Dienstag, 30. August 2011

Rul Gunzenhäuser über Mensch-Computer-Interaktion und E-Learning

Rul Gunzenhäuser ist emeritierter Informatik-Professor der Uni Stuttgart. Von 1973 bis 1999 war er Leiter der Abteilung Dialogsysteme am Institut für Informatik. Davor war er Associate Professor an der State University of New York sowie Professor für Angewandte Mathematik und ihrer Didaktik an der damaligen Pädagogischen Hochschule Esslingen. Gunzenhäuser hatte Mathematik, Physik und Philosophie an der TH Stuttgart und an der Universität Tübingen studiert. Seit 2003 ist er Fellow der Gesellschaft für Informatik. 

 
Bertal Dresen (BD): Stelle ich mir Ihr Lebenswerk vor, drängen sich mir die beiden im Titel genannten Themen auf. Als Forschungsthema hat die Mensch-Computer-Interaktion eine lange Tradition. Auch der Industrie lag das Thema aus verständli­chen Gründen immer sehr nahe. In unserem gemeinsamen Buch ‚Schuld sind die Computer!‘ von 2010 ist ‚Quelle von Frust‘ zufällig das erste der 36 von uns behan­delten Probleme. Wie sehen sie rückblickend die Entwicklung dieses Arbeitsfeldes? Wo wurde sichtbarer Fortschritt erzielt? Was davon ist besseren Methoden zu ver­danken? Scheint man nicht bei jedem Techniksprung (vom Großrechner, zum Lap­top, zum Smartphone) wieder Einiges vergessen zu haben, was man schon mal im Griff hatte?

Rul Gunzenhäuser (RG): Mein beruflicher Weg von der Angewandten Mathematik zur Informatik verlief keineswegs geradlinig. Als wissenschaftlicher Assistent war ich am Rechenzentrum der damaligen TH Stuttgart auch mit Ausbildungsfragen be­schäftigt. Als gelernter Lehrer stieß ich 1962 auf das damals aktuelle Thema “Lehr­maschinen und Programmierte Instruktion“. Hier wurden Lernmethoden aus dem US-amerikanischen Behaviorismus (B.F. Skinner, N. Crowder) in Buchform und mit einfachen mechanischen Geräten umgesetzt. Die Chance, Übungsaufgaben und soge­nannte tutorielle Lernprogramme – ohne Papier und Mechanik – durch Computer präsentieren zu können, wurde rasch erkannt. Um 1963 entwickelte IBM das Auto­rensystem COURSEWRITER II, mit dem verzweigte Lernaufgaben interaktiv erstellt, erprobt und präsentiert werden konnten. 

An der Pädagogischen Hochschule Esslingen stand die Entwicklung von Lernprogrammen für den Mathematikunterricht im Vordergrund, im Studienschwerpunkt „Mensch-Computer-Kommuni­kation“ (ab 1972) dann die Analyse der Lernsoftware und die Anwendung von Dialogspra­chen (wie APL, BASIC, LISP) bei der Entwicklung von interaktiven Systemen. Tech­nische Fortschritte konnten z. B. bei der Weiterentwicklung von Dialogtechniken (von der Menütechnik zur Direkten Manipulation), bei Hilfesystemen und bei den Implementierungs­techniken (von imperativen Dialogsprachen hin zu objektorientierten Entwicklungssystemen) erzielt werden. Der technische Fortschritt bei der Hardware (vom Großrechnerterminal über den PC mit Fenstertechnik bis hin zu internet-basier­ten Smartphones) und bei der entsprechenden Software für die Dialogtechniken erforderte häufige Änderungen in den Implementierungsverfahren bis hin zum fun­damentalen Methodenwechsel. Die wichtigsten Paradigmen für die Erstellung, Er­probung und Nutzung interaktiver Computersysteme konnten jedoch über Jahrzehnte hin­weg erstaunlich konstant gehalten werden.  

BD: Dank Mitarbeitern von Ihnen, die ins Böblinger IBM Labor wechselten, konnten wir einige Projekte durchführen, die uns die Grenzen des Machbaren aufzeigten. Weiterer Fortschritt hätte nur erzielt werden können, wenn man noch mehr Informa­tion über die spezifischen Schwächen und Präferenzen einzelner Nutzer gesammelt und ausgewertet hätte. Das wollten wir nicht. Wir entschieden uns dafür, dass Nutzer sich selbst einer recht groben Klassifizierung unterwerfen, etwa in Anfänger oder Ex­perten. Besteht dieser Konflikt zwischen helfen wollen und Eindringen ins Persönliche nicht generell, oder sieht man das heute anders?

RG: Anfang der 1980er Jahre versprach die Forschung in Künstlicher Intelligenz, die aus den USA und aus Japan zu uns kam, vermehrtes Verständnis für das kognitive Verhalten von Menschen, also auch von Computernutzern. In prototypischen Entwicklungen konnten wir Erfahrungen mit „wissensbasierten“ Benutzermodellen sammeln, die bei der Nutzung der Systeme laufend Daten über die Benutzer sammelten und ergänzten und damit in der Lage waren, diese in unterschiedliche Benutzergruppen (Anfänger, Fortgeschrittene, Experten usw.) zu klassifizieren. Damit konnte das „Expertensystem“ (so nannte man wissensbasierte Dialogsysteme) unter unterschiedliche Dialog- und Interaktionstechniken auswählen und diese an die Benutzer anpassen. Entsprechende Leistungen konnten „aktive“ Hilfesysteme erbringen, indem sie auf das Vorwissen der Benutzer aufbauen und ihm dann gezielt Hilfen geben konnten. 

Die Anwendung von Expertensystemen blieb allerdings auf wenige Bereiche beschränkt. Ne­ben der medizinischen Diagnostik waren es Lernsysteme, die das Problemlösen un­terstützen konnten, sowie „intelligente“ Strategiespiele, die teilweise eigens für diese Forschungsrichtung der Informatik erfunden wurden.

Der von Ihnen erwähnte Konflikt zwischen instrumenteller Hilfe und der Akzeptanz solcher „unaufgeforderter“, nicht selten aufdringlicher Ratschläge und Eingriffe in das Benutzerverhalten wurde schon in den 1980er-Jahren thematisiert. Auch wenn „smarte“ Telefone heute auf Grund ihres bisherigen Nutzerverhaltens ihre Nutzer auffordern, sich unmittelbar für eine der angegebenen Alternativen zu entscheiden, treten solche Konfliktsituationen auf. Da aber heute Millionen von Nutzern durch diese Applikationen angesprochen werden, sorgt das verantwortliche Marketing dafür, möglichst viele potenzielle Konfliktsituationen zu vermeiden.

BD: Die Diskussionen um Ergonomie und Benutzbarkeit litten früher oft darunter, dass gesagt wurde, hier gäbe es kaum harte Daten, sondern nur Meinungen und Gefühle. Hat sich das geändert? Wer hat wann dazu beigetragen? Sind die Fort­schritte, die erzielt wurden, aus der Technik heraus erfolgt, also aus der Informatik selbst, oder haben Fachleute anderer Gebiete, wie Psychologen und Soziologen, mit dazu beigetragen? Wenn ja, an wen denken Sie?

RG: In der Tat gab es noch anfangs der 80er Jahre (zu) wenig harte Daten, um die Benutzbarkeit (engl. usability) von informationstechnischen Geräten und Anwen­dungssystemen zu erforschen. Größere Fortschritte konnten dann durch die „Soft­ware-Ergonomie“ erzielt werden, die eine starke Stütze in den Arbeitswissenschaften fand. Der Ruf nach „Benutzungsfreundlichkeit“ wurde – nicht zuletzt durch die Verfügbarkeit von „persönlichen Computern“ – immer lauter. Daher beteiligte sich auch die Informatik federführend an der Erstellung von geeigneten Richtlinien, DIN- und ISO-Normen; ihr Einfluss blieb jedoch auf das Methodisch-Technische beschränkt. 

Erst mit dem Internet und seinen Erfordernissen, in kurzer Zeit eine Vielzahl von „nutzerfreundlichen“ Web-Seiten zu erstellen und nach oft nur kurzer Erprobung einzusetzen, wurde der Ruf nach Fachleuten für Mensch-Computer-Nahtstellen laut. Es entstanden neue Berufe wie „Mediendesigner“ und Entwurfsspezialisten für Internet-Seiten, die heute als „usability experts“ sehr gefragt sind. Sie werden auf Fachschul- und auch Hochschulniveau ausgebildet und haben sich in größeren Berufsverbänden organi­siert. Zur anwendungsorientierten Informatik bestehen gute Kontakte, weil diese An­wender bei den von ihnen verwendeten Werkzeugen (wie Baukästen für Interaktionsobjekte) und Methoden (wie objektorientierte „Welten“ für spezielle Auf­gaben) auf die Bereitstellung und Weiterentwicklung dieser Verfahren durch die In­formatik angewiesen sind. Im Erfahrungswissen dieser „usability experts“ stecken vermehrt auch fundierte Erkenntnisse aus Feldern der kognitiven Psychologie und aus der Erforschung des Verhaltens sozialer Gruppen.

BD: Ein besonderes Anliegen war Ihnen immer die Unterstützung von Blinden und Sehbehinderten durch Computer. Wie in diesem Blog bereits erwähnt, haben Sie sich auch des Themas Computer und Senioren angenommen. Wo sehen Sie in bei­den Fällen die größten Herausforderungen? Sind es technische Fragen, oder muss zuerst bei den Betroffenen eine Motivationsschwelle überwunden werden, damit of­fensichtliche Vorteile genutzt werden?

RG: Unsere Kontakte zu blinden und sehbehinderten Menschen verdanke ich meiner Mitarbeiterin, der Mathematikerin Waltraud Schweikhardt. Ihre Ideen, wie man Schüler, Studenten und Erwachsene aus diesem Kreis an der Nutzung von Computern betei­ligen kann, wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft nachhaltig gefördert. Wir konnten selbst entworfene und entwickelte Lernprogramme an Schulen testen und die Nutzung von Bildschirmtext (Btx), einem Vorläufer von E-Mail und netzgestützten Informationsdiensten, erproben. Wir gingen von neuen technischen Möglichkeiten aus, (erweiterte) Blindenschrift und einfache Grafiken durch interaktive „taktile Zeilen“ und größere Displays fühlbar und erfahrbar zu machen.

Auch in späteren Projekten u.a. zum Entwurf, der Erstellung und Erprobung von mul­timodalen GUIBs (Abk. für ‚graphical user interfaces for the blind‘) hatte unsere Stuttgarter Gruppe die Verantwortung für die technischen Arbeiten, also die Geräte und deren Programmierung. In drei EU-Projekten haben wir mit Gruppen aus England, Italien, Griechenland usw. zusammengearbeitet, die sich eher den psychologisch-pädagogi­schen Aufgaben und der Erprobung unserer Produkte mit vielen blinden und sehbe­hinderten Menschen gewidmet haben. Die gemeinsamen Erfolge blieben nicht aus. Heute arbeitet am Stuttgarter Institut VIS eine Forschergruppe erfolgreich an der Weiterentwicklung der (taktilen) Geräte und an neuen Möglichkeiten der Navigationsunterstützung von Behinderten durch GPS-gestützte Orientierungssysteme.

Als Senior habe ich mannigfache Kontakte zu gleichaltrigen Personen. Viele unserer Interessen wie medizinische Versorgung, Reisen, Fotografieren usw. sind gemeinsam. Gemeinsam ist oft auch das Interesse an der Nutzung moderner Geräte der Informatik. Man tauscht häufig und gerne Erfahrungen und kleinere Erfolgserlebnisse aus. Die Gruppe der Senioren ist nach jüngsten Erfahrungen aber (zu) heterogen, als dass man sie zu Interessengruppen zusammenschließen kann, die gemeinsam technische Fragen diskutieren, sich  gemeinsam informieren und unterstützen – oder gar weiterführende Ideen zur Computernutzung zu entwickeln. Einzelfälle bilden erfreuliche Ausnahmen.

Blinde und sehbehinderte Menschen sind hoch motiviert, durch neue technische Möglichkeiten im sozialen Leben, in der Familie und im Beruf integriert zu werden. Sie ar­beiten meist hart, um die Geräte und Methoden zu  beherrschen. Der nach meinen Erfahrungen größere Teil der Senioren ist zwar motiviert, sich moderne Geräte zu beschaffen und damit interessante Anwendungen zu erproben und – soweit das ra­sche und bequeme Vorteile bietet – auch zu nutzen. Stellt sich der Erfolg aber nicht auf Anhieb ein, verlieren Senioren oft (zu) schnell die Motivation, geben auf und verzichten lei­der auch auf Unterstützung durch Fremde oder durch vorhandenes Schrifttum.

BD: E-Learning hieß früher Computer unterstützter Unterricht (CUU). Hat sich nur der Name geändert, oder gab es in letzter Zeit auch einige grundlegend neue An­sätze? Wenn ja, was waren diese? Wem helfen sie, wem nicht? Findet E-Learning eigentlich die Akzeptanz, die es verdient? Wenn nicht, woran liegt dies, und was kann/sollte getan werden?

RG: Der computer-unterstützte Unterricht der 1960er und 1970er Jahre be­schränkte sich auf wenige Lehr- und Lernmethoden, beispielsweise die überwachte Lö­sung von Übungsaufgaben, das tutorielle Lernen, einfache Simulationen und Lernspiele. Die ständige Verbesserung und Leistungssteigerung der Hard- und Software erweiterte den Kreis dieser Methoden. Durch das World Wide Web kamen neue Verfahren für die gezielte Suche nach Informationen hinzu sowie interessante Möglichkeiten für die  direkte und freie Kommunikation zwischen den Lernenden und dem Lernsystem und unter den Ler­nenden selbst. Neuartige Visualisierungs- und Simulationsverfahren und auch Experten­wissen (engl. expert knowledge) über die betreffenden Fachgebiete wurden in die modernen Internet-gestützten „Lernplattformen“ ebenso integriert wie detailliertes, veränderliches Wissen über die Lernstrategien, die zur Verfügung stehen. Das E-Learning war geboren. 

Solche Lernplattformen wurden bald  (zu) kompliziert, um sie im Alltag anzuwenden. Daher entwickelte sich in den 1990er Jahren CBT (Computer Based Training) als einfache Alternative mit schlichten Übungs- und Prüfungsfunktionen. Es ist nicht einfach, sich einen klaren Überblick über die derzeitige Nutzung von E-Learning-Verfahren zu verschaffen. Oft dominieren eher einfache Nutzungsmöglichkeiten. Die Universität Stuttgart hat beispielsweise den Großteil ihrer Lehrveranstaltungen „ins Netz gestellt“. Über eine allgemein zugängliche Lernplattform lassen sich deren Inhalte, Aufgaben und Sonderprobleme bearbeiten. Ein  Diskussionsforum und die direkte Adressierung der Lernenden ermöglichen eine individuelle Nutzung dieser E-Learning-Verfahren. In Firmen wie z.B. der Volkswagen AG werden zahllose Schulungen, Umschulungen und Trainingseinheiten rechnergestützt dargeboten, überwacht und die „Adressaten“ nach ihren Fortschritten bewertet. Die Vorbereitung auf die Führerscheinprüfung ist heute ohne CBM-gestützte Verfahren nicht mehr üblich, da auch die (theoretische) Prüfung interaktiv am Rechner abgenommen wird. Eine Reihe von interessanten Anwendungsgebieten wird im oben erwähnten Buch ‘Schuld sind die Computer!‘ ab  S.75 erwähnt.

Über die aktuellen Forschungsgebiete des E-Learning gibt es internationale Fachtagungen, wo über erfolgreiche Anwendungen berichtet wird. Die Akzeptanz unter Schülern und Studierenden ist sehr unterschiedlich. Viele „browsen“ im Netz und erfreuen sich an E-Learning-Spielen, eine wohl kleinere Nutzergruppe bearbeitet Prüfungs- und Übungsaufgaben. Dies geschieht oft nur dann, wenn eine Prüfung, ein Leistungstest oder eine sonstige „sekundäre Motivation“ vorliegt.

BD: Unter der Überschrift ‘Untergang des Bildungswesens‘ haben wir im erwähnten Buch die Sorgen Außenstehender aufgegriffen, die befürchten, dass es bald keine Schulgebäude, Schulbücher und Bibliotheken mehr geben wird. Gibt es nicht doch einige potentielle Gefahren, die sich daraus ergeben, dass Computer sich im­mer mehr zwischen Lehrer und Schüler schieben? Wenn ja, was sollen und können wir tun?

RG: Der Untergang unseres Bildungswesens – wenn es überhaupt dazu kommt – dürfte andere Gründe haben als die Computer, die sich zwischen Lehrende und Ler­nende drängen. Eher möglich ist, dass wir unser recht komfortables Bildungswesen mit­samt den Lehrern und den Schulpalästen nicht mehr bezahlen können oder wollen. Zu erwarten ist, dass wir demnächst die Fülle des in der Schule „auf Vorrat dargebotenen“ Lern­stoffs drastisch reduzieren und die Schüler stärker als bisher an sorgfältig aus­gewählten, die allgemeinen Bildungsinhalte aber nicht vollständig abdeckenden Lern- und Problemlöseeinheiten schulen. 

Vielleicht werden auch die teuren Schulbücher stark reduziert. Sicherlich kann und darf aber am Einsatz von modernen Systemen der Informatik nicht gespart werden. Im Gegenteil: Computer, Smartphones und die ganze Schar nachfolgender Geräte werden nicht nur an der Nahtstelle zwischen Lehrer, Schüler und Lernstoff eingesetzt, sondern als stets präsente, hilfreiche Medien und Werkzeuge, die ihren Nutzern viel Routinearbeit abnehmen. Warum sollen die Schüler mühsam physikalische Größen umrechnen, wenn dies von einem „App“ im iPhone in Sekundenschnelle erfolgen kann? Die Schüler müssen aber nach wie vor die physikalischen Grundlagen dieser Maße und Begriffe kennen. Warum sollen die Schüler mühsam eine „Schreibschrift“ erlernen, wenn sie durch ein anderes „App“ einfache gesprochene Texte rasch in geschriebenen Text umsetzen können? Die Schüler müssen aber weiterhin die Grammatik ihrer Sprache beherrschen, um solche Texte in eine korrekte Form zu bringen.

Dies sind nur Beispiele, die zeigen, dass der Nutzen solcher Geräte (und die Freude daran) die zweifellos vorhandenen Gefahren weit überwiegen. Ein weiteres neues Bildungs­ziel ist aber, unsere Schüler und Jugendliche eindringlich darauf hinzuweisen, dass bei der immer einfacher werdenden Computernutzung die Preisgabe (sehr) persönlicher Daten und deren Verwendung durch Unbefugte sie unumkehrbar in gefährliche und in jeder Hinsicht „teure“ Situationen bringen kann. 

Wir Menschen haben das Rad, das Schießpulver, die Antibiotika und vieles andere mehr erfunden schließlich auch die vielen Arten von Computern. Lernen wir auch in der Schule, damit sinnvoll und nutzbringend umzugehen? Chemikalien und Medikamente sind heute unverzichtbar, auch wenn man damit schreckliches Unheil anrichten kann. Auf den ersten Blick sind die Computer weniger gefährlich, auch wenn sie (Spiel-)Sucht und andere Gefahren und Probleme auslösen können. Diese zu erkennen und zu vermeiden, müssen wir – vielleicht sehr mühsam – erlernen. Aber unsere Welt der Computer ist unver­zichtbar geworden. Dies gilt auch im Bereich der Schule und der Bildung.  

BD: Vielen Dank, Herr Gunzenhäuser, für das ausführliche und informative Interview. Ich habe das Gefühl, dass Sie darin fast Ihr ganzes akademisches Leben Revue passieren ließen. Viele Ihrer Doktoranden und Diplomanden werden sich wiedererkennen.

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