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Systemkompetenz im Geographieunterricht

Ein theoretisch hergeleitetes und empirisch überprüftes Kompetenzstrukturmodell

System competence in geography education

A theoretically based and empirically verified competence structure model

Zusammenfassung

Die nationalen Bildungsstandards im Fach Geographie weisen das Systemkonzept als zentrales Basiskonzept aus. Die Vermittlung einer entsprechenden Systemkompetenz stellt eine besondere Herausforderung dar, da im Sinne des Brückenfachcharakters physio- und humangeographische (Sub-)Systeme in ihrer Wechselwirkung betrachtet werden.

Im Aufsatz wird die theoretische Herleitung und die empirische Überprüfung eines Kompetenzstrukturmodells dargelegt. Mehrere theoretisch plausible Modelle wurden hinsichtlich ihrer Modellgüte miteinander verglichen. Demnach bildet ein zweidimensionales Kompetenzstrukturmodell mit den Dimensionen „Systemorganisation und -verhalten“ sowie „Systemadäquate Handlungsintention“ die empirischen Daten am besten ab.

Abstract

Pursuant to the German educational standards in geography the system concept is considered a central basic concept. Being a bridging subject, geography faces special challenges with regard to the imparting of a related system competence when reflecting upon the reciprocal effects of both physical and human geographic (sub-)systems. The article displays the theoretical derivation as well as the empirical assessment of a competency structure model. Within the model accuracy it turns out that a two-dimensional competency structure model including the dimensions “system organization and behavior” and “system-adequate intention to act” shows best the empirical data.

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Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4
Abb. 5
Abb. 6

Literatur

  • American Educational Research Association, American Psychological Association, & National Council on Measurement in Education [AERA, APA & NCME] (2014). Standards for educational and psychological testing. Washington, DC: American Psychological Association.

    Google Scholar 

  • Assaraf, O., & Orion, N. (2005). Development of system thinking skills in the context of earth system education. Journal of research in science teaching, 42(5), 518–560.

    Article  Google Scholar 

  • Bak, P., Tang, C., & Wiesenfeld, K. (1987). Self-organized criticality: an explanation of the 1/f noise. Physical Review Letters, 59, 381–384.

    Article  Google Scholar 

  • Becker, E., & Jahn, T. (Hrsg.). (2006). Soziale Ökologie. Frankfurt am Main: Campus.

    Google Scholar 

  • Bertalanffy, L. v. (1968). General System Theory. New York: Braziller.

    Google Scholar 

  • Bollmann-Zuberbühler, B. (2008). Lernwirksamkeitsstudie zum systemischen Denken an der Sekundarstufe I. In U. Frischknecht-Tobler, U. Nagel & H. Seybold (Hrsg.), Systemdenken. Wie Kinder und Jugendliche komplexe Systeme verstehen lernen (S. 99–118). Zürich: Pestalozzianum.

    Google Scholar 

  • Buchholz, J., Hartig, J. Mehren, R., Rempfler, A. & Ulrich-Riedhammer, E. M. (im Druck). Vorhersage der geographischen Systemkompetenz durch kognitive Grundfähigkeit und Leseverständnis. Zeitschrift für Pädagogische Psychologie

  • DGfG – Deutsche Gesellschaft für Geographie (Hrsg.). (2014). Bildungsstandards im Fach Geographie für den Mittleren Schulabschluss – mit Aufgabenbeispielen. Berlin: DGfG.

    Google Scholar 

  • Egner, H. (2006). Autopoiesis, Form und Beobachtung – Moderne Systemtheorie und ihr möglicher Beitrag für eine Integration von Human- und Physiogeographie. Mitteilungen der Österreichischen Geographischen Gesellschaft, 148, 92–108.

    Google Scholar 

  • Egner, H. (2008). Gesellschaft, Mensch, Umwelt – beobachtet: Ein Beitrag zur Theorie der Geographie : Erdkundliches Wissen. Bd. 145. Stuttgart: Steiner.

    Google Scholar 

  • Egner, H., & Ratter, B. (2008). Einleitung: Wozu Systemtheorie(n). In H. Egner, B. Ratter & R. Dikau (Hrsg.), Umwelt als System – System als Umwelt? (S. 9–19). München: Oekom.

    Google Scholar 

  • Egner, H., Ratter, B., & Dikau, R. (Hrsg.). (2008). Umwelt als System – System als Umwelt? München: Oekom.

    Google Scholar 

  • Elverfeldt, K. v., & Keiler, M. (2008). Offene Systeme und ihre Umwelt. Systemperspektiven in der Geomorphologie. In H. Egner, B. Ratter & R. Dikau (Hrsg.), Umwelt als System – System als Umwelt (S. 75–102). München: Oekom.

    Google Scholar 

  • Embretson, S. E., & Reise, S. (2000). Item response theory for psychologists. Mahwah: Erlbaum Publishers.

    Google Scholar 

  • Finley, F. N., Nam, Y., & Oughton, J. (2011). Earth systems science: an analytic framework. Science Education, 95(6), 1066–1085.

    Article  Google Scholar 

  • Fischer-Kowalski, M., & Erb, K. H. (2006). Epistemologische und konzeptuelle Grundlagen der Sozialen Ökologie. Mitteilungen der Österreichischen Geographischen Gesellschaft, 148, 33–56.

    Google Scholar 

  • Frey, A., Hartig, J. & Rupp, A. (2009). Booklet Designs in Large-Scale Assessments of Student Achievement: Theory and Practice. Educational Measurement: Issues and Practice, 28, 39–53.

  • Frischknecht-Tobler, U., Kunz, P., & Nagel, U. (2008). Systemdenken – Begriffe, Konzepte und Definitionen. In U. Frischknecht-Tobler, U. Nagel & H. Seybold (Hrsg.), Systemdenken. Wie Kinder und Jugendliche komplexe Systeme verstehen lernen (S. 11–31). Zürich: Pestalozzianum.

    Google Scholar 

  • Funke, J. (2003). Problemlösendes Denken. Stuttgart: Kohlhammer.

    Google Scholar 

  • Graf, D. (2014). Concept Mapping als Diagnosewerkzeug. In D. Krüger, I. Parchmann & H. Schecker (Hrsg.), Methoden in der naturwissenschaftsdidaktischen Forschung (S. 325–340). Berlin: Springer.

    Chapter  Google Scholar 

  • Greiff, S., & Funke, J. (2009). Measuring complex problem solving – the microDYN approach. In F. Scheuermann & J. Björnsson (Hrsg.), The transition to computer-based assessment. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities.

    Google Scholar 

  • Gunckel, K. L., Covitt, B. A., Salinas, I., & Anderson, C. W. (2012). A learning progression for water in socio-ecological systems. Journal of Research in Science Teaching, 49(7), 843–868.

    Article  Google Scholar 

  • Haugwitz, M., & Sandmann, A. (2009). Kooperatives Concept Mapping in Biologie: Effekte auf den Wissenserwerb und die Behaltensleistung. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 15, 89–107.

    Google Scholar 

  • Helmke, A., & Hosenfeld, I. (2003). Vergleichsarbeiten – Standards – Kompetenzstufen: Begriffliche Klärung und Perspektiven für VERA. www.mwe.brandenburg.de/media/lbm1.a.4365.de/vera_standards_kompetenzstufen.pdf. Zugegriffen: 16. Feb. 2016.

    Google Scholar 

  • Hmelo-Silver, C. E., & Pfeffer, M. G. (2004). Comparing expert and novice understanding of a complex system from the perspective of structures, behaviors, and functions. Cognitive Science, 28, 127–138.

    Article  Google Scholar 

  • Hmelo-Silver, C. E., Marathe, S., & Liu, L. (2007). Fish swim, rocks sit, and lungs breathe: expert-novice understanding of complex systems. The Journal of the Learning Sciences, 16(3), 307–331.

    Article  Google Scholar 

  • Horton, P. B., McConney, A., Gallo, M., Woods, A. L., Senn, G. J., & Hamelin, D. (1993). An investigation of the effectiveness of concept mapping as an instructional tool. Science Education, 77, 95–111.

    Article  Google Scholar 

  • Jacobson, M. J. (2001). Problem solving, cognition, and complex systems: differences between experts and novices. Complexity, 6(3), 41–49.

    Article  Google Scholar 

  • Kiefer, T., Robitzsch, A., & Wu, M. (2014). Package TAM – Test Analysis Model. http://www.edmeasurementsurveys.com/TAM/Tutorials/. Zugegriffen: 06. Mai 2015.

    Google Scholar 

  • Klieme, E., Avenarius, H., Blum, W., Döbrich, P., Gruber, H., Prenzel, M., Reiss, K., Riquarts, K., Rost, J., Tenorth, H. E., & Vollmer, H. J. (2003). Zur Entwicklung nationaler Bildungsstandards. Expertise. Bonn: BMBF.

    Google Scholar 

  • Köck, H. (1985). Systemdenken – geographiedidaktische Qualifikation und unterrichtliches Prinzip. Geographie und Schule, 7(33), 15–19.

    Google Scholar 

  • Köck, H. (1989). Aufgabe und Aufbau des Geographieunterrichts. Geographie und Schule, 11(57), 11–25.

    Google Scholar 

  • Köck, H. (2004). Typen und Kategorien der Raummanifestation. In H. Köck & A. Rempfler (Hrsg.), Erkenntnisleitende Ansätze – Schlüssel zur Profilierung des Geographieunterrichts (S. 19–91). Köln: Aulis.

    Google Scholar 

  • Köck, H., & Rempfler, A. (2004). Erkenntnisleitende Ansätze – Schlüssel zur Profilierung des Geographieunterrichts. Köln: Aulis.

    Google Scholar 

  • Landis, R., & Koch, G. G. (1977). The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics, 33, 159–174.

    Article  Google Scholar 

  • Lecher, T. (1997). Die Umweltkrise im Alltagsdenken. Weinheim: Beltz.

    Google Scholar 

  • Leser, H. (1991). Landschaftsökologie. Stuttgart: Ulmer.

    Google Scholar 

  • Liehr, S., Becker, E., & Keil, F. (2006). Systemdynamiken. In E. Becker & T. Jahn (Hrsg.), Soziale Ökologie – Grundzüge einer Wissenschaft von den gesellschaftlichen Naturverhältnissen (S. 267–283). Frankfurt am Main: Campus.

    Google Scholar 

  • Luhmann, N. (1984). Soziale Systeme – Grundriss einer allgemeinen Theorie. Frankfurt: Suhrkamp.

    Google Scholar 

  • Mainzer, K. (2008). Komplexität. Paderborn: UTB.

    Google Scholar 

  • Maturana, H. R., & Varela, F. J. (1980). Autopoiesis and cognition. The realization of the living. Dordrecht: Kluwer.

    Book  Google Scholar 

  • Meadows, D. H., Meadows, D. L., Randers, J., & Behrens, III, W. W. (1972). The limits to growth. New York: Universe Books.

    Google Scholar 

  • Mohan, L., Chen, J., & Anderson, C. W. (2009). Developing a multi-year learning progression for carbon cycling in socio-ecological systems. Journal of Research in Science Teaching, 46(6), 675–698.

    Article  Google Scholar 

  • Nesbit, J. C., & Adesope, O. O. (2006). Learning with concept and knowledge maps: a metaanalysis. Review of Educational Research, 76, 413–448.

    Article  Google Scholar 

  • Orion, N., & Libarkin, J. (2014). Earth system science education. In N. G. Lederman & S. K. Abell (Hrsg.), Handbook of research on science education (Bd. II, S. 481–496). New York: Routledge.

    Google Scholar 

  • Ossimitz, G. (1994). Systemdynamiksoftware und Mathematikunterricht. Endbericht zum gleichnamigen Projekt. Klagenfurt: Universität Klagenfurt.

    Google Scholar 

  • Ossimitz, G. (2000). Entwicklung systemischen Denkens. Klagenfurter Beiträge zur Didaktik der Mathematik 1. München Wien: Profil.

    Google Scholar 

  • Ratter, B. (2006). Komplexitätstheorie und Geographie – Ein Beitrag zur Begründung einer anderen Sicht auf Systeme. Mitteilungen der Österreichischen Geographischen Gesellschaft, 148, 109–124.

    Google Scholar 

  • Rempfler, A. (2010). Systemdenken – Schlüsselkompetenz für zukunftsorientiertes Raumverhalten. Geographie und Schule, 32(184), 11–18.

    Google Scholar 

  • Rexroth, M., & Prüfer, P. (2000). Zwei-Phasen-Pretesting. ZUMA-Arbeitsbericht 2000/08. Mannheim: Zentrum für Umfragen, Methoden und Analysen.

    Google Scholar 

  • Rieß, W., & Mischo, C. (2008). Wirkungen variierten Unterrichts auf systemisches Denken. In U. Frischknecht-Tobler, U. Nagel & H. Seybold (Hrsg.), Systemdenken. Wie Kinder und Jugendliche komplexe Systeme verstehen lernen (S. 138–147). Zürich: Pestalozzianum.

    Google Scholar 

  • Rieß, W., Stahl, E., Hörsch, C., Schuler, S., Schwab, S., Fanta, D., Bräutigam, J., Rosenkränzer, F., & Kramer, T. (2013). Förderung systemischen Denkens bei Lehramtsstudierenden: Theoretische Grundlagen und eingesetzte Messinstrumente. Tagung „Theorie, Empirie & Praxis“ der Fachsektion Didaktik der Biologie, Kassel, 17. Sep 2013.

    Google Scholar 

  • Ropohl, M., Walpuski, M., & Sumfleth, E. (2015). Welches Aufgabenformat ist das richtige? – Empirischer Vergleich zweier Aufgabenformate zur standardbasierten Kompetenzmessung. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 21, 1–15.

    Article  Google Scholar 

  • Rost, J., Lauströer, A., & Raack, N. (2003). Kompetenzmodelle einer Bildung für Nachhaltigkeit. Praxis der Naturwissenschaften – Chemie, 8(52), 10–15.

    Google Scholar 

  • Ruiz-Primo, M. A., Shavelson, R. J. (1996) Rhetoric and reality in science performance assessments: An update. Journal of Research in Science Teaching 33 (10):1045–1063.

    Article  Google Scholar 

  • Schecker, H., & Parchmann, I. (2006). Modellierung naturwissenschaftlicher Kompetenz. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 12, 45–66.

    Google Scholar 

  • Schecker, H., Klieme, E., Niedderer, H., Gerdes, J., & Ebach, J. (1997). Physiklernen mit Modellbildungssystemen. DFG-Abschlussbericht. Bonn: Institut für Bildungsforschung.

    Google Scholar 

  • Scheunpflug, A. (2001). Biologische Grundlagen des Lernens. Berlin: Cornelsen.

    Google Scholar 

  • Schneider, W., Schlagmüller, M., & Ennemoser, M. (in Vorbereitung). Lesegeschwindigkeits- und -verständnistest für die Klassenstufen 6–12 (LGVT 6–12). Göttingen: Hogrefe.

    Google Scholar 

  • Schnotz, W. & Kürschner, C. (2007). A reconsideration of cognitive load theory. Educational Psychology Review, 19(4), 469–508.

  • Schnotz, W., Horz, H., Ullrich, M., Baumert, J., McElvany, N., Hachfeld, A., Schroeder, S., & Richter, T. (2008). Entwicklung eines Kompetenzmodells zum integrativen Bild-Text-Verstehen. 71. Tagung der Arbeitsgruppe für empirische pädagogische Forschung (AEPF), Kiel.

    Google Scholar 

  • Siegmund, A., & Funke, J. (2009). Theoriegeleitete Erhebung von Kompetenzstufen im Rahmen probabilistischer Messmodelle: Ein Beitrag zum Aufbau eines Heidelberger Inventars Geographischer Systemkompetenz (HEIGIS, DFG-Antrag).

  • Sommer, C. (2005). Untersuchung der Systemkompetenz von Grundschülern im Bereich Biologie. http://eldiss.uni-kiel.de/macau/servlets/MCRFileNodeServlet/dissertation_derivate_00001652/d1652.pdf. Zugegriffen: 06. Mai 2010.

    Google Scholar 

  • Sweeney, L. B., & Sterman, J. D. (2007). Thinking about systems: student and teacher conceptions of natural and social systems. System Dynamics Review, 23(2-3), 285–312.

    Article  Google Scholar 

  • Talanquer, V. (2009). On cognitive: Constraints and learning progressions: The case of “structure of matter”. International Journal of Science Education, 31(15), 2123–2136.

    Article  Google Scholar 

  • Team, R. C. (2014). R: A language and environment for statistical computing. R foundation for statistical computing, Vienna, Austria. http://www.R-project.org/. Zugegriffen: 21. Feb 2016.

    Google Scholar 

  • Varela, F. G., Maturana, H. R., & Uribe, R. (1974). Autopoiesis: The organization of living systems, its characterization and a model. BioSystems, 5, 187–196.

    Article  Google Scholar 

  • Walpuski, M. & Ropohl, M. (2011). Einfluss des Testaufgabendesigns auf Schülerleistungen in Kompetenztests. Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, 22, 124/125, 82–86.

  • Wardenga, U., & Weichhart, P. (2006). Sozialökologische Interaktionsmodelle und Systemtheorien – Ansätze einer theoretischen Begründung integrativer Projekte in der Geographie? Mitteilungen der Österreichischen Geographischen Gesellschaft, 148, 9–31.

    Google Scholar 

  • Weichhart, P. (2003). Physische Geographie und Humangeographie – eine schwierige Beziehung: Skeptische Anmerkungen zu einer Grundfrage der Geographie und zum Münchener Projekt einer „Integrativen Umweltwissenschaft“. In G. Heinritz (Hrsg.), Integrative Ansätze in der Geographie – Vorbild oder Trugbild? Münchener Symposium zur Zukunft der Geographie, 28. April 2003. Münchener Geographische Hefte, (Bd. 85, S. 17–34). Passau: Universitätsverlag.

    Google Scholar 

  • Weinert, F. E. (2001). Vergleichende Leistungsmessung in Schulen – eine umstrittene Selbstverständlichkeit. In F. E. Weinert (Hrsg.), Leistungsmessungen in Schulen (S. 17–31). Weinheim Basel: Beltz.

    Google Scholar 

  • Wilensky, U., & Resnick, M. (1999). Thinking in levels: a dynamic systems approach to making sense of the world. Journal of Science Education and Technology, 8(1), 3–19.

    Article  Google Scholar 

  • Wilhelm, O., Schroeders, U., & Schipolowski, S. (2014). Berliner Test zur Erfassung fluider und kristalliner Intelligenz für die 8. bis 10. Jahrgangsstufe (BEFKI 8–10). Göttingen: Hogrefe.

    Google Scholar 

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Mehren, R., Rempfler, A., Ullrich-Riedhammer, EM. et al. Systemkompetenz im Geographieunterricht. ZfDN 22, 147–163 (2016). https://doi.org/10.1007/s40573-016-0047-y

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Schlüsselwörter

  • Systemisches Denken
  • Systemkompetenz
  • Mensch-Umwelt-System
  • IRT-Modell
  • Kompetenzmodell

Keywords

  • System Thinking
  • System Competence
  • Human-Environment-System
  • IRT-Model
  • Competence Model