Die vorliegende Dissertation handelt von einfachen dynamischen Systemen zu Bestands- und Flussgrößen (BF-Systeme). Diese bestehen aus zwei relevanten Größen: aus dem Bestand und den Flussgrößen, bei denen es sich um Zu- und Abfluss handelt. Ein Beispiel hierfür ist ein Wasserbecken, in das Wasser fließt (Zufluss) und aus dem Wasser herausfließt (Abfluss). Der Wasserstand (Bestand) verändert sich über die Zeit hinweg in Abhängigkeit der beiden Flussgrößen. BF-Systeme sind in unserem Leben omnipräsent: Zum einen stellen sie Subsysteme komplexer dynamischer Systeme dar, wie die Weltwirtschaft oder das Klima der Erde. Zum anderen sind wir mit BF-Systemen für sich genommen in unserem Alltag konfrontiert, beispielsweise mit unserem Bankkonto. In vielen Studien erhielten Versuchspersonen die Flussgrößen für einen bestimmten Zeitraum als Liniendiagramm dargeboten. Ihre Aufgabe war es, zu beurteilen, wie sich der Bestand über die Zeit hinweg veränderte, was den meisten große Probleme bereitete.
Es ist nicht ungewöhnlich, dass es Versuchspersonen schwer fällt beim Urteilen oder Problemlösen zu adäquaten Lösungen zu kommen. Jedoch zeigte sich oft, dass eine Änderung des Darstellungsformats die Leistung der Versuchspersonen stark verbessert. Beispielsweise ist das der Fall im Bereich der Verarbeitung von Wahrscheinlichkeiten oder beim logischen Schließen. Grundlegend können durch günstige Modifikationen valide Intuitionen angesprochen werden, was zu besserer Leistung in den Urteilen oder beim Problemlösen führt. Ein entsprechender Ansatz wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit für die BF-Systeme gewählt: In vier Studien sollten über Modifikationen der Aufgaben-Darstellung adäquate Intuitionen gefördert werden, die das
BF-Verständnis steigern. In den vier Studien dieser Arbeit lag der Schwerpunkt auf der Darstellung der Flussgrößen in einem Diagramm, da dies ein zentraler Bestandteil der Aufgabenbeschreibung von BF-Systemen darstellt.
Die erste Studie untersuchte, inwiefern Änderungen unterschiedlicher Beschreibungsdimensionen der BF-Aufgaben die BF-Leistung beeinflussten. Eine zusätzliche gegebene Abbildung des
BF-Systems (beispielsweise die schematische Abbildung eines Wasserbeckens) führte zu besserer Leistung: Die Anteile der korrekten Lösungen nahmen zu. Eine Kombination aus Text und
Flussdiagramm verschlechterte die Leistung im Gegensatz zu einer Bedingung nur mit Text. Zwei verschiedene Darstellungsformate der BF-Größe (beispielsweise Wasser in einem Wasserbecken) wurden ebenfalls untersucht, wobei sich diesbezüglich kein Unterschied in der BF-Leistung ergab. Zudem wurden die Fehler genauer betrachtet; auch in der vorliegenden Studie nahmen viele
Personen an, dass der Verlauf des Bestandes dem Verlauf einer Flussgröße entspricht. Es handelt sich dabei um die sogenannte Korrelations-Heuristik. Basierend auf diesen Ergebnissen erfolgten weitere Modifikationen in der zweiten Studie. Zum einen wurden Zu- und Abfluss getrennt im Koordinatensystem des Flussdiagramms abgetragen. In einer anderen Änderung der Aufgabenbeschreibung erhielten die Versuchspersonen den Nettofluss als zusätzliche Größe. Diese Modifikationen verringerten jedoch das BF-Verständnis.
Somit untersuchte die dritte Studie eine etwas stärkere Abwandlung des Flussdiagramms: Die Flussgrößen sahen aus wie Bestandsgrößen für einzelne Zeitpunkte. Um das umzusetzen,
wurden die Flussgrößen über Piktogramme dargestellt. In diesen sogenannten symbolischen Bedingungen ergab sich eine starke Verbesserung der BF-Leistung. Jedoch fand keinerlei
Transfer-Leistung statt, wenn die Versuchspersonen in einem zweiten Durchgang BF-Aufgaben in klassischem Darstellungsformat, in Form von Liniendiagrammen, bearbeiteten. Die Verbesserung der Leistung resultierte vermutlich aus dem Format in den symbolischen Bedingungen. Weiterhin gingen die Versuchspersonen in diesen Bedingungen schrittweise vor, was ebenfalls das korrekte Lösen der BF-Aufgaben zu unterstützen schien.
Die vierte Studie untersuchte, ob eine ähnlich gute Verbesserung in der BF-Leistung auch auftrat, wenn kein schrittweises Vorgehen notwendig war, um zur Lösung zu gelangen. Das symbolische Darstellungsformat wurde außerdem weiterentwickelt, indem Zufluss und Abfluss auf Piktogrammebene unterschiedlich gestaltet waren: Sie wurden über sogenannte ikonische Zeichen dargestellt. Weiterhin wurde die Differenz von Zu- und Abfluss betont, so dass gleich ersichtlich war, welche Flussgröße um wie viele Einheiten überwog. Tatsächlich schnitten die Versuchspersonen der symbolischen Bedingungen besser ab als die in der Baseline-Bedingung mit Liniendiagrammen. Jedoch war der Unterschied in der Leistung nicht mehr so groß wie in der
vorangegangenen Studie. Zudem unterschied sich die Leistung zwischen den verschiedenen symbolischen Bedingungen kaum.
Eine abschließende Diskussion fasst die Ergebnisse der einzelnen Studien zusammen: Es erfolgt ein Überblick über den Einfluss der Modifikationen in der Darstellung von BF-Systemen.
Außerdem werden weitere Ergebnisse zu Personenmerkmalen und die Fehleranalysen thematisiert. Abschließend folgen Überlegungen zum Umgang mit BF-Systemen. / Dynamic systems, also known as stock and flow systems (SF systems), consist of a stock and two kinds of flows. For example, a tub of water contains the stock, a given amount of water in this case. The inflow consists of water flowing in, and the outflow of water flowing out. Varied experiments have tested how well such systems are understood. Usually, participants were given the patterns of in- and outflow over time and had to judge how the stock changes, given these flows. This led to a sometimes surprisingly high amount of wrong solutions. Correct understanding of these systems is very important, however. We often face them in everyday life and in our society. The amount of CO2 in the atmosphere and how it is changing over time is an example of a SF system.
The main objective of the present work was to test interventions for increasing the rates of correct solutions in SF tasks. I assumed that the way flows are represented has an impact on the spontaneous understanding of SF systems. Up to now, flows have most often been represented as line graphs. In the present work, the focus lay on analysing different modifications of the flow graphs that should lead to intuitive understanding of the systems. In four studies, where most modifications did not support SF understanding, using iconic signs supported participants in finding the correct solutions. Furthermore, I analysed the incorrect solutions and some moderator variables such as gender and mathematical ability. The results showed that these moderator variables influenced performance: males performed better, and higher mathematical skills supported better SF understanding. One systematic error, the correlation heuristic, occurred in all cases.
In the future, more studies about representing flows with iconic signs should be done, as the present results suggest that iconic signs might support SF understanding.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:32253 |
| Date | 22 January 2019 |
| Creators | Brockhaus, Friederike |
| Contributors | Sedlmeier, Peter, Sedlmeier, Peter, Krems, Josef F., Technische Universität Chemnitz |
| Publisher | Universitätsverlag Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0027 seconds