Im Kontext globaler Herausforderungen wie dem Klimawandel sollen Schüler*inne im Rahmen einer erfolgreichen Bildung für nachhaltige Entwicklung dazu befähigt werden, komplexe Zusammenhänge zu verstehen. Dies bedarf systemischen Denkens - der „Fähigkeit komplexe Wirklichkeitsbereiche als Systeme erkennen, beschreiben und modellieren zu können“ (Mischo & Rieß, 2008). Da das Klimasystem nicht direkt beobachtbar ist, müssen insbesondere Schüler*innen der Grundschule im mentalen Modellieren durch den Einsatz von Systemmodellen unterstützt werden. Im Projekt SysDeKlima wird untersucht welche Wirkungen vom Einsatz alternativer Systemmodelle mit variierender Veranschaulichung zeitlicher Entwicklungen auf die Förderung verschiedener Facetten systemischen Denkens bei Schüler*innen der Grundschule ausgehen.

In einem Quasi-Experiment im Prä-Posttest-Design wurden 293 Viertklässler*innen (56% weiblich; 44% männlich) in einer digital gestützten Intervention von insgesamt fünf Unterrichtsstunden im systemischen Denken gefördert. In den letzten beiden Stunden wurden in vier Experimentalgruppen variierte Systemmodelle eingesetzt: Ein Vernetzungskreis ohne Zeitdiagramm, ein Vernetzungskreis mit Zeitdiagramm, ein Simulationsmodell mit Zeitdiagramm und eine Kontrollgruppe ohne Intervention.

Alle drei Experimentalgruppen verbesserten sich über die Zeit signifikant im Vergleich zur Kontrollgruppe, sowohl im Fachwissen als auch im systemischen Denken. Während Basiskompetenzen systemischen Denkens von allen Experimentalgruppen gleichermaßen gelernt wurden, zeigen Post-hoc-Tests Vorteile des Einsatzes des Systemmodells „Vernetzungskreis mit Zeitdiagramm“ für höhere Anforderungen systemischen Denkens, etwa dem Lösen komplexer Probleme.

Das entwickelte und validierte Testinstrument, das digitale Systemmodell klimakids und die digital gestützte Unterrichtseinheit können von Lehrkräften und Forschenden in der Schulpraxis eingesetzt werden. 

Projektförderung:

Das Projekt SysDeKlima ist Teil des Forschungs- und Nachwuchskollegs „Didaktik des digitalen Unterrichts: Digital gestützte Lehr-Lernsettings zur kognitiven Aktivierung“ (Di.ge.LL), welches die Entwicklung und empirische Fundierung von forschungsbasierten Lehr-Lernmethoden mit digitalen Tools für Einsatz im Unterricht zum Ziel hat. Das Forschungs- und Nachwuchskolleg Di.ge.LL wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert und von der Pädagogischen Hochschule Freiburg in Kooperation mit der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg durchgeführt.

Publikationen:

Frey, S., Beege, M., Tramowsky, N. & Rieß, W. (2025). Entwicklung und Validierung eines Messinstruments zur Erfassung systemischen Denkens zum Klimawandel bei Grundschülerinnen und Grundschülern. Zeitschrift für Didaktik der Biologie (ZDB) – Biologie Lehren und Lernen, 30(1), 1-24. https://doi.org/10.11576/zdb-7395

Frey, S., Beege, M., Renkl, A. & Rieß, W. (2025). The Impact of System Models on Systems Thinking in the Context of Climate Change in Elementary School. Systems, 13, 220. https://doi.org/10.3390/systems13040220

Frey, S. & Nadine, T. & Rieß, W. (2023). Systemisches Denken lernen zum Klima(-wandel) mit der App „klimakids“. IMeßinger-Koppelt, J. / Irion, T. / Tramowsky, N. (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Sachunterricht digital – Toolbox für die Primarstufe (Bd. 3, S. 76-79). Hamburg: Joachim Herz Stiftung.

Frey, S., Rieß, W. & Tramowsky, N. (2023). klimakids.com. Eine App zur Förderung von systemischem Denken in der Grundschule. Lehren & Lernen, 49 (5), 7-11.

Frey, S. & Hörsch, C. (2024). Mit der App klimakids das systemische Denken zum Klimawandel fördern. KlimaWandelBar, 2, 23-26. https://doi.org/10.60530/opus- 3389