Self-regulated learning in digital learning environments in university and the classroom : a prerequisite and improvable competence for (pre-service) teachers and students

Abstract

Future teachers can positively impact students' academic performance and future career success by fostering their future skills early on. One of these future skills is self-regulated learning, which involves using cognitive, metacognitive, and motivational learning strategies to reach individual learning goals. When teaching self-regulation strategies, (future) teachers play a dual role. On the one hand, they act as self-regulated learners who serve as a model for their students by using these strategies themselves. On the other hand, they explicitly teach self-regulation strategies to their students in the classroom, creating learning opportunities that enhance self-regulated learning. To achieve this in the classroom, pre-service teachers must internalize the use of self-regulation strategies themselves and need to acquire knowledge of how to support their students’ self-regulated learning. Due to the Coronavirus (COVID-19) pandemic, digital learning environments have experienced an upswing and enable a wide range of applications for knowledge transfer. Accordingly, they are suitable for providing future teachers with the necessary skills and knowledge to promote self-regulated learning in their students. However, most digital learning environments are autonomous and already require self-regulation skills to use them effectively. While there is already a range of research looking at the effectiveness of digital learning environments, research into self-regulated learning in this domain, specifically for pre-service teachers, is still relatively new. Therefore, this thesis aims to explore the dual role of self-regulated learning as a prerequisite for learning in digital learning environments and as a competence that digital learning environments can foster. Moreover, this thesis focuses on the target group of students, specifically pre-service teachers, in order to explore and promote their education through digital learning environments. To use digital learning environments for learning, the technology must first be accepted by the learners. Based on the Technology Acceptance Model, Study I used a structural equation model to analyze the extent to which self-regulated learning influences the acceptance of e-learning and is, therefore, a prerequisite for learning in digital learning environments. The results show that self-regulated learning is an important factor for the acceptance of e-learning environments and is, thus, a prerequisite for learning in digital learning environments. Since self-regulated learning is not only a prerequisite for learning in digital learning environments but can also be actively promoted by them, Study II dealt with the needs of pre-ervice teachers in digital learning environments to improve the design of learner-oriented digital learning environments. However, there is still a lack of knowledge about individual differences in pre-service teachers' self-regulated learning, which is why latent profile analyses were used to gain further insights. The results support a three-profile solution for prospective teachers with low, moderate, and high self-regulation profiles. It was found that self-regulation training in digital learning environments is effective for prospective teachers with different self-regulation profiles, especially in terms of declarative knowledge, and beneficial in terms of strategy use, especially for those belonging to the low profile. The research landscape has shown that pre-service teachers often have incomplete knowledge of self-regulated learning and, accordingly, have difficulties in teaching it directly to their students in the classroom. Since e-learning environments require a high degree of self-discipline and often have high drop-out rates, Study III used the innovative approach of digital learning games and developed an educational game specifically designed to promote pr-service teachers’ self-regulated learning. For an educational game to be effective, it must be highly user-friendly and contribute to a positive user experience. The aim of Study III was to evaluate the usability and user experience of the educational game Regulatia and to identify the prototype’s strengths and weaknesses. The results indicate that Regulatia is user-friendly and creates a positive user experience. The graphic design, the narrative, and the type of knowledge conveyed were identified as strengths. The text design, technical difficulties, and the scope and complexity of the content were identified as weaknesses. Future teachers can also indirectly promote their pupils’ self-regulated learning by using suitable digital learning environments. Digital learning games offer an innovative way to teach students in the classroom. Previous meta-analyses have shown that digital learning games can have positive effects on learning at all education levels. However, the research of previous studies was limited to work conducted up to 2015. In the last five years, technological development has made rapid progress and opened up new possibilities. Digital learning games have become more accessible for teachers, and the number of electronic devices in schools has increased as a result of the digital transformation. Study IV, therefore, conducted a meta-analysis of the effectiveness of digital learning games in the school context between 2015 and 2020. In contrast to traditional learning techniques, the Integrated Design Framework for Playful Learning was used to investigate how well digital learning games affect cognitive, metacognitive, and affective-motivational learning outcomes. As metacognitive outcomes have never been investigated before, Study IV extends the research to include this factor. The results show that using digital learning games in the classroom leads to better learning outcomes than conventional methods. A medium effect was found for cognitive learning outcomes, a small effect for affective-motivational outcomes, and no statistically significant effect for metacognitive learning outcomes. Furthermore, the effect of digital learning games was not significantly influenced by confounding, personal, or environmental moderators. In summary, the present thesis contributes to research on self-regulated learning as a prerequisite for digital learning and as a skill that can be fostered in pre-service teachers.

Zukünftige Lehrkräfte können positiv zur schulischen Leistung ihrer Schülerinnen und Schüler und damit zu einer guten Basis für eine spätere erfolgreiche berufliche Laufbahn beitragen, indem sie frühestmöglich deren future skills fördern. Einer dieser future skills ist das Selbstregulierte Lernen, welches den Einsatz kognitiver, metakognitiver und motivationaler Lernstrategien zur Erreichung individueller Lernziele beinhaltet. Bei der Vermittlung von Selbstregulationsstrategien nehmen (zukünftige) Lehrkräfte eine Doppelrolle ein. Zum einen sind sie selbst selbstregulierte Lernende, die durch ihren eigenen Strategieeinsatz als Modell für ihre Schülerinnen und Schüler dienen. Zum anderen können sie ihren Schülerinnen und Schülern explizit Selbstregulationsstrategien im Unterricht vermitteln sowie Lerngelegenheiten schaffen, die das Selbstregulierte Lernen stärken. Um dies im Unterricht leisten zu können, müssen angehende Lehrkräfte selbst den Einsatz von Selbstregulationsstrategien verinnerlichen und Wissen aufbauen, wie sie das Selbstregulierte Lernen bei ihren Schülerinnen und Schülern fördern können. Aufgrund der COVID-19 Pandemie haben digitale Lernumgebungen einen Aufschwung erfahren und ermöglichen vielfältige Einsatzmöglichkeiten zur Wissensvermittlung. Dementsprechend sind sie geeignet, um zukünftigen Lehrkräften die benötigten Kompetenzen und das Wissen zur Förderung des Selbstregulierten Lernens bei ihren Schülerinnen und Schülern zu vermitteln. Allerdings sind die meisten digitalen Lernumgebungen autonom und erfordern bereits Selbstregulationsfähigkeiten, um diese effektiv nutzen zu können. Es existiert zwar schon eine Bandbreite an Forschung, die sich mit der Effektivität von digitalen Lernumgebungen beschäftigt, allerdings ist die Erforschung des Selbstregulierten Lernens in dieser Domäne und speziell für angehende Lehrkräfte noch relativ neu. Deshalb ist das Ziel der vorliegenden Thesis, zum einen die Doppelrolle des Selbstregulierten Lernens als Voraussetzung für das Lernen in digitalen Lernumgebungen sowie als Kompetenz, die durch digitalen Lernumgebungen gefördert werden kann, zu erforschen. Zum anderen fokussiert sich die vorliegende Thesis auf die Zielgruppe der Studierenden und speziell auf angehende Lehrkräfte, um deren Ausbildung durch digitale Lernumgebungen zu erforschen und zu fördern. Um digitale Lernumgebungen zum Lernen nutzen zu wollen, muss die Technologie von den Lernenden zunächst akzeptiert werden. Studie I analysierte auf Basis des Technology Acceptance Models mittels eines Strukturgleichungsmodells inwiefern das Selbstregulierte Lernen einen Einfluss auf die Akzeptanz von E-Learning hat und dementsprechend als Voraussetzung für das Lernen in digitalen Lernumgebungen gilt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Selbstregulierte Lernen einen wichtigen Faktor für die Akzeptanz von E-Learning Umgebungen darstellt und dementsprechend eine Voraussetzung für das Lernen in digitalen Lernumgebungen ist. Da das Selbstregulierte Lernen nicht nur eine Voraussetzung für das Lernen in digitalen Lernumgebungen ist, sondern ebenfalls durch diese aktiv gefördert werden kann, beschäftigte sich Studie II mit den Bedürfnissen von angehenden Lehrkräften in digitalen Lernumgebungen, um die Gestaltung von lernerorienten digitalen Lernumgebungen zu verbessern. Es mangelt jedoch immer noch an Wissen über die individuellen Unterschiede im Selbstregulierten Lernen von angehenden Lehrkräften, weshalb latente Profilanalysen genutzt wurden, um weitere Erkenntnisse zu erlangen. Die Ergebnisse bestärken eine Drei-Profil-Lösung bei angehenden Lehrkräften mit einem niedrigen, moderaten und hohen Selbtregulationsprofil. Es zeigte sich, dass Selbstregulationstraining in digitalen Lernumgebungen für angehende Lehrkräfte mit verschiedenen Selbstregulationsprofilen vor allem in Bezug auf deklaratives Wissen effektiv ist und in Bezug auf Strategienutzung vor allem für Personen, die dem niedrigen Profil angehören, profitabel ist. Die Forschungslandschaft hat gezeigt, dass angehende Lehrkräfte oftmals ein lückenhaftes Wissen über das Selbstregulierte Lernen besitzen und dementsprechend Schwierigkeiten haben, dieses direkt im Unterricht an ihre Schülerinnen und Schüler zu vermitteln. Da E-Learning Umgebungen ein hohes Maß an Selbstdisziplin erfordern und oft hohe Abbruchquoten verzeichnen, wurde in Studie III der innovative Ansatz von digitalen Lernspielen genutzt und ein Lernspiel entwickelt, welches speziell das Selbstregulierte Lernen von angehenden Lehrkräften fördern soll. Damit ein Lernspiel effektiv sein kann, muss es eine hohe Nutzerfreundlichkeit besitzen und eine positive Wahrnehmung bei den Nutzenden hinterlassen. Das Ziel von Studie III war die Evaluation der Benutzerfreundlichkeit und der Nutzererfahrung des Lernspiels Regulatia sowie die Ermittlung von Stärken und Verbesserungsmöglichkeiten des Prototyps. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Regulatia benutzerfreundlich ist und ein positives Nutzererlebnis hervorruft. Als Stärken wurden die grafische Gestaltung, die Erzählung und die Art des vermittelten Wissens identifiziert. Als Schwächen wurden die Textgestaltung, technische Schwierigkeiten sowie der Umfang und die Komplexität der Inhalte identifiziert. Zukünftige Lehrkräfte können das Selbstregulierte Lernen ihrer Schülerinnen und Schüler indirekt auch durch die Verwendung von geeigneten Lernumgebungen fördern. Digitale Lernspiele bieten eine innovative Möglichkeit, Schülerinnen und Schüler im Klassenzimmer zu unterrichten. Frühere Meta-Analysen haben gezeigt, dass digitale Lernspiele positive Auswirkungen auf das Lernen auf allen Bildungsebenen haben können. Die Forschung bisheriger Studien beschränkte sich jedoch auf Arbeiten, die bis 2015 durchgeführt wurden. In den letzten fünf Jahren hat die technologische Entwicklung rasante Fortschritte gemacht und neue Möglichkeiten eröffnet. Digitale Lernspiele sind für Lehrkräfte besser zugänglich geworden und die Anzahl der elektronischen Geräte in den Schulen hat im Zuge des digitalen Wandels zugenommen. In Studie IV wurde deshalb eine Meta-Analyse zur Wirksamkeit von digitalen Lernspielen im Schulkontext zwischen 2015-2020 durchgeführt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lerntechniken wurde basierend auf dem Integrated Design Framework for Playful Learning untersucht, wie gut sich digitale Lernspiele auf kognitive, metakognitive und affektiv-motivationale Lernergebnisse auswirken. Da metakognitive Ergebnisse noch nie untersucht wurden, erweitert Studie IV die Forschung um diesen Faktor. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz digitaler Lernspiele im Unterricht im Vergleich zu konventionellen Methoden zu besseren Lernergebnissen führt. Für kognitive Lernergebnisse zeigte sich ein mittlerer Effekt, für affektiv-motivationale ein kleiner Effekt und kein statistisch signifikanter Effekt zeigte sich für metakognitive Lernergebnisse. Weiterhin wurde die Wirkung der digitalen Lernspiele nicht signifikant durch konfundierende, persönliche oder umgebungsbedingte Moderatoren beeinflusst. Zusammenfassend liefert die vorliegende Thesis einen Beitrag für die Erforschung des Selbstregulierten Lernens als Voraussetzung zum digitalen Lernen sowie als förderbare Kompetenz bei angehenden Lehrkräften.