Projekt

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Experimentelle Kompetenzen von 12- bis 15-jährigen Jugendlichen in den Naturwissenschaften (ExKoNawi): Validierung eines interdisziplinären Experimentiertests

Titel Englisch Experimental competencies of 12 to 15 years old students in sciences: validation of an interdisciplinary hands-on test
Gesuchsteller/in Metzger Susanne
Nummer 162684
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Prorektorat Forschung und Entwicklung Pädagogische Hochschule Zürich
Hochschule Pädagogische Hochschule Zürich - PHZH
Hauptdisziplin Erziehungs- und Bildungswissenschaften
Beginn/Ende 01.08.2016 - 30.09.2019
Bewilligter Betrag 294'642.00
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Keywords (7)

Sekundarstufe I; Naturwissenschaften; Experimentelle Kompetenzen; Fachdidaktik; Modell; Problemtypenbasiert; large-scale Experimentiertest

Lay Summary (Deutsch)

Lead
International wie auch in der Schweiz gewinnt die an Kompetenzen orientierte Bildungssteuerung und -evaluation zunehmend an Bedeutung. Für die Sicherstellung aussagekräftiger Evaluierungen prozessorientierter Kompetenzen im Rahmen von Bildungsmonitorings werden in der Fachdidaktik immer eindringlicher Performanztests gefordert. Dies gilt in den Naturwissenschaften insbesondere für den Bereich der experimentellen Kompetenzen. Zur Erfassung interdisziplinärer (also fächerübergreifender) experimenteller Kompetenzen, wie sie in der Schweiz im integrierten Naturwissenschaftsunterricht der Volksschule im Vordergrund stehen, fehlen jedoch ausreichend reliable und valide Performanztests im Sinne von hands-on Assessments. Diese Lücke soll mit dem vorliegenden Projekt geschlossen werden.
Lay summary
 

Zur Beantwortung der Frage, ob eine auf Problemlösestrategien ausgerichtete strukturelle Kompetenzmodellierung eine ausreichend reliable Messung interdisziplinärer experimenteller Kompetenzen ermöglicht, wurde in einem Vorprojekt (ExKoNawi) ein interdisziplinäres Kompetenzmodell entwickelt, das sowohl als Rahmenmodell für die large-scale Messung als auch zur Kompetenzdiagnose und -förderung im Schweizer Naturwissenschaftsunterricht der Sekundarstufe I eingesetzt werden kann. In diesem Modell werden u.a. Kompetenzprogressionen in drei fächerübergreifenden Problemtypen (skalenbasiertes Messen, fragengeleitetes Untersuchen und effektbasiertes Vergleichen), die jeweils unterschiedliche Anforderungen an Strategiewissen stellen, separat beschrieben. Ebenso wurde ein interdisziplinäres Messinstrument bestehend aus 18 Experimentieraufgaben erarbeitet und mit Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I pilotiert.

Ziel des Nationalfonds-Projekt ist es, den Experimentiertest strukturell und extern zu validieren: Es wird untersucht, ob die drei Problemtypen eigenständige Konstrukte einer übergeordneten eindimensionalen Kompetenz darstellen und inwieweit die Experimentierleistung der Schülerinnen und Schüler mit Wissen zu naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen, sprachlichen und kognitiven Fähigkeiten korreliert. Dazu werden mit 450 Jugendlichen der Jahrgangstufe 8 aller Schulniveaus jeweils 12 Experimentieraufgaben und drei begleitende Tests durchgeführt.

Mit den zu erwartenden Erkenntnissen kann das Projekt einen Beitrag zur Klärung leisten, was hands-on Tests messen und wie sich Transfer zwischen verschiedenen Experimentieraufgaben herstellen lassen könnte. Das für die Individualdiagnostik hinreichend reliable und valide Messinstrument könnte zudem in reduziertem Umfang zur praktikablen Erhebung des Kompetenzstandes auf Populationsebene im Large-scale eingesetzt werden.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 03.02.2016

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Abstract

International wie auch in der Schweiz gewinnt die an Kompetenzen orientierte Bildungssteuerung und -evaluation zunehmend an Bedeutung. Für die Sicherstellung aussagekräftiger Evaluierungen prozessorientierter Kompetenzen im Rahmen von Bildungsmonitorings werden in der Fachdidaktik immer eindringlicher Performanztests gefordert. Dies gilt in den Naturwissenschaften insbesondere für den Bereich der experimentellen Kompetenzen. Zur Erfassung interdisziplinärer (also fächerübergreifender) experimenteller Kompetenzen, wie sie in der Schweiz im integrierten Naturwissenschaftsunterricht der Volksschule im Vordergrund stehen, fehlen jedoch ausreichend reliable und valide Performanztests im Sinne von hands-on Assessments. Dies liegt u. a. daran, dass theoriebasierte Konzepte fehlen, um Kompetenzprogressionen a priori zu modellieren und so die Konstruktion anforderungshomogener Experimentieraufgaben sicherzustellen. Spezifisch für interdisziplinäre Experimentiertests wird zudem eine Hauptursache in den zugrundeliegenden strukturellen Kompetenzmodellierungen vermutet, die sich bisher zu wenig an den für die Aufgabenlösung erforderlichen, über Aufgaben zu verschiedenen naturwissenschaftlichen Fachkontexten transferierbaren Problemlösestrategien orientieren. Mit dem beantragten Projekt soll die Frage beantwortet werden, ob eine auf solche Problemlösestrategien ausgerichtete strukturelle Kompetenzmodellierung eine ausreichend reliable Messung interdisziplinärer experimenteller Kompetenzen ermöglicht.Zur Beantwortung der Frage wurden in einem internen Projekt bereits weitgehende Vorarbeiten geleistet. Ausgehend von den nationalen Bildungsstandards und einer Analyse bestehender Modellierungen und Experimentiertests wurde ein interdisziplinäres Kompetenzmodell entwickelt, das sowohl als Rahmenmodell für die large-scale Messung als auch zur Kompetenzdiagnose und -förderung im Schweizer Naturwissenschaftsunterricht der Sekundar-stufe I eingesetzt werden kann. In diesem Modell werden Kompetenzprogressionen in vier fächerübergreifenden Problemtypen (kategoriengeleitetes Beobachten, skalenbasiertes Messen, fragengeleitetes Untersuchen und effekt-basiertes Vergleichen), die jeweils unterschiedliche Anforderungen an Strategiewissen stellen, separat beschrieben. Ebenso wurde ein interdisziplinäres Messinstrument bestehend aus 24 Experimentieraufgaben erarbeitet. Die Hälfte dieser Aufgaben wurde mit insgesamt 467 Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I pilotiert. Eine Rasch-Analyse der Pilottests belegt gute Item-Fitwerte und - mit Ausnahme der Aufgaben zum kategoriengeleiteten Beobachten - keine nennenswerten DIFs bzgl. Jahrgangstufe und Schulniveau. Die Tests messen mit ansprechenden Reliabilitäten auch im unteren Leistungsbereich hoch signifikante Leistungsunterschiede.Ziel des beantragten Projekts ist es, den auf die drei Problemtypen Messen, Untersuchen und Vergleichen reduzierten Experimentiertest mit insgesamt 18 Aufgaben strukturell und extern zu validieren: Es soll untersucht werden, ob die Problemtypen eigenständige Konstrukte einer übergeordneten eindimensionalen Kompetenz darstellen und inwieweit die Experimentierleistung der Schülerinnen und Schüler mit Wissen zu naturwissenschaftlichen Arbeits-weisen, sprachlichen und kognitiven Fähigkeiten korreliert. In der Haupterhebung sollen 450 Jugendliche der Jahr-gangstufe 8 aller Schulniveaus jeweils 12 Experimentieraufgaben und drei begleitende Tests bearbeiten. Der Experimentiertest soll probabilistisch ausgewertet werden, wobei die externen Variablen (Strategiewissen, sprachliche und kognitive Fähigkeiten) im Rahmen eines sogenannten Hintergrundmodells berücksichtigt werden.Mit den zu erwartenden Erkenntnissen kann das Projekt einen Beitrag zur Klärung leisten, was hands-on Tests messen und wie sich Transfer zwischen verschiedenen Experimentieraufgaben herstellen lassen könnte. Das für die Individualdiagnostik hinreichend reliable und valide Messinstrument könnte zudem in reduziertem Umfang zur praktikablen Erhebung des Kompetenzstandes auf Populationsebene im Large-scale eingesetzt werden.
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