TY  - THES
A1  - Kollar, Isabelle
T1  - Die Satellitenbild-Lesekompetenz. Empirische Überprüfung eines theoriegeleiteten Kompetenzstrukturmodells für das „Lesen“ von Satellitenbildern
T1  - The Satellite Image Reading Literacy. Empirical validation of a theoretical competence structure model of "reading" satellite images
N2  - Satellitenbilder sind inzwischen fester Bestandteil unseres Alltags geworden: ob in der Wettervorhersage, in den Nachrichten oder der Erkundung des nächsten Urlaubsziels mit Google Earth. Auch in den Geo- und Umweltwissenschaften spielen Satelliten- und Luftbilder längst eine zentrale Rolle zur Analyse und Bewertung von globalen Umweltveränderungen. Die Nutzung von Satellitenbildern im Geographieunterricht wird daher inzwischen auch in den nationalen Bildungsstandards und vielen Lehr- und Bildungsplänen explizit vorgeschrieben, in der Praxis aber noch nicht flächendeckend umgesetzt. Es stellt sich somit die Frage, wie kompetent Schülerinnen und Schüler im Umgang mit Satellitenbildern sind, was sie aus ihnen „herauslesen“ können. Dieser Frage nach einer „Satellitenbild-Lesekompetenz“ widmet sich die vorliegende Arbeit. Basierend auf theoretischen Überlegungen zu Bildungsstandards und Kompetenzen, allgemeinen Ansätzen zum Lernen mit Bildern und zur Arbeiten mit Satellitenbildern wird ein theoriebasiertes Modell der Satellitenbild-Lesekompetenz entwickelt. Die Kompetenz Satellitenbilder zu analysieren, ist dabei in Anlehnung an die Kompetenzdefinition von Weinert (2001) und nur bezogen auf die kognitiven Anforderungen wie folgt definiert: durch die beim Individuum verfügbaren oder erlernbaren kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten, wesentliche Elemente in Satellitenbildern der Erdoberfläche (Echt- und Falschfarben- Satellitenbilder) zu erkennen, ihre Beziehungen zueinander zu beschreiben sowie den Aussagewert (Potenziale und Grenzen) von Satellitenbildern zu erkennen und zu beurteilen. Das normative Kompetenzstrukturmodell setzt sich aus den zwei Dimensionen „Natürliches und indikatorisches Bildverstehen“ und „Darstellen und Beurteilen des Aussagewertes“ mit jeweils vier aufeinander aufbauenden Niveaustufen zusammen. In einem zweiten Schritt wird dieses Modell mithilfe eines Onlinefragebogens am Ende der Sekundarstufe I an Gymnasien in Baden-Württemberg empirisch überprüft. Weitere Forschungsfragen beziehen sich auf die bisherige Beschäftigung mit Satellitenbildern im schulischen wie privaten Kontext. Des weiteren wird der Zusammenhang zwischen bisheriger Satellitenbildnutzung und einer Satellitenbild-Lesekompetenz untersucht, ebenso wie Unterschiede zwischen Mädchen und Jungen in Bezug auf ihre bisherige Nutzung von Satellitenbildern und ihre Kompetenz, Satellitenbilder zu analysieren. Die statistische Auswertung der Kompetenzmodellierung erfolgt mithilfe der probabilistischen Item-Response-Theorie, die Beantwortung der Forschungsfragen auf Basis der klassischen Testtheorie.
N2  - Satellite images have become an inherent part of our daily lives whether in the weather forecast, in the news or in the exploration of our next holiday destination via Google Earth. In the Earth science, satellite images have provided important data and played a major role analysing and assessing global environmental changes for 30 years. The use of satellite images is therefore included in the educational standards in geography and various curricula, but is still not area-wide implemented: But what can students „see“ in satellite images? Which elements can they identify? This research study investigates satellite image reading literacy. A theory-based competence structure model of satellite images reading literacy is developed, based on theoretical work on educational standards and competency development, as well as on learning with images in general and working with satellite images in particular. In accordance with the literacy definition of Weinert (2001) and with a focus on cognitive abilities, satellite image reading literacy is defined as cognitive abilities and skills available to individuals or learnable by them to identify and describe main elements in satellite images depicting the earth’s surface (true and false colour satellite images), to describe their relations, as well as to reflect on and evaluate the informational content (potentials and constraints) of satellite images. The normative competence structure model consists of two dimensions, which are “natural and indicational image understanding“ and “depict, reflect and evaluate informational content“, as well as of four different successive competence levels. After constructing the normative competence model, an empirical verification is done at the end of higher secondary education in the federal state of Baden-Württemberg with the help of an online-questionnaire. Additionally, some research questions like the previous use of satellite images in school or at home are asked and answered. Furthermore, correlations between the frequency of previous use of satellite images and their reading literacy are analysed, as well as differences between male and female students regarding satellite image use and abilities to interpret them. The statistical analysis of the competency modelling is conducted with the probabilistic item-response-theory. The answers of the research questions are generated with the classical test theory.
KW  - Satellitenbild
KW  - Lesekompetenz
KW  - Kompetenz
KW  - Kompetenztheorie
KW  - Klassische Testtheorie
KW  - Probabilistische Testtheorie
KW  - Geographieunterricht
KW  - Fragebo
KW  - Kompetenzmodellierung
KW  - quantitative Online-Befragung
KW  - Satellite images
KW  - remote sensing
KW  - competence modelling
KW  - classical and probabilistic test theory
KW  - online survey
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bsz:he76-opus-75277
ER  - 
TY  - THES
A1  - Metzner, Mandy
T1  - Eine Videostudie zur Entwicklung, Anwendung und Validierung eines Beobachtungsinstrumentes für die Erfassung und Beschreibung der Handlungskompetenz von Erzieher/innen in Kontexten früher naturwissenschaftlicher Bildung
T1  - A videostudy for the development, application and validation of an instrument of analysis to gather and describe the competence of activities of preschool teachers in scientific pedagogical offers in the kindergarten
N2  - Die internationale Bildungs- und Qualitätsdiskussion in der Frühpädagogik beschäftigt sich mit der Frage, wie Bildungsprozesse von Kindergartenkindern gefördert werden können und inwieweit die Qualität des pädagogischen Handelns des Personals (Prozessqualität) Einfluss auf die Lernentwicklung der Kinder hat. Erzieher/innen, als sekundären Bezugspersonen der Kindergartenkinder, und ihrem professionellen Verhalten in ihrer beruflichen Tätigkeit gilt daher besonderes Augenmerk in der Forschung. Vor dem Hintergrund eines mangelnden Kenntnisstandes über Prozesse in deutschen Kindergärten ist in dieser durch drei empirische Teile aufgebaute Videostudie ein Beobachtungsinstrument entwickelt, angewendet und anschließend validiert worden. Ziel war es, die Handlungskompetenz ausgewählter Erzieherinnen in pädagogischen Angeboten im Kindergarten aus einer videobasierten Fremdperspektive erfassen und beschreiben zu können. Eingebettet ist diese explorative und längsschnittliche Fall- und Feldstudie mit ihrem Ansatz der erziehungswissenschaftlichen Videografie in das Professionalisierungskonzept des Klaus-Tschira-Kompetenzzentrums für frühe naturwissenschaftliche Bildung gGmbH, einem An-Institut der Pädagogischen Hochschule Heidelberg. Dort setzen sich Erzieher/innen in beruflichen Weiterbildungen mit naturwissenschaftlichen Phänomenen selbsttätig und reflexiv auseinander, um folglich im Sinne des pädagogischen Doppeldeckers Kindergartenkindern spielerisches Explorieren und Experimentieren in strukturierten pädagogischen Angeboten zu ermöglichen. In videogestützten Coachings reflektieren die frühpädagogischen Kolleg/innen ihr eigenes pädagogisches Handeln in diesen Umsetzungen und geben sich gegenseitig anhand von validierten Fragebögen eine Selbst- und Fremdeinschätzung in Bezug auf ihre Handlungskompetenz. Bei Handlungskompetenz handelt es sich um eine Teildimension des Konstrukts der Naturwissenschaftlichen Frühförderkompetenz (NFFK), die in einer Vorgängerstudie zur Basis des systematischen Professionalisierungskonzeptes von Erzieher/innen gemacht wurde. Mit der vorliegenden Anschlussstudie wurde die Definition von Handlungskompetenz aufgegriffen und operationalisiert. Das entwickelte dreiteilige Beobachtungsinstrument ermöglicht über einen Kodierleitfaden und ein Kodierregelungswerk Einschätzungen in Bezug auf verbale und nonverbale Aktivitäten der Erzieher/innen, die wiederum in Beziehung zu einer strukturellen Ebene wie z.B. Angebotsphasen und Sozialformen der pädagogischen Angebote gesetzt und in ihrer Ausprägung beschrieben werden können. Eine sogenannte Hermeneutische Zuordnung verknüpft über „Hermeneutische Brücken“ Kategorien auf der Handlungsebene mit den Indikatoren von Handlungskompetenz aus der Vorgängerstudie. Auf diese Weise ist eine normative Auswertungsbasis geschaffen, bei der die Aktivitäten der Erzieher/innen hinsichtlich ihrer Handlungskompetenz durch ein zugrunde gelegtes sozialkonstruktivistisches Bildungsverständnisses interpretiert werden können. Die Anwendung des Beobachtungsinstrumentes zeigt, dass sich die Erzieherinnen sowohl in Bezug auf die Gestaltung von Lernumgebungen (Sozialformen) als auch im Bereich der nonverbalen Aktivitäten in ihrer Handlungskompetenz über den Fortbildungszeitraum weiter entwickeln. Bei sprachlichen Aktivitäten konnte keine positive Veränderung in Bezug auf Handlungskompetenz beschrieben werden. Daher kann die Hypothese, dass Erzieher/innen durch das bisherige Fortbildungstreatment signifikant an Handlungskompetenz gewinnen, nur teilweise durch die vorliegende Studie gestützt werden. Insgesamt ist das Beobachtungsinstrument durch einen systematischen Vergleich zwischen den Selbsteinschätzungen der Pädagoginnen bzgl. Handlungskompetenz aus der Vorgängerstudie und den Fremdeinschätzungen durch das Beobachtungsinstrument überwiegend validiert worden. Durch eine Verknüpfung mit einer weiteren Vorgängerstudie, die die Lernprozesse der vier- bis sechsjährigen Kindergartenkinder aus denselben Kindergartengruppen untersucht hat, wird deutlich inwiefern Erzieher/innen durch ihr sprachliches Handeln Kindergartenkinder im Explorieren und Experimentieren aktivieren und fördern können. Relevant sind die Ergebnisse daher insbesondere bei der Förderung von Erzieher/innen im sprachlichen Bereich durch naturwissenschaftliche Aus- und Weiterbildungsangebote.
N2  - The international discussion of education and quality in the field of early education raises questions about fostering of educational processes and the impact of these activities. In this context the investigation of the quality of processes is remarkable: how do the preschool teachers get in interaction with the young children in the learning environment and is it possible to describe these activities of the preschool staff as competent in their professional carreer? In view of the fact that we dont know enough about processes in German kindergartens this videostudy with its three empirical parts had three goals: the development, the application and the validation of an instrument of analysis. The aim was to gather and describe action competence of selected preschool teachers in early science learning environments systematically on the basis of systematic activity-observation in videos by a foreign person with a different perspective. The outcomes should be compared with self-assessments of the preschool-teachers concerning action competence. This hypothesis-generating and longitudinal field study and case study with its educational research approach for video analysis is embedded in the concept of professionalization of the Klaus-Tschira-Centre of early science education gGmH, a private research institute attached to the University of Education in Heidelberg. There, preschool teachers participate in advanced vocational science-oriented trainings to get experiences with scientific phenomenons and to reflect their self-acting experiences relating to the facilitation of learning processes of the children in the kindergarten. The children should have self-acting and playful experiences with different scientific phenomenons, with exploration and experimentation in the same way as the preschool teachers learn in the trainings. In adult coachings with video-feedback it is possible for the preschool colleagues to give each other both self-evaluation and external assessment related to action competence based on a standardized questionnaire. In this connection action competence is a part dimension of the construct of Competence in Early Science Education (CESE) which is the basis of the concept of the advanced vocational trainings and coachings. The definition of action competence has been picked up by this follw-up study to operationalize this construct (first part of the study). The developed three-part instrument of analysis enables researchers to realize and to describe systematically different activities of preschool teachers in videos with standardized five coding systems and coding regulations: verbal and non-verbal activities can be interrelated with the structure of the pedagogical offer (second part of the study). With developed called “hermeneutical bridges” the reseacher is able to connect categories of activities in the videos with indicators of action competence developed by the previous study. This third part of the instrument of analysis is called “hermeneutical relation” and it is a normative basis to assess and interpret the activities shown in the videos based on a social-constructivist approach of learning (third part of the study). The application of the instrument of analysis reveals that preschool teachers improve their activities in the structural field (suitable social forms) and in relation to nonverbal activities. In the field of verbal behavior the outcomes do not show an improvement so that the hypothesis of the previous study couldnt supported through the investigation is presented here. The systematic comparison between self-assessment (previous study) and external assessment by the instrument of analysis conducted in this current study revealed that the instrument could mostly be validated. Because of an connection with another previous study which focused on the processes of learning of children at the age between four and six years in the same kindergarten groups we can show to what extent the preschool teachers are able to activate children in scientific exploration and experimentation. These results are relevant for adult vocational science-oriented trainings and coachings to enhance preschool teachers in the field of verbal activities in relation to the young children.
KW  - Kindergartenpädagogik
KW  - Erzieher
KW  - Kompetenz
KW  - Naturwissenschaften
KW  - Handlung
KW  - Interaktion
KW  - Weiterbildung
KW  - Coaching
KW  - Video
KW  - Handlungstheorie
KW  - early science education
KW  - preschool teacher
KW  - action competence
KW  - self-assessment
KW  - external asessment
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bsz:he76-opus-75494
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brockmüller, Svenja
T1  - Erfassung und Entwicklung von Systemkompetenz – Empirische Befunde zu Kompetenzstruktur und Förderbarkeit durch den Einsatz analoger und digitaler Modelle im Kontext raumwirksamer Mensch-Umwelt-Beziehungen
T1  - Measurement and development of systems thinking in the context of spatial human-environmental relations – empirical findings regarding the structure of system competence and its promotion by means of analogue and digital models
N2  - 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.
N2  - The challenges within the context of global climate change and the planetary boundaries of the earth system reveal the relevance of systems thinking for analysing and solving complex and dynamic issues. Reaching the global sustainability goals requires a spatial capability to act of all participants that is based on interconnected insights into the coherences of natural and social systems. Therefore, it is crucial to identify methods to foster system competence, or systems thinking of young people within the context of human-environmental relations.

Thematic framework is the phenomenon of soil erosion in the context of climate change. Alongside the risks and hazards already given today there is an increasing hazard potential for agricultural soil due to the anticipated rising frequency of intense precipitation events as well as seasonal changes in ground humidity due to climate change. The outlined phenomenon is elaborated in relation to the living environment of the young and represents a complex and dynamic human-environmental system.

Based on a scientific understanding of systems and the effort of systems science to grasp complex systems exemplarily, modelling is brought into focus – as well as the question of advantageous methodological-didactic approaches to promote systems thinking. Resulting from the juxtaposition of analogue models and digital computer simulations, the research question of this study is the potential these methods reveal individually or in combination to promote systems thinking of high school students. There exist various heterogeneous and partly contradictory research works regarding the learning effectiveness of different methodical and medial settings. In several studies, analogue and digital media have been contrasted but not combined, in others the combined intervention took not the same time as the comparative computer simulation (e. g. Rieß & Mischo 2008). By means of pre-post design the here presented empirical comparison study examines the changes of the contextual systems thinking of students using (#1) an analogue soil erosion model, (#2) a digital soil erosion model (simulation), respectively (#3) a combination of both approaches with equal duration of each intervention. Concerning the questions of dimensionality and measurement of the construct of system competence there are several theory-based or evidence-based insights, albeit with to some extent opposing findings (see e. g. Mehren et al. 2018; Rieß et al. 2015; Viehrig et al. 2017).

The presented study is based on the “Freiburg heuristic competence model of systems thinking” by Rieß et al. (2015) due to its prioritisation of system modelling. For each of the four dimensions presented within this competence model (A) “declarative/conceptual systems knowledge”, (B) “modelling systems”, (C) “solving problems using system models” as well as (D) “evaluation of system models”, test items are developed referring to the subject soil erosion. Based on the pilot study’s results (n = 78, see Brockmüller et al. 2016a,b), the validity of the revised systems thinking test is confirmed by a substantial accordance of the content-related ratings by experts (Fleiss’ κ 0.79) as well as an acceptable internal consistency of the four scales (Cronbachs α A: 0.54, B: 0.78, C: 0.70, D: 0.78).

Statistical methods used to uncover data structures (exploratory factor analysis, EFA) imply four underlying factors. In addition, application of the confirmatory factor analysis (CFA) confirms a good model fit of the four-dimensional model by dint of several absolute and relative fit indices. Based on structural equation modelling (second-order confirmatory factor analysis), the correlations between the four dimensions of systems thinking can be traced to the “superordinate construct” system competence. Thus, the data set of the here presented study empirically supports the heuristic assumptions of a four-dimensional competence structure for systems thinking following Rieß et al. (2015).

Another theoretically anchored and empirically validated competence model (see e. g. Mehren et al. 2018) includes two dimensions “system organisation and behaviour” and “system-adequate intention to act”. Those are comparable with dimensions B and C of the presented Freiburg model. The here presented study emphasizes the additional significance of
the theory and reflection level (dimensions A and D) for the construct of system competence.

To investigate the potential of the use of analogue and digital models and a combination of both methods in order to promote the systems thinking, analyses of variance (ANOVA) were carried out. The sample of the main study (n = 203) was analysed regarding statistically significant group differences before and after the three interventions. The mean value of system competence (recorded across all four dimensions with a total score) in the group that has experienced a combined analogue and digital intervention (#3), is significantly higher compared to the group with mere computer simulation (p = 0.024, with small effect size Cohens f of 0.1). This effect is most pronounced in dimension B. The group with mere computer simulation (#2) achieves the lowest mean values in all four dimensions, while
the group with mere analogue model (#1) – comparable weak in dimensions B and C – achieves even highest mean values in dimensions A and D. Motivation and learning style, further observed influencing factors on systems thinking, show statistically non-substantial interaction effects with the three intervention groups.

In summary, the results provide a theoretical contribution concerning the structure of system competence in context of spatial human-environmental relations. Besides, they provide support for classroom teaching regarding the development of students’ systems thinking. In the context of soil erosion, the combination of analogue and digital models contributes statistically significantly to promote system competence and thus is recommended for teaching practice.
KW  - Geografie
KW  - Dissertation
KW  - System
KW  - Kompetenz
KW  - Modell
KW  - Systemkompetenz
KW  - Erfassung
KW  - Förderbarkeit
KW  - Modelle
KW  - Simulation
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bsz:he76-opus4-3400
ER  - 
TY  - THES
A1  - Löwenberg, Arndt
T1  - Naturkundliche Bildung im schulischen und außerschulischen Bereich: Interessenförderung durch den Einsatz lebender Insekten und anderer Wirbellosen im Unterricht
T1  - Biological education in school and outdoor education facilities- raise of interests by the use of living insects and other invertebrates
N2  - Die Pilotstudie beschäftigt sich mit dem Einsatz von lebenden Insekten und anderen Wirbellosen als Unterrichtsmedium. Im schulischen Bereich wurde eine bestimmte Anzahl an ausgewählten Tieren, zum Beispiel Stab- und Gespenstschrecken, jeweils für mindestens ein halbes Jahr in den Unterricht von Grundschulen und der Sekundarstufe I und II eingebunden. Die Pflegeaufgaben wurden jeweils in die Verantwortung der Schüler übertragen. Mittels qualitativer Analyse wurden die Ergebnisse in den Bereichen Faszination, Aufmerksamkeit, Wissen über die Tiere, Kompetenz und die Genese objektspezifischer Interessen untersucht. Die Beschäftigung mit den Insekten wurden auch in die Ausbildung zukünftiger Lehrer an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg integriert. Auch eine Handreichung wurde zusammengestellt, um die Lehrer und Referendare beim schulischen Einsatz der lebenden Wirbellosen mit geeigneten Informationen und Materialien auszustatten. In einem dritten Bereich wurden unter anderem tropische Blattschneiderameisen im Unterricht eingesetzt. Durch die Beobachtung der Organisation des Ameisenvolkes erhalten die Besucher des außerschulischen Lernortes Deponie in Kaiserslautern einen Einblick in natürliche Nahrungsketten. Die Erkenntnisse werden daraufhin auf die Möglichkeiten des Recyclings biogener Hausabfälle übertragen.
N2  - The subject of the study was to analyse the practical application of living insects and other invertebrates as media for instructional uses. Firstly, a stock of appropriate animals, for example stick and leaf insects, was integrated in lessons of primary and secondary schools for more than half a year. The task of maintenance was transferred to the responsibility of the pupils. A qualitative analysis was conducted to focus the results in fields of fascination, attention, knowledge, competence and the raise of object-related interests. Secondly, the insects were integrated in education at the University of Education in Heidelberg/Germany. A guide was composed to support teachers by using living invertebrates as media in schools. Finally a unit for keeping a colony of leaf- cutting ants was constructed for environmental education uses. In this way the visitors of the outdoor education facility dumpsite in Kaiserslautern/Germany gain an insight into the organisation of natural food chains. The results can be transferred to the proper treatment of domestic organic waste material.
KW  - Bildungsinteresse
KW  - Wirbellose
KW  - Bildungsinteresse
KW  - Kompetenz
KW  - Blattschneiderameisen
KW  - leaf-cutting ants
KW  - competence
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bsz:16-opus-5404
ER  -