Einzel- oder Gruppenarbeit?

Sie wird in der Lehr- und Lernforschung  zunehmend zu Rate gezogen, wenn es darum geht, Lernerfolge oder Misserfolge zu erklären: Die Cognitive Load Theorie (CLT). In diesem – etwas längeren – Newsticker wird die Theorie ausführlicher erklärt und eine neue Studie vorgestellt, welche  das Thema aus dem Blickwinkel der Gruppen- und Einzelarbeit betrachtet.

Worauf muss bei der Planung von Unterricht geachtet werden, damit die Schülerinnen und Schüler nicht unter- oder überfordert sind? Auf diese vielschichtige Frage gibt es zahlreiche Antworten. In der Lehr- und Lernforschung gewinnt ein Begriff zunehmend an Bedeutung: Die "Cognitive Load" Theorie (CLT). Sie wurde im EducETH-Newsticker schon verschiedentlich erwähnt und soll diese Woche etwas ausführlicher erklärt werden. Im Anschluss daran eine Studie von Kirschner et al, welche das Thema aus dem Blickwinkel der Gruppen- und Einzelarbeit betrachtet und die Frage stellt, welche Form von Arbeitsaufträgen für Gruppen- oder Einzelarbeiten die effektivsten und effizientesten Resultate mit sich bringen.

Die Cognitive Load Theory (CLT) stellt das Arbeitsgedächtnis ins Zentrum von Lernprozessen. Die Kapazität das Arbeitsgedächtnisses ist stark limitiert: Es kann nur etwa 5 bis 7 Informationselemente gleichzeitig aufnehmen und verarbeiten. Das Langzeitgedächtnis speichert dann sinnvoll zusammenhängende Informationselemente in "Bündeln" (Chunks) ab, die später vom Arbeitsgedächtnis wieder aufgerufen werden können. Neue Informationselemente können auch zu bereits bestehen "Bündeln" hinzugefügt werden – ein einzelnes "Bündel" kann demnach sehr viel Information beinhalten, wird jedoch vom Arbeitsgedächtnis nur noch als ein einzelnes Element wahrgenommen. Hier ist laut der CLT auch die Erklärung zu suchen, weshalb fortgeschrittene Lernende nicht sofort überfordert sind, wenn sie eine komplexe Aufgabe lösen müssen: Ihr (ebenfalls limitiertes) Arbeitsgedächtnis greift auf schon vorhandene "Chunks" zurück, während das Arbeitsgedächtnis von Anfängern schon mit wenigen neuen Informationselementen in einen "kognitiven Überlastungszustand" (cognitive overload) gerät.

Die CLT unterscheidet zwischen drei verschiedenen Arten von Belastungen, die auf das Arbeitsgedächtnis wirken:

• Die durch das Lernmaterial bedingte Schwierigkeit (Komplexität) einer Aufgabe wird als intrinsische kognitive Belastung bezeichnet.

• Material, welches den Lernprozess positiv beeinflusst (wie die Aufforderung, sich etwas selber zu erklären) wird als lernbezogene kognitive Belastung (engl.: germane cognitive load) bezeichnet.

• Überflüssige oder irrelevante Information, welche das Lernen unnötig erschwert, wird als extrinsische kognitive Belastung bezeichnet (z.B. Wiederholungen oder schriftliche Anleitungen im Praktikum, siehe Newsticker vom 7. Januar 2011). Die extrinsische Belastung sollte laut der CLT so tief wie möglich gehalten werden um das stark limitierte Arbeitsgedächtnis frei zu halten.

Femke Kirschner und ihre Forschungskollegen aus den Niederlanden haben sich nun die Frage gestellt, welche Form von Arbeitsaufträgen für Gruppen- oder Einzelarbeiten geeignet sind. Ihre Hypothesen basieren auf der CLT:

Die Annahmen:

• Bei komplexen Aufgaben (hohe Anforderung an das Arbeitsgedächtnis):
  
  In der Gruppenarbeit bilden die "Arbeitsgedächtnisse" von mehreren Schülern ein gemeinsames "Informationsverarbeitungssystem". Die verschiedenen Elemente einer Aufgabe können/sollen auf die einzelnen Schüler aufgeteilt werden, so dass die Belastung für den Einzelnen sinkt.
  Dass die Schülerinnen und Schüler ihre Informationen austauschen müssen (hier kann eine extrinsische Belastung ins Spiel kommen, wenn z.B. geplaudert wird), belastet das Arbeitsgedächtnis zwar zusätzlich, fällt aber im Vergleich zum Nutzen kaum ins Gewicht.
  

• Bei leichteren Aufgabenstellungen (niedrige Anforderung an das Arbeitsgedächtnis):
  
  Die Schülerinnen und Schüler wären imstande, das Problem alleine zu lösen. Dagegen wäre der Aufwand, sich gegenseitig zu informieren, im Vergleich zur Lernanstrengung unverhältnismässig gross (hohe extrinsische Belastung).

In der vorliegenden Studie nahmen 140 Gymnasiastinnen und Gymnasiasten teil. Bei den komplexen Aufgaben handelt es sich um problemorientierte Aufgabenstellungen: Die Schülerinnen und Schüler erhielten in Gruppen oder alleine eine komplexe Frage zur Genetik bestehend aus 9 Elementen (Augenfarbe Vater, Augenfarbe Mutter, etc), sowie die Antwort auf die Frage (Aussehen der Nachkommen). Gesucht war der Lösungsweg.

Bei den einfacheren Aufgabenstellungen studierten die Schülerinnen und Schüler in Gruppen oder einzeln fertige Lösungsbeispiele.

Nachdem die Schülerinnen und Schüler die Aufgaben in Gruppen oder alleine durchgearbeitet hatten, wurden sie darüber befragt, wie sehr sie sich bei der Aufgabe hatten anstrengen müssen und legten einen Test ab. Die Überlegung der Forscher: Wer im Nachtest sehr hohe Leistungen erzielt und gleichzeitig angibt, sich im Lernprozess nur wenig angestrengt zu haben, hat nicht nur effektiv sondern auch effizient gelernt. 

Das Resultat:
Die Annahmen der Autoren wurden bestätigt:

1. Wer in Gruppen gelernt hatte, schnitt im Nachtest deutlich besser ab, wenn er/sie die komplexen Aufgaben bearbeitet hatte. Diese Schüler zeigten im Nachtest die besten Leistungen (effektives Lernen) und hatten das Lernen als am wenigsten anstrengend empfunden (effizientes Lernen).
2. Wer einzeln gearbeitet hatte, schnitt im Nachtest besser ab, wenn er/sie die leichteren Aufgaben (ausgearbeitete Lösungsbeispiele) bearbeitet hatte.

Fazit:
Das Cognitive Load einer Aufgabe (also: die Anforderungen, welche eine Aufgabe an das Arbeitsgedächtnis des Lernenden stellt), sollten mitbestimmen, ob Gruppen- oder Einzelarbeit die geeignete Unterrichtsform darstellt. In der vorliegenden Studie zeigte sich sehr deutlich: Je höher die intrinsische und lernbezogene kognitive Belastung (problemorientierte Aufgabestellung), desto mehr Lernerfolg brachte die kooperative Lernform mit sich. Die geteilte Verantwortung unter den Lernenden war allerdings eine wichtige Gelingensbedingung. 

Quelle: 

Kirschner Femke et al: Differential effects of problem-solving demands on individual and collaborative learning outcomes

Learning and Instruction 21 (2011) 587-599

01. November 2011