Problemlösen in technisch geprägten Kontexten


Ständig ist der Mensch mit technisch determinierten Problemen konfrontiert, die es zu lösen gilt. Problemlösekompetenz ist daher eine wichtige Aufgabe des allgemeinbildenden Technikunterrichts (siehe z.B. Fachanforderungen Technik SH Sek I). Aus psychologischer Sicht wird Problemlösen häufig mit verschiedenen Phasenmodellen beschrieben. Elementar ist dabei die innere Repräsentation des Problems. Technisch geprägte Probleme (besonders im Technikunterricht) weisen häufig eine materielle Komponente auf (das Problem ist materieller Natur, sodass auch die Lösung eine Interaktion mit der materiellen Umwelt erfordert) und besitzen somit eine zweite Repräsentationsebene. Man kann davon ausgehen, dass diese äußere Repräsentation für den Lösungsprozess nicht minder bedeutsam ist als die interne Repräsentation.

Dies lässt sich beispielsweise bei der Wahl der Problemlösemethode beobachten: Während Trial-and-Error in vielen Disziplinen als eine "minderwertige" Problemlösemethode gilt, ist sie in der Technik eine etablierte Methode, die in privaten aber auch beruflichen Kontexten oft zu zufriedenstellenden und kreativen Lösungen führt. Gerade bei technischen Problemen scheinen Problemlöser*innen bei oberflächerlicher Betrachtung lediglich "planlos zu probieren", weil ständig Veränderungen an der materiellen Komponente des Problems vorgenommen werden. Die geistigen Denkprozesse, die den physischen Handlungen vorweggehen bzw. diese begleiten, lassen sich jedoch nicht unmittelbar erkennen. Im Sinne des TOTE-Ansatzes (Test-Operate-Test-Exit) dient eine Handlung am materiellen Problem dazu, eine zuvor entwickelte Annahme zu überprüfen. Die materielle Komponente ist damit das Bewährungsfeld für die geistig entwickelten Lösungsideen. Sofern die materielle Komponente leicht und flexibel veränderbar ist (z.B. bei Baukastensystemen) lassem sich aber auch durch praktische Handlungen überhaupt erst Lösungsideen entwickeln. In diesem Sinne lassen sich vier "Klassen" von Trial-and-Error unterscheiden:

  1. Exploration: Hoffnung auf Lösungs- oder Erkenntnisgewinn durch mehr oder weniger planvolles Ausprobieren; ggf. auch intuitive Verzweiflungstat ohne explizite Intention.
  2. Evaluation: Es gibt Vermutungen hinsichtlich Problemsituation (Ist-Zustand), gewünschtem Ziel (Soll-Zustand), Operator und/oder Operand. Die Bestätigung dieser Vermutung erfolgt weitgehend, aber nicht unbedingt ausschließlich in der (materiellen) Praxis. Es gibt Analogien zum Unterrichtsverfahren "Technisches Experiment".
  3. Lösungsversuch: Es gibt Vermutungen, wie ein identifiziertes Teilproblem oder das Gesamtproblem gelöst werden kann und die Hoffnung, das (Teil-) Problem damit lösen zu können.
  4. Optimierungsversuch: Das Problem (oder ein Teilproblem) ist bereits gelöst, es gibt jedoch Vermutungen, wie das (Teil-) Problem (noch) besser gelöst werden kann.

Der Anspruch an die/den Problemlöser hinsichtlich der kognitiven Fähigkeiten steigt tendenziell von Klasse zu Klasse an. Während Klasse 1 und 2 vornehmlich der Erforschung des Problemraums dienen, verfolgen Klasse 3 und 4 das Finden einer (optimalen) Lösung.

Aufgrund einer ersten Pilotstudie mit Kindern im Grundschulalter zeichent sich ab, dass das explizite Formulieren eines Optimierungsproblems zu qualitativ deutlich besseren Lösungen führt. Es konnte außerdem beobachtet werden, dass sich das Problemlöseverhalten signifikant in Klasse 3 und 4 verschiebt. Optimierung scheint damit ein wertvolles methodisches Element für den Technikunterricht zu sein. Dabei ist darauf zu achten, dass Kinder die relevanten Lösungsprinzipien erkennen und bewerten können, wobei sie ggf. Unterstützung benötigen.