Lernen durch Computerspiele: Das spielende Klassenzimmer?

Sonntag, 24. Januar 2010 

Lernen durch 

Computerspiele: 

Das spielende 

Klassenzimmer? 

Univ.-Professor Dr. Helmut M. Niegemann 

LS Lernen und neue Medien 

Ringvorlesung Medienspiele - Spielemedien 

Erfurt, 8. Dezember 2009


Überblick 

Warum (computer)spielendes, spielerisches 

Lernen? 

Spielen, Lernen, Lehren 

(Lern)Spielkategorien, Genres 

Theorie 

Beispiele, Bewertungen, Forschungsbefunde 

Fazit


Erwartungen & „Visionen“ 

Marc Prensky (2007): Das Problem 

schulischen Lernens ist weniger, dass es so 

schwer ist, sondern dass es so langweilig ist, 

keinen Spaß macht. Für Lernen im Bereich 

der Weiterbildung gilt das in Potenz. ... Die 

Zukunft liegt im spielerischen Lernen. In 

allen Bereichen! 

Ist das so? Ist das spielende 

Klassenzimmer die Zukunft?


Spiel und Spielen (1) 

H. Heckhausen (1963): “SPIELEN ....“ 

„undifferenzierte Zielstruktur und die 

unmittelbare Zeitperspektive“ 

„Zweckfreiheit“ 

„Quasi-Realität“ 

„Handlungscharakter“ 

Aktivierungszirkel


Spiel und Spielen (2) 

H. Heckhausen (1963): “SPIELEN ....“ 

Aktivierungszirkel, angeregt durch Diskrepanzen: 

„Neuigkeit“ ( gegenwärtige vs. frühere 

Wahrnehmung) 

„Überraschungsgehalt“ (Wahrnehmungen vs. 

Erwartungen) 

„Verwickeltheit“ (im gegenwärtigen 

Wahrnehmungsfeld) 

„Ungewissheit“ (zwischen verschiedenen 

Erwartungen)


LERNEN 

... Veränderung von Persönlichkeitsmerkmalen 

aufgrund von Erfahrung 

Wissenserwerb: Aufbau (Konstruktion) von 

Repräsentationen ➜ physikalische Umgebung, 

eigenes Handeln u. Handlungsmöglichkeiten, 

Handeln anderer, mentale Objekte (z.B. 

Symbole, Abstracta). 

Schemata, mentale Modelle


Lernen fördern: LEHREN 

L. Resnick (1976, 51): ... jedes Arrangement von 

Umgebungsbedingungen, das darauf abzielt, 

die Kompetenz von Personen zu verbessern. 

K.J. Klauer (1985): Lehrfunktionen 

Motivieren 

Informieren 

Verstehen sichern 

Behalten sichern 

Transfer sichern 

Organisation/Koordination des Lernprozesses


THEORIE: Was beeinflusst 

Wissenskonstruktion? (1) 

Cognitive Load: Begrenzte Kapazität des 

menschlichen Arbeitsgedächtnisses, Umfang 

gleichzeitig verarbeitbarer Informationen 

beschränkt; Aufmerksamkeit nicht auf 

mehrere Dinge gleichzeitig richten 

Experimente von R.E. Mayer (2005): 

Redundanzeffekt - Als „Anreicherung“ oder 

zur „Motivierung“ gedachte Informationen, die 

nicht unmittelbar zum Erwerb des Lehrstoffs 

beitragen, stören diesen.




Amount of Invested Mental Effort (G. 

Salomon, 1983): Ausmaß an investierter 

mentaler Anstrengung 

Experimente „TV is easy, print is tough“: 

Lernergebnis ist abhängig von der 

„Lerneinestellung“, der mentalen 

Lernanstrengung. Einstellung: „das ist 

einfach, locker“ führt zu deutlich 

schlechterem Lernen als bewusste 

Lernanstrengung




Motivation & Emotion 

Lern- und Leistungsmotivation (Ziele, 

Ursachenzuschreibungen), Volition 

Motivationale Orientierungen (Dweck 

1986): Aufgabenorientiert vs. Ego- 

Orientiert 

„Neugier“, Interesse 

Emotionen, affektive Stimmung („mood“)


THEORIE (4): Bedingungen 

erfolgreichen Lernens 

Vorwissen („Matthäus-Effekt“) 

„Time on Task“: Zeit, die mit Lehrstoff 

verbracht wird


THEORIE (5): Bedingungen 

erfolgreichen Lernens 

Aebli (1980/81): „Denken - Das Ordnen 

des Tuns“ 

Learning by Doing (R. Schank) 

Handlungspläne entwickeln 

Zielorientiert Informationen suchen, 

Wissen aufbauen 

Handlungspläne umsetzen 

Lernen aus Fehlern (natürl. Feedback)


Kriterien zur Beurteilung der 

möglichen Lernwirksamkeit von 

Spielen 

Motivierungspotenzial, Interessegenese 

Information: Adäquater Umfang, 

Korrektheit 

Informationseffizienz (möglichst wenig 

überflüssige Information) 

Lernrelevante Handlungsmöglichkeiten 

Feedback: (möglichst informationsreiche) 

Rückmeldung über eigenes Handeln 

Transferförderung


(Lern)SPIELE: ARTEN, GENRES 

Drill & Practice mit Fun & Run & Jump 

Learning Adventures 

Simulationen 

(Goal Based Scenarios) 

Konstruktionsspiele 

Virtuelle Welten


BEISPIELE 

DRILL & PRACTICE: „LITTLE 

PROFESSOR“ (TI 1975?)


Einfach ÜBUNG 

Bewertung 

Wegen der unendlichen Geduld beim 

Feedback offensichtlich beliebt


BEISPIELE 

ÖKOLOPOLY (1980,1984): „Kybernetien - ein Land der 

unbegrenzten Möglichkeiten? Als Staatschef steht es jedem frei, 

das auszuloten. Entscheidungen zu treffen, welche Bereiche wie 

stark verändert werden. Und mitzuerleben, welche Auswirkungen sich 

daraus ergeben. Denn Natur, Gesellschaft und Industrie bilden hier 

realitätsnah simuliert ein vernetztes System voller 

Wechselbeziehungen. Welche Entscheidungen man da als Staatschef 

auch trifft, oft ergeben sich unvermutete Auswirkungen.“


Bewertung „Ökolopoly“ 

Gut gemeinte, aber missratene Öko- 

Simulation 

Völlig unrealistisches Szenario, daher 

Vermittlung inadäquaten Wissens 

Lösungsstrategie sehr schnell 

durchschaubar, dann langweilig


BEISPIELE 

GLOBAL CONFLICT: PALESTINE


Bewertung 

„Global Conflicts - Palestine“ 

Zwischen Learning Adventure und Goal 

Based Scenario 

Gute Grafik, vielseitige 

Interaktionsmöglichkeiten; Einschränkungen 

bei Ergonomie (Navigation) 

Interessante Idee: Mehrspektivität 

Keine empirischen Befunde


ZWEISTEIN 

BEISPIELE


Bewertung „2weistein“ 

Kinder ab 7 

keine intrinsische Integration der 

Lernaufgaben 

Aufgabenschwierigkeit: Zu schnelle 

Steigerung der Schwierigkeit, beabsichtigte 

Adaptivität offensichtlich misslungen 

Spielen mit arithmetischen Übungsaufgaben 

Probleme mit Steuerung


RE-MISSION 

BEISPIELE


Bewertung „RE-MISSION“ 

Sehr aufwändig produziert, gute Grafik, 

Animation; entsprechende Anforderungen an Hw 

Konzeptionelle Schwächen: Spielspaß eher mäßig 

Wird schnell langweilig; Erfahrung mit 

Shooterspielen fast Voraussetzung 

C. Shen, H. Wang, & U. Ritterfeld (2009)


BIOLAB (1) 

BEISPIELE


BIOLAB (1) 

BEISPIELE


BIOLAB 

BEISPIELE


BIOLAB 

BEISPIELE


BIOLAB 

BEISPIELE


Empirische Forschung: 

Studie 2007/08 

� Ist Lernen im Rahmen eines Lernadventures 

genauso wirksam, wie das Lernen mit den 

Lernmodulen des Spieles alleine? 

� Hypothese 1: Schüler, die das Lernspiel 

spielen, zeigen bessere Lernergebnisse, als 

Schüler , die nur mit den Lernmodulen 

lernen. 

� Hypothesis 2: Schüler, welche das Lernspiel 

spielen, zeigen besseren Lerntransfer als 

Schüler, die nur mit den Lernmodulen 

lernen.




� Verbessert das Lernspiel die Lernmotivation 

der Schüler, die das Lernspiel spielen? 

� Hypothese 3: Schüler, die das Lernspiel spielen 

entwickeln eine höhere Lernmotivation als 

diejenigen, die lediglich mit den Lernkomponenten 

des Spiels lernen. 

31


� Versuchsplan: Experimentalgruppe [EG] 

(komplettes Lernspiel) und Kontrollgruppe [KG] 

(nur Lernteil); Vortest (8 Aufgaben) und 

Nachtest (28 Aufgaben), Motivationstest (7 

Fragen) 

� Stichprobe: 79 9.Klässler (38 männlich, 41 

weiblich), 3 Klassen (27, 29 und 28 Schüler), 

Alter 14-15 



32


� Durchführung: 



1. Block 30 Minuten Einführung u. Vortest 

2. Block 45 Minuten Spielen/Lernen 

3. Block 45 Minuten Nachtest 

Total: 120 Minuten 

33


� Material: 



Spiel Lernmodule 

34


� Nachtest: Wissen/Verstehen 

� Mittelwerte: Experimentalgruppe: 10.42; 

Kontrollgruppe: 15.59 

� Kovarianzanalyse 


Studie 2007/08 - Ergebnisse 

� Signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 

(p=.000) - Aber nicht in erwarteter Richtung! 

� Effektstärke (ES): Vorwissen: d = 0.40; Zwischen 

den Gruppen d = 0.20 

35


AT.LANT.IS 

BEISPIELE


AT.LANT.IS 

BEISPIELE


Bewertung „AT.LANT.IS“ 

Anspruch: Lehrreiche Unterhaltung 

Verbindet soziale Interaktion, 

Rollenfantasie, Lernangebote; 

Sicherheitskonzept 

Entscheidend für Bewertung der 

Lerntauglichkeit: Qualität der (Lern-) 

Aufgaben 

Noch keine Forschungsergebnisse


BEISPIEL: AgentSheets 

AGENT SHEETS


Bewertung „Agent Sheets“ 

Lernen durch selbstständiges Konzipieren, 

Konstruieren, analog LEGO, Metallbaukasten 

usw. („constructionism“): Verstehen 

komplexer Zusammenhänge 

Hoher Anspruch, hohes Lernpotenzial, wenn 

Interesse geweckt wird 

Transfer (dann) wahrscheinlich (s. Studien 

zu LOGO)


FAZIT (1) 

Spielen und Lernen können miteinander 

vereinbar sein - unter bestimmten 

Bedingungen. 

Effektives Lernen i.S. von Wissens- 

konstruktion lässt sich genauso wenig 

erzwingen wie (Spaß am) Spielen: Man kann 

aber für beides günstige und anregende 

Bedingungen schaffen


FAZIT (2) 

Die Brauchbarkeit von Computerlernspielen 

für formal eingebundenes, systematisches, 

ergebnisorientiertes Lernen ist 

eingeschränkt: Eher informelles Lernen 

Lernprozesse sind störanfällig (begrenztes 

Arbeitsgedächtnis bzw. nicht beliebig teilbare 

Aufmerksamkeit): Spielkomponenten ohne 

Bezug zu Lerninhalten beeinträchtigen 

Lernergebnis


FAZIT (3) 

Lernergebnisse sind nicht automatisch 

transferwirksam. Transfer muss explizit 

gefördert werden: 

Problem- und fallbasiertes Lernen 

erfordert mehrere Fälle oder Probleme zum 

gleichen Inhalt: Hoher Aufwand (Zeit, Geld)


FAZIT (4): Formen von 

Computerlernspielen 

„Simulationen“: Realitätsnahe Handlungen bzw. 

Handlungsentscheidungen und informative 

Rückmeldungen: Naturwissenschaftliche 

Experimente, Unternehmensplanspiele, 

Ökosysteme (aber Negativbeispiel: Ökolopoly) 

Learning Adventures: Nur wenn Lernprozesse 

und -ergebnisse intrinsisch in die 

Spielhandlung integriert sind. Sonst eher 

ungeeignet.




„Jump & Run“: Für Üben geeignet, wenn 

„geduldig“ und angemessene Rückmeldungen 

Goal Based Scenarios: Nachweislich effektiv, 

theoretisch gut fundiert. Relativ aufwändig, 

eher für ältere Kinder, Jugendliche und 

Erwachsene




„Virtuelle Welten“: Lerneffektivität abhängig 

von den integrierten (Lern)Aufgaben bzw. 

Aktivitätsangeboten; inzidentelles Lernen. 

Sicherheitskonzepte. 

Noch keine empirischen Forschungsbefunde.


Literatur 

Ritterfeld, U., Cody, M., & Vorderer, P. (eds.) 

(2009): Serious Games. Mechanisms and 

Effects. New York, London: Routledge 

Niegemann, H.M. et al. (2008). Kompendium 

multimediales Lernen. Heidelberg, Berlin: 

Springer


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