Analyse des kognitiven Aktivierungspotenzials von Aufgaben

Analyse des kognitiven Aktivierungspotenzials von Aufgaben
Beispielaufgabe 1 aus dem Fach Mathematik
Schraffiere die angegebenen Bruchteile
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Lebensweltbezug: Ein Lebensweltbezug ist nicht zu erkennen.
Wissensart: Diese Aufgabenstellung verlangt mathematisches Wissen auf der konzeptuellen
Ebene. Schüler müssen zeigen, inwiefern sie das Konzept „Brüche“ verstanden haben.
Anzahl der Wissenseinheiten: Für die Bearbeitung der Aufgabe ist die Aktivierung einer
Wissenseinheit erforderlich. Während die erste Aufgabe eventuell noch mit
vormathematischem Alltagswissen zu lösen ist (Schüler kennen das Zeichen für 1/2 und
können ein Dreieck in der Mitte halbieren), benötigt der Schüler für die zweite Aufgabe den
Bruchzahlbegriff, Er muss das Quadrat hierfür zuerst in acht gleich große Flächen teilen und
anschließend fünf dieser Flächen schraffieren.
Kognitive Prozesse: Bezüglich der mit dieser Aufgabe verbundenen kognitiven Prozesse
gehen wir von einer nahen Transferleistung aus. Aufgaben dieser Art werden in der Regel zur
Erläuterung des Bruchzahlbegriffs im Mathematikunterricht eingesetzt und sind Schülern
nicht unbekannt. Sie müssen lediglich die gegebene Bruchzahl auf die vorgelegte Figur
übertragen. Figur und Bruchzahl variieren bei diesen Aufgaben.
Offenheit: Die Form der Aufgabe ist definiert und divergent. Zumindest das Quadrat kann
auf unterschiedliche Weise in acht gleiche Teile gegliedert werden. Auch die Auswahl der
fünf zu schraffierenden Flächen lässt verschiedene Möglichkeiten offen.
Sprachlogische Komplexität: Die Anweisung besteht aus einem sehr kurzen und einfachen
Satz, der sich direkt auf die Zeichnung bezieht. Damit ist die sprachlogische Komplexität
niedrig.
Repräsentationsformen: Die Aufgabe erfordert die Integration von symbolischer und
bildlicher Darstellung von Brüchen.
Beispielaufgabe 2 aus dem Fach Mathematik
13,45-134,5 + 122 =
Wissensart: Für die Lösung dieser Aufgabe muss arithmetisches Regel zur Anwendung
kommen.
Anzahl der Wissenseinheiten: Dieses Regel lässt sich in verschiedene, voneinander
unabhängige Wissenseinheiten untergliedern: Rechenvorschriften (welche Teilaufgabe darf

man zuerst rechnen), schriftliches Addieren, schriftliches Subtrahieren, der Umgang mit
Dezimal- zahlen oder das Beherrschen geeigneter Kopfrechenstrategien als Alternative zu den
schriftlichen Grundrechenalgorithmen. Ebenso kann Wissen über geschicktes Vorgehen beim
Kombinieren der Grundrechenarten von Vorteil sein (evtl. zuerst 122 + 13,45 rechnen und
dann 134,5 abziehen). Aufgrund der Aktivierung verschiedener Wissenseinheiten ist diese
Aufgabe für Schüler komplex und anspruchsvoll.
Kognitive Prozesse: Die Aufgabe erfordert jedoch nur einen nahen Transfer. Es ist recht klar.
welche Prozeduren zur Anwendung kommen müssen (schriftliches Addieren und
Subtrahieren oder entsprechendes Kopfrechnen).
Offenheit: Es handelt sich um eine klar definierte, konvergente Aufgabe mit einer korrekten
Lösung.
Lebensweltbezug: Ein Lebensweltbezug ist nicht erkennbar.
Sprachlogische Komplexität: Die sprachlogische Komplexität ist niedrig, weil kein
Aufgabentext vorhanden ist. Die mathematische Symbolik ist für Schüler eindeutig.
Repräsentationsformen: Die Aufgabe erfordert weder eine Integration noch eine
Transformation verschiedener Repräsentationsformen. Sie bewegt sich vollständig innerhalb
der arithmetischen Symbolik.
Beispielaufgabe 3 aus dem Fach Deutsch:
Bilde jeweils Satzreihen. Verwende verschiedene, geeignete Bindewörter. Der Hund bellt im
Garten. Ein Fremder läuft schnell vorbei.
Wissensart: Die Schüler müssen aus einer Satzreihe ein sinnvolles Satzgefüge bilden, d.h. es
handelt sich um eine Sprachproduktion und somit prozedurales Wissen, das vermutlich nur
implizit vorhanden ist. Schüler können die korrekte Satzreihe bilden ohne die entsprechenden
grammatikalischen Regeln zu benennen, sollten allerdings die Unterscheidung Satzreihe vs.
Satzgefüge kennen, d.h. erstere ohne, die zweite mit Verbumstellung.
Anzahl der Wissenseinheften: Obwohl zwei verschiedene Begriffe (Satzreihe, Bindewort) in
der Aufgabenstellung vorkommen, handelt es sich nicht um zwei eigenständige
Wissenseinheiten (Konzepte), die zur Anwendung kommen. Vielmehr handelt es sich um
Hinweise auf prozedurales Wissen: eine korrekte Satzreihe mit einem passenden Bindewort
bilden, Die beiden Begriffe sind in diesem Zusammenhang Signalwörter.
Kognitive Prozesse: Das Bilden von Satzreihen aus einfachen Hauptsätzen wird in der Regel
im Unterricht geübt und somit liegt ein naher Transfer vor. Die Aufgabenformulierung enthält
eine eindeutige Handlungsanweisung, die sich auf bekannte Prozeduren und terminologisches
Wissen (Satzreihe, Satzgefüge, Bindewort, Hauptsatz, Nebensatz) bezieht.
Offenheit: Die Aufgabe ist klar definiert und divergent, weil sich verschiedene Bindewörter
eignen.
Lebensweltbezug: Die Aufgabe hat keinen Lebensweltbezug. Schülern wird nicht klar
gemacht, welchen Nutzen das Erstellen von Satzreihen hat.

Sprachlogische Komplexität: Die sprachlogische Komplexität der Aufgabe ist gering. Die
Anweisung besteht aus sehr kurzen, einfachen Sätzen und entspricht in ihrer Abfolge der
Aufgabenbearbeitung.
Repräsentationsformen: Eine Integration oder Transformation verschiedener
Wissensrepräsentationsformen ist nicht erforderlich. Die Aufgabe verbleibt in der
Repräsentationsform ‚geschriebene Sprache“.
Beispielaufgabe 4 aus Materie-Natur-Technik:
Patronen, die Kohlenstoffdioxid enthalten, werden oft einfach Kohlesäurepatronen“ genannt.
Warum ist das ungenau?
Wissensart: Uni diese Aufgabe richtig lösen zu können, müssen die Schüler den Unterschied
zwischen Kohlenstoffdioxid und Kohlensäure verstanden haben. Es handelt es sich um
Bezeichnungen (Termini) zweier chemischer Stoffe, die in einem inneren Zusammenhang
stehen und somit konzeptuelles Wissen darstellen.
Anzahl der Wissenseinheiten: Für die Lösung der Aufgabe muss ein fachspezifisches
Konzept aktiviert werden, nämlich die Reaktion von Kohlenstoffdioxid mit Wasser zu
Kohlensäure.
Kognitive Prozesse: Schüler kennen eventuell die zur Herstellung von kohlesäurehaltigem
Wasser in Haushalten verwendeten CO2.-Protonen. Somit müssen die Schüler konzeptuelles
Wissen auf eine neue Situation anwenden (angenommen, dass dieses Problem nicht so schon
im Unterricht besprochen wurde), d.h. es ist ein weiter Transfer des Wissens erforderlich.
0ffenheir: Die Aufgabenstellung ist klar definiert und eine richtige Lösung wird erwartet
(konvergent).
Lebensweltbezug: Der Lebensweltbezug ist konstruiert, wirkt aber durchaus authentisch,
weil viele Schüler Kohlensäurepatronen aus ihrem Alltag kennen. Der Lebensweltbezug ist
allerdings konstruiert, weil die chemisch falsche Bezeichnung der CO2-Patronen wohl kaum
für Schüler ein relevantes Problem darstellt. Innerhalb dieser Aufgabenstellung trägt der
Lebensweltbezug allerdings deutlich zu einer Steigerung der Komplexität bei, weil damit eine
anspruchsvolle Transferleistung erforderlich ist.
Sprachlogische Komplexität: Die sprachlogische Komplexität ist niedrig. Die Aufgabe wird
kurz und präzise formuliert, und es werden keine konkurrierenden oder irrelevanten
Informationen gegeben.
Repräsentationsformen: Eine Integration oder Transformation verschiedener
Repräsentationsformen ist nicht erforderlich.
aus: Kiper u.a. (Hrsg.): Lernaufgaben, Lernmaterialien und Lernmaterialien im
kompetenzorientierten Unterricht. Stuttgart: Kohlhammer 2010, 38-40

Überprüfung des Verstandenhabens
Die bekannteste Art der Überprüfung des Verstandenhabens ist die implizite Lernaufgabe mit
der Frage: „Haben Sie verstanden?“ Mit ihr wird nicht weniger erwartet als die mentale
Überprüfung der Kohärenz einer eben gerade aufgebauten Bedeutungsstruktur. Von
Katalysatorwirkung kann bei dieser Frage keine Rede sein. Im Gegenteil: Sie weckt
Abwehrreflexe gegenüber einer Selbstreflexion über das Lernen. Im Folgenden finden sich
einige Aufgabenstellungen, die sich zur Überprüfung des Verstandenhabens weit besser
eignen. Sie sind inhaltsfrei formuliert und aktivieren das strukturell bedingte, weitgehend
implizite Wissen und Verständnis. Die folgenden Lernaufgaben haben katalytische Kraft,
wobei verschiedene kognitiv-lernpsychologische Akzente gesetzt werden.
Verstanden haben heißt:
a) einen Sachverhalt (z.B. einen Begriff) erklären ? semantisches Netzwerk rekonstruieren,
„mental abschreiten“ und vor allem in eigene Worte fassen kommt nahe an das
„Verfertigen der Gedanken durch Reden“ (Kleist) heran;
b) komplexe Inhalte sinnvoll in wichtige Teilthemen oder Unterbegriffe zerlegen ?
semantisches Netzwerk nach Ganzheiten absuchen, ursprüngliche Verdichtungen aus dem
Aufbau herauslösen und wieder entfalten, d.h. rekonstruieren (Umkehrprozess zum
Verdichten);
c) komplexe Problemlösungen in Lösungsschritte unterteilen können ?
Operationsstrukturen rekonstruieren und aufteilen;
d) einen Sachverhalt bildhaft darstellen (in einer Skizze, Zeichnung oder Diagramm) ? eine
semantische Struktur in eine ikonische Struktur transformieren;
e) bildhafte Darstellungen (Skizzen, Diagramme usw.) in Worte fassen und interpretieren ?
eine semantische Struktur aus einer ikonischen in eine symbolische Repräsentation
transformieren;
f) Beispiele aus dem eigenen Alltag geben ? erweiterte Elaborationen mit dem vorhandenen
Weltwissen vornehmen;
g) Zusammenhänge zu anderen Begriffen oder Themen herstellen ? semantisches Netzwerk
„weiträumig“ rekonstruieren und kategoriale Beurteilungen von Zusammenhängen
(Relationen) vornehmen;
h) Erkenntnisse in einen neuen Kontext einbetten ? die neue Struktur dekontextualisieren
und dadurch für einen Transfer vorbereiten.
Bei (a), (b) und (c) geht es um einen Umgang mit dem verfügbaren semantischen Netzwerk.
(d) und (e) verlangen eine Transformation einer Wissensstruktur von einem Modus in einen
andern (im Sinne von Bruner 1968). (f), (g) und (h) sind die anspruchsvollsten Varianten; (f)
und (g) erfordern ein Abschreiten des erweiterten semantischen Netzwerks und (h) eine
Fokussierung auf weitere Elemente außerhalb des bisherigen Kontexts.
nach: Kiper u.a. (Hrsg.): Lernaufgaben, Lernmaterialien und Lernmaterialien im
kompetenzorientierten Unterricht. Stuttgart: Kohlhammer 2010, S. 79

Bestimmung der semantischen Reichweite
Im nächsten Schritt erfolgt die Zuordnung der semantischen Reichweite der zu entwickelnden
Lernaufgaben. Das Maß der semantischen Reichweite ist abgeleitet aus der Forschung zum
Textverstehen (vgl. Kintsch 1998; 2005). Die semantische Reichweite beschreibt, ob sich die
Lernaufgaben auf direkt im Lernmaterial enthaltene Informationen beziehen oder darüber
hinausgehen. Zur Feststellung der semantischen Reichweite werden die festgelegten
Lernergebnisse und die ihnen zugeordneten Lernaktivitäten mit dem Lernmaterial
abgeglichen, das den Lernenden zur Verfügung gestellt wird. Entsprechend der semantischen
Reichweite, also der Distanz zwischen Lernmaterial und den angestrebten Zielen, werden
verschiedene Lernaufgabentypen vorgeschlagen,
Bei geringer semantischer Reichweite werden Lernaufgaben vorgeschlagen, die direkt auf
dem Lernmaterial basieren. Diese Lernaufgaben können auf die Erfassung der übergreifenden
Sinnstruktur des Materials zielen. Sie können weiter spezifiziert werden und einzelne
Sinnzusammenhänge erfassen, wie z. B. bestimmte Inhalte, Ziele, Gründe oder im Material
beschriebene Abläufe. Drittens können sie sich auch auf grundlegende Informationen aus dem
Lernmaterial beziehen und z.B. in Form von W-Fragen realisiert werden (Wer? Was? Wann?
usw.). Die Gruppe der Lernaufgaben geringer semantischer Reichweite ist selbst also gestuft
und bietet dadurch z.B. die Möglichkeit der inneren Differenzierung oder der Anpassung der
Lernaufgaben an die gegebene Lernsituation, z.B. Anfang oder Ende einer Lehreinheit.
Lernaufgaben höherer semantischer Reichweite beziehen sich nicht direkt auf im
Lernmaterial enthaltene Information, sondern gehen darüber hinaus. Sie fordern zur
Inferenzbildung auf und zielen damit auf die Entwicklung einer adäquaten mentalen
Repräsentation des Lernmaterials. Lernaufgaben dieses Typs zielen auf die Integration von
Informationen in das eigene Vorwissen oder auf Erklärung, Vorhersage oder Spekulation über
im Material enthaltene Informationen. Die Angabe der semantischen Reichweite der
Lernaufgaben ermöglicht die direkte Ableitung von Lernaufgaben und bildet damit den
Abschluss der konzeptionellen Vorarbeiten in SEGLER.
nach: Kiper u.a. (Hrsg.): Lernaufgaben, Lernmaterialien und Lernmaterialien im
kompetenzorientierten Unterricht. Stuttgart: Kohlhammer 2010, S. 22

Leitprinzipien der Gestaltung von Lernaufgaben
Vorrangig zielt die Konzeption von Lernaufgaben und ihrer Bestandteile auf die
Selbsterschließung von neuem Wissen und Können. Betrachtet man diesen Lernprozess, so
fällt zunächst die Maximierung der Lerneraktivitäten ins Auge. Besonders wichtig ist die
qualitative Ausrichtung der Lerneraktivitäten, Statt unse ständig-reproduktives Tun im Sinne
eines „angeleiteten Tätigseins“ (Gudjons) 2001) gilt es, mit Hilfe selbständig-produktiver
Aneignungsaktivitäten die häufig bei lernenden zu beobachtbare „defensivbewältigungsorientierte“
in eine „expansiv-sachorientierte Lernhaltung“ (Holzkamp 1993;
2004) zu verwandeln. Um diesen Lernkulturwandel zu unterstützen, hat es sich als nützlich
erwiesen, die Gestaltung von Lernaufgaben an folgenden Prinzipien zu orientieren:
Das Prinzip der Situierung knüpft an das „Situierte Kognitionsmodell“ (vgl.:
„Situated Cognition“, Lave & Wenger 1991) an und meint die Integration von neuem Wissen
und neuen Fähigkeiten in einen für die Lernenden vorstellbaren Verwendungskontext.
Umgesetzt wird die Situierung durch eine situations- und aufgabenbezogen Modellierung von
Wissen und Können in Form eines Szenarios und der daraus resultierenden Aufgaben sowie
einer Einstiegsanweisung, die eine solche Situation materiell nachbildet.
Angestoßen wird das Prinzip der sachlichen Einbindung durch die Übergabe des in der
Lernaufgahe enthaltenen Auftrags und der Ergebnisverantwortung an die Lernenden. Der
Zwang, liefern zu müssen, verstärkt bei den Lernenden nicht nur den Anstoß, ihre spezifische
(Berufs-)Rolle als Bearbeiter einer Verwendungssituation der Lebens- und Berufpraxis zu
antizipieren und sich mit ihr zu identifizieren. Damit leisten verschiedene
Anforderungsfacetten der Situation und Aufgabe gleichzeitig eine „Sinnstiftung“ (Blankertz
1983, 139), denn das zur Aufgabenbearbeitung notwendigerweise neu zu erschließende
Wissen erhält für die Lernenden dadurch eine Sinn- und Bedeutungsstruktur, die sich in den
dabei neu entwickelten subjektiven Handlungspotentialen der Lernenden didaktisch
„spiegelt“. Dazu sollte bereits das Szenario nicht nur thementypisch, sondern auch als
verlockende Herausforderung formuliert werden, die aus der Sicht der Lernenden eine
Aussicht auf Erfolgserlebnisse bietet, die eine Sogwirkung auf das Erschließen neuen Wissens
und das Weiterentwickeln von Kompetenzen ausübt.
Das Prinzip der sozialen Einbindung ergänzt die kognitiv-sachorientierte Dimension der
arrangierten Lernsituation um eine emotional-soziale Dimension. Es knüpft an das Bedürfnis
der Lernenden nach „sozialer Eingebundenheit“ (als eine der drei Komponenten der
Selbstbestimmungstheorie der Motivation; Deci & Ryan 1993) an und bedient sich des
Wirkungsmechanismus, der aus dem Grundbedürfnis der Menschen nach sozialen Kontakten,
Anerkennung und Wertschätzung resultiert. Da sowohl die Bereitschaft, sich in eine Gruppe
„einzubringen“ sowie die vom einzelnen Gruppenmitglied zur Erreichung der gemeinsamen
Ziele geleisteten individuellen Beiträge (auf der Sach- und der Prozessebene) über Akzeptanz
und Wertschätzung in der Gruppe entscheiden, liefert das t7bertragen der
Ergebnisverantwortung für die Bearbeitung einer Lernaufgabe an eine Lerngruppe dem
Lernenden den entscheidenden Anstoß, sich zu integrieren, mitzuarbeiten und dabei die
Verantwortung für die Arbeitsergebnisse mit zu übernehmen
Mit dem Gestaltungsprinzip der Produktisierung soll bei der Konstruktion von Lernaufgaben
verhindert werden, dass die im Lernprozess gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten
Kompetenzen direkt danach wieder verloren gehen. Lernaufgaben sollen nämlich neues
Wissen und Können nicht nur erschließen und aufbauen, sondern durch das Herstellen
materialer Produkte auch als Konsolidierungs-Medium der Lernfortschrittsbilanzierung

dienen. In einer „Zwei-Perspektiven-Matrix“ werden dazu die neu zu erschließenden
Könnens- mit den dazu vorauszusetzenden handlungsregulierenden Wissenselementen
didaktisch verknüpft und in sinnlich wahrnehmbare Zwischen- und Endprodukte
transformiert. Produkte materialisieren und dokumentieren die Lernergebnisse auf dreierlei
Weise;
– als Beschreibungsprodukte, die deklaratives Was-Wissen sammeln, ordnen und darstellen
(Listen, Schaubilder, Prozess-Diagramme);
– als Erklärungsprodukte, die konditionales Warum-Wissen und dessen
Wirkungsmechanismen sichtbar machen (Ursache-Wirkungs-Darstellungen, Fehler-
Ursachen-Tabelle, Fluss-Diagramme);
– als Gestaltungsprodukte, die prozessuales Wie-Wissen visualisieren
(Entscheidungstabelle, Arbeitsablau4iilan, Liste mit Bearbeitungsregeln.)
Für die „inneren“ und durch individuelle kognitiv-emotionale Plastizität gekennzeichneten
parallelen Lernprozesse bilden die mit jeder einzelnen Erschließungsanweisung schrittweise
entstehenden Zwischen- oder Endprodukte dann eine Art „äußere“ und materiale »Rankhilfe“.
Die oft von Unsicherheit geprägten Such- und Erschließungsbewegungen der Lernenden
können auf diese Weise flankiert und stabilisiert und die Lernfortschritte auf den
unterschiedlichen Erschließungspfaden sichtbar werden.
In umfänglicheren und deshalb lang andauernden Lernprozessen, in denen komplexe
Kompetenzen entwickelt werden sollen (wie z.B. Lernfelder im schulischen Unterricht),
werden diese Kompetenzen meist in Teil-Kompetenzen zerlegt und f ihre schrittweise
Entwicklung auf eine Abfolge von mehreren Lernaufgaben aufgeteilt. Beim Prinzip der
Selbstwirksamkeit gilt es für einen auf die Entwicklung der Kompetenzen bezogenen
systematischen Wissensaufbau sicherzustellen, dass alle wesentlichen Wissenselemente
berücksichtigt werden. Konkret: Diese müssen als Lerninhalte zum Gegenstand der
Aufmerksamkeit der gedanklichen Auseinandersetzung und von solchen
Aneignungsaktivitäten werden, welche eine logische Umstrukturierung dieser
Wissenselemente vollziehen. Eine mögliche Lösung für die didaktische Verknüpfung bietet
sich an, wenn man die zu entwickelnden Kompetenzen nach dem Muster der „logischen
Buchführung“ (Maturana & Varela 1997, 148) ordnet. Danach kann man die „Gegenstände“
eines Lernprozesses danach unterscheiden, ob diese aus der Akteurssicht, also aus der
Perspektive eines Handelnden oder aus der Theoriesicht, d.h. aus der Perspektive eines
Beobachters „gewonnen“ werden.
nach: Kiper u.a. (Hrsg.): Lernaufgaben, Lernmaterialien und Lernmaterialien im
kompetenzorientierten Unterricht. Stuttgart: Kohlhammer 2010, S. 92-95