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Gender disparities in STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) fields remain a significant challenge, with women often underrepresented. Spatial abilities, particularly mental rotation (MR), are crucial for success in STEM, yet significant gender differences in these skills persist. This research aims to explore the factors contributing to these differences, focusing on emotional reactivity, self-concept, anxiety, and their impact on performance in mathematical and spatial tasks among primary school children. This research synthesizes findings from three related studies involving N=303 primary school students, consisting of 146 girls and 155 boys with a mean age=8.70 (SD=1.11) years. Data were collected through standardized questionnaires assessing self-concept, spatial and maths anxiety, and preferences for STEM subjects. Cognitive performance was evaluated using a computerized, novel Mental Rotation Task (nMRT) incorporating gender-congruent and neutral stimuli and various maths tasks correlating with mental rotation. Physiological responses were measured using galvanic skin response (GSR) to assess the impact of emotional reactivity on task performance. All data were collected in the classroom environment to increase ecological validity and generalizability of findings. Across studies, girls demonstrated higher maths and spatial anxiety, lower maths self-concept, and a lower preference for maths as a STEM subject compared to boys. These factors were significantly associated with performance differences in both maths and MR tasks. Higher emotional reactivity, as evidenced by GSR, and increased response time were associated with better scores on difficult items, that is, abstract stimuli rotated in-depth. Emotional reactivity also affected maths task completion times, with girls demonstrating lower physiological arousal linked to shorter processing time. Gender, subject preference, math self-concept and anxiety levels emerged as significant predictors of task performance on both maths and spatial tasks. The results underscore the influence of self concept, anxiety and physiological responses on cognitive performance, highlighting significant gender differences. Girls demonstrated higher subjective anxiety and physiological arousal during maths tasks. However, in the same group, lower emotional reactivity and maths anxiety served as protective influences, leading to improved scores and shorter completion times. Moreover, girls and tweens demonstrated lower maths self-concept and preference for maths, indicating that stereotype effects are already impacting their interest during primary school. These findings suggest that psychological factors play a crucial role in learning outcomes, particularly in STEM subjects. This integrated research contributes to a deeper understanding of how psychological factors such as self-concept, subjective anxiety but also physiological arousal and subject preferences affect mathematical and spatial performance in primary school children. The findings have practical implications for educators and policymakers, advocating for the development of strategies to enhance self-concept, manage anxiety and support emotional regulation, particularly in girls, fostering a supportive learning environment that mitigates the impact of stereotype threat. Enhanced self-efficacy and reduced anxiety thereby increase the likelihood of their engagement with maths, subsequently improving their performance and expanding their future career options
in STEM fields.
Die vorliegende Arbeit hat die Adaption der Übersetzung des Fragebogens zu Kompetenz- und Kontrollüberzeugungen nach Günter Krampen aus dem Jahr 1991 zum Ziel und prüft die Übersetzung auf ihre Gültigkeit und Richtigkeit. Nach der Erklärung des Forschungsinteresses und der Herleitung des psychologischen Konstruktes der Kontrolle, sowie der Vorstellung des behandelten Fragebogens, werden Methoden der Übersetzung psychologischer Messinstrumente vorgestellt und im Anschluss des Übersetzungsprozesses des Fragebogens dargestellt, welcher aus einem Team-Ansatz bestand und durch die Kontrolle mehrerer Personen einen hohen Qualitätsanspruch garantiert. Die Endfassung des Fragebogens wird an einer Stichprobe von N=129 polnischen Probanden untersucht und mit einer deutschen Kontrollgruppe von N=52 Probanden, sowie der Normierungsstichprobe aus dem deutschen Manual des Fragebogens zu Kompetenz- und Kontrollüberzeugungen (Krampen, 1991) verglichen. Teststatistische Kennwerte wie die Mittelwerte und Standardabweichungen der Items aber auch der Subskalen weisen eine große Ähnlichkeit der Fragebogenversionen auf. Ebenso können die Trennschärfen der Items im Gruppenvergleich der drei Stichproben als zufriedenstellend angesehen werden. Die interne Konsistenz sowie die Testhalbierungsreliabilität können für die Subskalen sowie den gesamten Fragebogen in der polnischen Version größtenteils bestätigt werden, sodass die Übersetzung als reliabel anzusehen ist. Darüber hinaus kann die Validität durch testtheoretisch adäquate Skaleninterkorrelationen und die Validierung mit dem externen Faktor des Wohlbefindens bestätigt werden. Die qualitative Erhebung zur Überprüfung des Verständnisses der übersetzten Items, zeigt zudem ein homogenes unidimensionales Bild und bestätigt die Qualität der Übersetzung. Die faktorielle Analyse zeigt jedoch im Gegensatz zu den restlichen Untersuchungen deutliche Unterschiede auf, da aus der polnischen Stichprobe eine zweifaktorielle Lösung auf Sekundärskalenniveau hervorgeht, wohingegen die Normstichprobe des Manuals, sowie die deutsche Stichprobe konstruktdifferenzierte und in der Theorie des Fragebogens begründete vierfaktorielle Ausgaben aufzeigt. In jeder Version des Fragebogens wurden jedoch schwach ladende und faktoriell nicht klar zuordbare Items gefunden, welche eine statistische Itembereinigung des Fragebogens in der zukünftigen Arbeit mit dem Messinstrument legitimieren. Diese Unterschiede bestätigt auch die Procustean Factor Rotation, welche korrelative Differenzen zwischen den Faktoranalysen der deutschen und polnischen Daten anzeigt und in einer weiteren Untersuchung näher beleuchtet werden sollte. Zusammenfassend kann die Übersetzung des Fragebogens zu Kompetenz- und Kontrollüberzeugungen als gelungen angesehen werden, auch wenn der Fragebogen sowohl in seiner Originalfassung als auch in der polnischen Version einer Optimierung unterlaufen sollte.
In der vorliegenden Dissertation mit dem Titel "Blickanalysen bei mentalen Rotationsaufgaben" wird eine Analyse der visuellen Verarbeitungsprozesse bei mentalen Rotationsaufgaben mittels Eye-Tracking-Technologie durchgeführt, um die zugrundeliegenden kognitiven Prozesse und Strategien, die bei der Lösung dieser Aufgaben angewandt werden, zu untersuchen. Ein Anliegen dieser Arbeit ist es, die Problemstellung zu adressieren, wie individuelle Unterschiede, insbesondere geschlechtsspezifische Differenzen in den Blickmustern, die visuelle Verarbeitung und Leistung bei mentalen Rotationsaufgaben beeinflussen. Hierzu wurden drei Studien durchgeführt, die nicht nur die Identifikation von Blickmustern und die Analyse der Leistungsunterschiede in Bezug auf Geschlecht umfassen, sondern auch die Korrelation zwischen Blickverhalten und Leistung untersuchen. Die Ergebnisse dieser Forschung bieten Einblicke in die Mechanismen der visuellen und kognitiven Verarbeitung bei mentalen Rotationsaufgaben und heben die Bedeutung des Eye-Tracking als Forschungsinstrument in der kognitiven Psychologie hervor, um ein umfassendes Verständnis der Einflussfaktoren auf räumliches Denken und Problemlösungsstrategien zu erlangen.