Das Steigen des Meeresspiegels, extreme Wetterereignisse wie Dürren, Hitzewellen oder andernorts zunehmende Niederschläge sind Folgen des Klimawandels. Dieser hat dramatische Auswirkungen auf die Erde. Um adäquate Entscheidungen für ein nachhaltiges Handeln zu treffen, benötigen Lernende die Fähigkeit komplexe Zusammenhänge zu verstehen. Das Systemische Denken beschreibt die Fähigkeit den Umgang mit komplexen Systemen zu ermöglichen indem Lernende Systemstruktur identifizieren, Systemverhalten analysieren und prospektiv Systemzustände modellieren (Mambrey, Timm, et al., 2020; Mehren et al., 2018).

In der Biologie steht in Bezug auf den Klimawandel insbesondere die Auseinandersetzung mit der Entwicklung von Ökosystemen im Fokus der Vermittlung (Kultusministerkonferenz, 2004). Die bisherige fachdidaktische Forschung zeigt dabei, dass das Verständnis der Lernenden nicht ausschließlich durch das Systemische Denken beeinflusst wird, sondern auch durch individuelles Wissen (Sweeney & Sterman, 2007), fachspezifische Vorstellungen (Hokayem & Gotwals, 2016) sowie Repräsentationsverständnis geprägt ist (American Association for the Advancement of Science [AAAS], 2019; Griffiths & Grant, 1985; Schollum, 1983). Ziel dieses Forschungsprojektes ist zu identifizieren, welche Faktoren das Systemische Denken bei Schülern in ökologischen Systemen beeinflusst.

Bisherige Ergebnisse zeigen, dass das Systemische Denken sowohl fachspezifische als auch interdisziplinäre Aspekte aufweist (Mambrey, Timm, et al., 2020). Ergebnisse aus qualitativen und quantitativen Erhebungen zeigen, dass die kognitiven Prozesse, welche Lernende beim Systemischen Denken durchführen, interdisziplinäre Kernkompetenzen darstellen (Mambrey, Schreiber, & Schmiemann, 2020; Mambrey, Timm, et al., 2020). Wohingegen die Progression in diesen Kompetenzen stark von systemspezifischen Faktoren abhängt (Mambrey, Timm, et al., 2020). Um das Systemische Denken in Bildungseinrichtungen zu fördern und effektive Lernmaterial zu gestalten, ist es wichtig, zwischen systemspezifischen und interdisziplinären Faktoren zu unterscheiden, die das Systemdenken beeinflussen.

Mambrey, S., Schreiber, N., & Schmiemann, P. (2020). Young students’ reasoning about ecosystems: The role of systems thinking, knowledge, conceptions, and representation. Research in Science Education. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s11165-020-09917-x

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

Mambrey, S., Wellmanns, A., Timm, J., & Schmiemann, P. (2022). Systems Thinking in Ecological and Physiological Systems and the Role of Representations. In O. Ben Zvi Assaraf & M.-C. P. J. Knippels (Eds.), Fostering Understanding of Complex Systems in Biology Education (pp. 105–121). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-98144-0_6

American Association for the Advancement of Science. (2019). AAAS Project 2061 science assessment website: Topic: Interdependence in Ecosystems. http://assessment.aaas.org/topics/RH#/

Griffiths, A. K., & Grant, B. A. (1985). High school students’ understanding of food webs: Identification of a learning hierarchy and related misconceptions. Journal of Research in Science Teaching, 22(5), 421–436. https://doi.org/10.1002/tea.3660220505

Hokayem, H., & Gotwals, A. W. (2016). Early elementary students’ understanding of complex ecosystems: A learning progression approach. Journal of Research in Science Teaching, 53(10), 1524–1545. https://doi.org/10.1002/tea.21336

Kultusministerkonferenz. (2004). Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss. Luchterhand. http://www.kmk.org/fileadmin/Dateien/veroeffentlichungen_beschluesse/2004/2004_12_16-Bildungsstandards-Biologie.pdf

Mambrey, S., Schreiber, N., & Schmiemann, P. (2020). Young students’ reasoning about ecosystems: The role of systems thinking, knowledge, conceptions, and representation. Research in Science Education. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s11165-020-09917-x

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

Mehren, R., Rempfler, A., Buchholz, J., Hartig, J., & Ulrich-Riedhammer, E. M. (2018). System competence modelling: Theoretical foundation and empirical validation of a model involving natural, social and human-environment systems. Journal of Research in Science Teaching, 55(5), 685–711. https://doi.org/10.1002/tea.21436

Schollum, B. (1983). Arrows in science diagrams: Help or hindrance for pupils? Research in Science Education, 13(1), 45–59. https://doi.org/10.1007/BF02356692

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), 285–311. https://doi.org/10.1002/sdr.366