Wissenserwerb mit Informationsvisualisierungen: der Einfluss von Dimensionalität und Chromatik
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Berlin
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2005
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| adam_text | Titel: Wissenserwerb mit Informationsvisualisierungen
Autor: Keller, Tanja
Jahr: 2005
Inhaltsverzeichnis
ABBILDUNGSVERZEICHNIS I
TABELLENVERZEICHNIS IV
KAPITELUBERSICHT UNO ZUSAMMENFASSUNG IX
EINLEITUNG 1
1. WISSENSERWERB MIT MULTIMEDIA 5
1.1 Begriffsbestimmung fiir den Terminus Multimedia 5
1.2 Die Cognitive Theory of Multimedia Learning von Mayer 7
1.3 Zusammenfassung und Implikationen 14
2. WISSENSERWERB MIT VISUALISIERUNGEN 17
2.1 Begriffsbestimmung fur den Terminus Visualisierung 17
2.2 Kognitive Grundlagen zum Wissenserwerb mit Visualisierungen 18
2.2.1 Informationsverarbeitung verschiedener Kodalitaten 20
2.2.1.1 Dual Coding Theory 20
2.2.1.2 lntegratives Modell des Text- und Bildverstehens 23
2.2.1.3 Theorien zum Arbeitsgeddchtnis 21
2.2.1.4 Ansatz zur Computational Efficiency 33
2.2.1.5 Der Aspekt der Translation aus dem Ansatz zur
Funktionalitat multipler Reprdsentationen 35
2.2.1.6 Fazit 38
2.2.2 Limitiertheit kognitiver Kapazitiiten 40
2.2.2.1 Theorien zum Arbeitsgeddchtnis 41
2.2.2.2 Cognitive Load Theory 42
2.2.2.3 Fazit 45
2.2.3 Didaktisches Potential von Visualisierungen 45
2.3 Arten von Visualisierungen
2.3.1 Klassifizierung von Visualisierungen zur Einordnung von
Informationsvisualisierungen 54
2.3.1.1 Dynamische vs. statische Visualisierungen 54
2.3.1.2 Ausmafi an lnteraktivitdt von Visualisierungen 56
2.3.1.3 Abstraktionsgrad der ikonischen Representation 60
2.3.1.4 Klassifkationsrasterfiir Visualisierungen 63
2.3.2 Empirische Befunde zum Wissenserwerb mit ausgewahlten
Visualisierungsarten 69
2.3.2.1 Empirische Befunde zu den drei
Klassifikationsdimensionen 69
2.3.2.2 Empirische Befunde zu Visualisierungen, die
Informationsvisualisierungen sehr dhnlich sirni 72
2.3.3 Erwartungen fur Informationsvisualisierungen 75
2.4 Zusammenfassung und Implikationen 77
3. INFORMATIONVISUALISIERUNGEN 79
3.1 Begriffsbestimmung 79
3.2 Ziele von Informationsvisualisierungen 81
3.3 Arten von Informationsvisualisierungen 82
3.3.1 Klassifikation auf Basis des Datentyps 83
3.3.2 Klassifikation auf Basis der Anwendung 84
3.3.3 Klassifikation auf Basis der Art des Layouts 88
3.4 Gestaltung und Entwicklung von Informationsvisualisierungen 90
3.5 Problemfelder und aktuelle Trends 94
3.6 Zusammenfassung und Implikationen 97
4. E1NFLUSS DER ClIROIYf ATIK VON INFORMATIONS¬
VISUALISIERUNGEN AUF DEN WISSENSERWERB 99
4.1 Diskussion des Einflusses der Chromatik aus theoretischer
Perspektive 99
4.2 Diskussion des Einflusses der Chromatik auf Basis empirischer
Befunde 102
4.3 Implikationen fur die eigene empirische Erhcbung 105
5. EINFLUSS DER DIMENSIONALITAT VON INFORMATIONS-
VISUAL1SIERUNGEN AUF DEN WISSENSERWERB 107
5.1 Diskussion des Einflusses der Dimensionalitat aus theoretischer
Perspektive 107
5.2 Diskussion des Einflusses der Dimensionalitat auf Basis empirischer
Befunde 112
5.3 Implikationen fur die eigene empirische Erhebung 120
6. ZUSAMMENFASSUNG UND IMPLIKATIONEN FUR DEN
EMPIRISCIIEN TEIL DER ARBEIT 121
7. VARIANTEN DER EXPERIMENTALUMGEBUNG 123
7.1 Domane 123
7.2 Der den Informationsvisualisierungen zugrunde liegende Datensatz 124
7.2.1 Reprasentationsformate der Informationsvisualisierungen 124
7.2.2 Komplexitatsgrad des Datensatzes 125
7.2.3 Datenstruktur des Datensatzes 128
7.2.4 Zweitcs Attributsrcprasentationssct von
Informationsvisualisierungen 131
7.3 Beschrcibung der Baseline-Bedingung und der
Informationsvisualisierungs-Bedingungen 133
8. BESCIIREIBUNG DES UNTERSUCHUNGSMATERIALS 145
8.1 Vorphase 145
8.2 Lernphase 150
8.3Testphase 157
8.4 Nachbefragungsphase
166
9. VORSTUDIEN ZUR UBERPRUFUNG DES UNTERSUCHUNGS-
MATERIALS UNO DER VARIANTEN DER
EXPERIMENTALUMGEBUNG 169
9.1 Vorstudie zur Oberpriifung de$ Untersuchungsmaterials 169
9.1.1 Methode 169
9.1.1.1 Probanden
9.1.1.2 Versuchsmaterial und Versnchsditrchfiihrung 7
9.1.2 Ergebnisse *70
9.2 Vorstudie zur Uberprufung der technlschen Stabilitat der
Informationsvisualisierungen 171
9.2.1 Methode 171
9.2.1.1 Probanden 777
9.2.1.2 Versuchsmaterial und Versuchsdurchfiihrung 7 77
9.1.2 Ergebnisse 171
10. EMPIRISCHE STUDIE ZUR UNTERSUCHUNG DES
E1NFLUSSES DER DIMENSIONALITAT UND CHROMATIK
VON INFORMATIONSVISUALISIERUNGEN AUF DEN
WISSENSERWERB 173
10.1 llypothesen 173
10.1.1 Eignung von Informationsvisualisierungen zum Wissenserwerb ... 173
10.1.2 Einfluss von Dimensionalitat und Chromatik von
Informationsvisualisierungen auf den Wissenserwerb 180
10.1.2.1 Einfluss von Chromatik 181
10.1.2.2 Einfluss von Dimensionalitat 188
10.1.2.3 Interaktion zxvischen Chromatik und Dimensionalitat.... 195
10.1.3 Informationssuche 198
10.2 Methode 200
10.2.1 Probanden 200
10.2.2 Versuchsmaterial und Versuchsdurchfuhrung 200
10.2.3 Versuchsdesign und abhangige Variablcn 202
10.3 Ergebnisse 206
10.3.1 Pramissen 206
10.3.1.1 Daten-Screening 206
10.3.1.2 Kontrollvariahlen , 207
10.3.1.3 Parallelitdt der beiden Reprdsentationssets von
Informationsvisualisierungen 214
10.3.2 Hypothescnprufungen 215
10.3.2.1 Eignung von Informationsvisualisierungen zum
Wissenserwerb 215
10.3.2.2 Einjluss von Dimensionalitat und Chromatik auf den
Wissenserwerb mit Informationsvisualisierungen 223
10.3.2.3 Informationssuche 228
10.3.3 Zusammenfassung der Ergebnisse und darauf basierende
Implikationen 230
10.4 Explorative Datenanalyse zur kausalen Klarung der Unterlegenheit
dreidimensionaler Bedingungcn 231
10.4.1 Raumlichkeit 232
10.4.1.1 Kognitive Oberlastung aufgrund der dritten
Raumdimension 232
10.4.1.2 Fur Dreidimensionalitdt spezifischen Charakteristika
der Anordnung der Informationseinheiten 249
10.4.1.3 Artifizielle Dreidimensionalitdt 250
10.4.1.4 Ojfene Fragen zum allgemeinen Anstrengungs- und
Schwierigkeitsgrad 250
10.4.1.5 Zusammenfassung 250
10.4.2 Interaktivitat 252
10.4.2.1 Schwierigkeit der Navigation und Orientierung 253
10.4.2.2 Rotation 255
10.4.2.3 Weitere Interaktionsmoglichkeiten 264
10.4.2.4 Zusammenfassung.. 270
10.4.3 Stratcgie 271
10.4.3.1 Analyse der Lernstrategien in zwei- und
dreidimensionalen Bedingungen 27/
10.4.3.2 Auswirkungen der Strategienutzung auf die
abhcingigen Variablen 274
10.4.3.3 Zusammenfassung 255
10.4,4 Zusammenfassung derBefunde der explorativen Datenanalyse ... 288
11. ABSCHLIEBENDE D1SKUSSION UNO
SCHLUSSFOLGERUNGEN 289
11.1 Diskussion der Angemessenheit der zum Wissenserwerb
verwendeten Informationsvisualisierungen 290
11.2 Diskussion der Befunde zum didaktischen Potential von
Informationsvisualisierungen 292
U .2.1 Das Forschungsparadigma dieser Arbeit 292
11.2.2 Empirische Befunde zum didaktischen Potential von
Informationsvisualisierungen 295
11.2.3 Jmplikationen 298
11.3 Diskussion der Befunde zum Einfluss von Dimensionalitat und
Chromatik von Informationsvisualisierungen auf den
Wissenserwerb 298
11.3.1 Diskussion der Befunde zur Chromatik 298
11.3.2 Diskussion der Befunde zur Dimensionalitat 299
11.3.3 Diskussion der Befunde zur Interaktion zwischen 302
Dimensionalitat und Chromatik
11.4 Diskussion der Befunde zur Informationssuche 303
11.5 Interne und externe Validitat der Befunde 394
11.6 Fazit und Ausblick 3gg
L1TERATURVERZEICHNIS 309
ANIIANG
I
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Die beiden Kanalc der menschlichen Informationsverarbeitung Scite
(in Anlchnung an Mayer, 2001, S. 44)
Abbildung 2: Der Verarbeitungsprozess von visucll dargebotcnem verbalen Seite
Material (in Anlehnung an Mayer, 2001, S. 59)
Abbildung 3: Theoretische Ausdifferenzierung der Cognitive Theory of Seite
Multimedia Learning von Mayer (2001)
Abbildung 4: Integratives Modcll des Text- und Bildverstehens Seite
(aus Schnotz Bannert, 1999, S. 222)
Abbildung 5: Integration verschiedcner Thcorien zur Verarbeitung von Seite
Kodalitaten
Abbildung 6: Klassifikationsraster fur Visualisicrungen. Seite
Abbildung 7: ContactMap von Nardi et al. (2002) Seite
Abbildung 8: Web Forager von Card, Robertson und York (1996) Scite
Abbildung 9: Film Finder von Ahlberg und Shneiderman (1994) Seite
Abbildung 10: WebBook von Card, Robertson und York (1996, S. 113) Seite
Abbildung 11: Lybcrworld von Hemmje (1999) Seite
Abbildung 12: ThemeScape vom Pacific Northwest Laboratory (USA) Seite
Abbildung 13: Kontext-Analysator der Siemens AG Seite
9
13
19
24
38
63
85
86
87
87
88
89
90
II
Abbildung 14: Daseline-Bedingung 1 - eine konventionelle textbasierte
Informationsreprasentation in Form einer Excel-Tabelle
Seite 134
Abbildung 15: Zweidimensionale polychrome Informatioosvisualisierung des Seite 139
Reprasentationssets 1 mit geoffnetem Pop-up-Fenster
Abbildung 16: Dreidimensionale polychrome Informationsvisualisierung des Seite 140
Reprasentationssets 1 in der Ausgangsposition
Abbildung 17: Rotierte dreidimensionale polychrome Informations- Seite 141
visualisierung des Reprasentationssets 1 mit Positionslinien
Abbildung 18: Reihenfolge der Testaufgaben
Abbildung 19: Phasen der Testdurchfiihrung
Abbildung 20: Versuchsdesign der Studie
Abbildung 21: Performanzebenen
Abbildung 22: Gesamtperformanzen im Vergleich
Abbildung 23: Gesamtsicherheitsgrade im Vergleich
Abbildung 24: Gesamtschwierigkeitsgrade im Vergleich
Abbildung 25: Gesamtanstrengungsgrade im Vergleich
Abbildung 26: MUtlere Fehleranzahl bei der Informationssuche fur die
Informationsvisualisierungs-Bedingungen
Seite 166
Seite 202
Seite 203
Seite 205
Seite 216
Seite 219
Seite 221
Seite 221
Seite 229
Abbildung 27: Mittleres Nutzungsausmaft der verschiedenen Kodierungsarten Seite 233
des Ziel-Attributs der jeweiligen Bedingung
Ill
Abbildung 28: Schwierigkeitseinstufungcn fur zwei- und dreidimcnsionale Seitc 241
Informationsvisualisicrungs-Bedingungen bezuglich des
Lerncns der Auspragungen der symbolischcn und riiumlichcn
Attribute sowie des Zicl-Attributs
Abbildung 29: „Raumlichc Performanz , „symboIischc Performanz und Seitc 245
„ZieI-Performanz der Baseline-Bedingung
Abbildung 30: Raumlichc, symbolische und Ziel-Pcrformanzen der zwei- und Seite 246
dreidimensionalcn Bedingungcn
Abbildung 31: Mittlere Gesamtperformanzen fur die vier Quartile der Seitc 258
Rotationsanzahl und des Rotationsgrads
Abbildung 32: Mittlere Gesamtperformanzen fur die vier Intensitatsquartile Seitc 259
der Rotationsanzahl und des Rotationsgrads, gcsplittet nach
Probandcn mit hohen und geringen raumlichcn Fahigkeitcn
Abbildung 33: Raumliche Performanz fur zwei- und drcidimensionale Seite 285
Bedingungen unter Berucksiehtigung der Nutzung oder
Nichtnutzung der Gruppicrungsstratcgie
Abbildung 34: Symbolische/Ziel-Pcrformanz fur zwei- und dreidimcnsionale Seitc 285
Bedingungen unter Berucksiehtigung der Nutzung oder
Nichtnutzung der Strategic „Bildliches Vorstellcn
Abbildung 35: Symbolische/Ziel-Performanz fur zwei- und dreidimensionalc Seitc 286
Bedingungen unter Berucksiehtigung der Nutzung oder
Nichtnutzung der Strategic „Bildcn von
Sinnzusammcnhangcn
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