Erwerb komplexer fahraufgabenbezogener Problemlösekompetenzen: von der Theorie zur Praxis. Über die Eignung des 4C/ID-Modells zur didaktischen Gestaltung von Lernumgebungen zur Vermittlung von Gefahrenwahrnehmung

Abstract

Eine Teilkompetenz des Fahrenkönnens, die bei Fahranfängern deutlich geringer ausgeprägt ist als bei erfahrenen Fahrern, ist die Gefahrenwahrnehmung (Horswill & McKenna, 2004). Bei der Gefahrenwahrnehmung handelt es sich um eine sicherheitsrelevante Kompetenz. Eine geringere Ausprägung ist mit einer höheren Unfallneigung assoziiert. In Deutschland gliedert sich die Fahrausbildung in zwei Teile: in einen theoretischen und einen fahrpraktischen Teil. Im Theorieunterricht wird vermittelt, woraus sich im Verkehr Gefahrensituationen ergeben und es wird aufgezeigt, wie Gefahren abgewendet oder vermieden werden können. Die Idee ist, dass das, was im Theorieunterricht vermittelt wurde, automatisch auch im Realverkehr vom Fahranfänger umgesetzt werden kann. Wissen, das dekontextualisiert vermittelt wurde, kann aber beim Lösen realer Probleme oft nicht spontan angewendet werden (Renkl, 1996). Relevantes Wissen, das den Fahranfänger befähigt, angemessene Entscheidungen zu treffen, sollte deshalb im realen Anwendungskontext erworben werden (Brown, Collins, & Duguid, 1989). Bislang wird gefahrenspezifisches Wissen nach Bestehen der Fahrprüfung überwiegend eigenständig durch die bloße Teilnahme am Straßenverkehr erworben, sprich durch komplexes Problemlösen. Diese Art des Lernens ist für Domänenneulinge nicht die effektivste und effizienteste, um Wissen und Können zu erwerben. Unfallstatistiken zeigen, dass Fahranfänger in den ersten Monaten des Fertigkeitserwerbs zu schwerwiegenden Fahrfehlern neigen. Der Erwerb von Fahrerfahrung ist mit einem Dilemma verbunden, in der Literatur auch als Young Driver Paradox bezeichnet. Einerseits steigt das Risiko zu verunfallen mit der Häufigkeit, mit der der Fahranfänger aktiv am Verkehr teilnimmt. Anderseits werden nur durch das Fahren selbst die Kompetenzen erworben, die Fahrer zur Vermeidung von Unfällen befähigen (Debus, Leutner, Brünken, Skottke, & Biermann, 2008). Im Vergleich zum Fahrenlernen im Realverkehr bieten Fahrsimulationen die Möglichkeit einer realitätsnahen Auseinandersetzung mit domänenspezifischen Inhalten, ohne dass der Lerner Risiken ausgesetzt ist. Dass mittels computerbasierter Lernanwendungen, die über bewegtes Bildmaterial gefahrenspezifisches Wissen vermitteln, Gefahrenwahrnehmung effektiv trainiert werden kann, konnte bereits vielfach empirisch nachgewiesen werden (z. B. McDonald, Goodwin, Pradhan, Romoser, & Williams, 2015). Nicht nur, dass es sich zu Beginn der Phase des eigenständigen Fahrens um eine riskante Zeit handelt, in der Fahrerfahrungen häufig unangeleitet gesammelt werden, bei vielen alltäglichen Tätigkeiten lässt sich beobachten, dass jahrelange Erfahrung nicht unbedingt dazu führt, dass Personen qualitativ immer besser in ihren Leistungen werden. Bloßes Sammeln von Erfahrungen, das heißt, wenn immer wieder die gleichen Abläufe und die gleichen Aktivitäten wiederholt ausgeführt werden, führt eher zu Automatisierung und damit zu geringerer kognitiver Beanspruchung durch die Aufgabe (Shiffrin & Schneider, 1977). Flexibel anwendbares Wissen kann auf effektivere und effizientere Weise erworben werden: durch Anleitung und zielgerichtetes Üben, wie es bspw. im Rahmen des Cognitive Apprenticeship (Collins, Brown, & Newman, 1989) praktiziert wird. Voraussetzung für flexibel anwendbares Wissen sind kognitive Schemata bzw. mentale Modelle, in denen nicht nur Faktenwissen, sondern auch Wissen über kausale Zusammenhänge zwischen diesen einzelnen Wissenselementen auf eine Weise organisiert ist, sodass es rasch abgerufen werden kann. Ein Instruktionsdesignmodell, das den Erwerb von Handlungswissen in den Mittelpunkt stellt und den Erwerb flexibel anwendbaren Wissens zum Ziel hat, ist das 4C/ID-Modell (van Merriënboer & Kirschner, 2018). Kernstück von Lernumgebungen, die auf dem 4C/ID-Modell basieren, sind Aufgaben, die Lerner mit ganzheitlichen authentischen Problemen konfrontieren. Da das Modell bereits in anderen, aber strukturell vergleichbaren Wissensbereichen, wie beispielsweise in der medizinischen Ausbildung, erfolgreich für die Entwicklung von Lernumgebungen eingesetzt werden konnte, war es naheliegend, dieses Modell auch auf dessen Anwendbarkeit für den Bereich Gefahrenwahrnehmung zu prüfen. Zu diesem Zweck wurden im vorliegenden Projekt insgesamt drei Studien durchgeführt. Anhand des Expert Performance Approach (Ericsson & Smith, 1991) konnten in Studie 1 sicherheitsrelevante Lerninhalte identifiziert werden, die für Studie 2 aufbereitet und zu Lernaufgaben weiterentwickelt wurden. Mit Studie 2 wurde das Ziel verfolgt, spezifische Modellannahmen des der Lernanwendung zugrunde gelegten Instruktionsdesigns auf ihre Gültigkeit für den Wissensbereich Gefahrenwahrnehmung zu überprüfen. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen die Annahme des 4C/ID-Modells, dass Lernanwendungen zur Fahranfängervorbereitung sowohl Unterstützende als auch Prozedurale Zusatzinformationen bereitstellen sollten, um Lerner optimal beim Kompetenzerwerb zu unterstützen, da durch beide Arten an Zusatzinformationen unterschiedliche Teilkompetenzen der Gefahrenwahrnehmung gefördert werden. Mit den Ergebnissen von Studie 3 konnte aufgezeigt werden, dass mit adaptiv auf die Bedürfnisse der Lerner zugeschnittener instruktionaler Unterstützung effizienter gelernt werden kann als mit instruktionaler Unterstützung, die für alle Lerner gleich und vollumfänglich dargeboten wird. Durch das vorliegende Projekt konnte die Eignung des 4C/ID-Modells für eine weitere komplexe Domäne außerhalb technischer oder medizinischer Wissensbereiche bestätigt werden. Auch kann aufgrund der Ergebnisse angenommen werden, dass dieser Instruktionsdesignansatz neben der Vermittlung von Gefahrenwahrnehmung auch zur Förderung weiterer fahrbezogener Teilkompetenzen gewinnbringend eingesetzt werden kann.

Inexperienced drivers exhibit lower hazard perception skills than experienced drivers (Horswill & McKenna, 2004). Withal hazard perception is a safety-relevant skill. Lower hazard perception skills are associated with a higher accident risk. Beside the practical driving, driver training in Germany also encompasses a theoretical part. Theory classes provide learner drivers with information about what constitutes hazardous situations and how hazards can be avoided. The idea is that learner drivers can implement this knowledge in real traffic when needed. But learners often struggle applying knowledge acquired in the classroom when facing real problems (Renkl, 1996). Therefore, learner drivers should acquire relevant knowledge under real conditions (Brown, Collins, & Duguid, 1989). So far, learner drivers predominantly acquire hazard-specific knowledge through independant driving after they attain their driving license, in other words through complex problem solving. This is not the most effective and efficient way for novices to acquire knowledge and skills. Accident statistics illustrate that novice drivers in the first few months of solo driving tend to make serious driving errors. The acquisition of driving experience is associated with a dilemma, in the literature referred to as the Young Driver Paradox. That means, on the one hand the risk for an accident increases with the frequency with which the novice driver participates in traffic. On the other hand the skills needed to avoid accidents are only acquired by driving itself (Debus, Leutner, Brünken, Skottke, & Biermann, 2008). Compared to learning to drive in real traffic, driving simulations offer the opportunity to acquire knowledge and skills under realistic conditions without having the learner driver exposed to any risk. Computer-based learning applications which impart hazard-specific information can be used effectively to train hazard perception. This has been proven empirically many times already (e.g. McDonald, Goodwin, Pradhan, Romoser, & Williams, 2015). Not only is the beginning of the career of solo driving a risky time in which driving experience is gained usually without any guidance, it has been observed that many everyday skills even after years of experience, do not necessarily improve. Carrying out the same activities and courses of action over and over again leads to automation and thus to less cognitive demand during the task (Shiffrin & Schneider, 1977). Flexibly applicable knowledge can be acquired in a more effective and efficient way: through guidance and deliberate practice, how it is practised within the context of cognitive apprenticeship (Collins, Brown, & Newman, 1989), for instance. Requirement for flexibly applicable knowledge are cognitive schemes or mental models in which, not only factual knowledge, but also information about causal relationships between those individual knowledge elements is organized in a manner that it can be accessed quickly. One instructional design approach that highlights the acquisition of practical knowledge and aims at the acquisition of flexibly applicable knowledge is the 4C/ID model (van Merriënboer & Kirschner, 2018). Key to learning environments based on the 4C/ID model are tasks that confront learners with holistic and authentic problems. The model has already been used successfully in other, but comparable knowledge domains, for example in medical education. Therfore, it was obvious to test this model for its applicability to the development of hazard perception trainings as well. To this end, three studies were conducted in the project at hand. On the basis of the Expert Performance Approach (Ericsson & Smith, 1991) in the first study, safety-relevant learning contents could be identified which have been prepared and developed further into learning tasks for study 2. The second study aimed at examining specific assumptions of the 4C/ID model for their validity for hazard perception training. The results of this study confirmed the assumption of the 4C/ID model that learning environments in driver training should provide both supportive and procedural information because both types of information promote different hazard perception sub-skills. The results of study 3 revealed that learning can be more efficient with adaptive instructional support tailored to the individual needs than with instructional support that is provided in a similar manner and in its entirety to all learners. The project demonstrated the suitability of the 4C/ID model for another complex domain beyond technical or medical fields of knowledge. On the basis of the results it can also be assumed that this instructional approach, apart from imparting hazard perception, can also be gainfully used to promote further driving-related sub-skills.