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Gedächtnisstrategien sind bei der Einspeicherung und dem Abruf von Informationen hilfreich und stellen eine wichtige Determinante für alterskorrelierte Verbesserungen in der Gedächtnisleistung dar. Eine Gedächtnisstrategie, die kategoriale Organisationsstrategie, wurde in den letzten 35 Jahren intensiv erforscht. Bei dieser Lernstrategie werden semantisch kategorisierbare Informationen anhand ihrer kategorialen Struktur eingespeichert und reproduziert. Die Organisationsstrategie galt als relativ gut erforscht, bis eine längsschnittliche Studie, die Münchner Longitudinalstudie zur Genese individueller Kompetenzen (LOGIK-Studie; Weinert & Schneider,1999), Zweifel an den aus Querschnittstudien abgeleiteten Annahmen über einen graduellen, kontinuierlich ansteigenden Entwicklungsverlauf aufkommen ließ (Schneider & Sodian, 1997; Sodian & Schneider, 1999). Bei Betrachtung der individuellen Entwicklungsverläufe zeigte sich hier für den Großteil der Kinder ein sprunghafter Strategieerwerb und nur wenige Kinder ließen kontinuierlich ansteigende Strategiewerte erkennen. Darüber hinaus wurde häufig ein Wiederaufgeben der Strategie mit späterem Wiedererwerb beobachtet. Auch das Alter des erstmaligen Strategiegebrauchs gestaltete sich interindividuell sehr unterschiedlich. Ein ähnliches Bild zeigte sich in einer neueren mikrogenetischen Untersuchung (Schlagmüller & Schneider, 2002). Da die beschriebenen Längsschnittuntersuchungen mit Problemen zu großer Untersuchungsabstände (LOGIK-Studie) bzw. einer sehr kleinen Stichprobe (Schlagmüller & Schneider, 2002) behaftet waren, wurde die Entwicklung dieser Strategie in der vorliegenden Längsschnittstudie mithilfe einer umfangreichen Stichprobe, halbjährlichen Testabständen und zweier unterschiedlich schwieriger Wort-Bild-Listen untersucht. Neue Befunde ergaben hier die Analysen der intraindividuellen Entwicklungsveränderungen im strategischen Verhalten. Sprunghafter Strategieerwerb ließ sich für das einfache Material bestätigen. Bei schwierigem Material zeigten etwa jeweils die Hälfte der Kinder sprunghaften oder partiellen Strategieerwerb, d.h. dass einige der jungen Kinder nur einzelne Kategorien sortierten und somit die Strategie nicht unmittelbar perfekt anwendeten. Dennoch konnte auch bei diesen Kindern kaum ein kontinuierlicher Zuwachs der Strategiewerte über den Untersuchungszeitraum bestätigt werden. Einige der Kinder gaben sie nochmals auf und entdeckten sie später sprunghaft wieder. Ein zweiter Befund der vorliegenden Arbeit bezieht sich auf die Stabilität des Strategiegebrauchs. Bei Halbjahres-Abständen behielt ein wesentlich größerer Prozentsatz der Kinder die Strategie unabhängig vom Lernmaterial weiterhin bei als dies in der LOGIK-Studie bei Zweijahres-Intervallen der Fall war. Hinsichtlich des Erwerbs der kategorialen Organisationsstrategie konnten nur wenige Einflussfaktoren identifiziert werden. Bei einfachem Material trat bereits häufiger strategisches Verhalten auf, das jedoch durch wenige Faktoren außer durch die verbale Intelligenz beeinflusst zu sein schien. Strategisches Verhalten bei sehr schwierigem Material hingegen schien bereits bei den jungen Kindern durch das Metagedächtnis initiiert. Weiterhin wurde die Effektivität des Strategiegebrauchs zwischen sechs und acht Jahren und die Phase eines Nutzungsdefizits, d.h. ein Strategieerwerb ohne entsprechender Leistungssteigerung untersucht. Ein generelles Nutzungsdefizit ließ sich nicht bestätigen, sondern traf nur auf einen sehr geringen Prozentsatz der Strategieentdecker zu. Im Großen und Ganzen ließ sich die Effektivität der einmal erworbenen Organisationsstrategie über den gesamten Untersuchungszeitraum bestätigen. Auch wenn intraindividuell ein Leistungszugewinn bei Erwerb de Strategie resultierte, konnten interindividuell zu jedem Messzeitpunkt sehr unterschiedliche Erinnerungsleistungen bei strategischen Kindern beobachtet werden. Die Messung von Sortier- und Lernzeiten erwies sich in diesem Zusammenhang als sehr interessant. Eine lange Sortierzeit konnte nicht nur beim schwierigen Lernmaterial im Zusammenhang mit nutzungsdefizitärem Strategieerwerb beobachtet werden, sondern ging auch in beiden Listen mit einer geringeren Erinnerungsleistung einher. Zudem konnten Abruforganisation und Arbeitsgedächtniskapazität bei der schwierigen Liste und aufgabenspezifisches Metagedächtnis bei der leichten Liste Varianz in der Erinnerungsleistung strategischer Kinder aufklären. Die aufgewendete Sortierzeit schien bei schwierigem Material durch verbale Kompetenzen und kapazitäre Voraussetzungen beeinflusst zu werden. Beim leichten Material wurden die Sortierzeiten durch verbale Fähigkeiten verkürzt. Die gleichzeitige Anwendung mehrerer Strategien (das Sortieren während der Lernphase, zusätzliche Wiederholungsaktivitäten und der kategoriale Abruf) konnte bis zur zweiten Klasse noch kaum beobachtet werden. Wenn eine multiple Nutzung dieser drei Strategien auftrat, erwies sie sich als effektiv.
Die vorliegende Arbeit ist in zwei Teile gegliedert, von denen der erste Teil den theoretischen Hintergrund und empirische Befunde zum Thema „Komplexes Problemlösen“ behandelt. Der zweite Teil beinhaltet Methodik und Ergebnisse der durchgeführten Untersuchung. Nach der Einleitung in Kapitel 1 werden in Kapitel 2 die „Grundkonzepte des Komplexen Problemlösens“ vorgestellt, wobei mit der Abgrenzung des Bereichs „Komplexes Problemlösen“ begonnen wird. Anschließend werden die Eigenschaften von komplexen Systemen und deren Anforderungen an Problemlöser beschrieben, wobei die Taxonomie1 von Dörner et al. (1994) zugrunde gelegt wird. In Kapitel 3 werden Modelle der Wissensrepräsentation und des Problemlösens vorgestellt. Dabei wird der Begriff der „Strategie“ diskutiert und im Zusammenhang mit verschiedenen allgemeinen Modellen des Problemlösens erläutert. Kapitel 4 behandelt das Konzept „Delegation“. Delegation wird in dieser Arbeit als Methode verwendet, um Versuchspersonen zur Formalisierung ihrer Strategien zu bewegen, wobei sie die Ausführung der Strategien gleichzeitig beobachten können. Es werden vor allem Befunde aus der Organisationspsychologie und Unternehmensführung berichtet und die Anwendung von Delegation in der Interaktion zwischen Mensch und künstlichem Agent erörtert. In Kapitel 5 werden Waldbrandsimulationen behandelt. Diese zählen zu den klassischen Simulationen, die zur Untersuchung von Komplexem Problemlösen verwendet werden. Zuerst wird auf computergestützte Simulation im Allgemeinen eingegangen, wobei Unterschiede zu traditionellen Untersuchungsmethoden angesprochen werden. Dabei wird auch die Bedeutung der Multiagentensimulation für die Komplexe Problemlöseforschung hervorgehoben. Anschließend wird Feuerverhalten und Feuerbekämpfung als Vorbild für Waldbrandsimulationen erläutert. Dadurch können sowohl Anhaltspunkte zur Beurteilung der Plausibilität als auch für die Implementierung einer Waldbrandsimulation gewonnen werden. Im Anschluss daran werden drei bekannte Beispiele für Waldbrandsimulationen vorgestellt, wobei auch auf domänen- bzw. simulationsspezifische Strategien eingegangen wird. In Kapitel 6 wird ein Überblick über verschiedene empirische Befunde aus dem Bereich des Komplexen Problemlösens gegeben. Diese betreffen sowohl Eigenschaften von komplexen Systemen als auch Merkmale des Problemlösers. In Kapitel 7 werden die wichtigsten Kritikpunkte und Probleme, mit denen die Komplexe Problemlöseforschung zu kämpfen hat, zusammengefasst. Die konkreten Fragestellungen der Untersuchung werden in Kapitel 8 vorgestellt, wobei Kapitel 9 und 10 erläutern, mit welcher Methodik diese Fragen untersucht werden. In diesem Zusammenhang wird auch die Simulationsumgebung SeSAm vorgestellt. Im folgenden Kapitel 11 wird auf die Eigenschaften der implementierten Waldbrandsimulation eingegangen. Kapitel 12 beschreibt den Aufbau und Ablauf der Untersuchung, mit der die Daten gewonnen werden, die in Kapitel 13 berichtet werden. Eine Diskussion der Befunde im Hinblick auf die Fragestellungen und ihre Bedeutung für die zukünftige Forschung erfolgt in Kapitel 14.
In dieser Arbeit werden handlungsdeterminierende Prozesse beim Aufgabenwechsel untersucht. Die ersten durchgeführten Experimente zeigten, dass es notwendig ist, Wechselkosten in verschiedene Teile zu zerlegen, so dass die Dekomposition von Wechselkosten einen großen Teil des Empirieteils ausmacht. Im ersten Kapitel der Arbeit werden verschiedene Theorien zur Handlungsdetermination vorgestellt. Die Theorien werden danach unterschieden, ob sie eher annehmen, dass Umweltreize das menschliche Handeln determinieren oder aber davon ausgehen, dass Handeln überwiegend durch intentionale Prozesse determiniert wird. Zunächst werden der Behaviorismus und einige Ansätze der kognitiven Psychologie erläutert, die den Einfluss von Reizen auf die Handlungsdetermination in den Vordergrund stellen. Das ideomotorische Prinzip dagegen betont die Determination menschlichen Handelns durch das Anstreben von Zielen. Schließlich werden Hybridmodelle (z.B. ABC-Theorie; Hoffmann, 1993) besprochen, die den gemeinsamen Einfluss von Intentionen und Außenreizen auf menschliches Handeln berücksichtigen. Im zweiten und dritten Kapitel wird die Entwicklung des Aufgabenwechselparadigmas und die vermuteten Prozesse und Faktoren beim Aufgabenwechsel erläutert. Ursprünglich wurde das Aufgabenwechselparadigma verwendet, um die Anpassung an flexible Handlungsanforderungen und die dabei notwendigen exekutiven Steuerungsmechanismen zu untersuchen. Doch in vielen Untersuchungen zu Aufgabenwechseln wurde dieses Ziel aus den Augen verloren und die Untersuchung der Vorgänge beim Wechseln wurde zum Selbstzweck. Intentionen und das Anstreben von Zielen wurden innerhalb des Aufgabenwechselparadigmas bisher nicht thematisiert. Im vierten Kapitel wird deshalb versucht Aufgabenwechsel aus der Perspektive der ABC-Theorie (Hoffmann, 1993) zu betrachten, einer Theorie, die sowohl den Einfluss von Intentionen als auch von Außenreizen auf menschliches Handeln berücksichtigt. Aus der ABC-Theorie wurden folgende Vorhersagen für den Aufgabenwechselkontext abgeleitet: 1. Eine parallele Aktivierung verschiedener Handlungsbereitschaften ist prinzipiell möglich. Wechsel zwischen Aufgaben sind nur nötig, wenn sich die Handlungsbereitschaften der Aufgaben widersprechen. 2. Ein Wechsel der Intention und der entsprechenden Handlungsbereitschaften erfolgt sobald die auszuführende Aufgabe feststeht und kann abgeschlossen werden, bevor der Reiz erscheint. Kosten für den exekutiven Prozess des Intentionswechsels können deshalb nur bei kurzer Vorbereitungszeit erfasst werden. Wechselkosten, die nach langer Vorbereitungszeit für die Aufgabe verbleiben (residuale Wechselkosten) spiegeln nicht den Aufwand exekutiver Prozesse wider. 3. Wechsel zwischen Intentionen verursachen mehr exekutiven Aufwand, wenn die Zielzustände der Handlungsbereitschaften überlappen, da dann erst eine Entkopplung des Zielzustandes mit einem Startzustand notwendig ist, bevor der Zielzustand an einen anderen Startzustand gekoppelt werden kann. In den ersten drei Experimenten konnten die Vorhersagen der ABC-Theorie für den Aufgabenwechselkontext nicht bestätigt werden. Beim Vergleich von Durchgängen, in denen die Aufgabe wechselt, mit Durchgängen, in denen die Aufgabe wiederholt wird, zeigten sich auch bei langer Vorbereitungszeit deutliche Wechselkosten, d.h. höhere Reaktionszeiten in den Wechseltrials. Weiterhin ergab sich kein Unterschied der Wechselkosten für Wechsel zwischen Aufgaben mit verschiedenen oder gleichen Zielzuständen (operationalisiert als verschiedene vs. gleiche auszuführende Aktionen). Aus diesen Ergebnissen und vielen Hinweisen in der Aufgabenwechselliteratur ergaben sich Zweifel an der Aussagekraft des herkömmlich berechneten Wechselkostenmaßes als Differenz der Reaktionszeiten bei Aufgabenwechseln minus Aufgabenwiederholungen. Deshalb wird die Entwicklung einer neue Methode zur Dekomposition von Wechselkosten vorgeschlagen, die es ermöglicht, die Reaktionszeitdifferenz zwischen Aufgabenwechseln und Aufgabenwiederholungen in Anteile zu unterteilen, die a) spezifisch die Anforderung beim Wechseln (Intentionswechselkosten) widerspiegeln oder b) durch die Erleichterung eine Reaktion auf denselben Reiz hin zu wiederholen (Repetition Priming) entstehen, oder c) durch die Erschwernis entstehen, auf einen Reiz reagieren zu müssen, auf den zuvor nicht reagiert werden durfte (Negatives Priming). In den Experimenten 4 bis 7 wird diese Methode experimentell validiert. Werden Wechselkosten in die verschiedenen Anteile zerlegt, stimmen die empirischen Befunde mit den Vorhersagen der ABC-Theorie überein: Ein Wechsel der Intention und der entsprechenden Handlungsbereitschaften kann bei genügend langer Vorbereitungszeit abgeschlossen werden, bevor der Stimulus erscheint. Residuale Wechselkosten (Wechselkosten, die bei langer Vorbereitungszeit verbleiben) sind nicht auf exekutive Kontrollprozesse zurückzuführen, sondern durch Repetition Priming und Negatives Priming verursacht. Weiterhin sind Wechsel einfacher, wenn die zu antizipierenden Zielzustände (operationalisiert als die auszuführenden Aktionen) der Aufgaben verschieden sind. In der Abschlussdiskussion werden der theoretische und der methodische Schwerpunkt der Arbeit noch einmal überblicksartig zusammengestellt und es wird ein Ausblick gegeben, wie untersucht werden könnte, ob die ABC-Theorie besser geeignet ist zur Erklärung der Phänomene beim Aufgabenwechsel als bisherige Theorien und Modelle.