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 Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik - Jahrgang 16, 2010
| Aufsätze |
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Esther M. van Dijk und Ulrich Kattmann
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Evolution im Unterricht: Eine Studie über fachdidaktisches Wissen von Lehrerinnen und Lehrern |
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Stefanie Wüsten, Stephan Schmelzing, Angela Sandmann und Birgit Neuhaus
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Sachstrukturdiagramme - Eine Methode zur Erfassung inhaltsspezifischer Merkmale der Unterrichtsqualität im Biologieunterricht |
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Annette Upmeier zu Belzen und Dirk Krüger
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Modellkompetenz im Biologieunterricht |
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Hans E. Fischer, Andreas Borowski, Alexander Kauertz und Knut Neumann
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Fachdidaktische Unterrichtsforschung - Unterrichtsmodelle und die Analyse von Physikunterricht |
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Tanja Riemeier, Marcel Jankowski, Bettina Kersten, Sabrina Pach, Isabel Rabe, Stefan Sundermeier und Harald Gropengiesser
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Wo das Blut fließt. Schülervorstellungen zu Blut, Herz und Kreislauf beim Menschen |
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Claudia von Aufschnaiter und Christian Rogge
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Wie lassen sich Verläufe der Entwicklung von Kompetenz modellieren? |
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Horst Schneeweiss und Harald Gropengiesser
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Schülerkonzepte zu Mikroben |
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Alexander Kauertz, Hans E. Fischer, Jürgen Mayer, Elke Sumfleth und Maik Walpuski
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Standardbezogene Kompetenzmodellierung in den Naturwissenschaften der Sekundarstufe I |
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Inga Meyer-Ahrens, Manuel Moshage, Janina Schäffer und Matthias Wilde
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Nützliche Elemente von Schülermitbestimmung im Biologieunterricht für die Verbesserung intrinsischer Motivation |
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Josef Riese und Peter Reinhold
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Empirische Erkenntnisse zur Struktur professioneller Handlungskompetenz von angehenden Physiklehrkräften |
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Stephan Schmelzing, Stefanie Wüsten, Angela Sandmann und Birgit Neuhaus
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Fachdidaktisches Wissen und Reflektieren im Querschnitt der Biologielehrerbildung |
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Oliver Tepner, Burkhard Roeder und Insa Melle
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Effektivität von Aufgaben im Chemieunterricht der Sekundarstufe I |
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Karsten Rincke
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Alltagssprache, Fachsprache und ihre besonderen Bedeutungen für das Lernen |
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Thilo Kleickmann, Ilonca Hardy, Kornelia Möller, Judith Pollmeier, Steffen Tröbst und Christina Beinbrech
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Die Modellierung naturwissenschaftlicher Kompetenz im Grundschulalter: Theoretische Konzeption und Testkonstruktion |
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Knut Neumann, Tobias Viering und Hans Fischer
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Die Entwicklung physikalischer Kompetenz am Beispiel des Energiekonzepts |
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Sabina Eggert, Susanne Bögeholz, Rainer Watermann und Marcus Hasselhorn
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Förderung von Bewertungskompetenz im Biologieunterricht durch zusätzliche metakognitive Strukturierungshilfen beim Kooperativen Lernen - Ein Beispiel für Veränderungsmessung |
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Stefan Rumann, Jens Fleischer, Holger Stawitz, Joachim Wirth und Detlev Leutner
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Vergleich von Profilen der Naturwissenschafts- und Problemlöse-Aufgaben der PISA 2003-Studie |
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| Kurzbeiträge und Berichte |
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Oliver Tepner und Elke Sumfleth
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Graduiertenkolleg und Forschergruppe nwu-essen - Eine Zwischenbilanz in Form von Kurzpräsentationen weiterer abgeschlossener Dissertationen nach 6 Jahren empirischer Unterrichtforschung an der Universität Duisburg-Essen |
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Andreas Borowski, Birgit J. Neuhaus, Oliver Tepner, Joachim Wirth, Hans E. Fischer, Detlev Leutner, Angela Sandmann und Elke Sumfleth
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Professionswissen von Lehrkräften in den Naturwissenschaften (ProwiN) - Kurzdarstellung des BMBF-Projekts |
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Gabriele Hornung
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Vorschlag zur Vermittlung von Lehrkompetenz im universitären Lehramts-Studium: Bildung gemischter Lern- und Lehrgruppen mit gestaffelten Kompetenzen durch vertikale Verzahnung von schulpraktischen Lehrveranstaltungen |
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Claudia v. Aufschnaiter und Sigrid Blömeke
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Professionelle Kompetenz von (angehenden) Lehrkräften erfassen - Desiderata |
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Sascha Ziegelbauer, Julia Noack und Michaela Gläser-Zikuda
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Förderung von Lernkompetenz auf der Grundlage des Portfolioansatzes |
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Esther M. van Dijk und Ulrich Kattmann
Evolution im Unterricht: Eine Studie über fachdidaktisches Wissen von Lehrerinnen und Lehrern
Evolution Education: A Study of Teachers' Pedagogical Content Knowledge
Artikel im pdf-Format (0,4 MB)
Zusammenfassung:
Ausgangspunkt dieser Studie war die Entwicklung des Modells der Didaktischen Rekonstruktion für Lehrerbildung. Das Modell bildet den integrativen Rahmen für Studien zum fachdidaktischen Wissen von Lehrkräften. Die vorliegende Studie über fachdidaktisches Wissen zur Evolution gibt einen Einblick darin, welche Kenntnisse die Lehrenden von den Verständnisproblemen der Lernenden mit der Evolutionstheorie haben und wie sie auf diese Probleme reagieren. Außerdem zeigt die Studie exemplarisch, wie die fachlichen und pädagogischen Kenntnisse der Lehrenden ihr fachdidaktisches Wissen beeinflussen.
Schlüsselwörter: Evolutionstheorie, Fachdidaktisches Wissen, Lehrerbildung, Pedagogical Content Knowledge
Abstract:
The starting point of the research project has been the development of the Model of Educational Reconstruction for Teacher Education (ERTE-Model), which constitutes the basis for studies of teachers' Pedagogical Content Knowledge (PCK). The PCK-study on evolution provides detailed insights into the knowledge that teachers have of the students' difficulties with understanding evolutionary theory, in relation to the teachers' ways to react to these problems. In addition, the study demonstrates how the teachers' subject matter knowledge and pedagogical knowledge influence their PCK.
Keywords: Pedagogical Content Knowledge, Teacher education, Theory of evolution
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Stefanie Wüsten, Stephan Schmelzing, Angela Sandmann und Birgit Neuhaus
Sachstrukturdiagramme - Eine Methode zur Erfassung inhaltsspezifischer Merkmale der Unterrichtsqualität im Biologieunterricht
Content structure plots - a way to capture content specific criteria of instructional quality in biology
Artikel im pdf-Format (0,4 MB)
Zusammenfassung:
Empirische Forschung zur Unterrichtsqualität bezog sich viele Jahre lang vorrangig auf allgemeine Merkmale guten Unterrichts, wie beispielsweise die Klassenführung während fach- bzw. inhaltsspezifische Qualitätsmerkmale häufig vernachlässigt wurden. Um dieses Defizit aufzugreifen wurde im Rahmen des DFG-Projekts "Unterrichtsqualität im Fach Biologie" eine Methode zur Erfassung von fach- bzw. inhaltsspezifischen Qualitätsmerkmalen im Unterricht entwickelt. Dazu wird die inhaltliche Struktur des Unterrichts in Form von sachlogischen Flussdiagrammen rekonstruiert. Anhand dieser schematischen Flussdiagramme können klare Aussagen über die inhaltliche Strukturierung und die Komplexität der Unterrichtsstunde gemacht werden. Die entwickelte Methode wurde anhand von 50 aufgezeichneten Biologiestunden zum Thema Blut & Kreislauf der 9. Klasse an Gymnasien erprobt. Dabei gelang es acht prototypische Inhaltsmuster zu identifizieren. In Zukunft stehen Analysen zu Zusammenhängen mit der Lernleistung der Schüler aus. Außer für Forschungszwecke eignet sich die Methode um die inhaltsspezifische, fachliche Struktur von Unterricht für Ausbildungszwecke zu analysieren und zu vergleichen.
Schlüsselwörter: Sachstrukturen, Unterrichtsqualität, Videoanalyse, Biologieunterricht
Abstract:
For many years empirical research on instructional quality referred to general quality criteria, for example classroom management whereas subject-specific and content-specific criteria were neglected. Adressing to this shortcoming a method for capturing subject-specific and content-specific quality criteria was developed within the DFG-project "Quality of Instruction in Biology". Herefore the content structure of the lessons were reconstructed in form of logical flowcharts. With these logical flowcharts clear information concerning structure and complexity of a lesson can be given. This method was tested on 50 videotaped biology lessons on the topic "blood & circulatory-system". In doing so, eight typical patterns could be identified. In the future further analysis on the relation to students' achievement needs to be done. Additionally to research purposes this method can be used for analysing content structure during teacher training.
Keywords: Content structure, Instructional quality, Videoanalysis, Biology lessons
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Annette Upmeier zu Belzen und Dirk Krüger
Modellkompetenz im Biologieunterricht
Model competence in biology teaching
Artikel im pdf-Format (0,4 MB)
Zusammenfassung:
Modellkompetenz im Biologieunterricht zeigt sich darin, Modelle als Mittel zur Erkenntnisgewinnung anzuwenden. Sie geht damit über eine mediale Perspektive hinaus, in der Modelle als Erfahrungs- und Informationsmittel angesehen werden. Der vorliegende Beitrag stellt eine Struktur der fachbezogenen Modellkompetenz vor, in der Modelle als Mittel zur Erkenntnisgewinnung verstanden werden. Auf der Basis des internationalen Forschungsstandes wird Modellkompetenz in die Dimension Kenntnisse über Modelle mit den Teilkompetenzen Eigenschaften und Alternativen und die Dimension Modellbildung mit den Teilkompetenzen Zweck, Testen und Ändern strukturiert. Die Felder des Kompetenzrasters unterscheiden sich darin, welche Aspekte von Modellen maßgeblich in den Blick genommen werden: Betrachtungen bezüglich des Modellobjektes selbst, Herstellung einer Beziehung zwischen Ausgangs- und Modellobjekt (Modell von etwas) und Anwendung des Modells für Voraussagen und das Gewinnen neuer Erkenntnisse (Modell für etwas). Diese Kategorien werden zunächst nicht als Entwicklungsstufen aufgefasst.
Schlüsselwörter: Modell, Modellkompetenz, Modellobjekt, Herstellungsperspektive, Anwen-ungsperspektive
Abstract:
In biology education a person has model competence if he/she is able to use models as tools for scientific inquiry, rather than just using them as medium for transmitting information or making experiences. This article presents a structure for model competence. In this respect, the concept model is characterised by the perspective of forming and building a model as well as using it. Based on recent international research, model competence is divided into two dimensions. The first dimension, knowledge about models, embeds the competences nature of models and multiple models. The second dimension is called modelling, in which the competences purpose of models, testing models, and changing models are included. Each cell of the structure is represented in three qualitatively different categories of reflection: Examination of the model object itself, relationship between source and model object (model of something) and implementation of the model for hypotheses and new findings (model for something). These categories probably do not describe developmental levels.
Keywords: Model, model competence, model object, perspective of building models, perspective of using models
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Hans E. Fischer, Andreas Borowski, Alexander Kauertz und Knut Neumann
Fachdidaktische Unterrichtsforschung - Unterrichtsmodelle und die Analyse von Physikunterricht
Classroom research on science education - Models of teaching and learning and the analysis of physics lessons
Artikel im pdf-Format (0,8 MB)
Zusammenfassung:
Ergebnisse der Unterrichtsforschung in den letzten Jahren bestätigen komplexe, nicht triviale Zusammenhänge zwischen Systembedingungen, Lehrerkognition, Lehrer- und Schülerhandeln und Schülerkognition. Zur Beschreibung des Unterrichts und zur Klärung der Beziehungen benötigen wir Unterrichtsmodelle, die Wirkungszusammenhänge von der Systemebene bis zur Unterrichtsebene theoretisch vorhersagen und Untersuchungsdesigns und -methoden, die die Kontrolle der zentralen Unterrichtsvariablen ermöglichen. An Beispielen aus der physikdidaktischen Forschung der nwu-essen wird ein entsprechender Forschungsansatz dargestellt und diskutiert, wie die Ergebnisse zur Verbesserung des Physikunterrichts beitragen können.
Schlüsselwörter: Physikdidaktik, Unterrichtsqualität, Fachdidaktische Unterrichtsforschung, Unterrichtsmodelle
Abstract:
Research on school instruction revealed complex, but non-trivial relations between systemic framework conditions, teacher cognition, teacher and students actions and last but not least students cognition. A detailed description of instruction and a further investigation of the above mentioned relations require multi-level models as well as respective research designs and methodology: Models, which predict the influence of specific characteristics from the system to the instructional level and research designs and methodology, which allow controlling for particular instructional variables. This paper details a respective research approach at the example of physics education research at the nwu-essen. Finally, it will be discussed how results from such a research approach may contribute to an improvement of physics instruction.
Keywords: Physics education, quality of instruction, research on science education, instructional designs
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Tanja Riemeier, Marcel Jankowski, Bettina Kersten, Sabrina Pach, Isabel Rabe,
Stefan Sundermeier und Harald Gropengiesser
Wo das Blut fließt. Schülervorstellungen zu Blut, Herz und Kreislauf beim Menschen
Where our blood flows. Students' conceptions about blood, heart and circulation
Artikel im pdf-Format (1,5 MB)
Zusammenfassung:
Lerner konstruieren Wissen aktiv auf der Grundlage bereits bestehender Vorstellungen, daher ist es wichtig, diese in den Lehr-Lern-Prozess einzubinden. Im Rahmen des Modells der Didaktischen Rekonstruktion werden Befunde aus empirischen Untersuchungen zu Lernervorstellungen zum Blut und Blutkreislauf mit der Fachlichen Klärung dieses Themas in Beziehung gesetzt und auf der Grundlage der Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens systematisiert. Hierbei wird unterschieden zwischen erfahrungsbasierten und imaginativen Konzepten. Diese Systematisierung ermöglicht es, wesentliche Verständnisschwierigkeiten rund um das Thema Blut und Herz-Kreislauf aufzuzeigen.
Schlüsselwörter: Schülervorstellungen, Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens, Modell der Didaktischen Rekonstruktion, Blutkreislauf,
Abstract:
Students construct newly gained knowledge on the basis of previously developed conceptions. Hence such conceptions are to be accounted for in teaching/learning processes. Retrieved from interviews and teaching experiments students' conceptions of blood and of the cardiovascular system were scrutinized. Findings were systematized applying the theory of experiential realism. Outcomes demonstrate on the one hand that students employ embodied thought in the domain of blood and the circulatory system. On the other hand their understanding is imaginative. Based on these findings learning difficulties can be identified.
Keywords: conceptions, blood circulation, experiential realism, Model of Educational Reconstruction
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Claudia von Aufschnaiter und Christian Rogge
Wie lassen sich Verläufe der Entwicklung von Kompetenz modellieren?
How can the development of competences be described?
Artikel im pdf-Format (1,4 MB)
Zusammenfassung:
Kompetenzdiagnostik und auf die Diagnose bezogene Fördermaßnahmen spielen in der derzeitigen Debatte um die Bildungsqualität von Schule eine zentrale Rolle. Forschungsbemühungen in diesem Feld richten sich vor allem auf die theoretische Klärung des Kompetenzbegriffs und die Entwicklung sowie empirische Prüfung von Kompetenz(entwicklungs)modellen. Bisher wenig im Fokus von Forschungsbemühungen steht die prozessbasierte Erfassung der Verläufe der Entwicklung von Kompetenz. Wie also gelangen Lernende zu den jeweils erfassten Kompetenzen? Welche Lernangebote sind im Verlauf (wann) wirkungsvoll und wann nutzlos? Untersuchungen zu Verläufen der Kompetenzentwicklung sind zwar methodisch aufwändig, liefern jedoch Erkenntnisse über Lernwege und Merkmale lernförderlicher (und lernhinderlicher) Fördermaßnahmen. Im Beitrag werden ein aus mehreren Forschungsarbeiten zu Lernprozessen von Schülern abgeleitetes Modell zu Verläufen der Kompetenzentwicklung vorgestellt und Potenziale des Modells sowie Forschungsdesiderata diskutiert.
Schlüsselwörter: Kompetenz, Kompetenzmodellierung, Kompetenzentwicklung, Physikalische Konzepte, Video.
Abstract:
Theory based descriptions of students' competences of science constitute one major research area in science education. Currently, research addresses theoretical accounts of "competence" and how to measure and model competences students demonstrate at a specific stage of their learning. So far, research only rarely focuses on how in detail students develop their competences. How do students arrive at a particular competence? Which explanation is successful (and when) during the development of a competence, which is not? Researching the development of competence is demanding but reveals knowledge about general learning pathways and criteria of appropriate instruction. The paper presents a model for the description of the development of students' competences in physics developed from empirical investigations on students' learning processes. Potentials and desiderata of this model are discussed.
Keywords: Competence, Physics Concepts, Learning of Science, Video.
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Horst Schneeweiss und Harald Gropengiesser
Schülerkonzepte zu Mikroben
Students' notions of microbes
Artikel im pdf-Format (0,6 MB)
Zusammenfassung:
Ein großer Teil der lebendigen Welt ist so klein, dass er unserer Wahrnehmung entgeht. Lebensweltlich ist die Welt des Kleinen einerseits nicht erfahrbar, andererseits ist privat und auch massenmedial die Rede von Keimen, Bazillen und Bakterien. Der Artikel beschäftigt sich mit Lernervorstellungen zur Gestalt, Größe, Ernährung, Beweglichkeit und zum Wachstum der Mikroben. Analysiert und theoriegeleitet reinterpretiert werden zum einen empirisch erhobene Lernervorstellungen aus der Literatur und zum anderen in Vermittlungsexperimenten erhobene eigene Befunde. Die erfassten Lernerkonzepte werden durch vier Denkfiguren strukturiert: Mikroben als kleine Behälter, Mikroben als Tiere, Mikroben als Pflanzen sowie Mikroben als unbelebter Schmuddel.
Schlüsselwörter: Mikroben, Lernervorstellungen, Theorie des erfahrungsbasierten Verstehens
Abstract:
A large part of the living world is so small that it is imperceptible. On the one hand the microcosm is beyond everyday experience, on the other hand we talk about germs, bacteria or bacilli and even the mass media report on them. This paper deals with students' conceptions related to the structure, size, nutrition, locomotion and growth of microbes. Both empirically identified learners' conceptions in the literature as well as our own study conducted by means of teaching experiments were analysed and subsequently reinterpreted according to theoretical principles. Based on these results four figures of thought were reconstructed: microbes as small containers, microbes as animals or people, microbes as plants, microbes as inanimate muck.
Keywords: Microbes, Conceptions, Experiential realism
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Alexander Kauertz, Hans E. Fischer, Jürgen Mayer, Elke Sumfleth und Maik Walpuski
Standardbezogene Kompetenzmodellierung in den Naturwissenschaften der Sekundarstufe I
Modeling competence according to standards for science education in secondary schools
Artikel im pdf-Format (0,35 MB)
Zusammenfassung:
In diesem Artikel werden die theoretischen fachdidaktischen Grundlagen beschrieben, die zu einer Operationalisierung der Standards mit dem Ziel einer modellbasierten und fairen Testung zu Evaluationszwecken beitragen. Dazu werden zunächst einige bildungstheoretische Aspekte sowie Grundannahmen der Operationalisierung dargestellt. Im Anschluss wird das Kompetenzmodell vorgestellt, das der Evaluation der Bildungsstandards in den Naturwissenschaften zugrunde liegt, die im Auftrag der KMK 2012 durchgeführt werden soll. Ferner werden die Aufgabenentwicklung und die geplante empirische Überprüfung der Konstruktvalidität des vorgeschlagenen Kompetenzmodells erläutert.
Schlüsselwörter: Kompetenzmodelle, Bildungsstandards, Testentwicklung, Naturwissenschaften, Sekundarstufe
Abstract:
In this article we describe the fundamental science education theories and ideas that are needed to operationalize national education standards. The end goal is to develop a test that consistently and fairly evaluates these standards and the school system as a whole. The applied educational theories, basic assumptions of this operationalization and the competence model used for the test are all explained in the following. Item development and the planned empirical study to show the test's construct validity will also be illustrated.
Keywords: competence models, educational standards, test development, science, secondary education
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Inga Meyer-Ahrens, Manuel Moshage, Janina Schäffer und Matthias Wilde
Nützliche Elemente von Schülermitbestimmung im Biologieunterricht für die Verbesserung intrinsischer Motivation
Beneficial elements of pupils' choice on intrinsic motivation in biology lessons
Artikel im pdf-Format (0,35 MB)
Zusammenfassung:
Selbstgesteuertes Lernen im Biologieunterricht, hier operationalisiert als Schülermitbestimmung, kann die intrinsische Motivation verbessern (Reinmann & Mandl 2006, vgl. Deci & Ryan 1985, 2000). Untersucht wurde die Frage nach den wirksamen Elementen eines Entscheidungs- und Umsetzungsprozesses. Sind lediglich verwirklichte Entscheidungen für die Schüler motivationsfördernd oder beeinflusst die Partizipation an dem Entscheidungsprozess die Wahrnehmung der Autonomie der Schüler hinreichend, um die gewünschte Wirkung auch ohne entsprechende Umsetzung zu erzielen? Dieser Frage wurde bezüglich einer scheinbaren Schülermitbestimmung über den Inhalt einer Unterrichtssequenz nachgegangen. Der Unterricht wurde nicht nach den Entscheidungen aus der Schülerwahl ausgerichtet, sondern war vorab festgelegt. In einer Prä-Posttest-Studie wurden 118 Realschüler der fünften Jahrgangsstufe untersucht. Es gab eine Kontrollgruppe (N = 45), die nicht den Prozess der scheinbaren Wahl durchlief, und eine Experimentalgruppe (N = 73), die zum Schein wählen durfte. Ergebnisse: Experimental- und Kontrollgruppe wiesen in ihrer Motivation Unterschiede zu Gunsten der Experimentalgruppe auf. Eine differenziertere Analyse der Experimentalgruppe unterschied Schüler, deren Wahlentscheidung realisiert war, und Schüler, deren Entscheidung nicht umgesetzt war. Weder ein Vergleich auf der Ebene der Klassen noch eine Analyse der individuellen Unterschiede ergab eine zusätzliche Wirkung der tatsächlichen Schülerentscheidung für Motivation. Lediglich ein Indikator zur Zufriedenheit der Schüler mit der Umsetzung des Unterrichts zeigte bei drei der vier Unterrichtsstunden zu erwartende Unterschiede zwischen Schülern mit umgesetzter Schülerentscheidung und Schülern, die nicht ihren Willen verwirklicht sahen. Anscheinend ist die Autonomiewahrnehmung wichtiger als die tatsächliche Umsetzung des Schülerwillens.
Schlüsselwörter: intrinsische Motivation, Lernerautonomie, scheinbare Lernermitbestimmung, selbstgesteuertes Lernen
Abstract:
Self-regulated learning, like for instance the opportunity for pupils to choose topic and method of a biology lesson, is considered to support intrinsic motivation (Reinmann & Mandl 2006, cf. Deci & Ryan 1985, 2000). Accordingly, the purpose of this study was to test whether the actual realization of the individual (content related) pupil's choice or the participation in a collective decision process - and therefore the perceived autonomy - is more relevant for the pupils' intrinsic motivation. The pupils in this study were supposedly given the possibility to choose the topic for future biology lessons for themselves. Supposedly means that they were asked to vote for a topic, but regardless of their choice the topic of the lessons was chosen beforehand while they have merely been told that this was their choice. 118 5th graders of five classes from Germany participated in this quasi experimental pre/posttest study. The experimental group (N = 73) was given the opportunity to vote for the content and method of the next biology lesson; the control group (N = 45) did not get to vote. Results: The pupils of the experimental group indeed showed higher intrinsic motivation. Also, no significant differences between the pupils whose choices were realized and the pupils whose choices were not realized could be ascertained. Merely one indicator of the pupils' satisfaction with the realization of the lesson showed the expected differences between the pupils with realization and those without in three of the four lessons. It seems as though the participation in the decision process and the feelings of autonomy it created alone was more important than the realization of the individuals' choices.
Keywords: autonomy, intrinsic motivation, self-regulated learning
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Josef Riese und Peter Reinhold
Empirische Erkenntnisse zur Struktur professioneller Handlungskompetenz von angehenden Physiklehrkräften
Empirical findings regarding the structure of future physics teachers' competence regarding professional action
Artikel im pdf-Format (0,4 MB)
Zusammenfassung:
Die aktuelle Debatte um die Wirksamkeit der Lehrerbildung und ihre Umstrukturierung im Zuge des Bologna-Prozesses hat zu einem wachsenden Interesse an der Struktur und der Entwicklung professioneller Handlungskompetenz geführt. Da es hier bislang an empirisch gesicherten Forschungserkenntnissen mangelt, werden Reformentscheidungen oftmals nur auf der Grundlage von Überzeugungen getroffen. In diesem Zusammenhang ist das Zusammenspiel und die Wechselwirkung verschiedener Kompetenzfacetten, wie z.B. Fachwissen, fachdidaktisches Wissen und pädagogisch-psychologisches Wissen, von besonderem Interesse, da hieraus Ansatzpunkte für eine zielgerichtete Verbesserung der Lehrerbildung abgeleitet werden können. Ausgehend von einer Kompetenzmessung durch Papier-und-Bleistift-Tests bei rund 300 Lehramtsstudierenden der Physik in Haupt-/Realschul- und Gymnasialstudiengängen werden vor dem Hintergrund angrenzender Untersuchungen zunächst Ergebnisse zum Zusammenhang des Professionswissens angehender Lehrkräfte mit ihren Beliefs und Selbstwirksamkeitserwartungen vorgestellt. Darüber hinaus werden Erkenntnisse zur Struktur handlungsnaher Aspekte des Professionswissens vorgestellt und im Hinblick auf Verbesserungspotentiale des Lehramtsstudiums diskutiert.
Schlüsselwörter: Kompetenzmessung, Lehrerbildung, Physiklehrkräfte, professionelle Handlungskompetenz, Professionswissen
Abstract:
The prevalent debate concerning the efficacy of teacher education programs and its reorganization due to the Bologna-Process results in a raising interest in the structure and development of (physics-) teachers' professional action competencies. This field, however, lacks empirical research with the result that decisions are grounded on convictions rather than on facts. Apart from the efficacy of teacher education in general, the interplay of different aspects like pedagogical knowledge, content knowledge and pedagogical content knowledge is of particular interest to achieve evidence based suggestions how to improve teacher education programs. Taking comparable studies into account, our study presents results concerning the interplay of several professional action competencies (professional knowledge, beliefs, self-efficacy) based on a measurement of competence in a group of about 300 students in lower and upper secondary level teacher education programs with paper-and-pencil-tests. Furthermore, findings regarding the structure of action-oriented parts of physics student teachers' professional competence are discussed with respect to potential improvements in future pre-service teacher education reforms.
Keywords: measurement of competence, teacher education, physics teachers, professional action competence, professional knowledge
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Stephan Schmelzing, Stefanie Wüsten, Angela Sandmann und Birgit Neuhaus
Fachdidaktisches Wissen und Reflektieren im Querschnitt der Biologielehrerbildung
Pedagogical content knowledge and reflection in frame of biology teacher education
Artikel im pdf-Format (0,85 MB)
Zusammenfassung:
In der vorliegenden Studie wurde das fachdidaktische Wissen und Reflektieren von Biologielehrkräften in Abhängigkeit der Ausbildungsphasen der Biologielehrerbildung untersucht. Die Fragebogenstudie wurde hierzu in einem Querschnittdesign mit angehenden sowie erfahrenen Biologielehrkräften (N=93) durchgeführt. Zwei evaluierte Instrumente dienten der Erfassung des deklarativen fachdidaktischen Wissens und des Reflektierens von Studierenden, Referendaren und erfahrenen Biologielehrkräften zur Unterrichtsreihe "Blut und Blutkreislaufsystem des Menschen". Die Ergebnisse zeigten signifikante Unterschiede im fachdidaktischen Wissen und Reflektieren zwischen den Ausbildungsphasen. Die vorliegende Studie stellt einen Beitrag zur Diagnostik domänenbezogener Kompetenzen von Biologielehrkräften sowie zur Evaluation zentraler Aspekte der Biologielehrerausbildung dar.
Schlüsselwörter: Fachdidaktisches Wissen; PCK; Reflexion; Lehrerbildung, Biologiedidaktik
Abstract:
In this study biology teachers' PCK and PCK related reflection were investigated within the context of biology teacher training. The questionnaire survey was conducted in a cross-sectional design with pre-service and in-service biology teachers (N=93). Two already evaluated instruments were used to assess student teachers, trainee teachers and experienced biology teachers' declarative PCK and PCK related reflection concerning the topic "human cardiovascular system". The results show significant differences between prospective and experienced biology teachers' declarative PCK and their PCK related reflection. The current study represents a contribution to the diagnosis of biology teachers' domain specific expertise and an evaluation of key aspects of the biology teacher.
Keywords: pedagogical content knowledge, PCK, reflection, biology teacher education
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Oliver Tepner, Burkhard Roeder und Insa Melle
Effektivität von Aufgaben im Chemieunterricht der Sekundarstufe I
Efficiency of tasks in lower secondary chemistry lessons
Artikel im pdf-Format (1,1 MB)
Zusammenfassung:
In diesem Beitrag wird eine Studie zur Effizienz des Aufgabeneinsatzes im Chemieunterricht der Sekundarstufe I vorgestellt. Dabei wurde im Rahmen eines quasiexperimentellen Pre-/Post-Testdesigns der Frage nachgegangen, ob die Aufgabenverwendung die Lernleistung und die Einstellung der Lernenden im direkten Vergleich zu einer von der gleichen Lehrkraft auf herkömmliche Weise unterrichteten Parallelklasse steigern kann. Während in der Interventionsgruppe Aufgaben selbstständig auf Arbeitsblättern bearbeitet wurden, lernten die Schülerinnen und Schüler der Parallelklasse von ihrer Lehrkraft unterstützt im Plenum. Außerdem wurde nach dem so genannten gekreuzten Parallelklassendesign vorgegangen, um eventuelle Unterschiede zwischen der jeweiligen Interventions- und Kontrollgruppe ausgleichen zu können. Dazu wurden zwei Unterrichtseinheiten nacheinander durchgeführt, sodass jeweils beide Parallelklassen abwechselnd Interventions- und Kontrollgruppe waren. An Vor- und Hauptuntersuchung nahmen 251 bzw. 351 Schülerinnen und Schüler der 9. Klasse an nordrhein-westfälischen Gymnasien teil. Es kann u. a. gezeigt werden, dass der Einsatz von Aufgaben zu einem signifikant höheren Lernerfolg und positiveren Einstellungen führt als herkömmlicher Unterricht.
Schlüsselwörter: Aufgaben, Chemieunterricht, gekreuztes Parallelklassendesign, Effektivität, Einstellung, quantitative Beziehungen bei chemischen Reaktionen
Abstract:
This article presents a study about efficiency of task application in chemistry lessons. In order to evaluate students' knowledge and attitudes towards chemistry, tasks, and the regarding teaching unit, a quasi-experimental pre/post test design was used. While the experimental group worked on tasks autonomously using worksheets in a systematic way, the control group learned in plenum supported by their teacher. Additionally, a so-called crossed parallel classes design was used to compensate for eventual differences in confounding variables between experimental and control group. For this purpose, two teaching units were conducted consecutively so that each class was both experimental and control group. The pilot study and the main study were attended by 251 and 351 students, respectively. The study was conducted with ninth-grade grammar-school classes in North Rhine-Westphalia, Germany. Among others, this study reveals significantly better results in the experimental group's knowledge and attitudes compared with those of control group.
Keywords: tasks, chemistry lessons, crossed parallel classes design, efficiency, attitudes, stoichiometry, chemical equations
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Karsten Rincke
Alltagssprache, Fachsprache und ihre besonderen Bedeutungen für das Lernen
Everyday and special language and their role in science education
Artikel im pdf-Format (0,4 MB)
Zusammenfassung:
Mit der Benennung eines Kompetenzbereichs Kommunikation in den Bildungsstandards werden Alltags- und Fachsprache zu einem Gegenstand des Unterrichts. Eine allgemeine Unterscheidung der beiden Sprachebenen fällt jedoch schwer, sodass zunächst unklar bleibt, wie das Anliegen der Standards umgesetzt werden kann. Ein Überblick über die Diskussion zur Rolle der Sprache im Naturwissenschaftsunterricht offenbart zudem sehr unterschiedliche Blickrichtungen. Im vorliegenden Beitrag wird ein ordnender Rahmen gewählt, indem eine auf die Struktur des Gegenstands gerichtete Perspektive von einer solchen unterschieden wird, die nach Entwicklungsverläufen fragt. In Zusammenhang mit letzterer Blickrichtung werden die Ergebnisse einer empirischen Untersuchung vorgestellt und in zwei unterschiedlichen Interpretationsrahmen gedeutet, einem fachlich-fachdidaktischen und einem, der auf Ergebnisse der Sprachentwicklungsforschung rekurriert. Es wird dafür argumentiert, Alltags- und Fachsprache nicht als einander gegenüber stehende Gebilde anzusehen, wobei die Fachsprache aus einer Pflege der Alltagssprache zu entwickeln sei. Stattdessen wird dafür argumentiert, Alltags- und Fachsprache als je für sich entwicklungsfähig anzusehen und im Unterricht zu thematisieren.
Schlüsselwörter: Physikdidaktik, Fachsprache, Alltagssprache, Sprachentwicklung, Kraftbegriff
Abstract:
In national science education standards students' communication and use of special or everyday language play an important role. Literature concerning everyday and special language in science shows that it is difficult to distinguish these language levels. In addition, a broad range of approaches exist to describe the role of everyday and special language for science education. In the present paper these different approaches are discussed within a framework distinguishing two fundamental perspectives, one concerning structurally aspects of language, the other involving the development experienced by the students. The latter is deeply discussed including empirical data. Conclusions are made regarding two different interpretations, firstly referring to students' preconceptions, secondly including results of the field of second language learning. The paper argues against the view of special language in science to be developed starting from everyday language. The data give reason for regarding everyday language and special language in science as different challenges, both to be taught and developed.
Keywords: Physics education, special language, everyday language, concept of force
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Thilo Kleickmann, Ilonca Hardy, Kornelia Möller, Judith Pollmeier, Steffen Tröbst und Christina Beinbrech
Die Modellierung naturwissenschaftlicher Kompetenz im Grundschulalter: Theoretische Konzeption und Testkonstruktion
Modeling scientific competence of primary school children: Theoretical background and test construction
Artikel im pdf-Format (0,65 MB)
Zusammenfassung:
Zur Beschreibung naturwissenschaftlicher Kompetenz von Schülerinnen und Schülern lagen bislang in erster Linie normativ entwickelte Ansätze vor. Zwar gibt es für den Sekundarbereich bereits einige empirisch überprüfte Modelle zur Beschreibung dieser Kompetenzen, für den Primarbereich ist die Forschungslage diesbezüglich jedoch äußerst dünn, insbesondere was die Modellierung der Entwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenzen angeht. Ziel des Kooperations-Projektes Science‑P ist daher die theoretische Modellierung und psychometrische Überprüfung der Entwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenz in der Grundschule. Als zentrale Bereiche naturwissenschaftlicher Kompetenz werden die Bereiche "Naturwissenschaftliches Wissen" und "Wissen über Naturwissenschaften" untersucht. Dabei werden in beiden Bereichen die Kompetenzniveaus "naive Vorstellungen", "Zwischenvorstellungen" und "wissenschaftliche Vorstellungen" unterschieden. Das methodische Vorgehen orientiert sich an der konstrukt-basierten Instrumententwicklung nach Wilson. Ergebnisse einer Pilotstudie im Bereich "Naturwissenschaftliches Wissen" geben erste Hinweise auf Reliabilität und Validität der entwickelten Aufgaben.
Schlüsselwörter: Naturwissenschaftliche Kompetenz, Kompetenzmodelle, Grundschule, Testkonstruktion
Abstract:
Up to now, scientific competence of school children had been mainly described by normative approaches. For the secondary level, some empirically validated models of scientific competence exist, but for the primary level such research is almost missing, especially concerning the development of scientific competence. Against this background, the project Science-P aims at theoretically modeling and empirically testing the development of scientific competence of primary school children. The project focuses on two main dimensions of scientific competence: "scientific knowledge" and "knowledge of the nature and methods of science". In both dimensions the competence levels of "naive conceptions", "intermediate conceptions" and "scientific conceptions" are distinguished. In order to construct measures capturing scientific competence, we followed the approach of construct-based test construction suggested by Wilson. Results of a pilot study provide some evidence that reliable and valid measures had been constructed.
Keywords: Scientific competence, competence models, primary school, test construction
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Knut Neumann, Tobias Viering und Hans Fischer
Die Entwicklung physikalischer Kompetenz am Beispiel des Energiekonzepts
Physics competence development at the example of the energy concept
Artikel im pdf-Format (0,75 MB)
Zusammenfassung:
Die Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss im Fach Physik benennen Basiskonzepte bezüglich derer Schülerinnen und Schüler ein strukturiertes Fachwissen erwerben sollen. Entsprechende Kompetenzstrukurmodelle beschreiben bezogen auf die Basiskonzepte Kompetenzniveaus zwischen der Kenntnis isolierter Fakten und einem konzeptuellen Verständnis. Die Forschung zu Schülervorstellungen zeigt, dass Schülerinnen und Schüler über unterschiedlich belastbare Vorstellungen zu einem physikalischen Konzept verfügen und neuerdings auch, dass sich diese im Verlauf der Schulzeit in einer definierten Reihenfolge entwickeln lassen. Die Entwicklung physikalischer Kompetenz im Kompetenzbereich Fachwissen sollte also über die Entwicklung des Verständnisses der Basiskonzepte beschrieben werden können. Im Rahmen des in diesem Beitrag vorgestellten Projekts wird ein entsprechendes Entwicklungsmodell physikalischer Kompetenz zunächst für das Basiskonzept Energie empirisch geprüft. Die Pilotierung von 32 ausgewählten Aufgaben mit N = 395 Schülerinnen und Schülern aus den Jahrgangsstufen 7 bis 11 bestätigt die grundsätzliche Annahme, dass sich die Entwicklung des Basiskonzepts Energie mit a priori definierten Stufen beschreiben lässt.
Schlüsselwörter: Physikalische Kompetenz, Kompetenzentwicklung, Energiekonzept, Schülervorstellungen, Basiskonzept
Abstract:
The German National Education Standards for physics are based on four core concepts, of which students are expected to develop an in-depth understanding. Recently, researcher have suggested that students' understanding of the core concepts can be described the complexity of their knowledge base. Conceptual change research on the other hand has provided evidence that students develop an understanding of a concept along a sequence of distinct conceptions of the respective concept. This suggests that both, the complexity of students knowledge base as well as their conception of a particular concept, need to be taken into account when describing students understanding of a core concept. In scope of this paper, we develop a respective model to describe students understanding of the energy concept. We also present the results of a study with N = 395 students of grades 7 to 11 to take a first step in providing evidence for the validity of the model.
Keywords: physics, competence, core concepts, energy concept, conceptual change, learning progression
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Sabina Eggert, Susanne Bögeholz, Rainer Watermann und Marcus Hasselhorn
Förderung von Bewertungskompetenz im Biologieunterricht durch zusätzliche metakognitive Strukturierungshilfen beim Kooperativen Lernen - Ein Beispiel für Veränderungsmessung
The Effects of Metacognitive Instruction on Students' Socioscientific Decision Making - An Exemplary Procedure for Measurement of Change
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Zusammenfassung:
In diesem Beitrag wird eine Interventionsstudie zur Förderung von Bewertungskompetenz bei Schülerinnen und Schülern im Biologieunterricht vorgestellt. In der Studie wurden zwei Treatmentvarianten Kooperativen Lernens entwickelt und jeweils in einer Unterrichtseinheit zum Thema Fließgewässerbewertung realisiert. Die Treatmentvarianten unterscheiden sich in der Ab- bzw. Anwesenheit einer zusätzlichen metakognitiven Strukturierungshilfe. An der Untersuchung nahmen 258 Schülerinnen und Schüler der siebten Jahrgangsstufe teil. In einem quasi-experimentellen Prä-Posttest-Design wurde der Zuwachs an Bewertungskompetenz gemessen. Vorab wurde sichergestellt, dass Bewertungskompetenz zu beiden Messzeitpunkten ohne Validitätseinschränkungen mit dem gleichen Messinstrument gemessen und mit dem Rasch Partial Credit Modell analysiert werden kann. Die Auswertungen sind exemplarisch dafür, wie Veränderungsmessungen auf Basis von IRT-Modellen erfolgen können. Es konnte ein interventionsbedingter Zuwachs an genereller Bewertungskompetenz nachgewiesen werden. Eine größere Wirksamkeit des Treatments mit metakognitiver Strukturierungshilfe konnte jedoch nicht gezeigt werden. Abschließend werden die Stärken und Grenzen der vorgestellten Interventionsstudie diskutiert.
Schlüsselwörter: Bewertungskompetenz, Kooperatives Lernen, metakognitive Strukturierungshilfen, Veränderungsmessung
Abstract:
The presented intervention study describes the effects of two different cooperative learning environments on the acquisition of students' decision making competence about socioscientific issues. The two treatments differed with respect to the implementation of structuring elements in the cooperative learning environment: a) cooperative learning with no additional metacognitive structuring elements and b) cooperative learning with additional metacognitive structuring elements. 258 seventh-grade lower secondary school students took part in the study. Data were collected in a quasi-experimental pretest-postest design with a test on socioscientific decision making. Data analyses were conducted with the Rasch Partial Credit Model. As a first step, we analysed whether it was possible to use the same test instrument across different points of measurement without restrictions in terms of validity. The presented analyses display an exemplary procedure to deal with pretest-posttest designs on the basis of IRT modelling. With respect to the increase in decision making competence significant gains could be found. However, differential effects for the treatment condition with additional metacognitive elements could not be found.
Keywords: socioscientific decision making, cooperative learning, metacognitive training, measurement of change
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Stefan Rumann, Jens Fleischer, Holger Stawitz, Joachim Wirth und Detlev Leutner
Vergleich von Profilen der Naturwissenschafts- und Problemlöse-Aufgaben der PISA 2003-Studie
Comparison of profiles of science and problem solving tasks in the PISA 2003-study
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Zusammenfassung:
Ausgangspunkt zweier vorgestellter Studien sind Ergebnisse der PISA 2003-Studie. Neben den fachlichen Kompetenzen Mathematik, Lesen und Naturwissenschaften wurde in PISA-2003 zusätzlich als fächerübergreifende Kompetenz das analytische Problemlösen im internationalen Vergleich erhoben. Bei Schülerinnen und Schülern in Deutschland trat ein besonderes Ergebnis auf: Im Problemlösen zeigten sie signifikant überdurchschnittliche Ergebnisse, während sie in den Naturwissenschaften nur durchschnittliche Werte erzielten. Die vorliegenden Studien untersuchen, was die charakteristischen Merkmale der Naturwissenschafts- und Problemlöse-Aufgaben aus PISA sind und inwiefern diese Merkmale einen Einfluss auf die Schwierigkeit der Aufgaben haben.
Schlüsselwörter: PISA 2003, Naturwissenschaftliche Kompetenz, Problemlösekompetenz, Aufgabenanalyse
Abstract:
Two studies are presented which are based on results of the PISA study 2003. Beside the subject-specific competencies mathematics, reading and science, PISA also assessed cross-curricular problem solving. For the German students a conspicuous result was found: They performed significantly above the international average in problem solving, but showed average results in science. The present studies analyze the specific characteristics of science and problem solving tasks from PISA and examine if these characteristics have an influence on the difficulty of these tasks.
Keywords: PISA 2003, science competence, cross-curricular problem solving competence, task-analysis
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 Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften
Biologie, Chemie, Physik
Stand: 17.11.2011
ZfDN-Redaktion
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