Kontakt: Greta Backhaus

Die Menschheit ist mit multiplen komplexen Problemstellungen konfrontiert, die sowohl gesellschaftlicher als auch politischer Lösungen bedürfen. Verschiedene dieser Problemstellungen wie der Klimawandel oder der Verlust der Biodiversität betreffen auch biologische Phänomene, für deren Verständnis systemisches Denken notwendig ist, denn insbesondere die Biologie ist geprägt von einer Vielzahl verschiedener Systeme (Momsen et al., 2022). Eine besondere Eigenschaft einiger biologischer Systeme ist das mögliche Überschreiten von Kipppunkten (Dakos et al., 2019), ein Phänomen, das im Rahmen des Klimawandels auch medial immer stärker diskutiert wird. Zum Verständnis von Kipppunkten, als nicht-lineare Phänomene komplexer Systeme, ist jedoch ebenfalls systemisches Denken unabdingbar (Mambrey et al., 2020). Dabei hat dieses Phänomen in der Forschung zu systemischem Denken bisher kaum Beachtung gefunden. Systemisches Denken umfasst die Fähigkeiten Elemente eines Systems, die Beziehungen zwischen diesen sowie die Struktur des Systems und seine Grenzen identifizieren zu können, Interaktionen, Dynamiken und komplexe Wechselwirkungen wie auch Emergenz zu erkennen, sowie Vorhersagen über zukünftige Systemzustände zu treffen (Lankers et al., 2023; Mambrey et al., 2020). Dabei zeigt sich immer wieder, dass systemisches Denken für viele Lernende, aber auch Lehrende eine Hürde darstellt (Sommer & Lücken, 2010), wobei das systemische Denken durch gezielte Intervention verbessert werden kann (Ben-Zvi Assaraf & Orion, 2005, 2010).

Im Projekt SysTip@Lake - Systems Thinking in Tipping Lake Ecosystem soll das systemische Denken von Studierenden im Zusammenhang mit Kipppunkten am Beispiel des Ökosystems See untersucht werden. Dazu wird der SeeSimulator, eine interaktive Simulation basierend auf dem Simulationsmodell PCLake+ (Janssen et al., 2019) entwickelt, welche zwei Seen (trüb und klar) simuliert. Die webbasierte App bietet verschiedene Interaktionsmöglichkeiten. So kann die Wirksamkeit verschiedener Maßnahmen (z. B. Veränderung der landwirtschaftlichen Gebietsnutzung, Änderung der Größe der Marschzone oder Pflanzenmanagement) in Bezug auf den ökologischen Zustand der Seen untersucht werden. Anhand verschiedener in Diagrammen dargestellter Messwerte kann der Zustand der Seen beurteilt werden. Die verschiedenen Fähigkeiten des systemischen Denkens der Proband:innen werden während der Interaktion mit dem SeeSimulator durch Lautes Denken und das Erstellen einer Concept Map (Tripto et al., 2013) erhoben. Ein leitfadengestütztes Interview ermöglicht es, tiefergehend das Verständnis verschiedener Systemeigenschaften zu untersuchen. Mittels Eye-Tracking wird die Nutzbarkeit des SeeSimulators sowie das Vorgehen der Proband:innen nachvollzogen und verglichen. Zielgruppe sind Studierende des Lehramts Biologie als zukünftige Multiplikator:innen von systemischem Denken sowie Studierende der Aquatischen Biologie, um die Bedeutung des Fachwissens untersuchen zu können.

Literatur

Ben-Zvi 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. https://doi.org/10.1002/tea.20061

Ben-Zvi Assaraf, O. & Orion, N. (2010). System thinking skills at the elementary school level. Journal of Research in Science Teaching, 47(5), 540–563. https://doi.org/10.1002/tea.20351

Dakos, V., Matthews, B., Hendry, A. P., Levine, J., Loeuille, N., Norberg, J., Nosil, P., Scheffer, M., & Meester, L. de (2019). Ecosystem tipping points in an evolving world. Nature Ecology & Evolution, 3(3), 355–362. https://doi.org/10.1038/s41559-019-0797-2

Janssen, A. B., Teurlincx, S., Beusen, A. H., Huijbregts, M. A., Rost, J., Schipper, A. M., Seelen, L. M., Mooij, W. M., & Janse, J. H. (2019). PCLake+: A process-based ecological model to assess the trophic state of stratified and non-stratified freshwater lakes worldwide. Ecological Modelling, 396, 23–32. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2019.01.006

Lankers, A., Timm, J., & Schmiemann, P. (2023). Students’ systems thinking while modeling a dynamic ecological system. Frontiers in Education, 8, Article 1187237. https://doi.org/10.3389/feduc.2023.1187237

Mambrey, S., Timm, J., Landskron, J. J., & Schmiemann, P. (2020). The impact of system specifics on systems thinking. Journal of Research in Science Teaching, 57(10), 1632–1651. https://doi.org/10.1002/tea.21649

Momsen, J. L., Bray Speth, E., Wyse, S., & Long, T. M. (2022). Using Systems and Systems Thinking to Unify Biology Education. CBE Life Sciences Education, 21(2), 1-11. https://doi.org/10.1187/cbe.21-05-0118

Sommer, C. & Lücken, M. (2010). System competence – Are elementary students able to deal with a biological system? Nordic Studies in Science Education, 6(2), 125–143. https://doi.org/10.5617/nordina.255

Tripto, J., Ben-Zvi Assaraf, O., & Amit, M. (2013). Mapping What They Know: Concept Maps as an Effective Tool for Assessing Students’ Systems Thinking. American Journal of Operations Research, 03(01), 245–258. https://doi.org/10.4236/ajor.2013.31A022