Investigating Dynamic Visualizations of Multiple Representations Using Mobile Video Analysis in Physics Lessons

Abstract

This contribution presents the results of a replication study on the learning effect of tablet-supported video analysis compared to traditional teaching sequences using non-digital experimental materials in the subject areas of uniform and accelerated motion in high school physics lessons. In addition to the replication of the preliminary study results recently published in this journal (Becker et al 2018, 2019), the investigation of the effect on the cognitive load as well as the emotional state of the students is another focal point. Compared to the preliminary study, the sample size was significantly increased from $$N=109$$ N = 109 to $$N=294$$ N = 294 . The individual effects of the preliminary study could be replicated in this way. For both topics, a significant reduction of extraneous cognitive load and a positive effect on intervention-induced emotions could be demonstrated. Moreover, the theoretically founded causal relationship between emotion, cognitive load, and learning achievement could be empirically verified by means of structural equation modeling. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Replikationsstudie zu lernwirksamen Effekten der Tablet-PC-gestützten Videoanalyse im Vergleich zu traditionellen Unterrichtssequenzen unter Verwendung nicht-digitaler Experimentiermittel in den Themenbereichen gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegung des Physikunterrichts der Sekundarstufe 2 vorgestellt. Neben der Replikation der jüngst in dieser Zeitschrift veröffentlichten Vorstudienergebnisse (Becker et al 2018, 2019) bildet die Untersuchung der Wirkung auf die kognitive Belastung sowie den emotionalen Zustand der Schülerinnen und Schüler einen weiteren Schwerpunkt. Im Vergleich zur Vorstudie wurde der Stichprobenumfang von N  = 109 auf N  = 294 deutlich erhöht. Einzelne Effekte der Vorstudie konnten auf diese Weise repliziert werden. Für beide Themengebiete konnte weiterhin eine signifikante Reduktion der extrinsischen kognitiven Belastung sowie eine positive Wirkung auf die interventions-induzierten Emotionen nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte der theoretisch fundierte kausale Zusammenhang zwischen Emotion, kognitiver Belastung und Lernperformanz mittels Strukturgleichungsmodellierung empirisch verifiziert werden.