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Kontextmerkmale und die Bearbeitung von Aufgaben in einem Test naturwissenschaftlicher Kompetenz in der Grundschule

Im Rahmen der Forschung zu Schülervorstellungen konnten verschiedene Studien eine Abhängigkeit der geäußerten Vorstellungen vom jeweiligen Kontext belegen. Diese Erkenntnisse können zur Formulierung valider Modelle naturwissenschaftlicher Kompetenz in der Grundschule genutzt werden. Die Arbeit geht daher der Frage nach, ob kontextuelle Merkmale von schriftlichen, geschlossenen Aufgaben zur Erfassung der Kompetenz in den Themenbereichen Schwimmen/Sinken und Verdunstung/Kondensation das Antwortverhalten von Grundschulkindern beeinflussen. Die Analyse der Daten einer querschnittlichen (N=1820) und einer experimentellen (N= 308) Studie zeigte, dass differentiell nach Themenbereich entweder ein Kontextmerkmal (in den Bereichen Dichte und Verdrängung im Themenbereich Schwimmen/Sinken) oder der konkrete Inhalt der vorgegebenen Antwortalternativen (im Themenbereich Verdunstung/Kondensation) der erklärungsmächtigste Faktor war.

Titel: Kontextmerkmale und die Bearbeitung von Aufgaben in einem Test naturwissenschaftlicher Kompetenz in der Grundschule
Verfasser: Pollmeier, Judith GND
Gutachter: Möller, Kornelia GND
Organisation: FB 07: Psychologie und Sportwissenschaft
FB 06: Erziehungswissenschaft und Sozialwissenschaften
Dokumenttyp: Dissertation/Habilitation
Medientyp: Text
Erscheinungsdatum: 2015
Publikation in MIAMI: 22.10.2015
Datum der letzten Änderung: 22.10.2015
Schlagwörter: Kompetenzmodellierung; Aufgabenkontext; Schülervorstellungen; Naturwissenschaften; Grundschule; Conceptual Change
Fachgebiete: Psychologie; Bildung und Erziehung; Naturwissenschaften
Sprache: Deutsch
Format: PDF-Dokument
URN: urn:nbn:de:hbz:6-38209706140
Permalink: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:6-38209706140
Onlinezugriff:
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Inhalt:
Verzeichnis der Abkürzungen ..................................................................................................................9
Verzeichnis der Tabellen ........................................................................................................................10
Verzeichnis der Abbildungen .................................................................................................................12
Zusammenfassung ..................................................................................................................................13
1 Einleitung .......................................................................................................................................14
2 Theoretischer Hintergrund und Forschungsstand ...........................................................................17
2.1 Kompetenzen, Kompetenzmodelle und Kompetenzentwicklung .......................................... 17
2.1.1 Begriffliche Klärung, Grundlagen und Funktionen der Kompetenzmodellierung .........17
2.1.2 Kompetenzmodelle in den Naturwissenschaften............................................................19
2.1.2.1 Normative Kompetenzmodelle in den Naturwissenschaften...................................... 19
2.1.2.2 Deskriptive Kompetenzmodelle in den Naturwissenschaften .................................... 21
2.1.2.3 Naturwissenschaftliche Kompetenzmodelle mit theoretischer Begründung und empirischer Absicherung ............................................................................................................ 22
2.1.2.4 Das Projekt Science-P ................................................................................................ 24
2.1.2.5 Zusammenfassung und Fazit ...................................................................................... 25
2.2 Schülervorstellungen in den Naturwissenschaften ................................................................. 27
2.2.1 Schülervorstellungen und Conceptual Change ...............................................................27
2.2.2 Kohärenz vs. Fragmentierung? .......................................................................................30
2.2.3 Die Kontextualität von Schülervorstellungen ................................................................34
2.2.4 Untersuchungen zu Schülervorstellungen bei Verdunstung und Kondensation ............36
2.2.4.1 Schülervorstellungen zu Verdunstung und Kondensation ......................................... 36
2.2.4.2 Kontextualität von Schülervorstellungen zu Verdunstung und Kondensation ........... 38
2.2.5 Untersuchungen zu Schülervorstellungen zum Schwimmen und Sinken ......................39
2.2.5.1 Schülervorstellungen zum Schwimmen und Sinken .................................................. 39
2.2.5.2 Kontextualität von Schülervorstellungen zum Schwimmen und Sinken ................... 41
2.2.6 Conceptual Change, Kompetenzmodelle und Kontexteinfluss ......................................42
2.3 Aufgabenmerkmale ................................................................................................................ 43
2.3.1 Die Rolle von Aufgabenmerkmalen bei der Validierung von Kompetenzmodellen ......43
2.3.2 Unterschiedliche Arten von Aufgabenmerkmalen .........................................................45
2.3.2.1 Systematisierung von Aufgabenmerkmalen ............................................................... 45
2.3.2.2 Formale Aufgabenmerkmale ...................................................................................... 45
2.3.2.3 Inhaltliche Aufgabenmerkmale .................................................................................. 46
2.3.2.4 Prozessorientierte Aufgabenmerkmale ....................................................................... 46
2.3.3 Merkmale des Kontexts ..................................................................................................47
2.3.3.1 Kontextmerkmale und Erfassung von Schülervorstellungen ..................................... 47
2.3.3.2 Relevante Kontextmerkmale bei Verdunstung und Kondensation............................. 48
2.3.3.3 Relevante Kontextmerkmale bei Schwimmen und Sinken ........................................ 50
3 Zielsetzung, Fragestellungen und Hypothesen ...............................................................................52
4 Studie 1: Querschnittstudie ............................................................................................................57
4.1 Einbettung der Studie 1 in das Projekt Science-P .................................................................. 57
4.2 Präzisierung und Einschränkung der Fragestellungen und Hypothesen für Studie 1 ............. 57
4.3 Methode Studie 1 ................................................................................................................... 59
4.3.1 Anlage und Aufbau der Untersuchung in Studie 1 .........................................................59
4.3.1.1 Instrumente zur Erfassung des Naturwissenschaftlichen Wissens in Studie 1 ........... 59
4.3.1.2 Weitere Erhebungsinstrumente in Studie 1 ................................................................ 62
4.3.1.3 Stichprobe der Studie 1 .............................................................................................. 62
4.3.1.4 Durchführung der Studie 1 ......................................................................................... 64
4.3.2 Datenaufbereitung und –auswertung in Studie 1............................................................64
4.3.2.1 Kodierung der Schülerantworten auf die Aufgaben in Studie 1 ................................. 64
4.3.2.2 Kodierung der Aufgaben hinsichtlich der untersuchten Merkmale in Studie 1 ......... 65
4.3.2.3 Dimensionalitätsprüfung, Itemselektion und zentrale psychometrische Kennwerte der Skalen und Items in Studie 1 ................................................................................................ 66
4.3.2.4 Vorgehen und Verfahren zur Hypothesenprüfung in Studie 1: Generalisierte lineare gemischte Modelle mit gekreuzten zufälligen Effekten ................................................. 67
4.4 Ergebnisse von Studie 1 ......................................................................................................... 71
4.4.1 Ergebnisse der Aufgabenanalyse von Studie 1 ..............................................................71
4.4.1.1 Verdunstung und Kondensation ................................................................................. 71
4.4.1.2 Schwimmen und Sinken ............................................................................................. 74
4.4.2 Deskriptive Ergebnisse von Studie 1 ..............................................................................77
4.4.2.1 Verdunstung und Kondensation ................................................................................. 77
4.4.2.2 Schwimmen und Sinken ............................................................................................. 78
4.4.3 Ergebnisse der inferenzstatistischen Analysen von Studie 1 .........................................78
4.4.3.1 Verdunstung und Kondensation ................................................................................. 78
4.4.3.2 Schwimmen und Sinken ............................................................................................. 83
4.5 Diskussion von Studie 1 ......................................................................................................... 87
4.5.1 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse von Studie 1 ..................................87
4.5.1.1 F1: Vorliegen der Kontextmerkmale in den Aufgaben von Studie 1 ......................... 87
4.5.1.2 F2: Effekt der Kontextmerkmale auf die Aufgabenschwierigkeiten in Studie 1 ....... 90
4.5.1.3 F3: Interaktion zwischen Kontextmerkmalen und Kompetenzniveaus ...................... 92
4.5.1.4 F4: Effekt der formalen Merkmale auf die Aufgabenschwierigkeiten in Studie 1.... 93
4.5.1.5 Zusammenfassung ...................................................................................................... 94
4.5.2 Beschränkungen der Studie 1 .........................................................................................95
4.5.3 Konsequenzen für die Aufgabenentwicklung aus Studie 1 ............................................96
4.5.4 Fazit aus Studie 1 und Ausblick .....................................................................................97
5 Studie 2: Experimentelle Variation von Aufgabenmerkmalen ......................................................99
5.1 Einbettung der Studie 2 in das Projekt Science-P .................................................................. 99
5.2 Präzisierung und Einschränkung der Fragestellungen und Hypothesen für Studie 2 ............. 99
5.3 Methode Studie 2 ................................................................................................................. 101
5.3.1 Anlage und Aufbau der Untersuchung in Studie 2 .......................................................101
5.3.1.1 Stichprobe der Studie 2 ............................................................................................ 101
5.3.1.2 Instrumente zur Erfassung des Naturwissenschaftlichen Wissens in Studie 2 ......... 102
5.3.1.3 Weitere Erhebungsinstrumente in Studie 2 .............................................................. 106
5.3.1.4 Durchführung der Studie 2 ....................................................................................... 106
5.3.2 Datenaufbereitung und –auswertung in Studie 2..........................................................107
5.3.2.1 Kodierung der Schülerantworten auf die Aufgaben in Studie 2 ............................... 107
5.3.2.2 Kodierung der Aufgaben hinsichtlich der untersuchten Merkmale in Studie 2 ....... 107
5.3.2.3 Dimensionalitätsprüfung, Itemselektion und zentrale psychometrische Kennwerte der Skalen und Items in Studie 2 .............................................................................................. 107
5.3.2.4 Vorgehen und Verfahren zur Hypothesenprüfung in Studie 2: Generalisierte lineare gemischte Modelle mit gekreuzten zufälligen Effekten ............................................... 109
5.4 Ergebnisse von Studie 2 ....................................................................................................... 110
5.4.1 Deskriptive Ergebnisse von Studie 2 ............................................................................110
5.4.1.1 Verdunstung ............................................................................................................. 110
5.4.1.2 Kondensation ............................................................................................................ 111
5.4.1.3 Dichte und Verdrängung .......................................................................................... 112
5.4.2 Ergebnisse der inferenzstatistischen Analysen von Studie 2 .......................................113
5.4.2.1 Verdunstung ............................................................................................................. 113
5.4.2.2 Kondensation ............................................................................................................ 115
5.4.2.3 Dichte und Verdrängung .......................................................................................... 116
5.5 Diskussion von Studie 2 ....................................................................................................... 117
5.5.1 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse von Studie 2 ................................117
5.5.1.1 F2: Effekt der Kontextmerkmale auf die Aufgabenschwierigkeiten in Studie 2 ..... 118
5.5.1.2 F3: Interaktion zwischen Kontextmerkmalen und Kompetenzniveaus .................... 120
5.5.1.3 FZ: Einfluss des konkreten Iteminhalts auf die Aufgabenschwierigkeiten in Studie 2 .................................................................................................................................. 120
5.5.1.4 Zusammenfassung .................................................................................................... 121
5.5.2 Beschränkungen der Studie 2 .......................................................................................121
5.5.3 Konsequenzen für die Aufgabenentwicklung aus Studie 2 ..........................................122
5.5.4 Fazit aus Studie 2 und Ausblick ...................................................................................123
6 Fazit ..............................................................................................................................................125
6.1 Zusammenfassung und Diskussion der beiden Studien ....................................................... 125
6.2 Konsequenzen für die Aufgabenentwicklung ...................................................................... 127
6.3 Konsequenzen für die Kompetenzmodellierung .................................................................. 128
6.4 Bedeutung der Ergebnisse der Studien 1 und 2 für die Debatte um Kohärenz vs. Fragmentierung ................................................................................................................................ 129
6.5 Ausblick ............................................................................................................................... 132
7 Literatur ........................................................................................................................................135
8 Anhang .........................................................................................................................................142
9 Verzeichnis der elektronischen Anhänge .....................................................................................167
Plagiatserklärung ..................................................................................................................................168