Hintergrund

Die Menge an Daten und deren Komplexität hat in den letzten Jahrzehnten enorm zugenommen. Aus diesem Grund werden dringend Werkzeuge benötigt, die bei der Handhabung der enormen Datenmengen unterstützen. Datenvisualisierungen leisten hierbei gute Dienste. Sie machen sich das leistungsfähige menschliche Wahrnehmungssystem zunutze, das in der Lage ist, Muster in visueller Information zu erkennen und sie in einen Sinnzusammenhang zu stellen.

Projektinhalt

Visualisierungsprozesse verwandeln Daten in eine graphische Darstellungsform. Die einzelnen Schritte solcher Transformationen sollten aber nachvollziehbar sein, damit andere die Darstellungen rekonstruieren, entschlüsseln und fundierte Schlussfolgerungen über die zugrunde liegenden Daten ziehen können. Obwohl der Mensch ein „visuelles Wesen“ ist und er sich deshalb sich mit visuellen Informationen leichter tut als mit anderen Arten der Datendarstellung, müssen die Fertigkeiten zum Erstellen, Lesen und Interpretieren von Visualisierungen erworben und geschult werden. Die notwendigen Fertigkeiten werden in der Regel aber nicht während der Schulausbildung gelehrt und gelernt. Viele Anwender*innen haben daher Schwierigkeiten, mit visuellen Darstellungen zu arbeiten und wichtige Informationen über die Daten, auf denen sie aufbauen, zu ermitteln.

Ziele

Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, zu untersuchen, wie digitale Lernmaterialien gestaltet sein müssen und welche pädagogischen Methoden es braucht, um die „visual literacy“ (d.h. das Erstellen und Interpretieren von Datenvisualisierungen) in der Schulbildung zu verbessern. Wir setzen dabei auf Visualisierungsgrammatiken, die den Prozess der visuellen Abbildung und Datentransformation formal beschreiben und eine (halb-)automatische Erstellung von Lernmaterialien ermöglichen.

Methoden

Wir verwenden eine Kombination aus bewährten qualitativen und quantitativen Methoden auf der Grundlage eines nutzerorientierten Designzyklus. Die Zielgruppe sind Schüler*innen im Alter von 14 bis 19 Jahren. Ein zentrales Element des Projekts sind Co-Creation-Workshops, in denen die Zielgruppe stark eingebunden ist - und zwar sowohl was die Analyse und die Anforderungen betrifft als auch bei Design und der Evaluation. Für die Lehre setzen wir Lernmaterialien auf der Basis von Videos und Animationen, Lernspielen, Beschreibungen mit Grafiken sowie Visualisierungstechnologien (z.B., Visualisierungsgrammatiken) ein. Die technischen Grundlagen und Richtlinien für die Gestaltung und Integration von Lernmaterialien zur Datenvisualisierung in den Unterricht werden für Bildungseinrichtungen und Lehrende zur Verfügung gestellt.

Ergebnisse

Das Projekt befasst sich mit Herausforderungen, die bei der Vermittlung von Kompetenzen zur Datenvisualisierung auftreten. Mit den interaktiven Lernmaterialien wie Videos und Animationen, Lernspiele und einer Website mit Beschreibungen und Grafiken, gehen wir neue Wege, vor allem, was die Zielgruppe von Schüler*innen im Alter von 14 bis 19 Jahren, betrifft. Darüber hinaus ist der Einsatz deklarativer Visualisierungstechnologien (z.B., Visualisierungsgrammatiken) zur (halb-)automatisierten Erstellung von Lernmaterialien eine völlig neue Idee mit hohem Innovationspotenzial. Durch die Einbindung unserer Lernmaterialien in den Unterrichtsalltag kann die Visualisierungskompetenz der Schüler*innen deutlich verbessert werden. Da wir ein technisches Grundgerüst und Richtlinien für das Design und die Integration von Lernmaterialien in den Unterricht entwickeln, werden Lehrer, Bildungseinrichtungen und Schüler*innen von den Ergebnissen des Projekts profitieren.