Problemtypenbasierte Kompetenzmodellierung beim praktisch-naturwissenschaftlichen Arbeiten: Design, Validierung und Einsatz von Aufgaben zum effektbasierten Vergleichen

Hild, Pitt

VolltextDissertation2020Public AccessUrhG

Problemtypenbasierte Kompetenzmodellierung beim praktisch-naturwissenschaftlichen Arbeiten : Design, Validierung und Einsatz von Aufgaben zum effektbasierten Vergleichen

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In der vorliegenden Promotionsarbeit standen die Entwicklung, die Validierung sowie der Einsatz von Aufgaben zum praktisch-naturwissenschaftlichen Arbeiten im Unterricht der Sekundarstufe I im Vordergrund. In einem ersten Schritt wurden, basierend auf einem problemtypenbasierten Kompetenzstufenmodell, exemplarisch für 2 Ausprägungen des praktisch-naturwissenschaftlichen Arbeitens (dem Vergleichen und dem Beobachten), zu fördernde Fähigkeiten und Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler beschrieben. Eine durch die Kompetenzmodellierung gesetzte a priori Stufung der zu erreichenden (experimentellen) Kompetenzen (Kapitel 2), konnte mittels neuer hands-on Testaufgaben für alle verwendeten Aufgabenkontexte validiert werden. Nebst Hinweisen zur strukturellen Validität der Kompetenzmodellierung (Kapitel 6), wurden weitere Aspekte einer gelungenen Validierung (externe Validität und Generalisierbarkeit des Messinstruments) untersucht (Kapitel 7). Mit den zur Validierung des Messmodells genutzten Leistungs- bzw. Testaufgaben konnten in einem weiteren Teil Lernaufgaben entwickelt werden (Kapitel 8) und somit eine gewisse Anschlussfähigkeit und Nützlichkeit des Kompetenzmodells für die Unterrichtsgestaltung und Inidivualdiagnostik gewährleistet werden. Abschlieβend wurden die experimentellen Aufgaben in einer Interventionsstudie mit Jugendlichen aus leistungsschwachen Klassen der Jahrgangsstufe 7 eingesetzt, mit dem Ziel durch gezieltes kompetenzbezogenes Feedback fehlende Kompetenzen im Bereich des praktisch-naturwissenschaftlichen Arbeitens zu erwerben und weiterzuentwickeln. Die Ergebnisse zeigen keine statistisch signifikanten Unterschiede in der Entwicklung der experimentellen Kompetenz zwischen Schülerinnen und Schülern der Interventionsgruppen bzw. den einzelnen Interventionsgruppen und der Kontrollgruppe. Das zentrale Problem für die statistisch nicht signifikanten Ergebnisse scheint die zu geringe Gröβe der Stichprobe zu sein. Insbesondere in einem Falle deutet die Effektstärke des Unterschieds zur Kontrollgruppe darauf hin, dass hier Potenzial vorhanden sein könnte, um die experimentelle Kompetenz bei Schülerinnen und Schüler aus leistungsschwachen Klassen der Sekundarstufe I zu fördern. Optimierungsmöglichkeiten mit Blick auf allfällige neue Studien werden diskutiert.

In this dissertation, the design, validation, and practicality of hands-on tasks used to evaluate and foster students’ expertise in ‘doing science’ were focussed. In a first step, performance tasks were developed that were based on an already published competence-based progression model. In this model, skills and abilities (mostly strategies) students of lower secondary school need to have when doing comparative investigations or making observations in science lessons, are described as different standards to be achieved. An a priori learning hierarchy along the different standards (chapter 2) could be validated using the performance tasks. This hierarchy is independent of the tasks’ context. Next to evidence found for structural validity of the competence-based model, described in chapter 6, further aspects of validity (external validity and generalisability) were examined in chapter 7. In a next step, learning tasks based on the validated hierarchy and the performance tasks used in the assessments were developed (chapter 8) to insure a certain practicality and utility of the competence-based model (task design and monitoring) in daily school lessons. Finally, the hands-on tasks were used in an intervention study with 7 grade students from low-achievement levels using competence-based feedback (formative assessment). The aim of this study was to evaluate and develop skills and abilities when doing science. The results show no statistically significant differences between students from the experimental groups and the control group. The central problem for the statistically not significant results seems to be the small sample size. In one case in particular, the effect size indicates that there might be potential here to foster the expertise in ´doing science´ among secondary school students from low-achievement levels. Means for optimization regarding possible new studies are discussed.