Modellierung von Systemkompetenz - Untersuchung der Fähigkeit zur Modellbildung als Teil der Systemkompetenz von Grundschülern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ute Harms, seit 5/2011
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 78130573

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Projektvorhaben wurde das Fähigkeitskonstrukt „Systemdenken“ modelliert. Der Einfluss von Faktoren wie den allgemeinen kognitiven Fähigkeiten, der Transferleistung sowie altersbedingten Entwicklungsunterschieden auf das Systemdenken wurde im Rahmen einer Interventionsstudie ermittelt. Hierfür wurden valide Testinstrumente und Unterrichtseinheiten entwickelt. Die Experimentalgruppe bestand aus Schülern der 4. und 8. Klassenstufe aus Grund-, Gesamt- und Realschulen sowie Gymnasien des Landes Schleswig-Holstein. Die Kontrollgruppe wurde durch Schüler aus Parallelklassen gebildet, die ohne den Einsatz der Interventionen teilgenommen haben. Zu zwei Messzeitpunkten – vor und nach einer jeweils sechsstündigen Interventionseinheit – wurden sowohl Fragebögen als auch computerbasierte Concept Maps zur Erfassung von Systemdenken eingesetzt. Als latente Faktoren werden die zwei Variablen „strukturelles Systemdenken“ (SST) und „prozedurales Systemdenken“ (PST) unterschieden. Als Kontexte dienten in den Testinstrumenten zwei komplexe dynamische Systeme: „Die Miesmuschel als Teil des Ökosystems Wattenmeer“ als belebtes System im Vergleich zu dem unbelebten System „Der Sandstein als Teil des Gesteinskreislaufs“. Wesentliche Ergebnisse der Studie liegen in der Konstruktion und Validierung von Instrumenten zur Erfassung des Systemdenkens und der Validierung dieses Konstrukts. Systemdenken wird durch entsprechende Skalen in Form von zwei latenten Faktoren beschrieben. Systemdenken kann mit Hilfe von Fragebögen sowie durch Concept Maps erfasst werden, hierbei zeigt sich das computerbasierte Format als ebenso geeignet wie das papierbasierte. Zudem erwies sich das geschlossene Format als dem offenen Format überlegen. Die Ergebnisse bestätigten die zweifaktorielle Struktur des Systemdenkens in beiden Klassenstufen. Diese Modellstruktur lässt sich invariant über zwei verschiedene Messzeitpunkte sowie über zwei verschiedene Klassenstufen nachweisen. Darüber hinaus erweist sich der Zusammenhang zwischen strukturellem und prozeduralem Systemdenken als iterativ, der Erwerb des strukturellen Systemdenkens begünstigt den Erwerb des prozeduralen Systemdenkens und umgekehrt. Dieser Zusammenhang erweist sich auch unter der Einbeziehung allgemeiner kognitiver Fähigkeiten als stabil. Eine Transferleistung systemischer Prinzipien von einem auf das andere System konnte für beide Klassenstufen nicht nachgewiesen werden. Es gibt in der 4. Klassenstufe einen deutlicheren Zugewinn im Bereich des prozeduralen Systemdenkens als in der 8. Klassenstufe. Grundsätzlich jedoch wird in der 8. Klassenstufe Systemdenken im Bereich beider Faktoren auf einem höheren Niveau entwickelt, als in der 4. Klassenstufe.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2008). How do we understand systems? Building modells at the elementary level. Posterbeitrag auf der 7th Conference of European Researchers in Didactics of Biologie (ERIDOB), Utrecht, Niederlande
  Sommer, C., Brandstädter, K., & Harms, U.
  
• (2009). Modellierung von Systemkompetenz – Untersuchung der Fähigkeit zur Modellbildung als Teil der Systemkompetenz von Grundschülern. Posterbeitrag auf der Elften Frühjahrsschule der Sektion Biologiedidaktik im VBIO, Marburg/Gießen
  Brandstädter, K., Sommer, C., & Harms, U.
  
• (2009). Modellierung von Systemkompetenz – Untersuchung der Fähigkeit zur Modellbildung als Teil der Systemkompetenz von Grundschülern. Vortrag auf der internationalen Tagung der Fachsektion Didaktik der Biologie (FDdB) im VBIO, Kiel
  Brandstädter, K ., Sommer, C., Harms, U.
  
• (2010). Hier steckt Leben drin – die Miesmuschelbank als System. Unterricht Biologie, 34(360), 10-16
  Brandstädter, K.
  
• (2010). „Einfluss inhalts- und personenbezogener Faktoren auf den Erwerb von Systemkompetenz von Schülern“. Vortrag auf der 74. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), Jena
  Sommer, C., Brandstädter, K., Harms, U.
  
• (2010). „How do we understand systems? System competency at the elementary level“. Posterbeitrag auf der 8th Conference of European Researchers in Didactics of Biology (ERIDOB), Braga, Portugal
  Sommer, C., Brandstädter, K., & Harms, U.
  
• (2011) Modellierung von Systemkompetenz – Untersuchung der Fähigkeit zur Modellbildung als Teil der Systemkompetenz von Grundschülern. Vortrag auf der Zweijahrestagung der Gesellschaft für Fachdidaktik (GFD), Berlin
  Brandstädter, K., Sommer, C., Großschedl, J.; & Harms, U.
  
• (2011). Untersuchung der Modellbildung als Teil des Systemdenkens von Grundschülern. Vortrag auf der internationalen Tagung der Fachsektion Didaktik der Biologie (FDdB) im VBIO, Bayreuth
  Brandstädter, K., Sommer, C., Großschedl, J., & Harms, U.
  
• (2011). „Concept Mapping als Methode zur Erfassung von Modellbildungsfähigkeiten“. Vortrag auf der internationalen Tagung der Fachsektion Didaktik der Biologie (FDdB) im VBIO, Bayreuth
  Großschedl, J., Brandstädter, K., Sommer, C., & Harms, U.
  
• (2011). „Entwicklung von Testinstrumenten zur Untersuchung der Systemkompetenz“. Posterpräsentation auf der 75. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), Bamberg
  Münchhoff, K., Brandstädter, K., Sommer, C., & Harms, U.
  
• (2011). „Verschiedene Concept Mapping-Formate und ihre Kriteriumsvalidität für die Dimensionen der Systemkompetenz“. Vortrag auf der 75. Tagung der Arbeitsgruppe für Empirische Pädagogische Forschung (AEPF), Bamberg
  Großschedl, J., Brandstädter, K., Sommer, C., & Harms, U.
  
• (2012). Assessing System Thinking Through Different Concept-Mapping Practices. International Journal of Science Education, 34(14), 2147-2170
  Brandstädter, K., Harms, U. & Großschedl, J.
  
• (2012). How to assess modeling ability? A comparison of different concept mapping practices at primary school. 84th Annual International Conference of the National Association for Research in Science Teaching (NARST), Indianapolis, USA
  Großschedl, J., Brandstädter, K., & Harms, U.
  
• (2012). Systemdenken – Validierung eines Strukturmodells. Vortrag im Rahmen der ProSchule-Tagung der Lenkungsgruppe für die Lehrerbildung, Universität Flensburg
  Fraune, K., & Harms, U.