Thèses sur le sujet « Lernen; Kognition »

Die Dissertation beschäftigt sich mit der Frage, ob und wie Feedback-basiertes Lernen durch Stress moduliert wird. Der Zusammenhang zwischen Stress und Kognition sowie die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen sind Gegenstand der kognitiven Stressforschung. Während der Einfluss von Stress und Stresshormonen auf andere Lernformen bereits gut etabliert ist, gibt es bisher kaum Studien, die Feedback-basiertes Lernen unter Stress bei Menschen betrachtet haben. In der vorliegenden Arbeit werden daher die Auswirkungen akuten Stresses auf diese Lernform untersucht. Es werden gezielt Auswirkungen auf die generelle Akquisition einer Lernaufgabe mittels Feedback, auf die Nutzung sowohl positiven als auch negativen Feedbacks beim Lernen sowie auf die Fähigkeit der flexiblen Anpassung an sich änderndes Feedback betrachtet. Dafür werden in den experimentellen Untersuchungen der Arbeit Feedback-basierte Aufgaben mit einer vorangestellten Induktion akuten psychosozialen Stresses kombiniert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit deuten darauf hin, dass akuter psychosozialer Stress das generelle Erlernen Feedback-basierter Aufgaben nicht beeinflusst, jedoch die Nutzung positiven und negativen Feedbacks beim Lernen verändert. Im Speziellen wird negatives Feedback nach einer Stressinduktion weniger genutzt, während über eine möglicherweise stärkere Nutzung positiven Feedbacks aufgrund der vorliegenden Ergebnisse keine fundierte Aussage getroffen werden kann. Zudem finden sich in der vorliegenden Arbeit Hinweise auf einen positiven Zusammenhang zwischen Cortisolwerten und der Flexibilität in Feedback-basierten Lernaufgaben. Als Erklärungsansätze werden veränderte Aufmerksamkeitsprozesse nach einer Stressinduktion sowie andere psychologische Faktoren wie eine kognitive Nachbeschäftigung mit dem Stresstest und eine geringere Involviertheit in die kognitiven Aufgaben diskutiert. Die berichteten Korrelationen zwischen Cortisolwerten und kognitiven Parametern werden dahingehend interpretiert, dass Cortisol ein vermittelnder Faktor des Stresseffekts auf die Nutzung und neuronale Verarbeitung negativen Feedbacks sein könnte. Zur Integration der Ergebnisse aller Studien wird eine Modulation der dopaminergen Signalübertragung durch Stress und erhöhte Cortisolspiegel und damit verbundene Auswirkung auf Feedback-basiertes Lernen vorgeschlagen. Die vorliegende Arbeit gibt zum ersten Mal Hinweise auf eine veränderte Nutzung und Verarbeitung von Feedback nach psychosozialem Stress und bestätigt frühere Befunde eines Zusammenhangs zwischen Cortisol und der Flexibilität beim Lernen.

In recent years, research on embodied cognition has inspired a number of studies on multimedia learning and instructional psychology. However, in contrast to traditional research on education and multimedia learning, studies on embodied learning (i.e., focusing on bodily action and perception in the context of education) in some cases pose new problems for the measurement of cognitive load. This review provides an overview over recent studies on embodied learning in which cognitive load was measured using surveys, behavioral data, or physiological measures. The different methods are assessed in terms of their success in finding differences of cognitive load in embodied learning scenarios. At the same time, we highlight the most important challenges for researchers aiming to include these measures into their study designs. The main issues we identified are: (1) Subjective measures must be appropriately phrased to be useful for embodied learning; (2) recent findings indicate potentials as well as problematic aspects of dual-task measures; (3) the use of physiological measures offers great potential, but may require mobile equipment in the context of embodied scenarios; (4) meta-cognitive measures can be useful extensions of cognitive load measurement for embodied learning.

Research on learning and education is increasingly influenced by theories of embodied cognition. Several embodiment-based interventions have been empirically investigated, including gesturing, interactive digital media, and bodily activity in general. This review aims to present the most important theoretical foundations of embodied cognition and their application to educational research. Furthermore, we critically review recent research concerning the effectiveness of embodiment interventions and develop a taxonomy to more properly characterize research on embodied cognition. The main dimensions of this taxonomy are bodily engagement (i.e. how much bodily activity is involved) and task integration (i.e. whether bodily activities are related to a learning task in a meaningful way or not). By locating studies on the 2 × 2 grid resulting from this taxonomy and assessing the corresponding learning outcomes, we identify opportunities, problems, and challenges of research on embodied learning.

This thesis aimed at examining the impact of decorative pictures, defined as pictures which make an instructional material aesthetically appealing rather than conveying information for learning. In research, the use of decorative pictures was considered to be detrimental for learning for a long time. In contrast, recent research revealed that the impact of these pictures is moderated by a number of variables. In a series of experiments which were based on cognitive-affective theories of learning with media, a selected number of theoretically derived moderators were examined in a series of experiments. A first experiment (N1 = 82) investigat-ed the effectiveness of different levels of emotional charge (positive vs. negative) and the impact of different contexts (learning context vs. leisure time context) shown in decorative pictures. Results showed that learning performance was higher for positive than negative pictures, while the measured pleasure of students mediated this effect. Decorative pictures showing a learning context were also found to enhance learning while the students’ assessments of arousal and dominance were raised for these pictures. In a second experiment (N2 = 81), design features of anthropomorphism, defined as features which elicit the tendency to attribute human characteristics to non-human objects, were implemented in decorative pictures. Based on a two-factorial design with the inclusion of human faces (present vs. absent) and personalized labels (present vs. absent), both human faces and personalized labels were found to foster learning. In comparison to a control group without decorative pictures (experiment 3; N3 = 102), the inclusion of both mentioned anthropomorphic features in decorative pictures led to a higher learning performance. In contrast, decorative pictures without anthropomorphic features decreased learning. Both features additionally enhanced the mental effort and intrinsic motivation of students, although a task-irrelevant cognitive load was increased by the inclusion of decorative pictures. The emotional charge (positive vs. negative) and the degree of text-picture connectedness (weakly vs. strongly) of decorative pictures were additionally examined in three other experiments (N4 = 108, N5 = 86, N6 = 162). Moreover, these groups were compared with an additional control group without decorative pictures. All three experiments revealed that decorative pictures with a strong connection to the learning topic of a text and a positive charge increased learning. In comparison with the control group, positive, strongly connected pictures mainly enhanced and negative, weakly connected pictures mainly impaired learning. Results can be explained by significant differences among the assessment of cognitive processes of learners. In conclusion, decorative pictures may be used in order to enrich an instructional material if boundary conditions like the context-relatedness, the degree of anthropomorphism, the text-picture connectedness, and the emotional charge are taken into account
Die vorliegende Dissertation untersucht den Einfluss dekorativer Bilder, welche per Definition ein Lernmaterial eher ästhetisch schmücken als lernrelevante Informationen zu vermitteln. In der Forschung wurden solche Bilder bisher vorrangig als lernhinderlich betrachtet. Neuere Befunde weisen jedoch darauf hin, dass der Einfluss dieser Bilder einer Reihe von moderierenden Einflüssen unterliegt. Auf der Grundlage von verschiedenen Experimenten, welche auf kognitiv-affektiven Theorien des Lernens mit Medien beruhen, wurde eine ausgewählte Anzahl theoretisch abgeleiteter Moderatoren näher untersucht. In einem ersten Experiment (N1 = 82) wurden Einflüsse der emotionalen Ladung (positiv vs. negativ) sowie des dargestellten Lernkontexts (Lernkontext vs. Freizeitkontext) von dekorativen Bildern analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Lernergebnis durch positive Bilder im Kontrast zu negativen Bildern verbesserte, während dieser Effekt durch die Zufriedenheit der Studenten mediiert wurde. Auch dekorative Bilder mit einem Lernkontext erhöhten die Lernleistungen, während Lernende durch diese Bilder eine höhere Aktivierung sowie Dominanz angaben. Ein zweites Experiment (N2 = 81) bestimmte den Einfluss anthropomorphisierter Bestandteile von dekorativen Bildern, welche die Tendenz zur Attribution menschlicher Charakteristiken auf nicht-menschliche Objekte auslösen können. Auf der Grundlage eines zwei-faktoriellen Untersuchungsdesigns, gekennzeichnet durch die Einbettung von menschlichen Gesichtern (vorhanden vs. nicht-vorhanden) und personalisierter Beschriftungen (vorhanden vs. nicht-vorhanden), konnten menschliche Gesichter und personalisierte Beschriftungen die Lernleistungen erhöhen. Im Kontrast zu einer Kontrollgruppe ohne dekorative Bilder (Experiment 3, N3 = 102), erwies sich der Einsatz anthropomorphisierter Bilder als lernförderlich, wohingegen dekorative Bilder ohne anthropomorphisierte Bestandteile lernhinderlich waren. Beide Bestandteile erhöhten außerdem die wahrgenommene mentale Anstrengung sowie intrinsische Motivation der Lernenden, obwohl sich die lernirrelevante Belastung durch die Hinzunahme dekorativer Bilder erhöhte. Die emotionale Ladung (positiv vs. negativ) sowie der textliche Bezug (gering vs. hoch) von dekorativen Bildern wurden in drei weiteren Experimenten (N4 = 108, N5 = 86, N6 = 162) zusammen mit einer zusätzlichen Kontrollgruppe ohne dekorative Bilder untersucht. Jedes der drei Experimente ist ein Beleg für den lernförderlichen Einfluss dekorativer Bilder mit positiver Ladung und hohem Textbezug. Im Vergleich zur Kontrollgruppe, erweisen sich dekorative Bilder mit positiver Ladung und hohem Textbezug als lernförderlich, wobei dekorative Bilder mit geringem Textbezug und negativer Ladung also lernhinderlich nachgewiesen wurden. Einen Erklärungsansatz liefern zusätzlich gemessene kognitive Variablen. Zusammenfassend zeigt sich, dass dekorative Bilder durchaus lernförderlich beim Design von Lernmaterialien eingesetzt werden können, wenn moderierende Einflüsse, wie der dargestellte Lernkontext, der Grad der ausgelösten Anthropomorphisierung, der Textbezug, sowie die emotionale Ladung dekorativer Bilder beachtet werden

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Gestaltung von multimedialen Lernumgebungen und fokussiert die Fragestellung, unter welchen Bedingungen eine audiovisuelle Aufbereitung von Lernmaterialien lernförderlicher ist als eine rein visuelle. In der Multimedia-Forschung wird die Überlegenheit multimodaler Lernapplikationen in zahlreichen Studien belegt (Clark & Mayer, 2008). Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden unter dem so genannten Modalitätsprinzip zusammengefasst (Mayer, 2001). Es besagt, dass zur Erläuterung einer Abbildung der Text besser gesprochen anstatt geschrieben dargeboten werden sollte, da dies zu einer adäquateren Nutzung der begrenzten modalitätsspezifischen Kapazitäten führt und dadurch die kognitive Belastung reduziert wird. Dies stellt einen wesentlichen Einflussfaktor für den Lernprozess dar und wird in der Theorie der kognitiven Belastung (Sweller & Chandler, 1994) näher betrachtet. Allerdings gibt es auch abweichende Befunde, die gegen eine generelle Lernförderlichkeit audiovisueller Lernumgebungen sprechen (Stiller, 2007; Tabbers, 2002). Deswegen war es das Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit, das Modalitätsprinzip weiter zu spezifizieren und u.a. den Einfluss individueller Faktoren zu untersuchen. Dazu wurden die aufgestellten Hypothesen in zwei Studien empirisch überprüft. In beiden Untersuchungen wurde die Art der Informationspräsentation manipuliert und vermutet, dass Lernende bei einer audiovisuellen Präsentation einen größeren Wissenszuwachs und eine geringere kognitive Belastung aufweisen als bei einer rein visuellen. Die kognitive Belastung wurde dabei unter Zuhilfenahme des Dual-Task Paradigmas erfasst, bei dem Lernende neben der primären Lernaufgabe parallel eine sekundäre Reaktionsaufgabe erfüllen mussten. In Studie 1 konnte der Modalitätseffekt nicht nachgewiesen werden. Es zeigten sich jedoch signifikante Unterschiede zwischen den zuerst präsentierten Überblicksseiten und den darauffolgenden Lernseiten mit Detailinformationen. Das wurde mit der Konstruktion eines neuen mentalen Modells erklärt. Deshalb wurde in Studie 2 die Sequenzierung des Lernmaterials manipuliert. Hier zeigte sich der Modalitätseffekt in den Reaktionszeiten, nicht aber im Wissenszuwachs. Dies wird zusammen mit den nicht eindeutigen Ergebnissen der individuellen Faktoren Modalitätspräferenz und räumliches Vorstellungsvermögen zum Abschluss der Arbeit kritisch diskutiert und Perspektiven für zukünftige Forschung aufgezeigt.

Observed influences of system response delay in spoken human-machine dialogues are rather ambiguous and mainly focus on perceived system quality. Studies that systematically inspect effects on cognitive performance are still lacking, and effects of individual characteristics are also often neglected. Building on benefits of cognitive training for decelerating cognitive decline, this Wizard-of-Oz study addresses both issues by testing 62 elderly participants in a dialogue-based memory training with a virtual agent. Participants acquired the method of loci with fading instructional guidance and applied it afterward to memorizing and recalling lists of German nouns. System response delays were randomly assigned, and training performance was included as potential mediator. Participants’ age, gender, and subscales of affinity for technology (enthusiasm, competence, positive and negative perception of technology) were inspected as potential moderators. The results indicated positive effects on recall performance with higher training performance, female gender, and less negative perception of technology. Additionally, memory retention and facets of affinity for technology moderated increasing system response delays. Participants also provided higher ratings in perceived system quality with higher enthusiasm for technology but reported increasing frustration with a more positive perception of technology. Potential explanations and implications for the design of spoken dialogue systems are discussed.

Der Dialog nach David Bohm darf nicht als bloße Kommunikationsmethode verstanden werden, er stellt ein eigenes, komplexes Paradigma dar. Daher verfolgt die Arbeit den Anspruch, das bohmsche Gedankenmodell in seiner Ganzheit zu veranschaulichen. Dieses Forschungsziel ist bisher einmalig. Es gibt keine wissenschaftliche Untersuchung, die die Genese des bohmschen Dialogs in seiner interdisziplinären Komplexität aufschlüsselt. Gleichzeitig existiert keine Forschungsarbeit, die den Dialog als didaktisches Medium versteht und überprüft. Die bisherigen Forschungsansätze haben den Dialog als Medium der Organisationskommunikation zur Ergebnisoptimierung wissenschaftlich erschlossen, sein pädagogisches Potential für andere Bereiche blieb dabei unbeachtet. Gerade als Medium der Schul- und Hochschuldidaktik ist er noch nicht wissenschaftlich ergründet worden. Diesem Anspruch stellt sich die Arbeit. Im Hinblick auf die Literaturdidaktik wird erforscht, in wie weit der Dialog nach David Bohm durch seine ontologische Erklärungsgrundlage, seine Prinzipien und Regeln eine kooperative Erkundungsmethode bietet, die das Spannungsfeld zwischen individuellen Deutungshorizonten und werkimmanenter Sinnstruktur offen legt. Dabei wird die Zielsetzung Bohms verfolgt und der Dialog als prozessorientiertes Kommunikationswerkzeug verstanden, dessen Zweck im gemeinsamen Denken und in der Ergründung der Schlussfolgerungs- und Denkprozesse liegt. Beim Blick auf die gegenwärtige formale Gestaltung des Dialogs zeigt sich, dass ein Einbezug psychologischer Phänomene bisher nicht ausreichend vollzogen ist. Die Arbeit schließt eine Forschungslücke, indem sie die Bedeutung des kooperativen Denkens und die dafür notwendigen Rahmenbedingungen erörtert, um eine Übertragung des Lernkonzeptes in die Literaturwissenschaft zu ermöglichen. So ist es das Ziel der Arbeit, den dialogischen Übungsraum durch ausgewählte didaktische Elemente zu ergänzen, die in besonderer Weise geeignet sind, Denkparadoxien kenntlich zu machen und dadurch eine greifbare Erklärungsgrundlage liefern, auf deren Basis eine dialogische Haltung ausgeformt werden kann. Erst die kritische Auseinandersetzung mit der metaphysischen Grundlegung und der methodischer Ausformung des Dialogs eröffnet die Gelegenheit das Kommunikationsmodell für andere Fachbereiche, beispielsweise Literaturdidaktik und Geschlechterforschung zu erschließen. Bei der Übertragung des bohmschen Konzeptes in die Literaturdidaktik fällt die große Kongruenz zwischen rezeptionsästhetischer Haltung und der bohmschen Ontologie auf. Dem Leser wird die Rolle eines aktiven Teilhabenden zugewiesen, der die Sinnsetzung durch Ausfüllen der literarischen Leerstellen entscheidend prägt. Seine Vorannahmen, Werte und Erfahrungen fießen in die Beurteilung der Figuren und die Deutung des Handlungsverlaufs ein, so dass sich eine individuelle Interpretation entwickelt. Die Vorstellungsbilder sind dabei keine wahllosen Muster, sie replizieren, umkreisen und nuancieren verschiedene Aspekte des zugrunde liegenden Werkes. Der eröffnende Kommunikationsstil des Dialogs ermöglicht es, den Geltungsbereich eigener Interpretationsweisen abzustecken, so dass die Komplexität und die Vieldeutigkeit als wesentliches Kennzeichen des Erkundungsprozesses hervorgehoben wird. Die Konzentration liegt nicht auf dem Abschließen und Beantworten, dem fnalen Lösen einer Frage, sondern auf der Entfaltung der Perspektivenvielfalt
The ideal of communication developed by David Bohm offers a broad field of experience in discovering own judgements and assumptions through the skills of \"thinking together.\" It can be used in gender sensitive didactics. It is also a valuable tool for science discussions to get an open spectrum of perspectives regarding on one critical issue and to reflect together the relations between them

Schema acquisition processes comprise an essential source of cognitive demands in learning situations. To shed light on related mechanisms and influencing factors, this study applied a continuous multi-measure approach for cognitive load assessment. In a dual-task setting, a sample of 123 student participants learned visually presented symbol combinations with one of two levels of complexity while memorizing auditorily presented number sequences. Learners’ cognitive load during the learning task was addressed by secondary task performance, prosodic speech parameters (pauses, articulation rate), and physiological markers (heart rate, skin conductance response). While results revealed increasing primary and secondary task performance over the trials, decreases in speech and physiological parameters indicated a reduction in the overall level of cognitive load with task progression. In addition, the robustness of the acquired schemata was confirmed by a transfer task that required participants to apply the obtained symbol combinations. Taken together, the observed pattern of evidence supports the idea of a logarithmically decreasing progression of cognitive load with increasing schema acquisition, and further hints on robust and stable transfer performance, even under enhanced transfer demands. Finally, theoretical and practical consequences consider evidence on desirable difficulties in learning as well as the potential of multimodal cognitive load detection in learning applications.

Statistik Lernen im Rahmen des Psychologiestudiums wurde als Untersuchungsgegenstand zur empirischen Überprüfung der angenommenen Wirkung volitionaler Handlungsregulation herangezogen. Neben fähigkeitsbezogenen und motivationalen Faktoren sollten bei dieser von vielen Studierenden aversiv erlebten Tätigkeit die Aspekte der volitionalen Handlungsregulation entscheidend sein. Nur Personen, die sich trotz des aversiven Tätigkeitserlebens zum Statistik Lernen "zwingen" können, sollten erfolgreich sein. Auf dem Hintergrund des Prozessmodells der Lernmotivation wurden die angenommenen Wirkungen der volitionalen Faktoren denen der motivationalen Einflussgrößen zugeordnet und in einem längsschnittlichen Design an zwei aufeinander folgenden Wintersemestern an der Universität Potsdam und an der TU Berlin empirisch überprüft (N = 273).

Die Annahmen zu den fähigkeits- und motivationsrelevanten Faktoren des analyseleitenden Prozessmodells der Lernmotivation konnten weitgehend bestätigt werden. Die Personenmerkmale (fähigkeitsbezogene Merkmale, Leistungsmotiv und Commitment für das Psychologiestudium) bedingen zu einem wesentlichen Teil die Aspekte der aktuellen Motivation für das Statistik Lernen. Letztere wurde durch die Komponenten des Erweiterten Kognitiven Motivationsmodells (EKM) und anhand der Lernintentionen erfasst. Dabei zeigt sich, dass die aktuelle Motivation für das Statistik Lernen insgesamt günstig ausgeprägt ist. Die Aspekte der aktuellen Motivation beeinflussen wiederum Prozessvariablen wie den Lernaufwand, das emotionale Erleben und den Funktionszustand während des Lernens. Der Lernaufwand und das Flow-Erleben (als Indikator für den Funktionszustand) sowie deren Interaktion sagen die Klausurleistung am Ende des Semesters vorher (dies auch, wenn fähigkeitsbezogene Merkmale mit berücksichtigt werden). Vor dem Hintergrund des insgesamt theoriekonsistenten Gesamtbildes ergeben sich dennoch einige Abweichungen von den theoretischen Annahmen. Diese werden eingehend diskutiert.

Entgegen der zentralen Annahme, tragen die dem Prozessmodell der Lernmotivation zugeordneten volitionalen Faktoren insgesamt betrachtet kaum zu einem weitergehenden Verständnis des Lernprozesses bei. Die theoretischen Annahmen können weitgehend nicht bestätigt werden. So sagen die volitionalen Faktoren nicht, wie angenommen, bei hoher instrumenteller Handlungsveranlassung und gleichzeitig aversivem Tätigkeitserleben Prozessmerkmale des Lernens vorher. Ausführlich diskutiert wird, inwieweit dies auf falsche theoretische Annahmen oder auf eine mangelnde Operationalisierung und Auswertung zurück geht. Zusätzlich zum Prozessmodell der Lernmotivation wurden weitergehende Annahmen zur Wirkung des impliziten und expliziten Leistungsmotivs überprüft. Dabei zeigt sich erwartungsgemäß, dass sich das implizite Leistungsmotiv beim Statistik Lernen bei einer individuellen Bezugsnorm förderlich auswirkt. Die moderierende Wirkung der sozialen Bezugsnorm für das explizite Leistungsmotiv kann anhand der vorliegenden Daten nicht bestätigt werden. Für das implizite Leistungsmotiv zeigt sich über die Annahmen hinaus eine förderliche Wirkung auf die Klausurteilnahme. Für Personen mit einem hohen impliziten Leistungsmotiv findet sich eine höhere Wahrscheinlichkeit, die Klausur mitzuschreiben. Dieser Befund macht den in der Leistungsmotivationsforschung gefundenen Zusammenhang zwischen Leistungsmotiv und Karriereerfolg "im Kleinen" verständlich. Theoretische Arbeiten legen nahe, dass die volitionale Handlungssteuerung nicht eine unabhängige, sondern eine zum Teil von dem Zusammenwirken der impliziten und expliziten Motivsysteme abhängige Größe darstellt. Für das Leistungsmotiv konnte dies bestätigt werden. So wirkt sich eine hohe Ausprägung des expliziten Leistungsmotivs dann positiv auf die volitionale Handlungssteuerung aus, wenn das implizite Leistungsmotiv hoch ausgeprägt ist. Die Ergebnisse bei den Machtmotivsystemen zeigen, dass nicht immer eine Übereinstimmung der Motive förderlich ist. Eine funktionale Perspektive scheint hier angemessen und weiterführend. Die Arbeit schließt mit der Frage, welche Motivkonstellationen im Sinne einer volitionalen Handlungssteuerung ideal sind. Dabei wird postuliert, dass das Wissen über implizite Vorlieben einer Person helfen sollte, für sie passende Situationen aktiv aufzusuchen oder herzustellen und dadurch eine volitionale Handlungssteuerung besser gelingt sowie diese Art der Steuerung weniger nötig macht.
Learning statistics as part of a psychology degree was empirically investigated in terms of the assumed effect of volitional action regulation. In addition to ability-related and motivational factors, the aspects of volitional action regulation should be decisive with this activity, which is experienced by many students as aversive. Only persons who, in spite of the aversive experience of the activity, can "force" themselves to learn statistics should be successful. Based on the process model of learning motivation, the assumed effects of the volitional factors were assigned to those of the motivational factors and in a longitudinal design were empirically examined over two consecutive winter semesters at the University of Potsdam and the Technical University of Berlin (N = 273).

The assumptions regarding the ability and motivation-relevant factors of the process model of learning motivation that formed the basis of the analysis were confirmed to a large degree. The personal characteristics (ability-related characteristics, achievement motive and commitment to the psychology degree) determine to a considerable extent the aspects of the current motivation to learn statistics. The latter was recorded through the components of the expanded cognitive model of motivation and with the help of the learning intentions. Through this it is apparent that the current motivation to learn statistics is, on the whole, favourably pronounced. The aspects of the current motivation in turn influence process variables such as the learning expenditure, the emotional experience and the functional state during learning. The learning expenditure and the flow experience (as an indicator for the functional state) as well as their interaction predict the exam performance at the end of the semester (even when ability-related features are also taken into consideration). However, although the overall picture is, on the whole, consistent with theory, some deviations from the theoretical assumptions do emerge. These are discussed in detail.

Contrary to the central assumption, seen as a whole the volitional factors assigned to the process model of learning motivation contribute very little to an in-depth understanding of the learning process. The theoretical assumptions cannot for the most part be confirmed. Thus the volitional factors do not, as assumed, with high instrumental reason for action and simultaneous aversive activity experience, predict process features of learning. It is discussed in detail to what extent this is attributable to false theoretical assumptions or to a lack of operationalisation and evaluation.

In addition to the process model of learning motivation, further assumptions on the effect of the implicit and explicit achievement motive were examined. In line with expectations it is apparent that the implicit achievement motive in learning statistics with an individual reference norm has a beneficial effect. The moderating effect of the social reference norm for the explicit achievement motive cannot be confirmed with the current data. Beyond the assumptions outlined, for the implicit achievement motive a beneficial effect on exam participation is apparent. For persons with a high implicit achievement motive there is a higher probability of taking part in the exam. This finding sheds a little light upon the correlation found between achievement motive and career success found in research on achievement motivation.

Theoretical works suggest that the volitional action control does not represent an independent dimension but rather one that in part depends on the concurrence of the implicit and explicit motive systems. This was indeed confirmed for the achievement motive. If the explicit and explicit achievement motives are both high, an especially positive effect on volitional action control can be found. Findings related to power motive systems show that a concurrence of the motives is not always beneficial. A functional perspective appears to be appropriate and conducive here. The work closes by asking which constellations of motives in the sense of a volitional action control are ideal. It is postulated that the knowledge about implicit preferences of a person should help in the active search for and production of appropriate situations for the individual in question, making a volitional action control more successful and this type of control less necessary.

Der hier berichtete Forschungsansatz kombiniert entwicklungs- und kognitionspsychologische Fragestellungen. Das entwicklungspsychologische Ziel war, Potential und Grenzen latenter kognitiver Leistungsreserven bei jungen und älteren Erwachsenen sichtbar zu machen. Eine systematische Heranführung an Leistungsgrenzen sollte außerdem die unterschiedliche Alterssensitivität kognitiver Prozesse verdeutlichen und zu einer Vergrößerung interindividueller Unterschiede führen. Das kognitionspsychologische Ziel war, die Genese kognitiver Expertise unter Laborbedingungen zu simulieren, wobei vor allem die Transformation von Laien- in Expertenwissen untersucht werden sollte. Diese Überlegungen wurden in einem Trainingsprogramm überprüft, in dessen Verlauf junge und ältere Erwachsene in einer Gedächtniskunst für das Behalten von Zufallszahlen und Wortlisten unterwiesen wurden. Die Brauchbarkeit dieses experimentellen Paradigmas für die Überprüfung der theoretischen Fragen wird durch Ergebnisse aus vier Einzelfallstudien belegt.
This research examines developmental and cognitive psychological questions. The developmental interest is to demonstrate the potential and limits of latent cognitive reserve in young and older adults. A testing-the-limits methodology is advocated to identify differential sensitivity to aging in cognitive processes and to magnify interindividual differences. The cognitive psychological goal is to simulate the acquisition of cognitive expertise in a laboratory situation and, in particular, to study processes that transform novice to expert knowledge. In the context of a training program that was designed to test these assumptions, young and older adults acquired a memory expertise that allowed recall of random digit strings and lists of words. Results from four case studies are used to illustrate and to document the utility of this research paradigm.

Die Interaktion zwischen Maschinen und ihrer Umgebung sollte zuverlässig, sicher und ökologisch adequat sein. Um das in komplexen Szenarien langfristig zu gewährleisten, wird eine Theorie adaptiven Verhaltens benötigt. In der Entwicklungsrobotik und verkörperten künstlichen Intelligenz wird Verhalten als emergentes Phänomen auf der fortlaufenden dynamischen Interaktion zwischen Agent, Körper und Umgebung betrachtet. Die Arbeit untersucht Roboter, die in der Lage sind, schnell und selbständig einfache Bewegungen auf Grundlage sensomotorischer Information zu erlernen. Das langfristige Ziel dabei ist die Wiederverwendung gelernter Fertigkeiten in späteren Lernprozessen um damit ein komplexes Interaktionsrepertoire mit der Welt entstehen zu lassen, das durch Entwicklungsprozesse vollständig und fortwährend adaptiv in der sensomotorischen Erfahrung verankert ist. Unter Verwendung von Methoden des maschinellen Lernens, der Neurowissenschaft, Statistik und Physik wird die Frage in die Komponenten Repräsentation, Exploration, und Lernen zerlegt. Es wird ein Gefüge für die systematische Variation und Evaluation von Modellen errichtet. Das vorgeschlagene Rahmenwerk behandelt die prozedurale Erzeugung von Hypothesen als Flussgraphen über einer festen Menge von Funktionsbausteinen, was die Modellsuche durch nahtlose Anbindung über simulierte und physikalische Systeme hinweg ermöglicht. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf dem kausalen Fussabdruck des Agenten in der sensomotorischen Zeit. Dahingehend wird ein probabilistisches graphisches Modell vorgeschlagen um Infor- mationsflussnetzwerke in sensomotorischen Daten zu repräsentieren. Das Modell wird durch einen auf informationtheoretischen Grössen basierenden Lernalgorithmus ergänzt. Es wird ein allgemeines Modell für Entwicklungslernen auf Basis von Echtzeit-Vorhersagelernen präsentiert und anhand dreier Variationen näher besprochen.
The interaction of machines with their environment should be reliable, safe, and ecologically adequate. To ensure this over long-term complex scenarios, a theory of adaptive behavior is needed. In developmental robotics, and embodied artificial intelligence behavior is regarded as a phenomenon that emerges from an ongoing dynamic interaction between entities called agent, body, and environment. The thesis investigates robots that are able to learn rapidly and on their own, how to do primitive motions, using sensorimotor information. The long-term goal is to reuse acquired skills when learning other motions in the future, and thereby grow a complex repertoire of possible interactions with the world, that is fully grounded in, and continually adapted to sensorimotor experience through developmental processes. Using methods from machine learning, neuroscience, statistics, and physics, the question is decomposed into the relationship of representation, exploration, and learning. A framework is provided for systematic variation and evaluation of models. The proposed framework considers procedural generation of hypotheses as scientific workflows using a fixed set of functional building blocks, and allows to search for models by seamless evaluation in simulation and real world experiments. Additional contributions of the thesis are related to the agent's causal footprint in sensorimotor time. A probabilistic graphical model is provided, along with an information-theoretic learning algorithm, to discover networks of information flow in sensorimotor data. A generic developmental model, based on real time prediction learning, is presented and discussed on the basis of three different algorithmic variations.

Wie navigieren Menschen in unüberschaubaren Umgebungen, wenn es nicht möglich ist, alle Optionen ausführlich zu untersuchen? Die Forschung zum menschlichen Lernen hat in den letzten Jahrzehnten rasche Fortschritte gemacht: Von der Entdeckung des neuronalen Substrats für Vorhersagefehler bis hin zur Verwendung ähnlicher Prinzipien zum Aufbau künstlicher Intelligenz, die in Geschicklichkeitsspielen wie Go die besten menschlichen Spieler schlagen kann. Bisher lag der Forschungsschwerpunkt auf dem Lernen durch wiederholte Interaktionen mit ein und derselben Situation. Dabei ist ungeklärt, wie Menschen sich schnell an neue Situationen anpassen können und aus spärlichen Beispielen lernen können. Wir schlagen vor, dass die Generalisierung eine wesentliche Rolle dabei spielt, wie Men- schen effizient die Welt erforschen und sich in ihr zurechtfinden. Inspiriert von Roger Shepards „law of generalization“ präsentieren wir eine allgemeine Theorie der Generalisierung in räumlichen, konzeptuellen und strukturierten Umgebungen. Wir verwenden ein Funktionslernmodell, um zu beschreiben, wie Menschen begrenzte Erfahrungen auf eine Vielzahl neuer Situationen generalisieren, basierend auf dem einfachen Prinzip, dass ähnliche Aktionen zu ähnlichen Ergebnissen führen. Unser Modell der Generalisierung erzeugt Vorhersagen über die erwartete Belohnung und die damit verbundene Unsicherheit unerforschter Optionen—zwei wichtige Komponenten dafür, wie Menschen die Welt aktiv erkunden.
How do people navigate the vastness of real-world environments where it is not feasible to explore all possibilities and the exact same situation is rarely encountered twice? The study of human learning has made rapid progress in the past decades, from discovering the neural substrate of reward prediction errors, to using similar principles to build artificial intelligence capable of beating the best human players in skillful games such as Go. Yet this line of research has primarily focused on learning through repeated interactions with the same stimuli. How are humans able to rapidly adapt to novel situations and learn from such sparse examples? We propose that generalization plays a crucial role in guiding human exploration and learning. Inspired by Roger Shepard’s law of generalization, we present a domain general theory of generalization across spatial, conceptual, and structured environments. We use a function learning model to describe how people generalize limited experiences to a wide set of novel possibilities, based on the simple principle that similar actions produce similar outcomes. Our model of generalization generates predictions about the expected reward and underlying uncertainty of unexplored options, where both are vital components in how people actively explore the world.

Ausgangspunkt dieser Dissertation ist, dass mit stabilen Präferenzen unvereinbares Verhalten für die Standardökonomik eine Herausforderung darstellt. Eines der sich stellenden Probleme ist, dass sich wandelnde Präferenzen der normativen Analyse abträglich sind: Wenn nicht vorhersagbar ist, ob und wie Präferenzen abhängig von der Situation und von institutionellen Arrangements variieren, lässt sich keine optimale Wirtschaftspolitik bestimmen. Es wird argumentiert, dass die Ökonomik daher auch in Betracht ziehen muss, wie Präferenzen evolvieren und wie ökonomische Akteure Informationen - z. B. Wahrscheinlichkeiten und Auszahlungen -verarbeiten. In den folgenden Kapiteln werden zwei Studien vorgestellt, die dieses Ziel verfolgen, indem sie den Prozess der Entscheidungsfindung experimentell untersuchen. Die erste Studie, "Kognitive Last erhöht Risikoaversion", zeigt, dass eine spezifische Änderung des Entscheidungsumfelds - nämlich eine Erhöhung der kognitiven Last - einen messbaren Einfluss auf die Risikoeinstellungen der Versuchspersonen hatte. Zudem werden die beobachteten Verhaltensänderungen in Verbindung zu existierenden Mehr-System-Modellen der Entscheidungsfindung gesetzt. Die ebenfalls gemessenen Reaktionszeiten bestätigt die Interpretation, dass die Entscheidungsfindung unter Risiko das Produkt interagierender Systeme im menschlichen Hirn ist. Die zweite Studie, "Soziales Lernen auf Finanzmärkten", verfolgt das Ziel, die normalerweise verborgenen Komponenten Präferenzen und Überzeugungen beobachtbar zu machen. Zu diesem Zweck absolvierten Versuchspersonen ein Experiment, während ihre Hirnaktivierung per funktioneller Magnetresonanztomografie gemessen wurde. Dies erweitert den analysierbaren Datensatz über die getroffenen Entscheidungen hinaus um Maße der Hirnaktivierung. Dadurch trägt diese Studie zur Identifizierung der Faktoren bei, die bestimmen, in welchem Umfang wir aus der Beobachtung der Entscheidungen anderer lernen.
The point of departure of this dissertation is that behavior which is inconsistent with stable preferences poses a challenge for mainstream economics. One of the issues that arise is that changing preferences are detrimental to the objective of normative economics: If one cannot predict whether and how people’s preferences vary across situations or institutions, one cannot determine which economic policy would be optimal. Based on this, it is argued that economics has to take into account how preferences evolve and how information - e.g., probabilities and payoffs - is processed by economic agents. In the following two chapters, two experimental studies are presented that pursue this goal by investigating the process by which people make decisions. The first study, "Cognitive load increases risk aversion," shows that a specific change in the environment - in this case, an increase in cognitive load - had a measurable impact on subjects’ risk attitudes. Importantly, it also relates the observed changes to existing dual-system models of decision making. The response times which were recorded in addition to subjects’ choices contribute to the interpretation of the study’s findings, since they support the view that decision making under risk is the product of interacting systems in the human brain. The second study, "Social learning in asset markets," has the objective of making the latent components preferences and beliefs observable. To this end, subjects participated in a social-learning experiment while their brain activation was recorded via functional magnetic-resonance imaging. This enlarges the analyzable dataset through measures of subjects’ brain activation in addition to subjects’ choices. In doing so, the study contributes to identifying the factors that shape to what extent we learn from observing the choices of other human beings.

Fahrerablenkung ist ein Begriff, der in den vergangen Jahren verstärkt in das Blickfeld der Öffentlichkeit geraten ist. Dies ist im Wesentlichen zurückzuführen auf die deutlich steigende Verbreitung und Nutzung von Fahrerinformationssystemen. Gleichzeitig führt die steigende Automatisierung im Fahrzeug dazu, dass dem Fahrer in seiner subjektiven Wahrnehmung mehr Ressourcen zur Verfügung stehen, um sich anderen Aktivitäten wie etwa Essen, Rauchen oder Telefonieren zuzuwenden. Die steigende Aktualität dieser Problematik wirft viele Fragen auf. Wie häufig tritt Fahrerablenkung auf? Welche Konsequenzen hat sie? Welche kognitiven Prozesse zeichnen für diese Konsequenzen verantwortlich? Und wie kann man Fahrerablenkung messen? Die vorliegende Dissertation besteht aus drei empirischen Beiträgen, sowie einer kurzen Einführung, die die grundlegenden Fragen und Befunde zum Thema Fahrerablenkung betrachtet. Das Augenmerk des ersten Beitrags liegt auf der Überprüfung theoretischer Annahmen zur Fahrerablenkung. Eine Vielzahl von Untersuchungen zeigt, dass sich kognitiv beanspruchende Zweitaufgaben negativ auf die Fahrleistung auswirken. Im vorliegenden Beitrag wird davon ausgegangen, dass dieser Effekt eine Folge von Interferenzen zwischen den Funktionen des Arbeitsgedächtnisses, die dazu dienen das Situationsmodell der Verkehrssituation aktuell zu halten, und den bearbeiteten Zweitaufgaben ist. Im Rahmen einer Simulatorstudie wurde diese Annahme überprüft. Es zeigte sich, dass die Probanden, die eine Zweitaufgabe ausführten, die speziell die Integration von neuen Informationen in das bestehende Situationsmodell behindern sollte, später auf antizipierbare kritische Ereignisse reagierten als Vergleichsgruppen. Im Gegensatz dazu ergaben sich für unvorhersehbare Ereignisse keine Unterschiede. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die negativen Effekte kognitiver Belastung tatsächlich auf Interferenzen mit spezifischen Arbeitsgedächtnisprozessen zurückzuführen sind. Die beiden weiteren Beiträge befassen sich mit messmethodischen Fragen in Bezug auf Fahrerablenkung. In Beitrag zwei wird die Lane Change Task (LCT) thematisiert, eine Labormethode zur Erfassung von Ablenkung. Aufgabe der Probanden ist die Steuerung eines virtuellen Fahrzeuges mittels Lenkrad, und dabei konkret die Ausführung von Spurwechseln, bei gleichzeitiger Bearbeitung von Zweitaufgaben. Trotz eines standardisierten Versuchsaufbaus sind allerdings starke Messvarianzen zwischen verschiedenen Testreihen zu beobachten. Der Übungsgrad der Versuchsteilnehmer wurde dabei als eine mögliche Ursache identifiziert. In zwei Experimenten wurde dieser Vermutungnachgegangen. Probanden bearbeiteten parallel zur LCT Zweitaufgaben verschiedener Schwierigkeitsstufen, nachdem sie zuvor trainiert wurden. Es konnte gezeigt werden, dass der Grad der Übung tatsächlich einen Einfluss auf die Spurwechselperformanz hat, und dass dieser Einfluss auch Monate später noch zu finden ist. Es ist jedoch zweifelhaft, dass dieser Effekt allein ursächlich für die zu beobachtenden Messvarianzen ist. Im dritten Beitrag wird die Critical Tracking Task (CTT) betrachtet, ein Verfahren, das im Kontext Fahrerablenkung bisher kaum Beachtung fand. Die CTT ist eine einfache Trackingaufgabe, welche vom Nutzer die Stabilisierung eines dynamischen, instabilen Elementes auf einem Bildschirm fordert. Die zur Bearbeitung der Aufgabe auszuführenden Tätigkeiten der kontinuierlichen visuellen Überwachung und manuellen Kontrolle sind grundsätzlich vergleichbar mit basalen Anforderungen der Fahraufgabe. Ziel war es, das Potenzial der CTT als Messverfahren von Fahrerablenkung durch Fahrerinformationssysteme zu überprüfen. Die Ergebnisse der vier durchgeführten Experimente, in denen sowohl künstliche als auch reale Aufgaben und Systeme bearbeitet und bedient wurden, legen den Schluss nahe, dass die CTT in der Tat in der Lage ist, das Ausmaß von Ablenkung ausgelöst durch Fahrerinformationssysteme zu quantifizieren.

This thesis is about the effectiveness of speech features for cognitive load assessment, with particular attention being paid to new perspectives of this research area. A new cognitive load database, called CoLoSS, is introduced containing speech recordings of users who performed a learning task. Various acoustic features from different categories including prosody, voice quality, and spectrum are investigated in terms of their relevance. Moreover, Teager energy parameters, which have proven highly successful in stress detection, are introduced for cognitive load assessment and it is demonstrated how automatic speech recognition technology can be used to extract potential indicators. The suitability of the extracted features is systematically evaluated by recognition experiments with speaker-independent systems designed for discriminating between three levels of load. Additionally, a novel approach to speech-based cognitive load modelling is introduced, whereby the load is represented as a continuous quantity and its prediction can thus be regarded as a regression problem.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der automatischen Erkennung von kognitiver Belastung auf Basis menschlicher Sprachmerkmale. Der Schwerpunkt liegt auf der Effektivität von akustischen Parametern, wobei die aktuelle Forschung auf diesem Gebiet um neuartige Ansätze erweitert wird. Hierzu wird ein neuer Datensatz – als CoLoSS bezeichnet – vorgestellt, welcher Sprachaufzeichnungen von Nutzern enthält und speziell auf Lernprozesse fokussiert. Zahlreiche Parameter der Prosodie, Stimmqualität und des Spektrums werden im Hinblick auf deren Relevanz analysiert. Darüber hinaus werden die Eigenschaften des Teager Energy Operators, welche typischerweise bei der Stressdetektion Verwendung finden, im Rahmen dieser Arbeit berücksichtigt. Ebenso wird gezeigt, wie automatische Spracherkennungssysteme genutzt werden können, um potenzielle Indikatoren zu extrahieren. Die Eignung der extrahierten Merkmale wird systematisch evaluiert. Dabei kommen sprecherunabhängige Klassifikationssysteme zur Unterscheidung von drei Belastungsstufen zum Einsatz. Zusätzlich wird ein neuartiger Ansatz zur sprachbasierten Modellierung der kognitiven Belastung vorgestellt, bei dem die Belastung eine kontinuierliche Größe darstellt und eine Vorhersage folglich als ein Regressionsproblem betrachtet werden kann.

Diese Dissertation enthält eine theoretische und empirische Untersuchung der Gestaltung interaktiver Lernmedien. Interaktivität wird hierbei breit definiert und umfasst sowohl minimal interaktive Benutzersteuerungen, die Lernenden eine Änderung der Darstellung von Lerninhalten erlauben, bis hin zu voll immersiven Umgebungen in der virtuellen Realität. Theoretisch ist die Dissertation auf den Modellen der Cognitive Load Theory und dem Ansatz der Embodied Cognition verankert. Der Ansatz der Cognitive Load Theory rät zu einem Instruktionsdesign bei dem die kognitive Belastung innerhalb einer Lernaufgabe begrenzt wird, jedoch stellt Forschung im Paradigma der Embodied Cognition zumeist die Vorteile von Aktivität für kognitive Prozesse heraus. Die Kapitel dieser Dissertation zielen darauf ab, diese zwei scheinbar widersprüchlichen Ansätze miteinander zu versöhnen. Kapitel 1 bietet einen Überblick über die Inhalte dieser Dissertation und beschreibt die Implikationen der Resultate. In Kapitel 2 wird ein weitreichender Überblick über Forschung zu Embodied Cognition im Bereich des Lernens (auch bekannt als Embodied Learning) präsentiert und eine Taxonomie des Embodied Learning wird beschrieben. Ein wichtiger Beitrag von Kapitel 2 ist die Betrachtung, dass eine Gestaltung von interaktiven Lernumgebungen, die nicht gegen die Grundsätze der Cognitive Load Theory verstoßen, möglich ist. Kapitel 3 leistet eine Reflexion über Detailfragen zur Messung der kognitiven Belastung bei Aufgaben, in denen körperliche Faktoren oder Interaktivität eine Rolle spielen. Eine wichtige Behauptung aus Kapitel 3 besteht darin, dass es Unterschiede hinsichtlich der Passung verschiedener Messinstrumente der kognitiven Belastung für Aufgaben mit einem unterschiedlichen Lehransatz geben könnte. Die Passung verschiedener Fragebogeninstrumente zur Erfassung der (extrinsischen) kognitiven Belastung wird in Kapitel 4 empirisch evaluiert. In zwei Experimenten wurde die extrinsische Belastung (d.h. jene kognitive Belastung, die aus der Umsetzung einer Lernaufgabe herrührt) mit zwei verschiedenen Fragebogeninstrumenten gemessen. Die Versuchspersonen nutzten dabei entweder eine nicht-interaktive oder eine interaktive Implementation von Lernaufgaben zur Anatomie. Bei einem der Experimente stellte sich heraus, dass der gemessene Unterschied in der extrinsischen Belastung zwischen den beiden Versionen bei einem der Fragebögen hoch und bei dem anderen gering ausfiel. Basierend auf diesem Ergebnis wird in dem Kapitel empfohlen, die extrinsische Belastung nicht als einen einheitlichen Begriff, sondern als eine Ansammlung unterschiedlicher Belastungsarten zu betrachten. Darüber hinaus werden in den drei Experimenten in Kapitel 4 Hypothesen hinsichtlich der Gestaltung von Lerntests für Medien aufgestellt, die interaktive Komponenten verwenden. Zum Abschluss zielt Kapitel 5 darauf ab, allgemeine Empfehlungen zur Verbesserung von Forschung im Paradigma der Embodied Cognition zu formulieren und greift dabei auf die Taxonomie aus Kapitel 2 zurück. Insgesamt betrachtet verwendet diese Dissertation die Ansätze der Embodied Cognition und der Cognitive Load Theory um die Theorien gegenseitig anzuregen und um Ansätze zur Überarbeitung beider Theorien zu bieten.
This dissertation presents a theoretical and empirical investigation of the design of interactive learning media. Interactivity is understood in a broad sense, ranging from minimally interactive user controls allowing learners to change the display of learning contents up to fully immersive virtual reality environments. Theoretically, this dissertation is grounded in the models of cognitive load theory and embodied cognition. Cognitive load theory advises instructional designers to limit the cognitive load involved in a learning task, but embodied cognition research usually focuses on the benefits of activity for cognitive processes. The chapters in this dissertation aim to bridge the gap between these two seemingly contradicting approaches. Chapter 1 offers an overview of the contents of this dissertation and describes the implications of the results. In Chapter 2, an extended overview of embodiment research in the field of learning (also referred to as embodied learning) is presented and a taxonomy of embodied learning is outlined. Chapter 2 highlights that there may be ways of designing interactive learning settings while not infringing upon the principles of cognitive load theory. Chapter 3 affords a reflection on the intricacies of measuring cognitive load in tasks that involve embodiment or interactivity. An important assertion of Chapter 3 is that there may be differences in the suitability of different cognitive load measurement instruments for tasks differing in their instructional approach. The suitability of different cognitive load survey instruments for measuring (extraneous) cognitive load is empirically evaluated in Chapter 4. In two experiments, extraneous load (i.e., cognitive load brought about by the implementation of a learning task) was measured using two different cognitive load surveys. Participants either used a noninteractive or an interactive implementation of anatomy learning tasks. In one experiment, the difference in extraneous load between the two versions was high for one survey and low for another survey. Based on this result, the chapter recommends to view extraneous load not as a uniform concept, but rather as a collection of different load types. Moreover, the three studies in Chapter 4 test hypotheses concerning the design of tests for media using interactive learning components. Finally, Chapter 5 intends to formulate general recommendations for advancing embodied cognition research, thereby drawing on the taxonomy of Chapter 2. In sum, this dissertation uses embodied cognition and cognitive load theory to inform each other and to provide a starting point for upgrades for both theories.

Honeybees (Apis mellifera) forage on a great variety of plant species, navigate over large distances to crucial resources, and return to communicate the locations of food sources and potential new nest sites to nest mates using a symbolic dance language. In order to achieve this, honeybees have evolved a rich repertoire of adaptive behaviours, some of which were earlier believed to be restricted to vertebrates. In this thesis, I explore the mechanisms involved in honeybee learning, memory, numerical competence and navigation. The findings acquired in this thesis show that honeybees are not the simple reflex automats they were once believed to be. The level of sophistication I found in the bees’ memory, their learning ability, their time sense, their numerical competence and their navigational abilities are surprisingly similar to the results obtained in comparable experiments with vertebrates. Thus, we should reconsider the notion that a bigger brain automatically indicates higher intelligence
Honigbienen (Apis mellifera) furagieren an vielen verschiedenen Pflanzenarten, und navigieren über große Distanzen zu wichtigen Ressourcen. Die räumliche Lage von Futterquellen und potentiellen neuen Nistplätzen teilen sie ihren Nestgenossinnen mithilfe einer symbolischen Tanzsprache mit. Um all dies leisten zu können, haben sie ein reiches Repertoire von adaptiven Verhaltensweisen evolviert. Mehr und mehr Verhaltensweisen, die man nur bei Vertebraten vermutet hätte, werden auch bei der Honigbiene entdeckt. In meiner Dissertation habe ich einige der Mechanismen erforscht, die beim Lernverhalten, der Gedächtnisbildung, der numerischen Kompetenz und der Navigation eine wichtige Rolle spielen. Die Ergebnisse, die in meiner Dissertation erzielt wurden, zeigen dass Honigbienen keineswegs die einfachen, reflexgesteuerten Organismen sind, als die sie lange Zeit angesehen wurden. Die Komplexität die ich im Gedächtnis, der Lernfähigkeit, dem Zeitsinn, der numerischen Kompetenz und der Navigationsfähigkeit der Bienen gefunden habe, ist erstaunlich ähnlich zu den Ergebnissen, die in vergleichbaren Experimenten mit Vertebraten erzielt wurden. Deshalb sollten wir die allgemeine Annahme, dass ein größeres Gehirn automatisch höhere Intelligenz bedeutet, überdenken

Die vorliegende Dissertation nähert sich aktuellen Kontroversen in der Forschung zur kognitiven Beanspruchung in Lehr-Lernsituationen im Zusammenhang mit der Abgrenzung und dem Zusammenspiel ressourcenbeanspruchender Faktoren unter einer zeitbezogenen Perspektive. In einem neuartigen Forschungsansatz werden zu diesem Zweck experimentelle Aufgaben aus der kognitiven Grundlagenforschung angewendet und verschiedene Methoden zur Erfassung der kognitiven Beanspruchung und der Betrachtung zugrunde liegender kognitiver Prozesse kombiniert. Zusammenfassend betonen die gewonnenen Erkenntnisse eine prozessgeleitete Rekonzeptualisierung des bestehenden theoretischen Rahmenmodells der kognitiven Beanspruchung und unterstreichen zusätzlich die Bedeutung eines multimethodischen Ansatzes zur kontinuierlichen Erfassung der kognitiven Beanspruchung. Auf praktischer Seite lassen sich zentrale Hinweise für die Entwicklung adaptiver Algorithmen sowie eine an den Lernenden orientierte Gestaltung instruktionaler Prozesse ableiten, welche den Weg zu intelligenten Lehr-Lernsystemen eröffnen.
This thesis addresses ongoing controversies in cognitive load research related to the scope and interplay of resource-demanding factors in instructional situations on a temporal perspective. In a novel approach, it applies experimental task frameworks from basic cognitive research and combines different methods for assessing cognitive load and underlying cognitive processes. Taken together, the obtained evidence emphasizes a process-related reconceptualization of the existing theoretical cognitive load framework and underlines the importance of a multimethod-approach to continuous cognitive load assessment. On a practical side, it informs the development of adaptive algorithms and the learner-aligned design of instructional support and thus leverages a pathway towards intelligent educational assistants.

Der Dialog nach David Bohm darf nicht als bloße Kommunikationsmethode verstanden werden, er stellt ein eigenes, komplexes Paradigma dar. Daher verfolgt die Arbeit den Anspruch, das bohmsche Gedankenmodell in seiner Ganzheit zu veranschaulichen. Dieses Forschungsziel ist bisher einmalig. Es gibt keine wissenschaftliche Untersuchung, die die Genese des bohmschen Dialogs in seiner interdisziplinären Komplexität aufschlüsselt. Gleichzeitig existiert keine Forschungsarbeit, die den Dialog als didaktisches Medium versteht und überprüft. Die bisherigen Forschungsansätze haben den Dialog als Medium der Organisationskommunikation zur Ergebnisoptimierung wissenschaftlich erschlossen, sein pädagogisches Potential für andere Bereiche blieb dabei unbeachtet. Gerade als Medium der Schul- und Hochschuldidaktik ist er noch nicht wissenschaftlich ergründet worden. Diesem Anspruch stellt sich die Arbeit. Im Hinblick auf die Literaturdidaktik wird erforscht, in wie weit der Dialog nach David Bohm durch seine ontologische Erklärungsgrundlage, seine Prinzipien und Regeln eine kooperative Erkundungsmethode bietet, die das Spannungsfeld zwischen individuellen Deutungshorizonten und werkimmanenter Sinnstruktur offen legt. Dabei wird die Zielsetzung Bohms verfolgt und der Dialog als prozessorientiertes Kommunikationswerkzeug verstanden, dessen Zweck im gemeinsamen Denken und in der Ergründung der Schlussfolgerungs- und Denkprozesse liegt. Beim Blick auf die gegenwärtige formale Gestaltung des Dialogs zeigt sich, dass ein Einbezug psychologischer Phänomene bisher nicht ausreichend vollzogen ist. Die Arbeit schließt eine Forschungslücke, indem sie die Bedeutung des kooperativen Denkens und die dafür notwendigen Rahmenbedingungen erörtert, um eine Übertragung des Lernkonzeptes in die Literaturwissenschaft zu ermöglichen. So ist es das Ziel der Arbeit, den dialogischen Übungsraum durch ausgewählte didaktische Elemente zu ergänzen, die in besonderer Weise geeignet sind, Denkparadoxien kenntlich zu machen und dadurch eine greifbare Erklärungsgrundlage liefern, auf deren Basis eine dialogische Haltung ausgeformt werden kann. Erst die kritische Auseinandersetzung mit der metaphysischen Grundlegung und der methodischer Ausformung des Dialogs eröffnet die Gelegenheit das Kommunikationsmodell für andere Fachbereiche, beispielsweise Literaturdidaktik und Geschlechterforschung zu erschließen. Bei der Übertragung des bohmschen Konzeptes in die Literaturdidaktik fällt die große Kongruenz zwischen rezeptionsästhetischer Haltung und der bohmschen Ontologie auf. Dem Leser wird die Rolle eines aktiven Teilhabenden zugewiesen, der die Sinnsetzung durch Ausfüllen der literarischen Leerstellen entscheidend prägt. Seine Vorannahmen, Werte und Erfahrungen fießen in die Beurteilung der Figuren und die Deutung des Handlungsverlaufs ein, so dass sich eine individuelle Interpretation entwickelt. Die Vorstellungsbilder sind dabei keine wahllosen Muster, sie replizieren, umkreisen und nuancieren verschiedene Aspekte des zugrunde liegenden Werkes. Der eröffnende Kommunikationsstil des Dialogs ermöglicht es, den Geltungsbereich eigener Interpretationsweisen abzustecken, so dass die Komplexität und die Vieldeutigkeit als wesentliches Kennzeichen des Erkundungsprozesses hervorgehoben wird. Die Konzentration liegt nicht auf dem Abschließen und Beantworten, dem fnalen Lösen einer Frage, sondern auf der Entfaltung der Perspektivenvielfalt.:Inhaltsverzeichnis Einleitung: Dialogische Prinzipien in der Literaturwissenschaft........................................7 1 Die bohmsche Ontologie des Holomovements............................................................22 1.1 Vergleich der philosophischen Ableitungen aus Mechanik und Quantenphysik..........24 1.2 Die zwei Ordnungssysteme nach Bohm: Implicate und Explicate Order....................27 1.3 Die Überwindung traditioneller Dualismen..................................................................33 1.4 Bedeutungswandel tragender epistemischer Begriffe................................................39 1.5 Radikaler Konstruktivismus und Ontologie des Holomovements – ein Vergleich........43 1.6 Wissenschaftstheoretische Konsequenzen der pluralistisch-holistischen Weltordnung .........................................................................................................................................45 1.7 Die Ontologie des Holomovements als Chance für den Geschlechterdiskurs............50 2 Untersuchung der psychologischen Denkparadoxien.................................................61 2.1 Bedeutung der Holomovementontologie für den Bewusstseinsbegriff.......................61 2.2 Fragmentierung – Der Denkprozess als Wurzel der Inkohärenz..................................63 2.3 Systemischer Kreislauf des Denkprozesses - Gefühle, Gedanken, Muskelregungen..64 2.4 Einfuss mentaler Repräsentationen auf den Denkprozess.........................................69 2.5 Reaktionsweise des Denkens – refexhafter Abruf von Wissen...................................76 2.6 Konditionierung – Stabilität und Einfuss kultureller Annahmen...................................78 2.7 Selbstbildparadoxien – Abwehrmechanismen bei der Informationsverarbeitung........82 2.8 Die Anfälligkeit des Denkens für Fehlurteile und kognitive Illusionen...........................89 3 Die Methodik des bohmschen Dialogs..........................................................................93 3.1 Die Einfüsse des Philosophen Jiddu Krishnamurti auf das Dialogkonzept.................93 3.2 Die Einfüsse des Psychotherapeuten Patrick DeMare auf das Dialogsetting...........101 3.3 Defnition Dialog – eine Abgrenzung gegenüber der Diskussion...............................107 3.4 Schwierigkeiten im Dialogprozess............................................................................110 3.5 Gestaltungsregeln für das Dialogsetting...................................................................114 3.6 Die tragenden Prinzipien des Dialogprozesses – Propriozeption und Partizipation...118 3.7 Zusammenfassung: Dialogische Haltung durch dialogische Prinzipien?...................127 4 Der Dialog als pädagogisches Konzept......................................................................131 4.1 Vergleich dialogisch-pädagogischer Gruppengesprächssettings.............................132 4.2 Spezifsches Lernfeld des bohmschen Dialogs........................................................139 5 Neugestaltung der Dialogmethode..............................................................................146 5.1 Übungsanregungen zur Stärkung der gleichberechtigten Teilhabe...........................147 5.1.1 Praxisfeld Zuhören............................................................................................148 5.1.2 Praxisfeld Respektieren....................................................................................153 5.1.3 Praxisfeld Erkunden (Suspendieren).................................................................159 5.1.4 Praxisfeld Sprechen..........................................................................................165 5.2 Übungsanregungen zur Förderung refexiver Fähigkeiten.........................................167 5.2.1 Erkenntnisse der Action Science......................................................................169 5.2.2 Metakognitive Methoden des Kritischen Denkens............................................172 5 5.2.3 Umgang mit gesellschaftlichen Stereotypen anhand des Anti-Bias-Modells.....177 5.3 Techniken des kritischen Erkundens........................................................................178 5.3.1 Orientierungsfragen..........................................................................................179 5.3.2 Kriterien für die Beurteilung von Argumenten....................................................181 5.3.3 Frame Experiments..........................................................................................183 5.3.4 Hypothesentesten............................................................................................186 5.4 Weiterentwicklungspotentiale der Dialogmethode....................................................187 6 Das Anwendungsfeld des Dialogs in der Literaturwissenschaft...............................193 6.1 Herausforderungen einer geschlechtergerechten Pädagogik...................................193 6.2 Fazit und Kritik - Der Dialog nach Bohm als pädagogisches Medium......................198 6.3 Rezeptionsästhetische Gendersensibilisierung durch den Dialog.............................203 6.4 Zukünftige Forschungsfelder und Forschungsfragen – ein Ausblick.........................215 Danksagung......................................................................................................................220 Literaturverzeichnis...........................................................................................................221
The ideal of communication developed by David Bohm offers a broad field of experience in discovering own judgements and assumptions through the skills of \"thinking together.\" It can be used in gender sensitive didactics. It is also a valuable tool for science discussions to get an open spectrum of perspectives regarding on one critical issue and to reflect together the relations between them.:Inhaltsverzeichnis Einleitung: Dialogische Prinzipien in der Literaturwissenschaft........................................7 1 Die bohmsche Ontologie des Holomovements............................................................22 1.1 Vergleich der philosophischen Ableitungen aus Mechanik und Quantenphysik..........24 1.2 Die zwei Ordnungssysteme nach Bohm: Implicate und Explicate Order....................27 1.3 Die Überwindung traditioneller Dualismen..................................................................33 1.4 Bedeutungswandel tragender epistemischer Begriffe................................................39 1.5 Radikaler Konstruktivismus und Ontologie des Holomovements – ein Vergleich........43 1.6 Wissenschaftstheoretische Konsequenzen der pluralistisch-holistischen Weltordnung .........................................................................................................................................45 1.7 Die Ontologie des Holomovements als Chance für den Geschlechterdiskurs............50 2 Untersuchung der psychologischen Denkparadoxien.................................................61 2.1 Bedeutung der Holomovementontologie für den Bewusstseinsbegriff.......................61 2.2 Fragmentierung – Der Denkprozess als Wurzel der Inkohärenz..................................63 2.3 Systemischer Kreislauf des Denkprozesses - Gefühle, Gedanken, Muskelregungen..64 2.4 Einfuss mentaler Repräsentationen auf den Denkprozess.........................................69 2.5 Reaktionsweise des Denkens – refexhafter Abruf von Wissen...................................76 2.6 Konditionierung – Stabilität und Einfuss kultureller Annahmen...................................78 2.7 Selbstbildparadoxien – Abwehrmechanismen bei der Informationsverarbeitung........82 2.8 Die Anfälligkeit des Denkens für Fehlurteile und kognitive Illusionen...........................89 3 Die Methodik des bohmschen Dialogs..........................................................................93 3.1 Die Einfüsse des Philosophen Jiddu Krishnamurti auf das Dialogkonzept.................93 3.2 Die Einfüsse des Psychotherapeuten Patrick DeMare auf das Dialogsetting...........101 3.3 Defnition Dialog – eine Abgrenzung gegenüber der Diskussion...............................107 3.4 Schwierigkeiten im Dialogprozess............................................................................110 3.5 Gestaltungsregeln für das Dialogsetting...................................................................114 3.6 Die tragenden Prinzipien des Dialogprozesses – Propriozeption und Partizipation...118 3.7 Zusammenfassung: Dialogische Haltung durch dialogische Prinzipien?...................127 4 Der Dialog als pädagogisches Konzept......................................................................131 4.1 Vergleich dialogisch-pädagogischer Gruppengesprächssettings.............................132 4.2 Spezifsches Lernfeld des bohmschen Dialogs........................................................139 5 Neugestaltung der Dialogmethode..............................................................................146 5.1 Übungsanregungen zur Stärkung der gleichberechtigten Teilhabe...........................147 5.1.1 Praxisfeld Zuhören............................................................................................148 5.1.2 Praxisfeld Respektieren....................................................................................153 5.1.3 Praxisfeld Erkunden (Suspendieren).................................................................159 5.1.4 Praxisfeld Sprechen..........................................................................................165 5.2 Übungsanregungen zur Förderung refexiver Fähigkeiten.........................................167 5.2.1 Erkenntnisse der Action Science......................................................................169 5.2.2 Metakognitive Methoden des Kritischen Denkens............................................172 5 5.2.3 Umgang mit gesellschaftlichen Stereotypen anhand des Anti-Bias-Modells.....177 5.3 Techniken des kritischen Erkundens........................................................................178 5.3.1 Orientierungsfragen..........................................................................................179 5.3.2 Kriterien für die Beurteilung von Argumenten....................................................181 5.3.3 Frame Experiments..........................................................................................183 5.3.4 Hypothesentesten............................................................................................186 5.4 Weiterentwicklungspotentiale der Dialogmethode....................................................187 6 Das Anwendungsfeld des Dialogs in der Literaturwissenschaft...............................193 6.1 Herausforderungen einer geschlechtergerechten Pädagogik...................................193 6.2 Fazit und Kritik - Der Dialog nach Bohm als pädagogisches Medium......................198 6.3 Rezeptionsästhetische Gendersensibilisierung durch den Dialog.............................203 6.4 Zukünftige Forschungsfelder und Forschungsfragen – ein Ausblick.........................215 Danksagung......................................................................................................................220 Literaturverzeichnis...........................................................................................................221

Feedback ist ein wichtiger Faktor für erfolgreiches Lernen – vorausgesetzt, dass es rich-tig eingesetzt wird (Hattie & Timperley, 2007). Dies gilt insbesondere, wenn es um den Erwerb neuer Kompetenzen geht. Die vorliegende Studie soll dazu beitragen, eine empirisch begründete kompetenzorientierte Brücke zwischen dem Konzept des negativen Wissens (Oser & Spychiger, 2005) und psychologischen Theorien zum Thema Feedback als Instruktionsmethode im Rahmen des selbstregulierten Lernens bei Schülern zu bilden und dazu anregen, den selbstregulierten Lernprozess von Schülern durch individuell angepasstes Feedback zu fördern. Dazu wurden zwei Hypothesen expliziert: Zum einen, dass Lernende, die Feedback über die konkrete Lokalisation des Fehlers erhalten, die dargebotenen Biologieaufgaben besser lösen können (prozessbezogene methodische Kompetenzen), als Lernende, die auf einer Metaebene eine Begründung für die Ursache des Fehlers in Kombination mit einer Frage zur kognitiven Aktivierung erhalten haben. Zum anderen, dass auf der im Rahmen der Intervention nicht trainierten strategischer Ebene das Feedback mit kognitiver Aktivierung effektiver ist. Um diese Hypothesen zu prüfen, wurde der Einfluss zweier Feedbackvarianten untersucht. In einem 2x2 Prä-Post-Test Design wurden dazu die Feedbackvarianten „Lokalisation des Fehlers“ und „Begründung des Fehlers mit kognitiver Aktivierung“ einzeln oder in Kombination einer Kontrollbedingung ohne Feedback gegenüber gestellt. Lernende der 7. Klasse bearbeiteten im Rahmen von zwei Doppelstunden ein webbasiertes interaktives Lernprogramm zum Thema „Experimentieren“. Die darin enthaltenen Multiple-Choice-Aufgaben (Hammann, 2007) umfassten die für das Experimentieren einschlägigen Kompetenzbereiche „Suche im Hypothesenraum“, „Testen von Hypothesen“ und „Analyse von Evidenzen“ (Klahr, 2000). Als abhängige Variablen haben wir jeweils in einer Prä-Post-Test-Messung den Zuwachs an prozessbezogenen methodischen Kompetenzen (operationalisiert über die korrekte Lösung der verwendeten Biologie-Aufgaben) und den strategischen Lernzuwachs (operationalisiert über die Bearbeitung des EEST-2, Marschner, 2010) untersucht. Um den möglichen Einfluss individueller Unterschiede in Bezug auf die Transferwirksamkeit des erworbenen Wissens zu erheben, wurden auch Daten zu Intelligenz, Persönlichkeitsfaktoren, zum Umgang mit Fehlern, zur Selbstwirksamkeitserwartung und zum selbstregulierten Lernen erhoben. Durch die Bearbeitung des Lernprogramms konnten die getesteten Schüler (N=355) über alle Versuchsgruppen hinweg signifikante Lernzuwächse auf der im Rahmen der Intervention trainierten Aufgabeneben (prozessbezogene methodische Kompetenzen) erzielen, nicht aber auf der nicht trainierten strategischen Ebene. Die verschiedenen Feedbackarten hatten jedoch keinen Einfluss auf den Lernzuwachs der untersuchten Stichprobe. Auf strategischer Ebene konnte sogar eine Verschlechterung des Ergebnisses vom Prä- zum Posttest beobachtet werden. Dieses könnte darauf zurückzuführen sein, dass die metakognitive Entwicklung der getesteten Schüler noch nicht ausgereift genug war, um das Feedback auf der intendierten Ebene verarbeiten zu können. In der Diskussion dieser Arbeit wird das Konzept des negativen Wissens (Oser & Spychiger, 2005) theoretisch mit den Ergebnissen aus der kognitionspsychologischen Forschung verknüpft und aufgezeigt, welche Parallelen zwischen diesen beiden Ansätzen bestehen. Die für diese Studie konzipierte computerbasierte Lerneinheit hat sich in der Praxis zur Einübung der Variablenkontrollstrategie bei Lehramtsstudierenden bewährt.