Theoretische Konzeption einer allgemeinen technischen Problemlösefähigkeit und Möglichkeiten ihrer Diagnose

Dem Technikunterricht wird die Aufgabe zugesprochen, allgemeine technische Problemlösekompetenzen zu fördern. Eine der Förderung zugrundeliegende empirische Forschung ist desiderabel, jedoch in der allgemeinbildenden Technikdidaktik kaum existent. Dieser Beitrag strukturiert zunächst Problemlösekompetenz nach Problemtypen, deren Gemeinsamkeit in einer dynamischen Problemsituation besteht. Anschließend wird, basierend auf einer theoretischen Konzeption allgemeiner technischer Problemlösekompetenz, ein Instrument vorgestellt, das die Konstruktion dynamischer Items zur computerbasierten Erfassung technischer Problemlösekompetenz ermöglicht, ohne auf die Expertise externer Computerspezialisten zurückgreifen zu müssen

Problemlösekompetenz in komplexen technischen Systemen – Möglichkeiten der Entwicklung und Förderung im Unterricht der Berufsschule mit Hilfe computergestützter Modellbildung und Simulation. Theoretische und empirische Analyse in der gewerblich-technischen Berufsbildung

Immer wieder ist zu beobachten, wie schwierig es für Lernende im gewerblich-technischen Bereich ist, einen verständnisvollen Zugang zu komplexen technischen Systemen zu finden und wie schwer es ihnen fällt, geeignete mentale Modelle mit ausreichend großer Reichweite zum erfolgreichen Umgang mit komplexem Systemverhalten für ihren späteren Beruf zu entwickeln. Vor dem Hintergrund dieser unterrichtspraktischen Relevanz thematisiert der vorliegende Beitrag als übergeordnetes Ziel, mit Hilfe computergestützter Modellbildung und Simulation (CMS) das Erfassen und Beherrschen komplexer technischer Systeme zum Aufbau beruflicher Handlungskompetenz als wesentlicher Bestandteil des Bildungsauftrags der Berufsschule in verstärktem Maße unterrichtlich etablieren zu können. Eine vorrangige Aufgabe dabei ist es, Lehrenden bei der praktischen Gestaltung geeigneter Lernsituationen Hilfestellung zu leisten bei der Entscheidung, ob und in welcher Form computergestützte Modellbildung und Simulation zum Zwecke ihrer unterrichtlichen Entwicklung sowie einer geeigneten Diagnostik geeignet ist. Den Lehrenden im Bereich der gewerblichen Bildung soll so eine Möglichkeit aufgezeigt werden, wie die Entwicklung und Förderung dieser bereichsübergreifenden Kompetenzen angelegt sein sollte und wie sie diese in ihrem Unterricht entwickeln und nutzen können. Dabei wird offensichtlich, dass komplexe Problemlösekompetenz durch lediglich einen einzigen, umfassenden Indikator nicht bestimm- beziehungsweise darstellbar ist. Die Befähigung zum Lösen komplexer Probleme ist jeweils nur in einem Bündel einzelner Kompetenzen darstellbar. Im konkreten Einzelfall ist jedoch recht gut beschreibbar, welche Komponenten zu diesem Bündel gehören. Eine allgemeine, Domänen unabhängige komplexe Problemlösekompetenz, die in spezifischen Kontexten und unterschiedlichen Berufsfeldern flexibel eingesetzt werden könnte, gibt es nicht. Der Grund liegt u. a. darin, dass Wissen als auch Fähigkeiten und Kompetenzen kontextgebunden sind. Erst über mannigfaltige und zeitintensive Einübungen können sie zunehmend bereichsübergreifend verallgemeinert werden. Mit der im empirischen Teil vorgestellten Untersuchung wird versucht, zur bislang im gewerblich-technischen Bereich nur sehr gering ausgeprägten experimentellen Fundierung der Entwicklung und Erfassung von Kompetenzen mit computergestützter Modellbildung und Simulation (CMS) beizutragen. Hauptanliegen der quasiexperimentellen und explorativen Studie war es, in der beruflichen Erstausbildung an einem ausgewählten regelungstechnischen Beispiel zu prüfen, ob Lernenden über CMS unter der Verwendungsperspektive als so genanntes „Kognitives Tool“ eine (alternative) Zugangs- beziehungsweise Erschließungsmöglichkeit für den erfolgreichen Umgang mit komplexen technischen Systemen ermöglicht werden kann. An dem ausgewählten regelungstechnischen Beispiel wurde untersucht, ob Auszubildenden der Berufsschule, die über keine Kenntnisse in höherer Mathematik verfügen, ein solcher Zugang zu komplexem Systemverhalten gelingen kann. Im Rahmen der empirischen Untersuchungen der Arbeit konnte gezeigt werden, dass computergestützte Modellbildung und Simulation, wenn sie unter bestimmten Konstruktionsbedingungen entwickelt und unter bestimmten Implementationsbedingungen eingesetzt wird, Lernergebnisse erbringt, die den theoretischen Anforderungen an Entwicklung und Erfassung einer komplexen Problemlösekompetenz genügen. In diesem Zusammenhang konnte auch aufgezeigt werden, dass sich eine komplexe Problemlösekompetenz in einer beruflichen Domäne operationalisieren und es sich beobachten lässt, ob bei den Auszubildenden eine Bewegung in Richtung auf den Aufbau entsprechender Fähigkeiten festzustellen ist. Genau so wichtig ist es aber auch zu zeigen, dass der Einsatz computergestützter Modellbildung undSimulation kein Selbstläufer ist, sondern vielmehr seitens der Lehrenden ein didaktisches Expertenwissen voraussetzt. Das Problem der notwendigen Balance zwischen (Lerner-)Konstruktion und (Lehrer-)Instruktion wurde in der Arbeit ausführlich dargestellt. Sind diese Bedingungen gegeben, so führt die Gestaltung computerbasierter Lernumgebungen durch Modellbildung und Simulation bei der unterrichtlichen Förderung einer Problemlösekompetenz zum erfolgreichen Umgang mit komplexen technischen Systemen zu einer tiefen Elaboration von Konzepten und Zusammenhängen

WERKSTATTLOGIK - Computer im Spannungsfeld von Handwerks-Expertise und Akteurs-Beziehungen: Über Besonderheiten des Arbeitens und Lernens in der Werkstatt zur Beachtung im didaktischen Design der arbeitsunterstützenden Medien und Prozesse

Diese Arbeit erklärt anhand von Vertragswerkstätten der Volkswagen AG, wie Kfz-Handwerker im komple-xen Feld Werkstatt Probleme lösen. Sie deckt auf, wie und warum Kfz-Handwerker auf besondere Weise Denken und Handeln. Dies meint, wie sie arbeiten, lernen und vor Allem, wie und warum sie Medien an-eignen – oder verweigern: Täglich diagnostizieren und reparieren Kfz-Handwerker Fahrzeuge. Dabei ist oft zu beobachten, dass extra dafür hergestellte Hilfsmedien von ihnen umgangen oder gar offen abgelehnt werden. Dies führt teils zu schweren Fehlern, teils aber auch zu herausragenden Leistungen. Bislang ist kaum geklärt, aus welchen Gründen dies erfolgt. Von den Handwerkern genannte Gründe er-scheinen in der Außenperspektive oft sonderbar. Doch sie sind subjektiv vernünftig. Die Untersuchung zeigt, mit welchen Begründungen die Handwerker sich gegen Medienaneignung entscheiden. Und sie er-klärt, inwiefern dies daran liegt, dass Computer im Spannungsverhältnis zwischen den Expertise-Denk¬wei-sen der Handwerker und den sozialen Beziehungen der Akteure stehen. Die Akteure sind Mitarbeiter im Autohaus, aber auch beim Hersteller und beim Importeur des jew. Landes. Dies gelingt durch die theoretische Basis subjektwissenschaftlicher Lerntheorie, unter Bezugnahme auf wissenschaftliche Nachbardisziplinen und mit der Methodologie, Strategie und Methodik qualitativer So-zialforschung. Die Phänomene werden exemplarisch aus mehrwöchigen Feldstudien in Werkstätten der Volkswagen AG in Deutschland qua O-Ton-Audiomittschnitt, Interview und Beobachtung rekonstruiert und mit begleitenden Quellen ergänzt. So entstehen z.B. Modelle - zur Typologie intuitiver und analytischer Arbeitsstrategien der Handwerker - zu Reflexionsauslösern - zu Medienkontakthürden und - zur Medien(vertrauens)bewertung im Prozess der Medienkompetenzentwicklung. Durch diese erstmals in solcher Form geleistete Phänomen-Aufschlüsselung werden - neue Ansatzpunkte des didaktischen Designs - und für die technische Redaktion - Herausforderungen an Medien und Prozesse - und für die Qualitätssteigerung zwingend zu leistende Aufgaben aufgezeigt. Es werden fast banal scheinende, subtile alltägliche Phänomene analysiert und deren massiver Einfluss auf Fehler und Erfolge des Handelns verdeutlicht. Da ersteres oberflächlich altbekannt und oft unhinterfragt ist, wird die große Bedeutung für einen erfolgreichen Reparaturprozess zumeist übersehen. Darum bietet sich hier noch ungenutztes Verbesserungs-Potential. Die Befunde fokussieren auf deutsche ‚Werkstattlogik‘, sind aber mit kritischem Rückbezug auf kulturelle Besonderheiten auf die Volkswagen AG Vertragswerkstätten in über 150 Ländern anwendbar.:Inhalt Auf einen Blick – Zusammenfassung und Schlagworte Aufbau der Kapitel 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung und Einleitung in das Phänomenfeld – die Herausforderung Werkstatt 1 1.2 Settingbeschreibung – das Szenario Werkstatt 4 1.3 Verwertungsziele – die Handreichungen für Redaktion, Computer und Forschungsgemeinschaft 5 1.4 Fragestellung – die Aneignung der Handwerker 6 1.5 Forschungsstrategie – der Analyseverlauf 7 1.5.1 Grounded Theory 7 1.5.2 Aufbau der Analyse 13 2 Exploration 15 2.1 Sensibilisierendes Konzept ad hoc – die ersten Überlegungen 15 2.2 Pädagogische Basis – die Ausgangs-Modelle als Integral der Analyse 16 2.2.1 Mediendidaktische Klassifikation – die Gegenstandsbeschreibung 16 2.2.2 Subjektwissenschaftliche Lerntheorie – das Integral der Theoriefolien 20 2.2.3 Mentale Modelle – die Erweiterung des Integrals um ein Bindeglied zu Experten-Begründungen 28 2.2.4 IT-Design, Medienkompetenz und Medienaneignung – die Erweiterung des Integrals um Bindeglieder zum Computer 32 2.3 Forschungs-Stand – der Status quo und neue Perspektiven als Anregung für die Analyse 39 2.3.1 Studien direkt zum Phänomen Medien und Werkstatt 40 2.3.2 Offene Fragen in der Praxisdisziplin Technische Redaktion 58 2.3.3 Offene Fragen zum Gestaltungswissen pädagogischer Psychologie 67 2.3.4 Technik im Forschungsfeld IT-Design 74 2.3.5 Didaktische Aspekte des Lernens und Wissens außerhalb von Lehr-Lern-Institutionen 91 2.3.6 Arbeitsobjekt, Subjekt und Feld in der komplexen Problemlöseforschung 105 2.3.7 Subjektsicht in Expertiseforschung, Routinen und Standards 115 2.3.8 Intuition und Analyse durch Forschung zum natürlich-intuitiven Entscheiden 136 2.3.9 Fehler-Forschung und Human Factors 156 2.3.10 Hochverlässlichkeit und Hochleistung in Gruppen 168 2.3.11 Soziodynamik 176 2.3.12 Forschung zur Vergemeinschaftung bei Lernen und e-Learning 180 2.4 Sensibilisierendes Konzept a priori – die Zusammenführung zu Suchsonden 195 2.5 Forschungs-Design – der Bau der Werkzeuge 198 2.5.1 Methodologie, Gütekriterien und Folgerungen 198 2.5.2 Methodik und Instrumentarium 202 3 Ergebnis 216 3.1 Aufbau der Ergebnisdarstellung 216 3.2 Werkstattlogik – das Konzept a posteriori als Befunde zu den Phänomenen und abgeleitete Prinzipien 218 3.2.1 Bekannte didaktische Faktoren 218 3.2.2 Kontext 220 3.2.3 Arbeitsstrategien der Handwerker 237 3.2.4 Begründungslogik intuitiv-heuristischer Arbeitsstrategie 247 3.2.5 Entscheidungsfaktoren für Arbeitsstrategien 272 3.2.6 Medienkollaboration und Medienaneignung 292 3.3 Antworten – die Auflösung der Fragestellung und didaktische Schlussfolgerungen 321 3.3.1 Kompression – die Rekapitulation der Frage und die verdichtete Antwort 321 3.3.2 Extrakt – die Zusammenschau der Befunde als Checkliste 323 3.3.3 Rahmen – die Zentralsätze als Meta-Modell 331 3.3.4 Effekt – die durch die Phänomene erzeugten Medienkontakthürden 332 3.4 Ausblick – die Diskussion der Ergebnisse und die Desiderata an die Forschungsgemeinschaft 333 Appendix Eins 336 A1 Literatur 336 A2 Abbildungen 365 A3 Abkürzungen 366 Appendix Zwei 369 A4 Empirische Quellen 369 A4.1 Codings pro Phänomen 369 A4.2 Analysierte Dokumente 402 A4.3 Transkripte 402 A4.4 MAXQDA-Files 402 A5 Ausgelagerte Details des Instrumentariums 403 A5.1 Interview-Leitfaden 403 A5.2 Transkriptionssystem 408 A5.3 Nicht eineindeutige Abkürzungen der rekonstruktiven Zusammenfassung 409 A6 Ausgelagerte Details der Theoriefolien 41