Doktorarbeit

Doktorarbeit (Dissertation)


Gauss in der Stromleitung

Titel

Der Titel der Arbeit  ist
“Expertise und Modellbildung—MITOCAR”.

Download der Arbeit

Die Arbeit steht unter der folgenden Adresse zum Download bereit:
http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2806/ 

Gegenstandsbereich und Motivation

Innerhalb der Reichweite modellbasierten Lehrens und Lernens nehmen Expertenmodelle eine besondere Rolle ein. Sie sollen als Grundlage dienen, Novizen auf ihrem Weg zu Experten zu führen. Aus diesem Grund sollen auf ihrer Basis curriculare und lehr-lernmethodische Entscheidungen getroffen werden. Da einem Expertenmodell der höchste erwartbare Informationswert zu einem gegebenen Zeitpunkt unterstellt werden kann, wird seine Anwendung einerseits zur Bildung von Wissen mit hohem Transferwert vorgeschlagen, sowie andererseits zur Förderung von Wissens- und Handlungskompetenz, da es als das genuin Modellhafte gilt, insbesondere in unerwarteten Situationen für die Welt gültige Schlussfolgerungen ad hoc herzuleiten. Die Operation auf Expertenmodellen bietet im Vergleich zu allen anderen Modellen die Erwartung, dass Handlung in den meisten möglichen Fällen erfolgreich, d.h. im Sinne der vorliegenden Handlungsintention, ausgeführt werden kann. Dem kann zunächst vereinfachend entgegen gehalten werden, dass viele handlungsorientierte Aufgaben in praktischen Berufen nicht den maximal möglichen Schlussfolgerungserfolg benötigen um im Handlungsfeld im Rahmen erwartbarer Performanz als erfolgreich zu gelten. So ist z.B. die Information “Der Browser geht ins Internet” sachlich völlig falsch. Im Sinne der Herangehensweise mit Expertenmodellen müsste jemand, der im Begriff ist, die ersten Schritte im Internet zu vollziehen, erst einmal mehrere hundert Seiten Dokumentation über die beteiligten Internetprotokolle lesen, um genau zu verstehen, wie die als Browser bekannte Software und die tatsächliche Funktionalität der Internetprotokolle zusammenhängen. Erst danach wäre eine Handlungskompetenz erreicht, die in den meisten der erwartbaren Situationen zu erfolgreichem Handeln führen würde – und in der Tat: Sätze wie “mein Internet geht nicht” würden bei erfolgreicher Ausbildung in diesem Bereich der Vergangenheit angehören. Es würde also Vorteile bringen, sich mit den zugrunde liegenden Protokollen sehr genau auszukennen. Im Fokus der handlungsorientierten Kompetenz ist ein derart detailliertes Wissen jedoch – wenngleich in ausgesuchten Situationen hilfreich – wenig nützlich. Dem reinen Informationswert eines Expertenmodells kann somit ein Nützlichkeitswert eines Modells gegenübergestellt werden.

Beispielmodell aus MITOCAR

(Beispielmodell, ermittelt mit der Software MITOCAR, die ich im Rahmen der Dissertation entwickelt habe)

Fragestellung und Hypothese

Die Fragestellung, die sich daraus für die geplante Arbeit ergibt, lässt sich wie folgt zusammenfassen: Können Nützlichkeitsmodelle gegenüber Expertensystemen als davon teildisjunkte Modellstrukturen identifiziert und in einer verwertbaren Weise derart beschrieben werden, dass sie als einfache Grundlage zur curricularen Planung und zum Design für Unterricht entlang von handlungspraktischen Gegenständen einsetzbar sind? Expertenmodelle sind nur für einen ausgesuchten Ausschnitt an Ausbildungszielen eine geeignete Grundlage. Insbesondere bei handlungsorientierten Zielen sind Nützlichkeitsmodelle den Expertenmodellen vorzuziehen. Die Haupthypothese sei gegenüber der bisherigen Theorie der Mentalen Modelle derart spezifiziert: Nützlichkeitsmodelle sind gegenüber Expertenmodellen mit hinreichendem Kontrast empirisch quantifizierend identifizierbar und sind selbst keine Teilmodelle der Expertenmodelle.

Modelldiagnose innerhalb von MITOCAR

(Modelldiagnose innerhalb von MITOCAR)

Definitionen

Ein mentales Modell ist eine mentale und symbolische Repräsentation eines an sich komplexeren und unbekannten Zustands oder Zusammenhangs in der Welt. Der referenzierte Zustand oder Zusammenhang kann sowohl im kognitiven System selbst vorliegen oder sich außerhalb davon befinden. Ein mentales Modell entsteht bei jedem Äquilibrationsprozess: Immer dann, wenn internale Repräsentation und etwas in der Welt Referenzierbares zu einem Widerspruch führt. Mentale Modelle können sich bei wiederholter erfolgreicher Anwendung stabilisieren und damit zu einem Schema werden. Bei jeder Art der Entscheidungsfindung, für die kein Schema vorliegt oder – aus unterschiedlichen Gründen – keins zur Anwendung kommt, werden mentale Modelle gebildet. Dies ist unabhängig vom Abstraktionsgrad oder vom Grad der Bewusstheit der Entscheidung. Für jeden Gegenstandsbereich existiert eine Klasse an möglichen Expertenmodellen. Ein Expertenmodell ist ein Modell, das die meisten validen Schlussfolgerungen über die Welt in der spezifischen Domäne des Gegenstandsbereiches zu einer gegebenen Zeit zuläßt. Expertenmodelle sind so komplex, wie das potentiell verfügbare Wissen zur Entscheidungszeit. In natürlichen Kontexten werden Modelle nur benötigt um Äquilibration bezüglich eines speziellen Ziels oder für eine spezielle Aufgabe zu erreichen. Wenn die Äquilibration in diesem Sinne erreicht ist, gibt es keinen Grund mehr für weitere Assimilation oder Akkomodation. Das verfügbare Model ist möglicherweise falsch (z.B. Der Donnergott, der das Gewitter bringt), aber es stellt eine hinreichende Schlussfolgerungsbasis für eine erfolgreiche Handlung zur Verfügung (z.B. Schutz suchen). Anders ausgedrückt: Für die benötigte Klasse von Handlungen birgt das Modell hinreichend Information für die Entscheidung. Ein Expertenmodell wird hier an keiner Stelle benötigt. Für jedes Handlungsziel oder Klasse von Handlungszielen existiert eine Klasse von Modellen, die zum schnellsten (effizientesten) erfolgreichen Schlussfolgern über geplantes Verhalten führt. Die Komplexität und Reichweite dieser Modelle hängen sowohl vom epistemischen Zustand der lernenden Instanz und vom minimal benötigten Wissen ab, um die intendierte Handlung oder die Klasse der intendierten Handlungen ausreichend erfolgreich auszuführen (Nützlichkeitswert). Diese Modelle sind Nützlichkeitsmodelle.

Doktorvater Prof. Dr. Norbert M. Seel
(erwähnenswerte Schnappschüsse von meinem Doktorvater Prof. Dr. Norbert M. Seel bei einem Workshop über mentale Modelle an der Florida State University, Tallahassee)

Bisherige Arbeit

Die Kernhypothese der Arbeit wurde in allen drei Untersuchungen bestätigt: Nützlichkeitsmodelle sind gegenüber Expertenmodellen mit hinreichendem Kontrast empirisch quantifizierend identifizierbar und sind selbst keine Teilmodelle der Expertenmodelle. Das zur Prüfung dieser Hypothese entwickelte Instrumentarium MITOCAR (Model Inspection Trace of Concept and Relations) konnte erfolgreich eingesetzt werden. Es hat sich gegenüber anderen Verfahren als valide herausgestellt und als hoch reliabel. Zudem waren wir in der Lage mit dem Instrument, Wissensstrukturen von Gruppen (Konsensmodelle) homogen abzubilden. Das Instrument ist vollständig computergestützt realisiert und liefert Ergebnisse und auch Interpretationen in Form von umfangreichen Berichten (bislang in deutscher Sprache). Es konnte ferner bislang erfolgreich zur Beschreibung von Wissenstrukturen, zur wissensorientierten Bedarfsermittlung und zur curricularen Planung eingesetzt werden. Ferner existieren bereits angepasste Schnittstellen zu anderen Erhebungsverfahren (SMD und ACSMM) – andere sind in Arbeit (z.B. für DEEP).

Büro am Abschlusstag der Dissertation
(mein Büro am Abschlusstag)

Autor:
Datum: Montag, 10. Juli 2006 16:37
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