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Aus diesen ersten Ausführungen ergeben sich schon wichtige Konsequenzen für die Praxis. Multimediale Lernmaterialien sollen sorgfältig aufbereitet werden, damit zum Beispiel nicht unnötige Details von Bildern die Bildung mentaler Modelle und damit nachhaltiges Lernen verhindern. Das heißt also, dass wir nicht von einem allgemeinen Vorteil durch die Verwendung von Materialien bestehend aus Bildern und Texten (vergleiche MultimediaprinzipMultimediaprinzip, Mayer 2009) ausgehen dürfen. Vielmehr sollen Prinzipien wie das RelevanzprinzipRelevanzprinzip (Darbietung von lernrelevanten Informationen), das RedundanzprinzipRedundanzprinzip (Vermeidung von doppelter Darbietung von Information) oder das signaling-Prinzipsignaling-Prinzip (Hervorhebung wichtiger Elemente im Lernmaterial) sicherstellen, dass die dargebotenen multimedialen Materialien vor allem relevante Lernprozesse initiieren und nicht unnötigerweise kognitive Ressourcen verbrauchen (Mayer 2009). Weiterhin kann die Überlastung der einzelnen Verarbeitungskanäle im Arbeitsgedächtnis dadurch vermieden werden, dass die Bild- und Textanteile des Lernmaterials in verschiedenen Sinnesmodalitäten dargeboten werden und die Kapazität der Kanäle damit optimal genutzt wird (vergleiche ModalitätsprinzipModalitätsprinzip). Die Effizienz dieser und anderer Designprinzipien hängt jedoch stark vom Vorwissen der Lerner ab, und zwar kann ihr Einsatz bei Lernern mit hohem Vorwissen im Sinne des sogenannten expert reversal effectexpert reversal effect kontraproduktiv sein (vergleiche Kalyuga et al. 2003; Sweller 2004; Plass et al. 2010). Schließlich soll bei der Anwendung der Designprinzipien berücksichtigt werden, dass sie meistens nicht direkt auf den Fremdsprachenkontext übertragbar sind. Es ist also hier auch mit veränderten Bedingungen zu rechnen.

Vor diesem Hintergrund werden in den folgenden Abschnitten einzelne Designprinzipien vorgestellt. Dabei werden die Prinzipien in Anlehnung an Mayer (2009) zunächst anhand von Beispielen beschrieben und anschließend wird die zugehörige empirische Befundlage vorgestellt. Schließlich werden – soweit vorhanden – weiterführende Ergebnisse aus dem Bereich des Fremdsprachenlernens vorgestellt, die von den Ergebnissen aus Studien mit muttersprachlichen Probanden abweichen. Da bisher insgesamt circa 30 Designprinzipien formuliert und erforscht wurden (vergleiche van Merriënboer & Kester 2014), beschränken wir uns im Folgenden lediglich auf die drei folgenden Prinzipien: das Modalitätsprinzip, das Kontiguitätsprinzip und das Redundanzprinzip.

Das Modalitätsprinzip

Nach van Merriënboer & Sweller (2010: 89) wird das Modalitätsprinzip wie folgt definiert: „Replace a written explanatory text and another source of visual information (unimodal) with a spoken explanatory text and the visual source of information (multimodal)“. Dabei wird davon ausgegangen, dass die simultane Darbietung von Text und Bild am besten unterschiedliche Sinnesmodalitäten kombinieren sollte, um jeweils die Kapazität der beiden Verarbeitungskanäle optimal zu nutzen und eine eventuelle kognitive Überlastung zu vermeiden (vergleiche Low & Sweller 2005; Brünken, Plass & Leutner 2004). Nehmen wir ein konkretes Beispiel: Ein Kollege oder eine Kollegin von Ihnen möchte ein Tutorial zu einem Tool zur Erstellung von Quizzen für das Lehrerkollegium in der Sprachschule vorbereiten. Dabei möchte er oder sie die verschiedenen Schritte zur Erstellung eines Quiz erklären, indem die entsprechenden Bildschirmaktionen gezeigt und kommentiert werden. Sie werden nun gefragt, ob es besser wäre, die Kommentare zu den jeweiligen Bildschirmaktionen schriftlich oder mündlich darzubieten. In diesem Fall würde sich eine auditive Darbietung der Kommentare anbieten, damit der Sprachanteil der Information ausschließlich über den sprachlich-auditiven Kanal und die Bildschirmaufnahmen über den visuell-piktorialen Kanal verarbeitet werden. Bei der simultanen Darbietung von geschriebenem Text und den Bildschirmaufnahmen besteht hingegen die Gefahr, dass es zu einer Teilung der Aufmerksamkeit bei der Wahrnehmung kommt (beides kann nur visuell wahrgenommen werden) und die entsprechenden verbalen und piktorialen Modelle bei der Verarbeitung nicht erfolgreich aufeinander bezogen und integriert werden können.

Die bisherige empirische Forschung hat die Effizienz des Modalitätsprinzips mehrfach belegt (vergleiche zum Beispiel Mousavi, Low & Sweller 1995; Tindall-Ford, Chandler & Sweller 1997; Jeung, Chandler & Sweller 1997; Mayer & Moreno 1998; Moreno & Mayer 1999; Moreno, Mayer, Spires & Lester 2001; Moreno & Mayer 2002; Craig, Gholson & Driscoll 2002). So wurde in der Studie von Mousavi et al. (1995) beobachtet, dass die Kombination eines Diagramms und eines gesprochenen Textes beim Lösen von Geometrieproblemen effizienter war als die Kombination eines Diagramms und eines geschriebenen Textes (vergleiche Mayer & Moreno 1998). Weiterhin wies Mayer (2005b: 177) in einer Metastudie auf der Basis von insgesamt 21 Experimenten zum Modalitätsprinzip eine durchschnittliche Effektstärke von 0.97 (starker Effekt) nach. Daraus ergibt sich also, dass das Modalitätsprinzip auf einer relativ soliden empirischen Basis steht.

Andere Experimente haben jedoch gezeigt, dass das Modalitätsprinzip nicht bedingungslos zu einem Mehrwert führt. So hat Sweller (2004, 2005; vergleiche auch Rummer, Furstenberg & Schweppe 2008) festgestellt, dass das Prinzip nur dann auftritt, wenn die Bild- und Textverarbeitung simultan erfolgen soll und die Lerner zu einer Aufsplitterung der Aufmerksamkeit verleitet werden (vergleiche split-attention-Effekt). Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn in einem Buch eine Graphik zu den steigenden Zahlen der Deutschlerner weltweit auf einer Seite steht und die dazugehörenden Erklärungen auf der darauffolgenden Seite stehen. In diesem Zusammenhang trägt also das Modalitätsprinzip zur Reduzierung der extrinsischen kognitiven Belastung durch die unterschiedlichen Seiten bei. Leahy, Chandler & Sweller (2003) konnten diesen Mehrwert auch in ihrer Studie nachweisen: Lerner mit einem Lernmaterial bestehend aus einer Graphik und auditiv dargebotenen Erklärungen, die nicht isoliert voneinander verstanden werden konnten, schnitten besser ab als Lerner mit einer Graphik und visuell dargebotenen Erklärungen. Die Autoren weisen jedoch auch darauf hin, dass sich der Vorteil einer solchen multimodalen Darbietung der Lernmaterialien nur dann beobachten lässt, wenn die Lernmaterialien eine erhebliche intrinsische kognitive Belastungintrinsische kognitive Belastung (intrinsic cognitive load) mit sich bringen, zum Beispiel, wenn die verschiedenen Elemente des Lernmaterials einen hohen Interaktivitätsgrad aufweisen und daher inhaltlich anspruchsvoll sind (vergleiche auch Tindall-Ford et al. 1997). In einem weiteren Experiment stellen Leahy et al. (2003) auch fest, dass das Modalitätsprinzip keine Lernvorteile mit sich bringt, wenn neben einer selbsterklärenden Graphik zusätzliche auditive Erklärungen angeboten werden. Da die auditiv dargebotenen Erklärungen in dem Fall als überflüssig anzusehen sind, kann eine solche doppelte Darbietung der Information zu Leistungseinbußen führen. So war in dem Experiment die Gruppe ohne Erklärungen der Gruppe mit auditiv dargebotenen Erklärungen überlegen. Den negativen Effekt einer doppelten Darbietung von Information fasst Mayer unter dem sogenannten Redundanzprinzip zusammen (Mayer 2009; vergleiche auch Sweller & Chandler 1991). Weiterhin stellt Ginns (2005) in seiner Metaanalyse von insgesamt 43 empirischen Studien unter anderem fest, dass die multimodale Darbietung der Lernmaterialien keinen Lernmehrwert darstellt, wenn die Lerner die Wiedergabe des gesprochenen Textanteils durch entsprechende Funktionen steuern können (zum Beispiel durch einen Abspielregler, vergleiche auch Betrancourt 2005).

Bisher wurden wenige empirische Untersuchungen zur Relevanz des Modalitäts-Prinzips im Kontext des Fremdsprachenlernens durchgeführt. Eine Ausnahme bildet jedoch die Studie von Suñer (2011), in der drei unterschiedliche Aufbereitungen eines Hypertextes miteinander verglichen wurden:

 Gruppe 1: rein textueller Hypertext bestehend aus einer hierarchischen Navigationsleiste und den schriftlich dargebotenen Hypertextknoten (nur Text);

 Gruppe 2: multimedialer Hypertext bestehend aus einer graphischen Übersicht als Navigationsoberfläche und den schriftlich dargebotenen Hypertextknoten (Bild und Text);

 Gruppe 3: multimodaler Hypertext bestehend aus einer graphischen Übersicht als Navigationsoberfläche und den auditiv dargebotenen Hypertextknoten (Bild und Audio).

Die Ergebnisse der Tests zum Textverstehen zeigen eindeutig, dass nur die Experimentalgruppe 2 (Bild und Text) der Experimentalgruppe 1 (nur Text) signifikant überlegen war. Die Experimentalgruppe 3 (Bild und Audio) schnitt zwar besser als Gruppe 1 (nur Text) ab, der Unterschied war jedoch nicht signifikant. Der Autor schließt daraus, dass das Multimediaprinzip (die Darbietung von Bild und Text ist lernförderlicher als nur Text) für den L2-Spracherwerb relevanter zu sein scheint als das Modalitätsprinzip. Die bedingte Effizienz des Modalitätsprinzips erklärt der Autor in Anlehnung an das control-of-processing principlecontrol-of-processing principle von Schnotz (2005), nach dem die visuelle Darbietung von Texten bei statischen Bildern, bei schwierigen Texten und bei begrenzter Lernzeit günstiger ist als die auditive Darbietung. So spielt die unterschiedliche Natur der jeweiligen Reizinformationen bei der Überlegenheit der visuellen Darbietung des Textes gegenüber der auditiven Darbietung eine wichtige Rolle. Während das Verarbeitungstempo bei gesprochener Sprache aufgrund der Kurzlebigkeit und Flüchtigkeit der auditiven Reize kaum beeinflussbar ist, kann der Lerner bei geschriebener Sprache aufgrund der Stabilität der visuellen Reize die Verarbeitungsgeschwindigkeit an die eigenen Bedürfnisse anpassen (zum Beispiel langsamer lesen bei thematisch schwierigen Texten). Hier hilft selbst die Nutzung einer Abspielsteuerung bei Audio-Texten nicht, denn die Geschwindigkeit der Aufnahmen bleibt auch nach fünf oder zehn Wiederholungen unverändert. Auch die Flüchtigkeit animierter Bilder kann dazu führen, dass der Lerner insgesamt weniger Kontrolle über die Geschwindigkeit der simultanen Verarbeitung von Text und Bild hat und sich daher zum schnellen Wechseln zwischen animierten Bildern und geschriebenem Text gezwungen sieht. Die damit verbundene kognitive Überlastung (split-attention) kann in diesem Fall jedoch durch die Nutzung eines Abspielreglers vermieden werden, anhand dessen der Lerner die Animation nach Bedarf stoppen kann. Der Einsatz solcher instruktionalen Designmaßnahmen wurde bereits in einigen Studien zur Grammatikvermittlung erfolgreich umgesetzt.

Das Kontiguitätsprinzip

Das KontiguitätsprinzipKontiguitätsprinzip, das van Merriënboer & Sweller (2010: 89) unter dem split-attention effectsplit-attention effect zusammenfassen, definieren die Autoren folgendermaßen: „Replace multiple sources of information, distributed either in space (spatial split attention) or time (temporal split attention), with one integrated source of information“. Das Prinzip lässt sich vor dem Hintergrund der zuvor präsentierten Theorien zum multimedialen Lernen (Mayer 2005a, 2009; Schnotz 2005) begründen, und zwar soll damit die kognitive Überlastung vermieden werden, die sich aus der zeitlich oder räumlich separaten Darbietung von Text und Bild ergeben kann. Der Versuch, Text- und Bildinformation im Arbeitsgedächtnis aufeinander zu beziehen, die zeitlich oder räumlich nicht gemeinsam vorhanden sind, verursacht einen erhöhten Verbrauch an kognitiven Ressourcen, der oft mit Leistungseinbußen einhergeht (vergleiche Sweller 2004). Durch die Integration von Bildern und Wörtern in der Lernumgebung kann also der split-attention-Effekt reduziert und somit die simultane Verarbeitung beider Informationsarten im Arbeitsgedächtnis unterstützt werden (vergleiche Schnotz 2005: 61). Dies betrifft nach Clark & Mayer (2016: 91ff) aber nicht nur die Präsentation von Bildern und Texten im Allgemeinen, sondern auch eine Reihe von weiteren Aspekten, die sowohl für allgemeine Lernmaterialien als auch für Sprachlernplattformen relevant sind. In folgenden Kontexten kann die Aufmersamkeitsteilung nach Clark & Mayer (2016: 5) einen lernhemmenden Effekt haben:

 die separate Darbietung von Graphiken und Texten auf scrollenden Websites;

 die separate Darbietung von Fragen und den entsprechenden Antworten beziehungsweise des Feedbacks;

 die separate Darbietung von Inhalten in verschiedenen Browserfenstern;

 die simultane Darbietung von geschriebenem Text und Animationen;

 die Nutzung einer Legende zur Erklärung einzelner Teile einer Graphik.

Im Zusammenhang mit dem Kontiguitätsprinzip wird oft zwischen zeitlicher und räumlicher Kontiguität unterschieden (vergleiche Mayer 2009; Clark & Mayer 2016). Wir werden hier im Sinne von van Merriënboer & Sweller (2010) jedoch beide Aspekte gemeinsam behandeln, da sie auf denselben kognitiven Effekt zurückzuführen sind, nämlich den split-attention-Effekt.

Das Vorkommen einer Aufsplittung der Aufmerksamkeit wird in der Literatur mit der extrinsischen kognitiven Belastung in Zusammenhang gebracht und daher eher mit der Präsentationsart des Lernstoffs als mit seiner Schwierigkeit. Zur Untersuchung dieser Quelle der extrinsischen kognitiven Belastung wurden mehrere Studien durchgeführt, in denen nichtintegrierte Lernmaterialien und physikalisch integrierte Lernmaterialien miteinander verglichen wurden (vergleiche Mwangi & Sweller 1998; Chandler & Sweller 1996; Cerpa, Chandler & Sweller 1996; Sweller & Chandler 1994; Mayer & Sims 1994; Ward & Sweller 1990; Kester, Kirschner & van Merriënboer 2005). So verglichen Kester et al. (2005) zwei Gruppen von Lernern, die sich mit den Funktionsweisen eines Stromkreises anhand von unterschiedlich aufbereiteten Lernmaterialien beschäftigten: Eine Gruppe lernte mit einem Diagramm zum besagten Thema, wobei einige prozedurale Informationen nicht räumlich integriert waren; eine andere Gruppe lernte mit demselben Diagramm, in dem die prozeduralen Informationen integriert waren. Die Ergebnisse der Leistungstests zeigen, dass die Gruppe mit den integrierten Lernmaterialien nur beim Lösen von Stromkreisproblemen, die deutlich von den Praxisbeispielen aus der Lernphase differieren, der anderen Gruppe überlegen war. Beim Lösen ähnlicher Probleme wie der aus der Lernphase wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt. Ein solches unsystematisches Auftreten beziehungsweise ein nicht flächendeckender Effekt des Kontiguitätsprinzips lässt sich auch in weiteren Studien beobachten (vergleiche zum Beispiel Kester, Kirschner & van Merriënboer 2004a, 2004b). Dies kontrastiert mit den Ergebnissen der zwei Metastudien von Mayer (2009), in denen er für das räumliche und das zeitliche Kontiguitätsprinzip jeweils eine große durchschnittliche Effektstärke nachwies (d=1,09 und d=1,31, vergleiche Mayer 2009: 135 und 153). Das Gesamtbild lässt also zu Recht vermuten, dass das Auftreten des Kontiguitätsprinzips an gewisse Einschränkungen gebunden ist.

Ähnlich wie beim Modalitätsprinzip, stellt das Vorhandensein einer hohen intrinsischen kognitiven Belastung nach Sweller & Chandler (1994: 122) eine der wichtigsten Einschränkungen dar. Weiterhin bewirkt das räumliche Integrieren von Text und Bild nach Ayres & Sweller (2014) keine Steigerung der Lernleistungen, wenn der Text das Bild inhaltlich zwar umschreibt, aber an sich keine neuen, ergänzenden Informationen anbietet (vergleiche auch Mayer 2009: 135). Eine Steigerung der Lernleistung kann in diesem Fall eher durch das Weglassen redundanter Information erreicht werden (vergleiche Ayres & Sweller 2014, vergleiche Redundanzprinzip weiter unten). Schließlich konnten Cierniak, Scheiter & Gerjets (2009) zeigen, dass anhand des Kontiguitätsprinzips nicht nur die extrinsische kognitive Belastungextrinsische kognitive Belastung (extraneous cognitive load) verringert, sondern auch die lernbezogene kognitive Belastunglernbezogene kognitive Belastung (germane cognitive load) erhöht werden konnte. Diesen Befund bestätigen auch Ergebnisse anderer Studien (vergleiche Kester, Kirschner & van Merriënboer 2005; Tabbers, Martens & van Merriënboer 2000), in denen trotz der signifikant besseren Lernleistungen in den Gruppen mit integrierten Lernmaterialien die gesamte kognitive Belastung gleich groß war. Daraus lässt sich schließen, dass durch den Einsatz des Kontiguitätsprinzips kognitive Ressourcen für Schematisierungsprozesse freigemacht wurden, so dass die drei Arten kognitiver Belastung insgesamt besser ausbalanciert werden konnten.

Das Redundanzprinzip

In diesem letzten Abschnitt beschäftigen wir uns mit einem weiteren Designprinzip, das zwar etwas selbstverständlich klingt, jedoch gewissen Einschränkungen unterliegt, vor allem in Bezug auf das Fremdsprachenlernen: Das Redundanzprinzip. Van Merriënboer & Sweller (2010: 89) formulieren das Prinzip wie folgt: „Replace multiple sources of information that are self-contained (i.e. they can be understood on their own) with one source of information“. Mayer (2009: 124), der sich bei der Definition des Redundanzprinzips im Gegensatz zu van Merriënboer & Sweller (2010) lediglich auf die simultane Darbietung von Bildern, gesprochenem Text und geschriebenem Text bezieht, beschreibt die damit verbundene Überlastung des Verarbeitungssystems wie folgt: Sowohl die simultane Wahrnehmung von Bildern und geschriebenem Text durch die Augen als auch die Versuche, die sprachlichen Informationen aus dem gesprochenem und dem geschriebenen Text aufeinander zu beziehen, führen zu einer erhöhten extrinsischen kognitiven Überlastung. Folgerichtig rät Mayer (2009: 124) von einer doppelten Darbietung von verbaler Information (auditiv und visuell) ab und empfiehlt die Darbietung von Bild und Text nach dem zuvor besprochenen Modalitätsprinzip. Diese Definition kontrastiert mit der etwas breiter gefassten Definition des Redundanzprinzips nach Sweller (2005), die sich sowohl auf die doppelte Darbietung von Text und/oder Bild in jeglicher Form, als auch auf die Darbietung unnötiger Erläuterungen zum Lernstoff bezieht. Das zeigt wiederum, dass es fließende Übergänge zwischen vielen Designprinzipien gibt, denn hier kommt unter anderem der Aspekt der Kohärenz der verschiedenen Materialien zum Tragen, den Mayer (2009) unter dem Kohärenzprinzip zusammenfasst: Lässt sich für den Lerner kein kohärenter Zusammenhang zwischen den verschiedenen Elementen des Lernmaterials erkennen, so führt dies zu einer Erhöhung der extrinsischen kognitiven Belastung.

Mayer (2009: 126) legt insgesamt fünf eigene Experimente vor (zum Beispiel Moreno & Mayer 2002), die die Überlegenheit der Gruppen mit nicht redundanten Lernmaterialien gegenüber den Gruppen mit redundanten Lernmaterialien nachweisen konnten. Die positiven Effekte führt Mayer auf die Vermeidung einer Überlastung des auditiv-sprachlichen Kanals zurück. Obwohl die durchschnittliche Effektgröße der fünf Studien mittelstark bis stark war (d=0.72), merkt Mayer an, dass das Vorkommen eines solchen Effektes an viele Bedingungen gekoppelt ist. Demnach profitieren Lerner nicht vom Redundanzprinzip vor allem bei kurzen Texten und bei der Darbietung von verkürzten Untertiteln zu gesprochenen Texten. Außerdem zeigen neuere Studien, dass sich das Prinzip im Fremdsprachenkontext etwas anders verhält.

In einer sehr umfangreichen Metastudie mit mehr als 57 unabhängigen Studien untersuchten Adesope & Nesbit (2012), unter welchen Bedingungen die doppelte Darbietung von sprachlicher Information der einfachen Darbietung überlegen war. Diese Überlegenheit wurde vor allem bei Lernern mit niedrigem Vorwissen sowie bei der Nutzung von systemgesteuerten und rein sprachlichen Lernmaterialien festgestellt. Ein positiver Effekt von redundanten Lernmaterialien wurde ebenfalls von Mayer & Johnson (2008) beobachtet, nämlich bei der Ergänzung von kurzen Überschriften in verschiedenen Graphiken, die durch auditiv dargebotene Erklärungen zusätzlich beschrieben wurden. In diesem Fall verhalfen die Überschriften zu einer besseren Zuordnung der Begriffe aus dem gesprochenen Text zu den jeweiligen Teilen der Graphik. Redundante Lernmaterialien scheinen jedoch auch im Fremdsprachenkontext hilfreich zu sein. So konnten Mayer, Lee & Peebles (2014) in einem ersten Experiment zeigen, dass die Darbietung von redundanten Bildern zu Inhalten aus einem gesprochenen Text nicht-muttersprachlichen Studenten zu besseren Lernerfolgen verhalf als die reine Darbietung des gesprochenen Textes. In einem zweiten Experiment hat sich die Darbietung von Untertiteln in einem Video jedoch nicht als lernförderlich erwiesen. Die Ergebnisse aus diesem zweiten Experiment kontrastieren jedoch mit den Ergebnissen aus der Studie von Mitterer & McQueen (2009), in der Fremdsprachenlerner einen dialektal gefärbten Film mit Untertiteln signifikant besser verstehen konnten als ohne Untertitel. In manchen Fällen kann also die Darbietung sprachlicher Information in visueller Modalität zu einer besseren Segmentierung gesprochener Texte verhelfen.