of our cultural heritage
Application of thoses principles through the Dargis museum of Munich.
Conclusion :
The museum is in position to make a decision about which techniques and approaches are been utilized with respect to specific communication goals. In order to learn, a visitor first has to be motivated which is usually the case since visitors are chosing to go on science centers. Then, exhibitions designer must pay attention to provide immediate apprehendability, physical interactivity, conceptual coherence and to adress the multiple learning modes availables through the use of different communication devices. It is always useful to evaluate afterwards the vision of visitors after an exhibition in terms of learning and enjoyment, to evaluate if the global design exhibition experience is successful or not.
Sources :
[1] Kimche, L. (1978). Science centers: a potential for learning. Science 199, 270–273.
[2] Ahmad, S., Abbas, M.Y., Taib, Mohd.Z.Mohd., and Masri, M. (2014). Museum Exhibition Design: Communication of Meaning and the Shaping of Knowledge. Procedia – Social and Behavioral Sciences 153, 254–265.
[3] Allen, S. (2004). Designs for learning: Studying science museum exhibits that do more than entertain. Sci. Ed. 88, S17–S33.
