Effektivität digitaler und analoger Umweltbildungsmodule : Eine Studie zu Wissenserwerb, Kreativität und Umwelteinstellungen bei EduBreakouts zum Thema ‚Waldökosystem‘

Titelangaben

Fleissner-Martin, Juliane:
Effektivität digitaler und analoger Umweltbildungsmodule : Eine Studie zu Wissenserwerb, Kreativität und Umwelteinstellungen bei EduBreakouts zum Thema ‚Waldökosystem‘.
Bayreuth , 2026 . - 200, I S.
( Dissertation, 2026 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

Volltext

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Abstract

Wälder tragen maßgeblich zur Kohlenstoffbindung, zur Biodiversität und zur Bereitstellung von Ressourcen für lokale Gemeinschaften bei und sind somit nicht nur in ökologischer Hinsicht von großer Relevanz sondern auch in sozialer und ökonomischer Hinsicht (IPBES, 2019). Trotz ihrer fundamentalen Rolle sind sie durch Entwaldung und Degradation stark bedroht, was dringende Schutz- und Erhaltungsmaßnahmen fordert (FAO, 2020). Nachhaltigkeitskonzepte, wie sie in den Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen festgesetzt sind, betonen die Bedeutung eines gesteigerten Umweltbewusstseins für den Schutz dieser Ökosysteme (Rock-ström & Sukhdev, 2016; UN, 2015). In der Bildungsforschung gilt Wissen als grundlegende Vo-raussetzung für umweltgerechtes Verhalten (z.B. Heimlich & Ardoin, 2008). Dennoch zeigt das Phänomen der Knowledge-Action-Gap, dass Wissen allein oft nicht ausreicht, um effektive um-weltfreundliche Handlungen zu fördern (Kaiser & Fuhrer, 2003). Da das Jugendalter eine ent-scheidende Phase für die Entwicklung von Umwelteinstellungen darstellt (Krettenauer, 2017), spielen schulische Programme bei der Einstellungsbildung eine wesentliche Rolle. Während intensive Freiland-Programme nachweislich besonders effektiv bei der Förderung von Umwelt-einstellungen sind (z.B. Braun & Dierkes, 2017), lassen sie sich oft nur schwer in den regulären Schulalltag integrieren. Daher wird untersucht, ob kürzere, klassenzimmerbasierte Interventio-nen ähnliche Effekte erzielen können. Die COVID-19-Pandemie hat die Digitalisierung im Bil-dungsbereich beschleunigt und zu einer verstärkten Nutzung digitaler Lehrmethoden geführt (Dhawan, 2020). Gamification-Ansätze, die digitale und analoge Elemente kombinieren, bieten innovative Möglichkeiten, um Wissen und umweltgerechtes Verhalten nachhaltig zu fördern. Diese Dissertation untersucht die Effektivität analoger und digitaler Lehrmethoden im schuli-schen Alltag zum Thema Wald. Im Fokus stehen zwei Unterrichtsmodule, eines analog und eines digital, die beide im Escape-Game-Design entwickelt wurden. Die Analyse umfasst den Einfluss dieser Module auf den kurz- und langfristigen Wissenserwerb von Lernenden sowie die Rolle von Kreativität und Umwelteinstellungen im Lernprozess. Teilstudie A konzentrierte sich auf die Konzeption zweier Unterrichtsmodule im Kontext des Waldökosystems für die 8. Jahrgangsstufe. Ziel war es, zwei identische Module zu entwickeln, die den Vorgaben des LehrplanPLUS für bayerische Gymnasien (ISB, 2024a) entsprechen, sich jedoch in der Darbietung (digital und analog) unterscheiden. Beide Module decken relevante Inhalte zum Ökosystem Wald, wie Sukzession, menschliche Eingriffe und Nachhaltigkeit, in etwa vier Unterrichtsstunden ab. Die Inhalte wurden didaktisch reduziert und als Escape-Games auf-bereitet, um eine effektive und altersgerechte Lernumgebung zu schaffen, die gleichzeitig den Wissenserwerb fördern soll. Um dies zu überprüfen, wurde in Teilstudie B die kognitive Lernleistung der Schülerinnen und Schüler in beiden Unterrichtsinterventionen hinsichtlich ihrer kurzfristigen und langfristigen Wissensretention untersucht (N = 299; nanalog = 74; ndigital = 225). Hierzu wurde ein Multiple-Choice-Fragebogen entwickelt, in einem Pre–Post-Retention-Design eingesetzt und über alle drei Testzeitpunkte Rasch-kalibriert. Die statistische Auswertung der Daten ergab signifikante Wissenszuwächse für beide Interventionen. Selbst nach 6–9 Wochen zeigte sich kein signifikan-ter Rückgang der erreichten Wissensniveaus. Es traten keine signifikanten Unterschiede im Wis-senszuwachs zwischen den Gruppen auf, was darauf hinweist, dass die Art der Unterrichtsinter-vention keinen Einfluss auf den Wissenserwerb hatte. Als weiterer potenzieller Einflussfaktor auf den Lernerfolg wurde in Teilstudie C (N = 393) die Rolle der Kreativität im Zusammenhang mit kognitiven Lernleistungen der Lernenden unter-sucht. Höhere Kreativitätsniveaus korrelierten mit gesteigerten Lernleistungen, unabhängig vom Unterrichtsmodul. Signifikante Geschlechtsunterschiede konnten nicht festgestellt werden. Kre-ativität, insbesondere das Erleben von Flow, scheint ein förderlicher Faktor für den Lernprozess zu sein. Lehrkräfte sollten daher die Rolle von Mentoren einnehmen und selbstgesteuerte Ler-numgebungen bieten, um den Lernenden das Erreichen des Flow-Zustands zu ermöglichen und ihre Autonomie zu fördern. Schließlich wurde in Teilstudie D (N = 393) der Einfluss von Umwelteinstellungen auf den Wis-senserwerb im Kontext der Unterrichtsmodule untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass positive Umwelteinstellungen (Natureinstellung [AN], Umwelteinstellung [EA] und Naturverbundenheit [INS]) signifikant mit höheren und länger anhaltenden Wissenszuwächsen korrelierten. Die Re-gressionsanalyse identifizierte sowohl AN als auch EA als bedeutende Prädiktoren für den lang-fristigen Wissenserwerb, wobei EA als vermittelnder Faktor fungiert. Die Unterrichtsmodule bewirkten jedoch keine signifikanten Veränderungen in den Umwelteinstellungen, was auf die kurze Dauer und evtl. die mangelnde Naturerfahrung zurückzuführen sein könnte. Das deutet darauf hin, dass tiefgreifende, langfristige Unterrichtsansätze, die Naturerfahrungen integrieren, effektiver sind, um nachhaltige Einstellungs- und Verhaltensänderungen zu erreichen. Dennoch konnte diese Studie zeigen, dass positive Umwelteinstellungen eine zentrale Rolle im Lernpro-zess über Umweltfragen spielen und maßgeblich zum langfristigen Wissenserwerb beitragen.

Abstract in weiterer Sprache

Forests are crucial to the global ecosystem, not only ecologically but also socially and economi-cally (IPBES, 2019). Despite their fundamental role, forests face severe threats from deforesta-tion and degradation, which requires urgent conservation measures (FAO, 2020). Sustainability concepts, as outlined in the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), emphasize the importance of raising environmental awareness to protect these ecosystems (Rockström & Sukhdev, 2016; UN, 2015). In educational research, knowledge is considered key for environ-mentally responsible behavior (e.g., Heimlich & Ardoin, 2008). However, the knowledge-action gap shows that knowledge alone is often insufficient to encourage effective pro-environmental actions (Kaiser & Fuhrer, 2003). Since adolescence is a critical phase for developing environmen-tal attitudes (Krettenauer, 2017), school play a pivotal role. While intensive outdoor programs are proven to be particularly effective in promoting environmental attitudes (e.g., Braun & Dierkes, 2017), they are often difficult to integrate into the regular school routine. Therefore, this study investigates whether shorter, indoor-based interventions can achieve similar effects. The COVID-19 pandemic accelerated digitalization in education, leading to an increased use of digital teaching methods (Dhawan, 2020). Gamification approaches, combining digital and ana-log elements, offer innovative opportunities to promote knowledge and pro-environmental behavior sustainably. This dissertation examines the effectiveness of both analog and digital teaching methods in school-based environmental education focused on forests. Two teaching modules, one analog and one digital, both designed as escape games, are analyzed for their impact on students’ short- and long-term knowledge acquisition as well as the role of creativity and environmental attitudes in the learning process. Study A focused on designing two teaching modules on the forest ecosystem for eighth-grade students. The aim was to develop two content-identical modules, aligned with the Bavarian secondary school curriculum (LehrplanPLUS; ISB, 2024a), differing only in their format (digital and analog). Both modules covered relevant forest ecosystem topics such as succession, human impacts, and sustainability in about four lessons. The content was presented as escape games to create an effective and age-appropriate learning environment that also fosters knowledge ac-quisition. To evaluate this, study B investigated the cognitive learning outcomes of both teaching inter-ventions regarding their short- and long-term knowledge retention (N = 299; nanalog = 74; ndig-ital = 225). A multiple-choice questionnaire was developed and used in a pre-post-retention de-sign, with Rasch calibration applied to the results across all three time points. Statistical analysis revealed significant knowledge gains for both interventions. Even after 6–9 weeks, no signifi-cant decrease in knowledge was observed. There were no significant differences in knowledge gain between the groups, indicating that the type of teaching intervention had no effect on knowledge acquisition. As a further potential factor influencing learning success, study C (N = 393) examined the role of creativity in relation to students' cognitive learning achievements. Higher levels of creativity correlated with increased learning outcomes, regardless of the teaching method. No significant gender differences were found. Creativity, particularly the experience of 'flow,' appears to be a beneficial factor in the learning process. Teachers should therefore adopt the role of mentors and provide self-directed learning environments to facilitate 'flow' and promote learner auton-omy. Finally, study D (N = 393) explored the influence of environmental attitudes on knowledge ac-quisition and pro-environmental behavior in the context of the teaching modules. The results showed that positive attitudes (Attitude toward Nature [AN], Environmental Attitude [EA], and Inclusion of Nature in Self [INS]) significantly correlated with higher and longer-lasting knowledge gains. Regression analysis identified AN and EA as significant predictors of long-term knowledge acquisition, with EA acting as a mediating factor. However, the teaching modules did not lead to significant changes in environmental attitudes, likely due to the short duration and indoor setting. This suggests that more in-depth, long-term educational approaches integrating nature experiences might be more effective in achieving sustainable attitude and behavior changes. Nevertheless, this study demonstrated that positive environmental attitudes play a crucial role in the learning process about environmental issues and significantly contribute to long-term knowledge acquisition.