Inhaltszusammenfassung

Die Herausforderungen im Kontext des globalen Klimawandels und der planetaren Grenzen des Systems Erde lassen die grundlegende Bedeutung von Systemkompetenz zur Analyse und Bewältigung komplexer dynamischer Probleme deutlich werden. Die notwendigen Schritte zur Erreichung der globalen Nachhaltigkeitsziele setzen eine raumbezogene Handlungskompetenz aller beteiligten Akteure voraus, die maßgeblich auf einer vernetzten Einsicht in die Zusammenhänge von natürlichen und gesellschaftlichen Syst...Die Herausforderungen im Kontext des globalen Klimawandels und der planetaren Grenzen des Systems Erde lassen die grundlegende Bedeutung von Systemkompetenz zur Analyse und Bewältigung komplexer dynamischer Probleme deutlich werden. Die notwendigen Schritte zur Erreichung der globalen Nachhaltigkeitsziele setzen eine raumbezogene Handlungskompetenz aller beteiligten Akteure voraus, die maßgeblich auf einer vernetzten Einsicht in die Zusammenhänge von natürlichen und gesellschaftlichen Systemen beruht. Aus didaktischer Sicht steht in der vorliegenden Studie daher die Forschungsfrage im Vordergrund, auf welche Weise die Systemkompetenz von Jugendlichen im Kontext raumwirksamer Mensch-Umwelt-Beziehungen bestmöglich gefördert werden kann. Den thematischen Rahmen der Arbeit bildet das Phänomen der Bodenerosion im Kontext des Klimawandels. Neben den bereits heute gegebenen Risiken und Gefährdungen ist hierbei durch die im Klimawandel zu erwartende Häufung von Starkniederschlagsereignissen und die jahreszeitliche Veränderung der Bodenfeuchteverhältnisse eine Verschärfung des Gefährdungspotenzials für landwirtschaftlich genutzte Böden wahrscheinlich. Das in Bezug auf das lebensweltliche Umfeld der Jugendlichen erarbeitete Phänomen steht daher stellvertretend für komplexe und dynamische Mensch-Umwelt-Systeme. Ausgehend von einem naturwissenschaftlich geprägten Systemverständnis und dem Bestreben der Systemwissenschaft, komplexe Systeme modellhaft zu erfassen, rückt die Modellbildung auch in der Frage nach gewinnbringenden methodisch-didaktischen Ansätzen zur Förderung des systemischen Denkens in den Mittelpunkt des Interesses. Aus dem Nebeneinander von konkret-gegenständlichen Modellen und Computersimulationen als rechnergestützten Verfahren der Modellierung leitet sich die für die vorliegende Studie zentrale Forschungsfrage ab, welches Potenzial diese Methoden einzeln oder in Kombination in Bezug auf die Förderung von Systemkompetenz von SuS besitzen. Zur Lernwirksamkeit unterschiedlicher methodisch-medialer Settings liegen dabei verschiedene, in ihren Ergebnissen heterogene und zum Teil widersprüchliche Forschungsarbeiten vor. Bei vielen Studien wurden analoge und digitale Medien und Methoden gegenübergestellt, jedoch nicht kombiniert (z. B. Edsall & Wentz 2007), bei anderen wies die kombinierte Intervention eine längere Zeitdauer auf als die vergleichend eingesetzte Computersimulation (z. B. Rieß & Mischo 2008). Vor dem Hintergrund dieses Forschungsstandes untersucht die hier vorgestellte empirische Vergleichsstudie im experimentellen Prä-Post-Test-Design die Veränderung der kontextuellen Systemkompetenz von SuS durch Einsatz (1) eines analogen Bodenerosionsmodells (= Modell), (2) eines digitalen Bodenerosionsmodells (= Simulation) bzw. (3) einer Kombination beider Zugänge, bei jeweils gleicher Zeitdauer der Interventionen. Zur Frage der Dimensionalität und Messung des Konstruktes „Systemkompetenz“ liegen im Kontext raumwirksamer Mensch-Umwelt-Beziehung eine Reihe theorie- bzw. evidenzbasierter Erkenntnisse vor (vgl. z. B. Mehren u. a. 2018; Rieß u. a. 2015; Viehrig u. a. 2017), die sich jedoch in Teilen kontrovers gegenüberstehen. Den konzeptionellen Bezugsrahmen der Forschungsarbeit bildet hierbei das im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts SysThema von Rieß u. a. (2015) entwickelte heuristische „Freiburger Kompetenzstrukturmodell zum systemischen Denken“ mit besonderer Schwerpunktsetzung auf der Systemmodellierung. Für die vier in diesem Kompetenzmodell ausgewiesenen Dimensionen A: „Systemtheoretisches Grundwissen (Deklaratives/konzeptuelles systemisches Wissen)“, B: „Systemelemente und Wechselwirkungen identifizieren, abbilden und interpretieren (Systemmodellierungsfähigkeit)“, C: „Mittels Systemmodellen Erklärungen geben, Prognosen treffen und Strategien entwerfen (Fähigkeit zur Nutzung von Systemmodellen beim Lösen von komplexen dynamischen Problemen)“ sowie D: „Gültigkeit und Vorhersageunsicherheit von Systemmodellen bestimmen (Bewertung von Systemmodellen und Ergebnissen der Modellanwendung)“ werden Testitems mit Bezug zum Themenfeld Bodenerosion entwickelt. Aufbauend auf den Erkenntnissen der Pilotierungsstudie (n = 78 SuS, vgl. Brockmüller u. a. 2016a,b) kann in der Hauptstudie (n = 203 SuS der gymnasialen Klassenstufen 10 bis 12) die Validität des überarbeiteten Systemkompetenztests durch eine substanzielle Übereinstimmung der inhaltlichen Expertenratings (Fleiss’ κ 0,79) sowie eine akzeptable interne Konsistenz der vier Skalen (Cronbachs α A: 0,54, B: 0,78, C: 0,70, D: 0,78) belegt werden. Strukturentdeckende statistische Verfahren (exploratorische Faktorenanalyse) lassen auf vier zugrunde liegende Faktoren schließen. Auch bei Anwendung der strukturbestätigenden konfirmatorischen Faktorenanalyse kann die Modellpassung des vierdimensionalen Modells anhand von statistischen Modellgütekriterien bestätigt werden. Auf Grundlage eines Strukturgleichungsmodells (konfirmatorische Faktorenanalyse zweiter Ordnung) können schließlich die Korrelationen zwischen den Kompetenzdimensionen auf ein übergeordnetes Gesamtkonstrukt im Sinne von Systemkompetenz zurückgeführt werden. Die heuristischen Annahmen einer vierdimensionalen Kompetenzstruktur zum systemischen Denken nach Rieß u. a. (2015) können somit auf Grundlage des Datensatzes der vorliegenden Studie empirisch fundiert werden. Ein im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts GeoSysKo theoretisch hergeleitetes und empirisch überprüftes Kompetenzstruktur- und -stufenmodell (vgl. auch Mehren u. a. 2018) umfasst zwei Dimensionen, die als „Systemorganisation und Systemverhalten“ sowie „Systemadäquate Handlungsintention“ ausgewiesen sind. Im Abgleich der beiden Modelle wird zunächst deutlich, dass sich diese mit den o. g. Dimensionen B und C weitgehend decken. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie machen unter Beachtung der erreichten Modellgütemaße darüberhinausgehend die zusätzliche inhaltliche Bedeutung der Theorie- sowie der Reflexionsebene (Dimensionen A und D) für das Konstrukt Systemkompetenz deutlich. Zur Untersuchung des Potenzials eines Einsatzes von analogen und digitalen Modellen und einer Kombination beider Methoden zur Förderung der auf diese Weise ausdifferenzierten Systemkompetenz wird die Stichprobe der Hauptstudie varianzanalytisch analysiert, um so u. a. der Forschungsfrage nachzugehen, ob statistisch bedeutsame Gruppenunterschiede zwischen den beiden Messzeitpunkten vor bzw. nach der Intervention bestehen. Dabei zeigt sich, dass der Mittelwert der über alle vier Dimensionen hinweg mit einem Gesamtscore erfassten Systemkompetenz in der Gruppe, die eine kombinierte analoge und digitale Intervention durchlaufen hat, statistisch signifikant höher liegt als in der Gruppe mit reiner Computersimulation (p = 0,024, bei kleiner Effektgröße Cohens f von 0,1). Bezüglich der vier einzelnen Systemkompetenz-Dimensionen zeigt sich, dass dieser Effekt in der Dimension B am deutlichsten ausgeprägt ist. Die Gruppe mit reiner Computersimulation erzielt in allen vier Dimensionen die niedrigsten Mittelwerte, während die Gruppe mit rein analogem Modelleinsatz in den Dimensionen B und C ähnlich niedrige Mittelwerte erzielt, in den Dimensionen A und D dagegen jedoch sogar die höchsten Mittelwerte erreicht. Mit Motivation und Lernstil werden weitere mögliche Einflussfaktoren auf den Kompetenzerwerb in der Studie berücksichtigt, deren Interaktionseffekte mit den drei Interventionsgruppen jedoch nicht statistisch signifikant ausfallen. In der Gesamtschau liefern die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit neben einem theoretischen Beitrag zur Entschlüsselung der Struktur von Systemkompetenz im Kontext raumwirksamer Mensch-Umwelt-Beziehungen insbesondere auch unterrichtspraktische Hinweise zur Systemkompetenzentwicklung. Die am Beispiel Bodenerosion exemplarisch untersuchte Kombination analoger und digitaler Modelle erreicht bei gleichem unterrichtlichem Zeitaufwand einen bedeutsam höheren Beitrag zur Förderung von Systemkompetenz, sodass sie dem jeweils isolierten Einsatz der einen oder anderen Methode evidenzbasiert vorgezogen werden kann. VOLLTEXT: https://opus.ph-heidelberg.de/frontdoor/index/index/docId/340 » weiterlesen» einklappen

Autoren

Klassifikation

DFG Fachgebiet:
Geographie

DDC Sachgruppe:
Erziehung, Schul- und Bildungswesen