10 Fakultät Wirtschafts- und Sozialwissenschaften

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    Erfassung und adaptive Förderung der mentalen Rotationsfähigkeit mittels virtueller Umgebungen
    (2021) Ariali, Sunita; Zinn, Bernd (Prof. Dr. phil. habil.)
    Die vorliegende Arbeit intendierte, den Einsatz von VR-Technologien zur Erfassung und Förderung räumlicher Fähigkeiten (Fähigkeitsfacette mentaler Rotationsfähigkeit) wissenschaftlich zu untersuchen. Die hierbei durchgeführten Analysen beziehen sich zum einen auf den Vergleich verschiedener technologischer Varianten und zum anderen auf die Trainingseffektivität sowie deren Einflussfaktoren. Zu diesem Zweck wurden drei aufeinander aufbauende Studien durchgeführt. In der ersten Studie wurde die mentale Rotationsfähigkeit (MRA) mit dreidimensionalen mentalen Rotationstests (3-D-MRT) erfasst, welche mithilfe vollimmersiver, teilimmersiver und nichtimmersiver VR-Technologien realisiert wurden, um verschiedene Immersionsgrade miteinander zu vergleichen und relevante Einflussfaktoren bei der Erfassung der MRA zu identifizieren. Insbesondere die fluide Intelligenz und das Geschlecht gelten in der langjährigen Forschung zur MRA als wichtige Einflussfaktoren und wurden deshalb in der ersten Studie untersucht. Die zweite Studie erfolgte, um ein virtuelles Testinstrument zur Erfassung der MRA zu entwickeln, erste Erkenntnisse über die Effektivität des virtuellen Trainings zu gewinnen und für das adaptive Design des virtuellen Trainings relevante Informationen zu erhalten. In diesem Zusammenhang wurde untersucht, inwieweit die Schwierigkeit von virtuellen Testaufgaben mit der Komplexität der darin enthaltenen Figuren zusammenhängt. Dabei wurde ausschließlich die vollimmersive VR-Technologie verwendet. In der dritten Studie, die auf der ersten und zweiten Studie aufbaute und ebenfalls nur vollimmersive Technologie nutzte, wurde ein adaptives, VR-basiertes Training zur Förderung der MRA erprobt. Um die Wirksamkeit der adaptiven Trainingsumgebung zu evaluieren, wurde diese mit einer adäquaten randomisierten Umgebung verglichen. Darüber hinaus wurden mögliche Geschlechtsunterschiede sowie die kognitive Belastung der Personen und deren Einfluss auf die Trainingsergebnisse untersucht. Die Ergebnisse der Studie 1 weisen auf einen partiellen Einfluss der Immersivität auf die Leistung im 3-D-MRT hin: Während sich die vollimmersive Bedingung nicht von der nichtimmersiven Bedingung unterscheidet, werden in der teilimmersiven Bedingung höhere Testwerte erzielt als in der nichtimmersiven Bedingung. Sowohl die fluide Intelligenz als auch das Geschlecht erweisen sich dabei als wichtige Einflussfaktoren. Studie 2 liefert ein valides Testinstrument zur Messung der mentalen Rotationsfähigkeit und zeigt, dass sich die MRA nach der Auseinandersetzung mit den dreidimensionalen Würfelfiguren verbessert. Ein weiteres zentrales Ergebnis von Studie 2 ist die signifikante Korrelation der Aufgabenschwierigkeit mit der Komplexität der enthaltenen Figuren. Studie 3 belegt den Vorteil des adaptiven Trainings gegenüber dem randomisierten Training und deutet gleichzeitig darauf hin, dass das Geschlecht dabei eine entscheidende Rolle spielt. Hinsichtlich der kognitiven Belastung wurden keine Unterschiede zwischen den adaptiven und randomisierten Bedingungen gefunden. Die Ergebnisse der durchgeführten Studien eröffnen neue Einsichten in die Fördermöglichkeiten der mentalen Rotationsfähigkeit und liefern empirisch fundierte Erkenntnisse über den Einsatz von VR-Technologie in adaptiven Trainingskontexten. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse könnten neue Ansatzpunkte für die Entwicklung von VR-basiertem adaptivem Training abgeleitet und die Forschung in diesem Bereich vorangetrieben werden.
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    Technologieakzeptanz von virtuellen Lern- und Arbeitsumgebungen
    (2021) Pletz, Carolin; Zinn, Bernd (Prof. Dr.)
    Mit dem Einsatz innovativer Technologien in Lern- und Arbeitsprozessen werden vor dem Hintergrund der Digitalisierung und Industrie 4.0 multiple Potenziale verbunden. Insbesondere immersive virtuelle Lern- und Arbeitsumgebungen (Virtual Reality, kurz IVR) bieten vielversprechende Möglichkeiten, um das Lernen und Arbeiten gewinnbringend zu unterstützen. Unter IVR werden computergenerierte Darstellungen verstanden, welche dreidimensional und interaktiv sind. Die Nutzenden können über natürliche Benutzerschnittstellen regelrecht in die virtuelle Umgebung „eintauchen“. Der in der Arbeit bilanzierte Forschungsstand zeigt, dass zu Beginn der Forschungsbemühungen allerdings nur wenig über die Technologieakzeptanz von IVR und den entsprechenden fördernden und hemmenden Faktoren bekannt ist. Unter der Technologieakzeptanz wird die „positive Annahmeentscheidung einer Innovation durch die [Anwenderinnen und] Anwender“ (Simon, 2001, S. 89) verstanden. In Anbetracht dieser Forschungslücke besteht das zentrale Forschungsvorhaben der vorliegenden Arbeit deshalb in der Generierung eines Beschreibungs- und Erklärungswissens zur Technologieakzeptanz von IVR bei (potenziellen) Nutzerinnen und Nutzern. Ein theoretischer Rahmen zur Digitalisierung der Arbeitswelt, zu Virtual Reality Technologien und zur Technologieakzeptanz sowie eine Übersicht über den entsprechenden empirischen Forschungsstand führen in die Thematik ein. Die Arbeit umfasst vier empirische Studien zur Untersuchung der Technologieakzeptanz von IVR. In der ersten Studie werden die theoretischen Annahmen des Technology Acceptance Models (TAM) in Bezug auf die Technologieakzeptanz von IVR empirisch geprüft. Das TAM geht davon aus, dass die Nutzungsintention von Informationstechnologien hauptsächlich von der wahrgenommenen Nützlichkeit und Benutzerfreundlichkeit beeinflusst wird. Studie 1 untersucht in diesem Zusammenhang die Technologieakzeptanz und die nutzerbezogenen Faktoren Alter und Vorerfahrung mit der Technologie im Rahmen einer quantitativen Fragebogenerhebung mit (potenziellen) Nutzerinnen und Nutzern von IVR. Die zweite Studie fokussiert die Technologieakzeptanz eines virtuellen Verkaufsraums und bezieht neben den Kernfaktoren des TAM die soziale Norm, wahrgenommene Verhaltenskontrolle sowie die organisationsbezogenen Faktoren Unterstützung durch die Führung, Anwendertraining und Anwendersupport in die Betrachtung ein. Die Datenerhebung erfolgt ebenfalls mittels eines quantitativen Fragebogens. In der dritten Studie wird eine virtuelle Lernanwendung für Bedienerschulungen formativ im Hinblick auf die Technologieakzeptanz, User Experience und den Lerntransfer von virtuell gelerntem Handlungswissen auf reale Tätigkeiten mittels einer qualitativen Videoanalyse evaluiert. Die vierte Studie zielt auf die Identifikation von weiteren nutzerbezogenen, organisationsbezogenen und insbesondere technologiespezifischen fördernden und hemmenden Faktoren im Rahmen einer qualitativen Interviewstudie mit Experten ab. Die Ergebnisse zeigen, dass das TAM auch als geeignete Grundlage zur Untersuchung der Technologieakzeptanz von IVR herangezogen werden kann und die wahrgenommene Nützlichkeit sowie Benutzerfreundlichkeit einen Einfluss auf die Nutzungsintention haben (Studie 1). Ebenso beeinflusst die wahrgenommene Verhaltenskontrolle die Nutzungsintention und die organisationalen Faktoren hängen positiv mit den TAM-Faktoren zusammen (Studie 2). Es wird verdeutlicht, dass mit der Untersuchung innovativer Technologien auch neuartige methodische Zugänge in Forschungsbemühungen einhergehen müssen (Studie 3). Weitere nutzerbezogene, organisationsbezogene und technologiespezifische Einflussfaktoren auf die Technologieakzeptanz werden für den Einsatz von IVR in Lehr-Lernkontexten identifiziert (Studie 4). Zusammenfassend lassen sich auf der Basis der eigenen Forschungsergebnisse und unter Berücksichtigung der Limitationen praxisrelevante Ansatzpunkte zur Steigerung der Technologieakzeptanz von IVR ableiten.
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    Lehrvertragsauflösungen im Schweizer Bauhauptgewerbe - unausgeschöpftes Potenzial : Ursachen und Massnahmen
    (2016) Hasler, Patrizia; Nickolaus, Reinhold (Prof. Dr.)
    Der Übergangsprozess von der Schule in den Ausbildungsmarkt verläuft nicht für alle Jugendlichen optimal; rund ein Viertel der Jugendlichen löst den Vertrag in der Schweiz vorzeitig auf (Stalder & Schmid, 2012). Eine überdurchschnittlich hohe Lehrvertragsauflösungsquote weisen Berufe des Gastgewerbes und des Bauhauptgewerbes mit schlechtem Image bei den Jugendlichen auf. Aus diesem Grunde entschied sich der Schweizerische Baumeisterverband (SBV) zusammen mit dem Fachverband Infra eine Studie zu den Gründen der Lehrvertragsauflösungen in Auftrag zu geben. Als Datengrundlage wurden im Frühling 2013 alle Lernenden, welche in den Jahren 2011 bis 2013 ihre Lehre im Bauhauptgewerbe aufgelöst hatten, mittels eines Fragebogens zur Berufswahl, den Ausbildungsbedingungen sowie schulischen und persönlichen Gründen befragt. Der Rücklauf betrug 22 Prozent. Gleichzeitig wurden in Berufsfachschulen Lernende als Vergleichsgruppen zu denselben Dimensionen schriftlich befragt. Neben den quantitativen Daten wurden mittels Interviews mit Lernenden der Auflösungsgruppe noch qualitative Daten generiert, welche als Illustrationen die Analysen der quantitativen Daten ergänzten. Aufgrund der Resultate wurden konkrete Massnahmen zur Reduktion der hohen Lehrvertragsauflösungsquote im Bauhauptgewerbe getroffen. Die Arbeit stützt sich insbesondere auf die Berufsbildungs- und Transitionsforschung in der Schweiz (Häfeli, Neuenschwander, & Schumann, 2015; Häfeli & Schellenberg, 2009) unter Einbezug der Theorien zum Lernen am Arbeitsplatz (Billett, 2001; Collins, 2006; Hacker & Skell, 1993; Hackman & Oldham, 1975). Lernförderliche Ausbildungsbedingungen erhöhen nicht nur die Passungswahrnehmung Person-Umwelt, sondern sind ein wichtiger Prädiktor für einen erfolgreichen Lehrabschluss. Diese Arbeit konnte die Wichtigkeit einer guten Ausbildungsqualität als Prävention von Lehrvertragsauflösungen bestätigen. Ausbildungszufriedenheit und Ausbildungsqualität korrelieren hoch, was förderlich für eine optimale Passungswahrnehmung zum gewählten Beruf ist. Jugendliche mit einer Lehrvertragsauflösung geben einen tieferen Selbstwert, ein geringeres Durchhaltevermögen und eine geringere Erfolgszuversicht als Jugendliche ohne Auflösung an. In der Auflösungsgruppe wurde die falsche Berufswahl neben den schwierigen Ausbildungsbedingungen als Hauptgrund genannt: aufgrund der Interviews wird vermutet, dass Jugendliche der unteren Leistungszüge und bildungsfernem Elternhaus oft gar keine bewusste Berufswahl getroffen haben, sondern die erstbeste Lehrstelle aus Angst vor Ausbildungslosigkeit genommen haben, was Passungsprobleme begünstigt. Aufgrund der Forschungsresultate dieser Arbeit wurden Weiterbildungsmodule für die Berufsbildner in den Betrieben entwickelt, welche ab Sommer 2016 in allen drei Sprachregionen der Schweiz angeboten werden. Dabei liegt der Fokus auf der Selektion von Lernenden und den Förderbedürfnissen von gefährdeten Lernenden.
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    Workload-dependent hemispheric asymmetries during the emotion-cognition interaction : a close-to-naturalistic fNIRS study
    (2023) Lingelbach, Katharina; Gado, Sabrina; Wirzberger, Maria; Vukelić, Mathias
    Introduction: We investigated brain activation patterns of interacting emotional distractions and cognitive processes in a close-to-naturalistic functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) study. Methods: Eighteen participants engaged in a monitoring-control task, mimicking common air traffic controller requirements. The scenario entailed experiencing both low and high workload, while concurrently being exposed to emotional speech distractions of positive, negative, and neutral valence. Results: Our investigation identified hemispheric asymmetries in prefrontal cortex (PFC) activity during the presentation of negative and positive emotional speech distractions at different workload levels. Thereby, in particular, activation in the left inferior frontal gyrus (IFG) and orbitofrontal cortex (OFC) seems to play a crucial role. Brain activation patterns revealed a cross-over interaction indicating workload-dependent left hemispheric inhibition processes during negative distractions and high workload. For positive emotional distractions under low workload, we observed left-hemispheric PFC recruitment potentially associated with speech-related processes. Furthermore, we found a workload-independent negativity bias for neutral distractions, showing brain activation patterns similar to those of negative distractions. Discussion: In conclusion, lateralized hemispheric processing, regulating emotional speech distractions and integrating emotional and cognitive processes, is influenced by workload levels and stimulus characteristics. These findings advance our understanding of the factors modulating hemispheric asymmetries during the processing and inhibition of emotional distractions, as well as the interplay between emotion and cognition. Moreover, they emphasize the significance of exploring emotion-cognition interactions in more naturalistic settings to gain a deeper understanding of their implications in real-world application scenarios (e.g., working and learning environments).
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    Decoding mental effort in a quasi-realistic scenario : a feasibility study on multimodal data fusion and classification
    (2023) Gado, Sabrina; Lingelbach, Katharina; Wirzberger, Maria; Vukelić, Mathias
    Humans’ performance varies due to the mental resources that are available to successfully pursue a task. To monitor users’ current cognitive resources in naturalistic scenarios, it is essential to not only measure demands induced by the task itself but also consider situational and environmental influences. We conducted a multimodal study with 18 participants (nine female, M = 25.9 with SD = 3.8 years). In this study, we recorded respiratory, ocular, cardiac, and brain activity using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) while participants performed an adapted version of the warship commander task with concurrent emotional speech distraction. We tested the feasibility of decoding the experienced mental effort with a multimodal machine learning architecture. The architecture comprised feature engineering, model optimisation, and model selection to combine multimodal measurements in a cross-subject classification. Our approach reduces possible overfitting and reliably distinguishes two different levels of mental effort. These findings contribute to the prediction of different states of mental effort and pave the way toward generalised state monitoring across individuals in realistic applications.
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    Schulische, betriebliche und private Einflussfaktoren auf Fachwissen bei Elektronikern für Automatisierungstechnik am Ende der Ausbildung
    (2021) Hedrich, Matthias; Zinn, Bernd (Prof. Dr. phil.)
    War das schon alles? So ließe sich zu Recht die Frage stellen, wenn man im gewerblich-technischen Bereich versucht Qualitätsmerkmale der Ausbildung zu identifizieren, von denen ein Einfluss auf Fachwissen angenommen wird. Bereits in den 1990er Jahren lagen erste Instrumente zur Erfassung dieser Einflussmerkmale vor. Diese wurden in den Folgejahren immer wieder neu entwickelt, verbessert und ausdifferenziert. In nahezu konsequenter Abfolge bestand jedoch das Problem, dass der zu ermittelnde Einfluss auf Fachwissen weit hinter den Erwartungen zurückblieb oder gar nicht gemessen werden konnte. Aus diesem Grund wurde im Verbundprojekt ASCOT, zur technologieorientierten Kompetenzmessung in der beruflichen Bildung, neben anderen Instrumenten das Instrumentarium SiKoFak entwickelt, mit dem systemische, soziale und bildungsbiografische Kontextfaktoren abgefragt werden können. Diese werden als Qualitätsmerkmale für die Kompetenzentwicklung bewertet. Durch die ausdifferenzierte Entwicklung von SiKoFak liegt erstmals ein Instrument vor, welches Qualitätsmerkmale aus drei Bereichen zugleich berücksichtigt: den schulischen, den betrieblichen und den privaten Einflussbereich. Innerhalb der Einflussbereiche findet, wenn möglich, zudem eine Unterteilung in Merkmale der Input- und Prozessebene statt. Damit deckt das Instrument erheblich mehr Bereiche ab, als die Instrumente der Vergangenheit. Einsatz fand das Instrumentarium bei unterschiedlichen Berufsgruppen innerhalb des Verbundprojekts ASCOT. In der vorliegenden Untersuchung wurde es bei N=167 Elektronikern für Automatisierungstechnik am Ende der Ausbildung eingesetzt. Außerdem sind bei dieser Stichprobe die fluide und kristalline Intelligenz sowie das Fachwissen gemessen und daraus die entsprechenden Personenfähigkeiten modelliert worden. Im Rahmen der Auswertung wurden die Daten mittels Zusammenhangs- und Regressionsanalysen untersucht sowie innerhalb von Strukturgleichungsmodellen. Im Gesamtergebnis zeigt sich, dass neben erwartungskonformen starken Einflüssen beider Intelligenzausprägungen vor allem schulische Qualitätsmerkmale der Prozessebene (bspw. die Lehrerunterstützung) und betriebliche Qualitätsmerkmale der Inputebene (bspw. die Betriebsgröße, der Ablauf der Ausbildung nach einem Ausbildungsplan sowie die Häufigkeit des Lernens in Ausbildungsprojekten) einen positiven Einfluss auf Fachwissen ausüben, während Merkmale des Privatbereichs oder des Lebensraums keinen Einfluss auf Fachwissen haben. Mit diesen Erkenntnissen lässt sich als Anknüpfungspunkt und Mehrwert für die Forschungslage resümieren, dass einerseits kognitive Voraussetzungen nach wie vor maßgeblichen Einfluss auf Fachwissen ausüben, weshalb jede Intervention, welche die Förderung von Fachwissen als Ziel hat, auch an den kognitiven Voraussetzungen ansetzen sollte. Andererseits kann die Förderung von Fachwissen vor allem durch eine weitere Lehrkräfteprofessionalisierung, aber auch durch ausbildungsfördernde betriebliche Strukturen gelingen, wobei Letzteres vor allem für kleine und mittelständische Betriebe von Relevanz ist. Für zukünftige Arbeiten stellen die Ergebnisse eine ideale Grundlage dar, um (innerhalb eines Längsschnitts) prüfen zu können, in welchem Ausmaß sich das Fachwissen von Auszubildenden verändert, wenn die als relevant identifizierten Qualitätsmerkmale dieser Untersuchung in ihrer Ausprägung variiert werden.