Gamification als Lernwerkzeug zur Individualisierung

Gamification als Lernwerkzeug zur Individualisierung

Eine Möglichkeit, die individuellen Fähig- und Fertigkeiten jedes einzelnen Lernenden gewinnbringend im Unterricht zu nutzen, ist der sogenannte Gamification-Ansatz. Unsere Autoren beschreiben ihn in ihrem Beitrag, der in vollständiger Form in COMPUTER+UNTERRICHT erschienen ist

Unsere SchülerInnen sollen lernen und nicht spielen … Warum aber nicht beides verbinden? Gamification greift genau diesen Punkt auf. Unter Gamification versteht man nach Kapp „die Nutzung von spielerischer Mechanik, Ästhetik und Spieldenken, um Menschen und deren Handlung zu motivieren, das Lernen zu fördern und Probleme zu lösen“ (2012, S. 55). Der Grundgedanke dieses Ansatzes beinhaltet also nicht zwangsläufig den Einsatz digitaler Medien, allerdings können diese dabei helfen, das Gamification-Szenario mit authentischen und individualisierten Lernsettings anzureichern. Wie können digitale Medien das Lernen unterstützen und welche Rolle kann Gamification dabei spielen? Die Darstellung individueller Hilfen beim Experimentieren ist bereits viel diskutiert und auf ihren Nutzen hin untersucht worden (Huwer et al., 2018). Hierbei kann anhand geschickt platzierter Overlays eine kognitive Belastung durch verteilte Aufmerksamkeit minimiert werden. Dabei dient die Augmented Reality- Anwendung als Werkzeug zur Darbietung individueller Hilfestellungen beim Experimentieren.

Soll die Motivation und das Wohlbefinden der Lernenden gesteigert werden, wird häufig die Selbstbestimmungstheorie nach Deci und Ryan (2000) als theoretische Grundlage herangezogen. Diese Theorie geht davon aus, dass die Motivation optimal ist, wenn die drei psychologischen Grundbedürfnisse – das Kompetenzerleben, das Autonomieerleben und die soziale Eingebundenheit – erfüllt sind. Aufgrund der hohen Selbstständigkeit und der Arbeit in Teams in Gamification-Szenarien werden das Autonomieerleben sowie die soziale Eingebundenheit gefördert. Die Rückmeldung durch digitale Medien kann darüber hinaus das Kompetenzerleben der Lernenden unterstützen. Eine so herbeigeführte hohe Motivation in Gamification-Lernumgebungen sollte sich somit auch positiv auf die Leistung der Lernenden auswirken.

Das EscapeLab

In Anlehnung an die vorangegangenen theoretischen Grundlagen galt es, eine Lernumgebung zu entwickeln, der SchülerInnen mit hoher Motivation gegenüberstehen. Zudem sollte eine anregende Atmosphäre vermittelt werden, in der Jugendliche aufmerksam ihren Aufgaben nachgehen können. Hierfür wurde auf die Idee der sehr erfolgreichen Escape-Rooms zurückgegriffen: An etwa 260 Standorten innerhalb Deutschlands (Dibowski, 2019) begeistern sich immer mehr Menschen dafür, durch das Lösen kniffliger Rätsel aus einem geschlossenen Raum auszubrechen und ihre Freiheit zurückzuerlangen. Dabei muss kreativ im Team zusammengearbeitet werden, um innerhalb einer vorgegebenen Zeit den Ausbruch zu schaffen. Diese wachsende Begeisterung war die Kernidee, ein solches Szenario zum Lernen zu verwenden. Das Grundkonzept sieht dabei so aus, dass SchülerInnen komplexe Rätsel mithilfe chemischer Experimente lösen und dadurch die Zahlenkombination für einen Tresor herausfinden. Die Versuche umfassen die Bereiche Fingerabdruck- und Blutnachweise, Indikatoren, Chromatographie und Faseranalytik (vgl. Abb. 1).

Abb. 1: Fachchemischer Inhalt des EscapeLabs

Ein Video, das den SchülerInnen vorab präsentiert wird, leitet die eigentliche Forschungsarbeit ein. Inhaltlich geht es um folgendes Szenario:

Die Menschheit steht vor dem Abgrund. Der Obliviscatur-Virus ist ausgebrochen. Er ist hochansteckend, sodass die Hälfte der Menschheit bereits betroffen ist. Das Virus lässt die Menschen alles vergessen, was sie jemals gelernt oder auch nicht gelernt haben. Einem kleinen Forscherkreis der Universität des Saarlandes ist es gelungen, ein Antiserum zu entwickeln, das den Virus bekämpft und die Menschen heilt. Um den Prototypen dieses Serums vor der Habgier mancher Menschen zu schützen, versteckten die vier Wissenschaftler ihn gemeinsam mit der Formel zur Herstellung in einer Box, die mit einem Zahlenschloss verriegelt ist. Zur Sicherheit überlegte sich jeder der Wissenschaftler genau eine Zahl der Kombination. Leider infizierte sich auch das gesamte Forscherteam mit dem Virus und vergaß dadurch alles, was zur Herstellung des Antiserums wichtig ist und die Kombination des Zahlenschlosses ebenfalls. Ihr seid nun unsere einzige Hoffnung. Findet die Kombination für das Zahlenschloss heraus und rettet die Menschheit! Euch bleiben dazu noch wenige Stunden, bevor zu viele Menschen infiziert sind, um den Fortbestand der Menschheit zu sichern.

Inmitten dieses übergeordneten Kontextes sollen die SchülerInnen nun mit Hilfe von fünf Chemierätseln den Zahlencode herausfinden. Die Grundlage jedes Rätsels ist ein spezifischer, chemischer Lerninhalt. Durch dieses, dem Escape-Room ähnliche Szenario werden die SchülerInnen dazu aufgefordert, Rätsel schnellstmöglich in Kleingruppen zu lösen. Verschiedene AR-Trigger-Symbole am Experimentierplatz und im Labor unterstützen das Escape-Room-Szenario […].

Neben der motivationssteigernden Wirkung der Augmented Reality-Anwendung soll besonders im Rahmen der individuellen Förderung das selbstregulierte Lernen der SchülerInnen unterstützt werden. Durch eine klar strukturierte Darstellung der Hilfe-Overlays können sich die SchülerInnen, je nach Schwierigkeit bzw. Interesse, Informationen beschaffen. Wie in Abb. 2 zu sehen, sind alle Overlays gleich angeordnet. Zu jedem Experiment erhalten die Schüler-Innen jeweils vier Auswahlmöglichkeiten und es stehen Experimental-, Verständnis-, Sprach- und Gerätehilfen zur Verfügung, die bei Bedarf direkt am Arbeitsplatz abgerufen werden können. Diese Overlays sind immer oberhalb des Icons in der gleichen Reihenfolge positioniert. Ziel einer solchen gezielten Materialentwicklung war es, im Sinne der „Cognitive Load Theory of Multimedia Learning“ (kurz: CTML, s. Mayer, 2015) eine möglichst geringe kognitive Belastung durch individuelle Hilfen („Hilfekarten-Flut“) zu erzeugen. Die SchülerInnen erhalten neben fertigen Experimentalvideos zur Versuchsdurchführung Verständnishilfen in Form von Videos, Bildern und/oder Texten, fach- bzw. muttersprachliche Hilfen sowie Gerätehilfen in Form von Bildern. Zusätzlich werden den SchülerInnen ergänzend zur reinen Informationsdarbietung weitere inhaltliche Übungen wie  Lückentexte, Zuordnungsaufgaben oder andere Serious Games angeboten. Hierbei wurde die Plattform www.learningapps.org verwendet, um selbst erstellte Übungen mit der Augmented Reality zu verbinden.

Abb. 2: Aufbau und Nutzung der Hilfe-Trigger durch Augmented Reality

Statistische Evaluation

Zur Evaluation des EscapeLabs nahmen n = 84 SchülerInnen der 8. – 10. Klassenstufe an der Untersuchung teil (49.5 % weiblich). Davon besuchten n = 47 SchülerInnen das EscapeLab ohne Augmented Reality-Elemente (Kontrollgruppe), n = 37 SchülerInnen konnten während des EscapeLabs Tablets nutzen, um so von Augmented Reality- Hilfe- und Hinweistriggern zu profitieren (Experimentalgruppe). Um die Auswirkungen des EscapeLab-Besuchs auf die kognitiven und motivationalen Merkmale der SchülerInnen zu untersuchen, wurden diese mithilfe von Fragebögen in einem Prä-Post-Kontrollgruppen-Design erfasst […]. Da für die beiden kognitiven Merkmale signifikante Unterschiede zwischen den Untersuchungsgruppen zum Messzeitpunkt t1 gefunden wurden, führte man für die abhängigen Variable „Wissen“ und „Verständnis“ eine Kovarianzanalyse zum Messzeitpunkt t2 unter Kontrolle der Werte von t1 durch. Für die motivationalen abhängigen Variablen wurden Varianzanalysen mit Messwiederholung berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass sich für alle Variablen (mit Ausnahme der Motivationskategorien „Interesse“ und „Erfolgswahrscheinlichkeit“) eine signifikante Zunahme in beiden Gruppen von t1 zu t2 zeigt. Für die abhängigen Variablen „Wissen“ zeigt sich eine stärkere Zunahme, bzw. für die „Misserfolgsbefürchtung“ eine stärkere Abnahme von t1 zu t2 in der Experimentalgruppe.

Diskussion der Ergebnisse

Die Ergebnisse der Prä-Post-Kontrollgruppenuntersuchung dieses Ansatzes deuten auf die Wirksamkeit des EscapeLabs bezüglich des (Lern-)Zuwachses sowohl kognitiver als auch motivationaler Aspekte hin, insbesondere, wenn mit Augmented Reality-Inhalten gearbeitet wurde. Sowohl das Wissen als auch das Verständnis der SchülerInnen und verschiedene Aspekte ihrer Motivation konnten durch den Besuch des EscapeLabs und das Bearbeiten der Aufgaben gesteigert werden. Bezüglich des Wissensaspektes und der Misserfolgsbefürchtung deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Unterstützung mittels Tablets und Augmented Reality-Elementen zu noch stärkeren Zunahmen führt. Die Ergebnisse legen nahe, dass Augmented Reality-Elemente das Erlernen chemischer Inhalte durch die Visualisierung des Lernstoffs unterstützen. Der positive Effekt auf die Misserfolgsbefürchtung kann i. S. der Selbstbestimmungstheorie durch das höhere Autonomieerleben im Umgang mit Tablets erklärt werden. Alle Augmentationen wurden mit dem Programm HP Reveal® erstellt und sind dort kostenlos verfügbar. Alle Materialien stehen zum Download unter https://www.uni-saarland. de/lehrstuhl/kay/ag-didaktik/downloads bereit. Dort finden Sie alle benötigten Trigger, das Einführungsvideo, eine Packliste je Experimentalgruppe, Erklärvideos, die den Umgang und Inhalt der Augmented Reality-Materialien zeigen, sowie eine detaillierte Vorbereitungsliste.

Johann Seibert, Matthias Marquardt, Vanessa
Lang, Dr. Laura Dörrenbacher-Ullrich, Prof.
Dr. Franziska Perels und Prof. Dr. Christopher
W. M. Kay – Universität des Saarlandes