[Evidenzbasiert lehren: Die Prüfung und Nutzung von psychologischen Theorien in der medizinischen Ausbildungsforschung am Beispiel der Theorie der kognitiven Belastung]

 Hiltraut Paridon <sup>1

1</sup> Hochschule Fresenius, Dresden, Deutschland

Zusammenfassung

Ein Ziel medizinischer Ausbildungsforschung besteht darin, Lehr- und Lernprozesse optimal zu gestalten, so dass die Studierenden unterstützt werden, nachhaltig Wissen und Kompetenzen zu erwerben. Hierzu beschäftigt sich die Ausbildungsforschung systematisch mit den Bedingungen und Effekten von Lehren und Lernen. Sie ist somit im Bereich der Lehr-Lernforschung angesiedelt, die eindeutig empirisch geprägt ist (und nicht etwa pädagogisch-geisteswissenschaftlich). In dem vorliegenden Artikel wird die Rolle empirisch geprüfter Theorien in der Medizinischen Ausbildungsforschung am Beispiel der Theorie der kognitiven Belastung (Cognitive Load Theory, CLT) beleuchtet. Hierzu werden zunächst einige grundlegende Aspekte der psychologischen Forschung erörtert. Es folgt die Darstellung der CLT, die auf Erkenntnissen der Gedächtnispsychologie basiert. Anhand von Erkenntnissen zum Modalitätseffekt und zum Effekt der geteilten Aufmerksamkeit wird verdeutlicht, wie Erkenntnisse aus geprüften Theorien zur Entwicklung von Lehr-/Lernmethoden und -materialien in der Praxis beitragen können und welche Grenzen hierbei existieren. Abschließend werden einige Weiterentwicklungen der CLT sowie ihre Relevanz für Mediziner*innen dargestellt.

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1. Einleitung

Die Lehr-Lernforschung geht u.a. der Frage nach, wie sich Lehr- und Lernprozesse möglichst nachhaltig gestalten lassen. Hierbei spielt die psychologische Forschung eine große Rolle. Die wissenschaftliche Psychologie ist seit dem 19. Jahrhundert in ihren Forschungsmethoden stark naturwissenschaftlich, d.h. empirisch bzw. experimentell ausgerichtet [1]. Die Psychologie beschäftigt sich mit dem Erleben und Verhalten von Organismen [2]. Ihre Aufgabe ist es, Erleben und Verhalten zu beschreiben, zu erklären, vorherzusagen und zu beeinflussen [3]. Sie betrachtet dabei die Informationsverarbeitung, Emotionen sowie das Verhalten im weitesten Sinne, so dass auch beispielsweise physiologische Vorgänge untersucht werden [4]. Wichtige Theorien für die Lehr-Lernforschung sind z.B. die Theorie der kognitiven Belastung (Cognitive Load Theory, CLT) [5], [6], [7], Theorien zur Metakognition und Selbstregulation [8] und zur Informationsverarbeitung [9]. Diese Theorien helfen, den Prozess des Lernens zu beschreiben und zu erklären. Auf ihrer Grundlage lassen sich Maßnahmen ableiten, die Lehrende und Lernende nutzen können, um den Wissens- und Kompetenzerwerb zu verbessern.

Der vorliegende Beitrag verfolgt zwei Ziele. Zum einen soll verdeutlicht werden, wie die empirische psychologische Forschung zu fundierten wissenschaftlichen Erkenntnissen gelangt. In der Lehr-Lernforschung geht es dabei häufig um die Frage, welche Faktoren den Lernerfolg beeinflussen und wie er sich verbessern lässt. Zum zweiten sollen anhand der CLT als einer ausgewählten Theorie aus diesem Bereich konkrete Forschungsergebnisse vorgestellt werden. Da Studierende der Medizin zahlreiche komplexe Lerninhalte verstehen und nachhaltig behalten müssen, sind entsprechende Erkenntnisse von hoher Relevanz. Die CLT gehört zu den evidenzbasierten Theorien, aus denen sich konkrete Handlungsempfehlungen für Lehren und Lernen ableiten lassen, die sich dann in der Ausbildungsforschung wiederum empirisch überprüfen lassen.

1.1. Studiendesigns in der wissenschaftlichen Psychologie

In der wissenschaftlichen Psychologie werden – wie in der Medizin – hochwertige Studien gefordert, mit denen sich Kausalzusammenhänge nachweisen lassen. Während in der Medizin von randomisierten, kontrollierten Studien (Randomized Control Trial, RCT) gesprochen wird, wird in der Psychologie in der Regel der Begriff des Experiments verwendet [2]. Dieses Studiendesign wird von verschiedenen Wissenschaftler*innen auch für pädagogische Fragestellungen gefordert [10], [11]. Es gibt jedoch ebenso andere Positionen, so dass sich im deutschsprachigen Raum im pädagogischen Bereich ein eher liberaler Methodenpluralismus in Bezug auf den Evidenzbegriff entwickelt hat, was durchaus kritisch diskutiert wird [12]. Ein Studiendesign, das in der psychologisch-pädagogischen Forschung häufiger vorkommt als in der Medizin ist das „Quasi-Experiment“. Hier gibt es wie beim Experiment eine Kontrollgruppe – es findet allerdings keine zufällige Zuweisung der Teilnehmenden zu den Bedingungen statt. Dies ist z.B. der Fall, wenn zwei Gruppen von Lernenden (z.B. zwei Schulklassen) bereits existieren und die eine Gruppe eine Intervention erhält, während die andere Gruppe als Kontrollgruppe dient [13].

1.2. Ursachenforschung auf Basis von Theorien

Da Prozesse der Informationsverarbeitung sowie emotionale Prozesse einer direkten Beobachtung nicht zugänglich sind, müssen die entsprechenden mentalen und affektiven Prozesse aus dem Verhalten erschlossen werden [2]. Im pädagogischen Bereich geht es z.B. um die Frage, warum ein*e Studierende*r eine Prüfung gut besteht. Ursachen können sein, dass die Person aufgrund hoher Motivation und Selbstwirksamkeit ausdauernd gelernt [14], [15] und darüber hinaus wirksame Lernstrategien verwendet hat [16]. Um die zutreffenden Ursachen herauszufinden (die dann wiederum die Basis für eine erfolgreiche Verhaltensänderung bei schlechteren Studierenden sein können), werden Studien durchgeführt, die auf zuvor entwickelten Theorien basieren. Da viele (menschliche) Verhaltensweisen multifaktoriell bedingt sind, werden unterschiedliche Theorien benötigt, die Annahmen darüber ermöglichen, welches Verhalten unterschiedliche Menschen in unterschiedlichen Situationen zeigen.

1.3. Wissenschaftliche Theorien und empirische Überprüfbarkeit

Unter einer wissenschaftlichen Theorie wird ein komplexes und geordnetes System von Annahmen verstanden, das Zusammenhänge erklären kann. Es handelt sich um ein Erklärungsmodell, das Vorhersagen erlaubt, wobei das Modell zum einen verallgemeinert – da es nicht um Einzelfallbetrachtungen geht - und zum anderen reduziert – da nicht alle Wirkfaktoren überprüft werden können [17]. Die Vorhersagen, die sich ableiten lassen, werden als Hypothesen formuliert, die dann wiederum mit empirischen Studien bestätigt oder widerlegt werden können. Hierzu gehört z.B. die Annahme, dass Personen mit hoher Selbstwirksamkeit mit größerer Ausdauer ein Ziel verfolgen als Personen mit niedriger Selbstwirksamkeit [15]. An wissenschaftliche Theorien werden bestimmte Anforderungen gestellt. Es müssen empirisch überprüfbare Annahmen ableitbar sein, die sich auch als falsch herausstellen können (Falsifikationsprinzip). Ist dies nicht möglich, handelt es sich um eine nicht-wissenschaftliche Theorie [2]. Das Prinzip der Falsifikation ist wesentlich für die empirischen Wissenschaften, da sie grundsätzlich nach Widerlegung suchen [18].

1.4. Psychologie und Neurowissenschaften

Psychologische Theorien und die empirische Überprüfung hieraus ableitbarer Hypothesen bleiben trotz der deutlichen Entwicklungen in den Neurowissenschaften unabdingbar. Neurowissenschaften tragen zum Verständnis von Hirnprozessen bei und können beispielsweise kognitive Leistungsstörungen besser erklären helfen, sie geben jedoch keine Hinweise darauf, wie Informationen aufbereitet werden sollen, so dass sie effektiver im Gedächtnis verarbeitet und gespeichert werden können. Die Unterscheidung zwischen dem physisch existierenden Gehirn sowie den für geistige und emotionale Prozesse relevanten Konstrukten (wie z.B. Intelligenz, Selbstwirksamkeit, Motivation), die kein physisches Pendant haben, bleibt weiterhin von großer Bedeutung [19].

2. Die Cognitive Load Theory als Beispiel für eine pädagogisch-psychologische Theorie

Die Theorie der kognitiven Belastung (Cognitive Load Theory, CLT) von Sweller und Kollegen [5], [6], [7] ist eine bekannte Theorie zum Wissenserwerb [20]. Sie stellt eine Grundlage für zahlreiche empirische Untersuchungen in verschiedenen Anwendungsgebieten dar, wie das Lernen mit Medien, das Lernen aus Lösungsbeispielen und den Expertise-Erwerb [21], [22]. Die CLT befasst sich vor allem mit dem Lernen komplexer kognitiver Inhalte. Lernende werden häufig von der Anzahl der Informationselemente und ihren Zusammenhängen, die gleichzeitig verarbeitet werden müssen, überwältigt, so dass kein sinnvolles Lernen möglich ist. Wie die Gestaltung der Lehre dazu beitragen kann, diese (zu) hohe Belastung zu reduzieren, um in komplexen kognitiven Bereichen sinnvoll lernen zu können, ist zum Schwerpunkt der CLT geworden. Die Theorie geht davon aus, dass Lernen am besten unter Bedingungen erfolgt, die mit der menschlichen kognitiven Architektur übereinstimmen. Dabei stellt sie das Arbeitsgedächtnis ins Zentrum ihrer Betrachtung [23].

2.1. Grundlegende gedächtnispsychologische Modellvorstellungen

Die Erforschung des menschlichen Gedächtnisses erlebte mit der „kognitiven Wende“ großen Aufschwung, wobei ein wichtiges Ereignis die Entwicklung einer Theorie des Kurzzeitgedächtnisses darstellte [24]. Obwohl diese Theorie bereits seit Längerem als überholt bzw. widerlegt gilt, ist sie weiterhin in (nicht-psychologischen) Lehrbüchern zu finden. In Abgrenzung hierzu wurde die Theorie des Arbeitsgedächtnisses entwickelt, das zwar auch kapazitätsbegrenzt ist, aber ein aktiv arbeitendes Gedächtnissystem darstellt [25]. Das Arbeitsgedächtnis enthält eine sogenannte „artikulatorische Schleife“ für verbales Material sowie einen „räumlich-visuellen“ Notizblock für visuelles Material [26]. Die Schleife und der Notizblock stellen Hilfssysteme dar, um Informationen verfügbar zu halten und ihr Einsatz wird von einer zentralen Exekutive kontrolliert. Es werden daneben Informationen aus dem Langzeitgedächtnis (LZG) herangezogen, um Probleme zu lösen oder Informationen abzugleichen. Informationen können auch ohne Verweildauer im Arbeitsgedächtnis ins LZG gelangen [25]. Im LZG werden unterschiedliche Speicher- und Wissensarten unterschieden. Für die CLT besonders bedeutsam ist das semantische Gedächtnis, das Fakten, Konzepte, Prinzipien und Regeln enthält [27]. Laut Modellvorstellungen werden die Inhalte im semantischen Gedächtnis in einer hierarchischen Netzwerkstruktur sowie in Schemata gespeichert. Bei den Schemata handelt es sich um übergeordnete mentale Wissensstrukturen, die Informationen über Gegenstände, Situationen und Inhalte in abstrakter, generalisierter Form enthalten und Verstehen ermöglichen. Nach intensiver Übung können sie automatisiert ablaufen (z.B. Lesen) und somit das Arbeitsgedächtnis entlasten, so dass die kognitiven Kapazitäten für andere Funktionen bereitstehen [23], [25].

2.2. Arten kognitiver Belastung des Arbeitsgedächtnisses

Die CLT geht davon aus, dass jeder Lernprozess eine kognitive Belastung des Arbeitsgedächtnisses darstellt [28]. Da die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses begrenzt ist, sollte die gesamte kognitive Belastung die Kapazität möglichst nicht übersteigen, da sich dies negativ auf den Lernprozess auswirken würde. Die Größe der kognitiven Belastung beim Lernen hängt sowohl von der Komplexität der Lerninhalte sowie von der Gestaltung der Lernmaterialien ab. Die Theorie unterscheidet drei verschiedene Arten der kognitiven Belastung [29].

2.2.1. Intrinsische kognitive Belastung

Die intrinsische (auch: inhaltsbedingte) Belastung ergibt sich aus der Komplexität des Inhalts. Sie ist abhängig von der sogenannten Elementinteraktivität. Hierbei geht es um die Frage, wie viele Elemente, d.h. Wissensinhalte gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis verarbeitet werden müssen, um einen Lerninhalt zu verstehen. Wenn eine Lernaufgabe seriell bewältigt werden kann, ist die intrinsische kognitive Belastung eher gering – dies ist beispielsweise der Fall, wenn Vokabeln oder Fachbegriffe gelernt werden müssen. Die intrinsische kognitive Belastung steigt, wenn verschiedene Informationen gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis aktiv gehalten werden müssen, wie z.B. bei der Erstellung einer Krankheitsdiagnose. Ganz wesentlich für die inhaltsbedingte kognitive Belastung ist das Vorwissen der lernenden Person. Hat sie viel Vorwissen und stehen somit bereits Schemata im LZG zur Verfügung, sinkt die intrinsische kognitive Belastung [6], [7].

2.2.2. Extrinsische kognitive Belastung

Die extrinsische (auch: sachfremde) Belastung hängt von der Lernumgebung, den äußeren Merkmalen des Lernmaterials und den Rahmenbedingungen beim Lernen ab. Diese Merkmale stehen nicht in einem direkten Zusammenhang mit den Prozessen der Wissenskonstruktion und können diese bei ungünstiger Gestaltung sogar stören [6], [7]. Dies ist z.B. der Fall, wenn in einer Grafik zusammengehörende Informationen wie Bild und Text räumlich getrennt voneinander dargestellt werden. Wissenserwerb wird in vielen Situationen dadurch beeinträchtigt, dass die extrinsische Belastung zu hoch ist. Ihr Anteil an der gesamten kognitiven Belastung sollte möglichst gering sein [20].

2.2.3. Lernrelevante kognitive Belastung

Die lernrelevante kognitive Belastung ist die zum Lernen erforderliche Belastung und sollte den wesentlichen Anteil an der gesamten kognitiven Belastung ausmachen. Sie wird also durch das eigentliche verstehende Lernen verursacht und trägt zum Lernerfolg bei. Sie ist für die Konstruktion und Automatisierung von Schemata im LZG erforderlich und bezieht sich auf die mentalen Ressourcen, die hierfür aufgewendet werden [30]. Je größer das Engagement in lernförderliche kognitive Prozesse ist, umso höher ist diese Art der Belastung und desto besser ist die Lern- bzw. Verständnisleistung [6], [7]. Diese Belastung lässt sich mit Beispielen und Übungen fördern, die unterschiedliche Kontexte nutzen und somit zu robusteren mentalen Modellen führen als Beispiele oder Übungen, die ähnliche Kontexte verwenden [29].

2.3. Gesamtbelastung des Arbeitsgedächtnisses

Die drei Arten der Belastung summieren sich zu einer Gesamtbelastung, die das Arbeitsgedächtnis beansprucht. Ist die Gesamtbelastung zu hoch, wird das Lernen weniger effektiv. Durch eine Steuerung der intrinsischen Belastung und v. a. durch eine Reduktion der extrinsischen Belastung lässt sich das Arbeitsgedächtnis entlasten, so dass mehr Ressourcen für die lernrelevante kognitive Belastung zur Verfügung stehen und ein höherer Lernzuwachs möglich ist. Abbildung 1 [Abb. 1] zeigt die drei Arten kognitiver Belastung und ihren Zusammenhang zum Arbeitsgedächtnis.

2.4. Studien zum Modalitätseffekt und zum Effekt der geteilten Aufmerksamkeit

Wie weiter oben dargestellt, werden aus Theorien Hypothesen abgeleitet, die dann empirisch geprüft werden. Von den zahlreichen aus der CLT ableitbaren Hypothesen sollen in diesem Beitrag zwei vielfach bestätigte Annahmen exemplarisch vorgestellt werden.

2.4.1. Modalitätseffekt

Der „modality Effect“ bezeichnet das Phänomen, dass komplexe visuelle Darstellungen besser verstanden werden, wenn die erklärenden Worte auditiv präsentiert werden, als wenn sie visuell dargeboten werden [6]. Da das Arbeitsgedächtnis über unterschiedliche Verarbeitungsmechanismen für visuelle und auditive Informationen verfügt, ermöglicht die Verwendung von zwei Modalitäten eine effizientere Nutzung der begrenzten Ressourcen als eine Modalität allein. In einem Experiment wurden einer Gruppe von Lernenden Informationen zur Interpretation von Liniendiagrammen rein visuell präsentiert und in der anderen Gruppe in zwei Modalitäten [31]. Die Ergebnisse zeigten, dass die audiovisuelle Darbietung der rein visuellen überlegen war. Entscheidend für diesen Befund war, dass beide Informationsquellen miteinander verbunden und für die Verständlichkeit des Materials unerlässlich waren. In Experimenten mit geometrischen Fragestellungen konnte ebenfalls die Überlegenheit von zwei Modalitäten gezeigt werden [32]. In drei Experimenten aus dem Bereich der Elektrotechnik zeigte sich ebenso, dass Teilnehmende, die audiovisuelle Materialien nutzten, bessere Ergebnisse erzielten als Teilnehmende, die ein rein visuelles Format verwendeten [33]. Diese Ergebnisse wurden aber nur bei Instruktionen mit hohem intellektuellem Inhalt erzielt. Eine Meta-Analyse zum Modalitätseffekt kommt zu dem Schluss, dass Lernende über unterschiedliche Lehrmaterialien und Altersgruppen hinweg besser abschnitten, wenn die Materialien aus Grafiken und gesprochenem Text bestanden, verglichen zu Grafiken mit gedrucktem Text [34]. Die Ergebnisse hängen jedoch von dem Grad der Elementinteraktivität sowie von der Präsentationsgeschwindigkeit ab. Bei höherer Elementinteraktivität (und somit Komplexität des Materials) ist der Modalitätseffekt stärker (Cohen’s d=0.72). Außerdem ist der Modalitätseffekt größer, wenn die Präsentationsdauer vom System vorgegeben ist im Vergleich zur selbstbestimmten Dauer und bei kürzeren im Vergleich zu längeren Texten [34].

2.4.2. Effekt der geteilten Aufmerksamkeit

Der „Split-attention effect“ besagt, dass eine räumlich getrennte Darstellung von aufeinander bezogenen (visuellen) Informationen, wie z.B. ein Bild und ein dazugehöriger Text zu schlechteren Lernleistungen führt. Die Informationen sollten räumlich zusammen dargestellt werden, so dass sich z.B. Beschriftungen in einer Abbildung in unmittelbarer Nähe zu den entsprechenden Bildelementen befinden [6]. Die getrennte Darstellung führt zu erhöhter externer Belastung [35]. In einer Meta-Analyse zeigte sich, dass integrierte Designs das Lernen über viele Moderatorvariablen hinweg verbessern mit einer Gesamteffektstärke von Hedges’ g=0,63 [36].

2.5. Weiterführende Studien und Entwicklungen der CLT

Die Annahmen, die sich aus der CLT ableiten lassen, wurden vor allem für Lernende mit geringem Vorwissen belegt, nicht aber für Lernende mit hohem Vorwissen. Dieser Expertise-Umkehr-Effekt (Expertise Reversal Effect) findet sich sowohl bei dem Effekt der geteilten Aufmerksamkeit als auch bei dem Modalitätseffekt [6], [37], [38]. In experimentellen Studien wurde gezeigt, dass die Verwendung von zwei Modalitäten bei Novizen zu höheren Lerneffekten führte, dieser Effekt jedoch mit Zunahme der Expertise verschwand bzw. sich sogar umkehrte [39]. Außerdem hat sich gezeigt, dass bei der Verwendung von zwei Modalitäten ein sogenannter Redundanzeffekt entstehen kann. Dieser Effekt führt zu einer Verschlechterung der Lernleistung, wenn die Inhalte des auditiven Materials redundant zum visuellen Material sind. Der Redundanzeffekt wird stärker, wenn die Informationen eine hohe Komplexität aufweisen [40].

Neben der Differenzierung der Prinzipien, die sich aus weiterer Forschung ergeben haben, hat die CLT zur Entwicklung weiterer Theorien geführt, wie z.B. der „Kognitiven Theorie des multimedialen Lernens“ von Mayer [41], [42]. Im „The Cambridge Handbook of Multimedia Learning“ werden zahlreiche Erkenntnisse dargestellt und für die praktische Anwendung aufbereitet. Die Überlegenheit der dort vorgestellten Designprinzipien konnte auch bei Medizinstudierenden gezeigt werden [43].

Weitere Entwicklungen betreffen die Fundierung der CLT auf der Grundlage von Befunden der Evolutionspsychologie und die Entwicklung neuer Instrumente, um die verschiedenen Arten kognitiver Belastung zu messen [7], [44]. Darüber hinaus wurden neue Konstrukte in die Theorie aufgenommen. Hierzu gehören die Erschöpfung des Arbeitsgedächtnisses sowie die Wirkung von affektiven Faktoren [45]. Untersuchungen zeigen, dass die Ressourcen des Arbeitsgedächtnisses erschöpft sein können, so dass die Leistung sinkt. Durch eine Pause lassen sich die Ressourcen wieder herstellen [46]. Affektive Faktoren wie Emotionen, Stress und Unsicherheit können nicht nur die extrinsische kognitive Belastung erhöhen, sondern auch die intrinsische, da die Faktoren ein Merkmal vieler realer beruflicher Situationen darstellen, in denen komplexe Fähigkeiten erforderlich sind [45].

2.6. Gestaltungsempfehlungen für die medizinische Lehre

Um die CLT für die medizinische Ausbildung zu konkretisieren, wurden in einem Beitrag in der Zeitschrift „Medical Education“ fünfzehn Empfehlungen erörtert und jeweils mit einem Beispiel illustriert, mit denen die externe Last verringert, die inhaltsbedingte Last gesteuert und die lernrelevante Last optimiert werden kann [6]. In einem neueren Artikel werden weitere Anwendungen der CLT in verschiedenen Bereichen der medizinischen Ausbildung beschrieben [47]. Einige Beispiele sollen an dieser Stelle genannt werden, um aus der Theorie abgeleitete Empfehlungen zu verdeutlichen.

• Das Prinzip der geteilten Aufmerksamkeit besagt, dass mehrere räumlich oder zeitlich verteilte Informationsquellen durch eine integrierte Informationsquelle ersetzt werden sollten. Hieraus lässt sich ableiten, dass es besser ist, den Studierenden die Anweisungen für die Bedienung eines medizinischen Geräts genau dann zu geben, wenn sie das Gerät verwenden, anstatt sie im Voraus darüber zu informieren. Weiterhin lässt sich ableiten, dass es günstiger ist, Vorlesungsfolien im Vorfeld zu verteilen, damit die Studierenden ihre Aufmerksamkeit darauf richten können, Verbindungen zwischen den präsentierten Inhalten und ihrem Vorwissen herzustellen, anstatt die projizierten Folien zu kopieren.
• Wenn eine visuelle Computeranimation gezeigt wird, z.B. die Funktionsweise der Lunge oder des Verdauungstrakts, lässt sich aus dem Modalitätseffekt ableiten, dass es besser ist, eine mündliche Erklärung zu ergänzen als eine schriftliche Erklärung auf dem Bildschirm.
• Gemäß dem Prinzip der Vervollständigung (completion principle), ist es besser, vorgefertigte Aufgaben zu geben, die nur teilweise bearbeitet werden müssen. Wenn die Studierenden beispielsweise die Sensitivität und Spezifität eines diagnostischen Tests berechnen sollen, kann man ihnen ein Arbeitsblatt mit bereits zum Teil ausgefüllten Aufgaben geben. Bei einer Operation sollten die Medizinstudierenden zunächst damit beginnen, Teile der Operation zu übernehmen und den Rest zu hospitieren, statt sie sofort vollständig allein durchführen zu müssen.
• Ähnlich wie das Prinzip der Vervollständigung ist der Effekt ausgearbeiteter Lösungsbeispiele (worked-Example-Effect). Lernenden soll beispielhaft die Lösung eines Problems an die Hand gegeben werden, so dass sie sich an ihr orientieren und sie kritisieren können – das Problem aber nicht eigenständig lösen müssen. Bei unerfahrenen Studierenden ist es beispielsweise besser, sie einen vorgefertigten Behandlungsplan kritisieren zu lassen, anstatt sie selbst einen solchen Plan erstellen zu lassen. Es gibt hierzu jedoch eine wichtige Ausnahme – dieser bezieht sich auf den Expertise-Umkehr-Effekt. Mit zunehmender Kompetenz der Lernenden wird der Effekt der ausgearbeiteten Lösungsbeispiele immer weniger wirksam und schließlich überflüssig oder sogar kontraproduktiv für die Lernergebnisse.
• Gemäß dem Variabilitätseffekt führt eine höhere Variabilität in unterschiedlichen Lernübungen zu besseren Transferleistungen. Aus diesem Grund sollten die Lernaufgaben in all den Dimensionen variieren, in denen sie auch in der Realität – also außerhalb der Lernsituation - variieren. Wenn z.B. klinische Symptome einer Erkrankung beschrieben werden, sollten sie anhand von Patient*innen mit unterschiedlichem Geschlecht, Alter, Erkrankungsgeschichte usw. illustriert werden.

2.7. Weiterentwicklung der CLT in der medizinischen Ausbildung

Wie in Abschnitt 2.5. beschrieben, wurde die CLT in verschiedenen Bereichen weiterentwickelt. Hierzu gehört auch die Entwicklung von Expertise im Verlauf der Zeit. In einem Beitrag von 2021 stellen die Autoren ein Modell vor, das diesen Aspekt speziell in der klinischen Praxis berücksichtigt [45]. In dieser Rekontextualisierung der CLT für komplexe professionelle Bereiche wie die Medizin, sind – neben der Erschöpfung des Arbeitsgedächtnisses und der Berücksichtigung von Emotionen – die Konstruktion von Schemata und Automatisierung wesentlich. Durch die Entwicklung von Schemata im LZG und deren Automatisierung wird die Belastung des Arbeitsgedächtnisses reduziert.

Erfahrene Mediziner*innen entwickeln Strategien, die es ermöglichen, die intrinsische kognitive Belastung zu verringern, indem sie mentale Schemata konstruieren und automatisieren. So können sie besser mit der Komplexität des medizinischen Falls sowie mit Emotionen, Stress und Unsicherheit umgehen, die ihre Arbeit mit sich bringen kann. Erfahrene Mediziner*innen können darüber hinaus ihre externe kognitive Belastung verringern, indem sie wissen, welche Informationen in einer Situation weniger relevant sind, die sich somit zurückstellen lassen können. So wird Kapazität im Arbeitsgedächtnis freigegeben. Dieses erweiterte Modell gilt es, in weiteren Studien zu überprüfen.

Studien zu anderen Themen der medizinischen Ausbildung, wie z.B. der Kontextspezifität zeigen ebenfalls enge Bezüge zur CLT. Die Schwankungen, die sich in den Leistungen bei klinischen Entscheidungsfindungen (clinical reasoning) zeigen, könnten sich mit Hilfe der CLT erklären lassen, da die Kontextspezifität eng mit der Belastung des Arbeitsgedächtnisses zusammenhängt [48], [49].

3. Fazit

Angehende Mediziner*innen werden mit einer außerordentlichen Menge komplexer Lerninhalte konfrontiert, die sie nachhaltig speichern müssen, um das in einer Situation erforderliche (Handlungs-)Wissen abrufen zu können. Durch die Anwendung evidenzbasierter Lehr- und Lernstrategien können die Lernenden unterstützt werden. Hierfür sind Studien mit hoher externer Evidenz erforderlich [50], in denen Theorien (auch hinsichtlich ihrer praktischen Anwendbarkeit) geprüft werden. Die Theorie der kognitiven Belastung hat intensive Forschungsaktivitäten im Bereich der Lehr-Lernforschung initiiert. Zahlreiche Untersuchungen haben sich mit unterschiedlichen Annahmen beschäftigt, die sich aus der CLT ergeben. Sie ermöglicht Vorhersagen, wie sich Lehr-Lernprozesse so gestalten lassen, dass sich der Lernerfolg verbessert. Viele Untersuchungen beziehen sich auf die Gestaltung von Medien, wozu auch die Nutzung von Präsentationen in Vorlesungen und Seminaren gehört. Die Forschungsergebnisse und hieraus abgeleiteten Gestaltungsempfehlungen lassen sich von Lehrenden relativ leicht umsetzen und unterstützen so den Lernerfolg der Studierenden. Wesentliches Ziel bei der Anwendung der CLT ist es, das Arbeitsgedächtnis zu entlasten, indem die sachfremde kognitive Belastung so weit wie möglich verringert wird und so mehr Ressourcen für die lernrelevante Belastung zur Verfügung stehen. Es ist aber zu beachten, dass die genauen Umstände der Lernsituation berücksichtigt werden sollten, da es sonst zu negativen Folgen kommen kann [39].

Neben der CLT können weitere Theorien – wie die in der Einleitung genannten Theorien zur Metakognition, Selbstregulation und Informationsverarbeitung [8], [9] – helfen, Lernprozesse nachhaltiger zu gestalten. Die medizinische Ausbildungsforschung kann Informationen bereitstellen, wie Erkenntnisse aus der Forschung konkret bei der Ausbildung angehender Mediziner*innen umgesetzt werden können.

ORCID der Autorin

Hiltraut Paridon: [0000-0002-8652-7350]

Interessenkonflikt

Die Autorin erklärt, dass sie keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit diesem Artikel hat.

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