Technical problem solving skills in everyday life – Theoretical development and empirical examination of the competency construct: Problem Solving in dealing with technical devices

Technologische Fortschritte haben dazu geführt, dass technische Geräte in immer kürzeren Abständen entwickelt werden und ihre Nutzung immer voraussetzungsvoller wird. Um dem Desinteresse, das sich aus negativen Erfahrungen im Umgang mit Technik ergibt und infolgedessen eine weitere Auseinandersetzung mit technischen Sachverhalten ausbleibt entgegenzuwirken, soll der allgemeinbildende Technikunterricht Schülerinnen und Schüler befähigen technische Probleme zu erkennen und zu lösen. Das Ziel die Problemlösefähigkeit einer Person zu fördern und die damit einhergehende Notwendigkeit zunächst einen Förderbedarf festzustellen, erfordert jedoch ein bereits ausformuliertes theoretisches Konstrukt sowie ein auf Grundlage dieses Theoriemodells entwickeltes Messinstrument. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Ausarbeitung eines solchen Konstruktes Problemlösekompetenz im Umgang mit technischen Alltagsgeräten und die darauf aufbauende Entwicklung eines Testinstrumentes, mit dem sich die in dem Konstrukt formulierten Annahmen überprüfen lassen. Hierzu betrachtet die vorliegende Arbeit technische Geräte nicht isoliert, sondern als Teil eines soziotechnischen Systems, zu dem auch die das Gerät bedienende Person gehört. Merkmale, die die Interaktion mit einem technischen Gerät beeinflussen, lassen sich in drei Bereiche einteilen: Systemmerkmale, Situationsmerkmale und Personenmerkmale. System- und Situationsmerkmale stellen dabei die Anforderungen an die problemlösende Person dar, während Personenmerkmale bestimmen, wie gut diese Anforderungen bewältigt werden können. Um den Einfluss der genannten Merkmale auf den interagierenden Umgang mit technischen Systemen untersuchen zu können, wird ein computerbasierter Test, bestehend aus 15 simulierten technischen Geräten aus dem Alltag entwickelt, deren Komplexität, Vernetztheit, Dynamik und Intransparenz gezielt variiert werden. Als Indikatoren für die Problemlösekompetenz einer Person werden die Ergebnisse und Logfiledaten von 147 Studierenden (w = 52, m = 95) eines technischen Faches aus dem explorierenden und dem steuernden Umgang mit den Computersimulationen analysiert. Als Prädiktorvariablen werden außerdem fluide Intelligenz, Need for Cognition, Selbstwirksamkeitserwartungen sowie bereits mit den Geräten gesammelte Erfahrungen berücksichtigt. Mithilfe von Regressions- und Strukturgleichungsmodellen kann zum einen gezeigt werden, dass das Merkmal Komplexität als die Menge an Informationen, die während der Systemexploration generiert werden muss, als auch eine fehlende Transparenz dieser Informationen bestimmen wie gut ein technisches Gerätes exploriert werden kann und damit, so ein weiteres Ergebnis, wie gut die anschließende Systemsteuerung gelingt. Gezeigt werden kann zum anderen auch, dass sich die Kompetenz im Umgang mit technischen Geräten von einer allgemeinen Problemlösefähigkeit unterscheidet und dass ausschließlich Intelligenz als Personenmerkmal einen erwartungskonformen Zusammenhang zur Problemlösekompetenz aufweist. Erklärungsbedürftig bleibt der erwartungswidrige Befund eines negativen Einflusses motivationaler Aspekte auf den problemlösenden Umgang mit technischen Geräten.Technological advances have led to the fact that technical devices are being developed in shorter intervals and the ability to apply them is more and more required. In order to counteract the lack of interest resulting from negative experiences by using technology, and consequently to encourage the further examination of technical issues, the general technology education should be designed to enable students to recognize and solve technical problems. The objective of encouraging a person's ability to solve problems and the associated demand to localize their needs requires first, however, an already elaborated theoretical construct as well as a measuring instrument developed on the basis of this theory model. The aim of this research is the development of a problem-solving competency construct related to the handling of technical everyday devices and the development of a test instrument based on the aforementioned construct, with which the formulated assumptions containing in the theoretical model can be verified. For this purpose, the present research does not consider technical devices solely, but as part of a socio-technical system, in which the person operating the device is included, too. Characteristics that influence the interaction with a technical device can be divided into three areas: Characteristics that influence the interaction with a technical device can be divided into system, situation and person. System and situation characteristics represent the requirements for a person solving a problem, while personality features determine how well these requirements can be met. In order to investigate the influence of these characteristics on the interaction with technical systems, a computer-based test consisting of 15 simulated technical everyday life devices is developed. Its complexity, interconnectivity, dynamics and transparency are deliberately varied. As indicators of personal problem-solving competence the results and log data from 147 students (w = 52, m = 95) of a technical school subject where analyzed in regard of the exploration and the meaningful operation of the technical systems. Further, predictive variables include fluid intelligence, need for cognition, belief of self-efficacy as well as already gained experience with the devices. Using regression and structural equation models, it can be shown, that the attribute complexity as well as the amount of information that must be generated during system exploration as well as a lack of transparency of this information determine how well a technical device can be explored and, as an another result, how well the subsequent system control succeeds. Additionally, it can be shown that the competence in dealing with technical devices differs from a general problem-solving capability and that only intelligence as a personality characteristic has a relation to the problem-solving competency, which was expected. Further investigation is needed for explaining the unexpected negative influence of motivational aspects on the problem-solving handling of technical devices