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Visualisierungen: Wann sagt ein Bild mehr als tausend Worte?

Bilder sind ein ansprechendes Mittel, um komplexe Sachverhalte zu kommunizieren – wenn man dabei einige Regeln beachtet. Der Lernforscher Bernhard Ertl erläutert, worauf es ankommt.

Die Redewendung „ein Bild sagt mehr als tausend Worte“ wenden wir oft an, wenn wir bildliche Darstellungen gegenüber sprachlichen für überlegen halten. Solche Visualisierungen können unterschiedlichste Arten von Wissen prägnant und verständlich auf den Punkt bringen. Eine Extremform von visueller Wissenskommunikation ist beispielsweise eine Aufbauanleitung für einen Ikea-Schrank. Sie kommt gänzlich ohne Worte aus und vermittelt die Regeln zum Aufbau des Möbels somit rein bildlich. Um diese Kommunikation von Regeln anhand von Bildern einmal genauer zu betrachten, wenden wir uns zuerst einem einfacheren Beispiel zu: dem Spiel „Die Türme von Hanoi“.

Das Spiel „Türme von Hanoi“
Die „Türme von Hanoi“ sind ein beliebtes mathematisches Knobelspiel. In der einfachsten Variante besteht der erste Turm aus drei Scheiben, es sind aber auch mehr denkbar.

In diesem Spiel muss ein Stapel verschieden großer Scheiben von Stange 1 zu Stange 3 bewegt werden. Dabei dürfen die Spielenden immer nur eine Scheibe (A, B oder C) auf einmal bewegen und es darf keine größere Scheibe auf einer kleineren Scheibe liegen. Daher dürfte zum Beispiel Scheibe A nicht auf Scheibe C gelegt werden. Die Visualisierung durch die verschieden großen Scheiben lässt diesen Fehler schnell ins Auge springen, so dass er entweder gar nicht begangen wird oder schnell auffällt und korrigiert werden kann. Das gleiche Spiel ist jedoch auch mit anderen Visualisierungen denkbar, etwa mit gleich großen Scheiben, die mit Buchstaben, Farben oder Symbolen gekennzeichnet sind.

Alternative Varianten der „Türme von Hanoi“
Die unterschiedlichen Größen der Scheiben lassen sich auch durch Buchstaben, Farben oder Symmbole codieren. Der Schwierigkeitsgrad steigt dadurch jedoch. Grafik: Bernhard Ertl

Würden wir jetzt das Spiel mit gleich großen Scheiben in verschiedenen Farben spielen, wäre der Regelsatz deutlich komplexer, da die Scheibengröße zur schnellen visuellen Orientierung wegfällt. Er würde dann etwa lauten: „Die rote Scheibe darf auf allen anderen Scheiben und auf dem Boden liegen, die grüne Scheibe darf nur auf der blauen Scheibe und am Boden liegen, während die blaue Scheibe nur am Boden liegen darf.“ Für die Spielerin oder den Spieler ist es aufwendiger, diesen Regelsatz zu befolgen. Die Lösungszeit verlängert sich und die Fehlerhäufigkeit steigt. Zudem ist es deutlich schwerer, Fehler zu erkennen. Eine geeignete Visualisierung kann also Regeln kommunizieren, die für die Bearbeitung einer Aufgabe essenziell sind.

Übertragen wir dieses Prinzip nun auf einen Ausbildungskontext, etwa auf die Arbeit von Studierenden mit wissenschaftlichen Texten. Hier ist häufig zu beobachten, dass die Studierenden Definitionen und Modelle auswendig lernen, aber drei weitere Dinge vernachlässigen: die Befunde, die eine Theorie stützen, die Konsequenzen der Anwendung der Theorie im Alltag und ihre Verknüpfung mit dem eigenen Vorwissen. Gleichzeitig wird oft beklagt, dass die universitäre Ausbildung praxisfremd sei. Die Auseinandersetzung mit Befunden, Konsequenzen und Anwendungsfällen unterbleiben allerdings oft auch dann, wenn man die Studierenden in der Aufgabenstellung dazu ermutigt, darüber nachzudenken. Auch in diesem Fall kann eine einfache Visualisierung eine entsprechende Regel kommunizieren:

Ein Schema zur Aneignung von Wissen über das reine Lernen von Fakten und Definitionen („Theorie“) hinaus. Grafik: Bernhard Ertl
Ein Schema zur Aneignung von Wissen über das reine Lernen von Fakten und Definitionen („Theorie“) hinaus. Grafik: Bernhard Ertl

Ein solches Wissensschema, das die unterschiedlichen Bereiche visualisiert, kann die Aufmerksamkeit der Studierenden gezielt darauf lenken, darüber nachzudenken, welche Konsequenzen die Theorie für den Alltag hat und wie sie die Inhalte mit ihrem Vorwissen verknüpfen können. Wenn sie mit diesem Schema arbeiten – allein oder in Gruppen –, beschäftigen sie sich tatsächlich vermehrt mit den zuvor vernachlässigten Bereichen. Das lässt sich durch empirische Studien belegen.

Aufteilung des erworbenen Wissens mit und ohne Hilfe eines Wissensschemas.
Aufteilung des Wissens, das sich Studierende in einer Studie ohne (links) und mit (rechts) Hilfe des oben vorgestellten Wissensschemas aneigneten. Grafik: Bernhard Ertl

Setzt man die Visualisierungen also dazu ein, die oben beschriebenen Regeln darzustellen, werden sie zu „kognitiven Werkzeugen“. Diese unterstützen uns beim Verständnis von Inhalten und bei der Bearbeitung von Aufgaben. Um manche dieser Werkzeuge dann auch kompetent nutzen zu können, braucht man allerdings auch die entsprechenden Fähigkeiten und das entsprechende Vorwissen. Das beschriebene Wissensschema ist in seiner Einfachheit auch für Menschen ohne Vorkenntnisse gut geeignet, ebenso wie die Visualisierung mit den unterschiedlich großen Scheiben bei den Türmen von Hanoi.

Erfahrenen Spielenden wird diese Aufgabe jedoch zu langweilig sein. Um das Interesse nicht zu verlieren, benötigen sie einen höheren Schwierigkeitsgrad beziehungsweise mehr Komplexität: entweder eine größere Anzahl von Scheiben oder eine weniger vertraute Gestaltung – etwa dass die unterschiedlichen Scheibengrößen durch unterschiedliche Farben ersetzt werden. Generell ist eines der wichtigsten Kriterien für die Wissenskommunikation mit Visualisierungen, dass uns die Gestaltungselemente vertraut sind. Ein Beispiel dafür ist dieses leicht abgewandelte Mindmap, das Beteiligte eines Karrieretags im Rahmen einer Fokusgruppe erstellt hatten:

Assoziationen zum Studium eines MINT-Fachs, dargestellt in Form einer Mindmap.
Assoziationen zum Studium eines MINT-Fachs, dargestellt in Form einer Mindmap. Grafik: Bernhard Ertl

Auf den ersten Blick fallen das „MINT-Studium“ und die vielen roten Felder in dessen Umgebung auf. Dies legt den Schluss nahe, dass die Beteiligten eine überwiegend negative Einstellung gegenüber einem solchen Studium hatten. Betrachtet man die Inhalte der Grafik genauer, kommuniziert es das Klischeebild eines Nerds (schlechte Augen, Fast Food, schweres Studium, Männerdomäne) mit beruflichem Erfolg. Eine entsprechende Zeichnung könnte diese Aussage karikaturistisch allerdings viel schneller auf den Punkt bringen. Diese Karikatur würde die Aussage verbildlichen und wäre damit leichter zugänglich als das Mindmap.

Auch die Türme von Hanoi und das Wissensschema erschließen sich deutlich leichter als das Mindmap. Der Grund dafür liegt in der kognitiven Verarbeitung. Man geht davon aus, dass das menschliche Arbeitsgedächtnis auf etwa 5 bis 9 Einheiten begrenzt ist. Die Türme von Hanoi bestehen aus drei Scheiben und drei Stangen, diese erschließen sich auf den ersten Blick. Auch das Wissensschema mit den vier Feldern erschließt sich sehr schnell. Beim Map liegt der erste Fokus auf dem MINT-Studium und der Überzahl an roten Feldern. Insofern ist der erste Eindruck, dass die negativen Aspekte überwiegen. Aufgrund der 19 Felder fällt es schwer, ein mentales Modell des Maps zu erstellen – man sieht den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr. Stellt man sich jetzt die Karikatur eines dicken Männchens mit dicker Brille und einer Pizza im Mund am Computer vor, umgeben von Geldscheinen, kann man die Hauptaussage des Maps sehr viel leichter im Kopf behalten. Zum einen, weil es nur noch sechs Elemente enthält, zum anderen aber auch, weil es dem stereotypen und vertrauten Bild eines Nerds entspricht.

Je stärker wir diese Elemente also zu Einheiten zusammenfassen können – von 19 Elementen des Maps zu 6 Elementen der Karikatur und schließlich nur dem Element „Nerd“ –, desto mehr kognitive Kapazitäten bleiben frei, um die verbleibenden Elemente mit neuen in Beziehung zu setzen. Ziel der Wissenskommunikation mit Visualisierungen sollte also sein, so weit möglich auf vertraute Elemente zurückzugreifen, um Kapazitäten auf die Vermittlung der Hauptaussage zu fokussieren. Nach der Theorie der „kognitiven Belastung“ beanspruchen Visualisierungen umso weniger mentale Ressourcen, je vertrauter uns ihre Elemente sind und je weniger Elemente sie enthalten.

„Ziel der Wissenskommunikation mit Visualisierungen sollte es sein, so weit möglich auf vertraute Elemente zurückzugreifen.“Bernhard Ertl

Vor diesem Hintergrund möchte ich die Wissenskommunikation mit Visualisierungen am Beispiel des Projekts MASON diskutieren. MASON war ein EU-Projekt mit dem Ziel, die Stärken und Schwächen der verschiedenen Bildungsregionen in Europa darzustellen. Dabei griffen die Forschenden auf insgesamt 27 Indikatoren der Europäischen Statistikbehörde (Eurostat) zurück, die in der Regel für einen Zeitraum von 10 Jahren zur Verfügung standen. Somit konnten sie für jede Region sowohl den aktuellen Stand als auch die Veränderung über die letzten Jahre auswerten. Um diese komplexen Ergebnisse darzustellen, war es allerdings nötig, sowohl die Datenmenge für die Kommunikation zu reduzieren als auch sich über die geeignete Visualisierung Gedanken zu machen.

Um die Datenmenge zu reduzieren, wurden die 27 Indikatoren zunächst einer von vier Indikatorgruppen zugeordnet. In einem weiteren Schritt wurden diese Gruppen nochmals zusammengefasst, sodass pro Region schließlich zwei Werte zur Verfügung standen: einer für ihre aktuelle Bewertung und ein Wert für die Veränderung in den letzten Jahren. Die Werte wurden standardisiert, um vergleichen zu können, ob einzelne Regionen über- oder unterdurchschnittlich abschnitten. Damit konnte jede Region einer von vier Kategorien zugeordnet werden:

Schema zur Bewertung der EU-Regionen im Projekt MASON.
Schema zur Bewertung der EU-Regionen im Projekt MASON. Grafik: Bernhard Ertl

Regionen, die über dem Durchschnitt lagen und überdurchschnittlich wuchsen (Top-Performer), Regionen, die unter dem Durchschnitt lagen und auch unterdurchschnittlich wuchsen (Zurückfallende), Regionen, die zwar unter dem Durchschnitt lagen, aber überdurchschnittlich wuchsen (Aufholende), sowie zuletzt Regionen, die noch überdurchschnittlich lagen, aber unterdurchschnittlich wuchsen und dadurch an Schwung verloren. Diese vier Kategorien wurden farblich codiert mit den Top-Performern in grün, den Schwungverlierern in orange, den Zurückfallenden in rot und den aufholenden in gelb.

Durch die geographische Natur der Daten bot es sich darüber hinaus an, sie auf einer Landkarte zu visualisieren, was inzwischen auf verschiedenste Arten und Weisen möglich ist. Hier wurde die Harvard World Map gewählt:

Die Grafik macht deutlich, dass die gut abschneidenden Regionen eher in der Mitte und im Norden Europas liegen, während sich die weniger gut abschneidenden Regionen eher an den Ost-West-Rändern und im Süden befinden. Genauere Informationen erhält man durch Klicken auf die entsprechende Region. Die zur Visualisierung gewählten Farbtöne legen bereits eine Bewertung der Regionen nahe und reduzieren dadurch die Notwendigkeit, auf eine Farblegende zurückzugreifen. Menschen aus Europa ist auch die Karte vertraut genug, um grob abschätzen zu können, wo eine gesuchte Region liegt. Durch den Fokus auf die Regionen (hier: Regierungsbezirke) treten die einzelnen Nationalstaaten jedoch in den Hintergrund. Das ist für die Nutzerinnen und Nutzer wenig vertraut und erschwert ein Auffinden spezifischer Regionen. Zudem gibt es keine Analyse von Stärken und Herausforderungen spezifischer Regionen.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Visualisierungen mächtige Werkzeuge zum Verständnis von Inhalten und damit zur Wissenskommunikation sein können. Dabei können sie Regeln und Werte implizit vermitteln und die kognitiven Ressourcen der Betrachtenden auf spezifische Aspekte fokussieren. Sie unterscheiden sich in ihrer Komplexität und der kognitiven Belastung, die sie auslösen. Wenn die Komplexität aus einer für die Benutzer unvertrauten Gestaltung entsteht, nimmt dies kognitive Ressourcen in Anspruch, die dann für das Hauptanliegen der Wissenskommunikation nicht mehr zur Verfügung stehen. Auf der anderen Seite können Visualisierungen, wenn sie komplexe Inhalte auf bekannte Konstrukte reduzieren, Inhalte stärker vermitteln. Die inhaltliche Fokussierung geht allerdings oft mit einer geringeren Komplexität einher. Deshalb müssen Kommunikatorinnen und Kommunikatoren differenziert abwägen zwischen der inhaltlichen Genauigkeit und einer besseren Verständlichkeit – und dabei sollten sie das Vorwissen ihres Publikums kennen und im Hinterkopf behalten.

 

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