Die Förderung systemischen Denkens ist eine zentrale Anforderung der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE), um komplexe globale Herausforderungen wie den Klimawandel erfolgreich bewältigen zu können (UNESCO, 2017). Systemisches Denken ermöglicht es Lernenden, komplexe Systeme zu erkennen, deren Dynamiken zu verstehen und zukunftsorientierte Handlungsstrategien zu entwickeln (Rieß & Mischo, 2010). Empirische Studien zeigen, dass besonders die Kombination aus analogen und digitalen Lernmedien – wie Wirkungsgraphen und Computersimulationen – einen positiven Effekt auf die Entwicklung systemischer Kompetenzen hat (Brockmüller & Siegmund, 2020; Rieß, 2013). Allerdings sind die spezifischen Lernmechanismen, die dieser Effektivität zugrunde liegen, bislang nur unzureichend erforscht. Darüber hinaus zeigt bisherige Forschung, dass nach einer ersten problemorientieren und selbstgesteuerten Unterrichtsphase mit Systemmodellen hohe Leistungsvarianz bei den Lernenden vorliegt (Frey et al., 2025). Hier setzt das Promotionsprojekt an, indem es die Wirkungen eines mehrphasigen Instruktionsdesigns untersucht, das eine digitale Klimasimulation (En-ROADS) mit der Erstellung und Überarbeitung von digitalen Wirkungsgraphen kombiniert.

Konkret sollen Schüler*innen der 9. und 10. Klassenstufe in dieser Studie nach einer anfänglichen ersten Phase, in der sie mit einer digitalen Klimasimulation gearbeitet und einen digitalen Wirkungsgraphen erstellt haben, in einer zweiten Unterrichtsphase diesen Wirkungsgraphen weiterentwickeln und dadurch ihre Kompetenzen im systemischen Denken ausbauen. Dabei erhalten Lernende zwei Formen instruktionaler Unterstützung: einerseits konzeptuelle Unterstützung und andererseits strategische Unterstützung. Diese Formen der Unterstützung sollen die Schüler*innen dazu anregen, intensiver mit der Klimasimulation zu arbeiten und ihren Wirkungsgraphen zu erweitern. 

Das Ziel des Projekts ist es, der Frage nachzugehen, welche Effekte der unterschiedliche Einsatz verschiedener instruktionaler Unterstützungsstrategien in der zweiten Unterrichtsphase auf die Förderung systemischen Denkens, auf generative Lernprozesse und auf die wahrgenommene kognitive Belastung der Schüler*innen hat.

Die Vermutung ist, dass durch die Intervention unter anderem einerseits die kognitive Aktivität gesteigert und andererseits nicht lernwirksame kognitive Belastung reduziert wird. 

Zeigen soll sich das Ganze in der Interaktion mit den digitalen Systemmodellen, in der Qualität des Wirkungsgraphen und im Vergleich der Prä- und Posttestergebnisse zum Klimawissen, zum systemischen Denken und zur wahrgenommenen kognitiven Belastung. 

Bei dem Projekt handelt es sich um ein Teilprojekt im Forschungs- und Nachwuchskolleg „Didaktik des digitalen Unterrichts: Digital gestützte Lehr- und Lernsettings zur kognitiven Aktivierung (Di.ge.LL)“, welches vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst gefördert wird und die Entwicklung und empirische Fundierung von forschungsbasierten Lehr-Lernmethoden mit digitalen Tools für den Einsatz im Unterricht zum Ziel hat. 

Literatur

Brockmüller, S., & Siegmund, A. (2020). Erfassung und Entwicklung von Systemkompetenz – Empirische Befunde zu Kompetenzstruktur und Förderbarkeit durch den Einsatz analoger und digitaler Modelle. Geographiedidaktik, Advance online publication. https://doi.org/10.18452/21389

Frey, Sven & Beege, Maik & Renkl, Alexander & Rieß, Werner. (2025). The Impact of System Models on Systems Thinking in the Context of Climate Change in Elementary School. Systems. 13. 220. 10.3390/systems13040220.

Rieß, W. (2013). Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) und Förderung des systemischen Denkens. Anliegen Natur, 35(1), 55–64.

Rieß, W., & Mischo, C. (2010). Promoting Systems Thinking through Biology Lessons. International Journal of Science Education, 32(6), 705–725. https://doi.org/10.1080/09500690902769946

United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO). Education for Sustainable Development Goals. Learning Objectives. 2017. Online: https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000247444