Kompetenzmessung und Kompetenzförderung in leistungsheterogenen Lerngruppen im Experimentierbasierten Physikunterricht (KoPhy)

Das KoPhy-Projekt ist ein Forschungsvorhaben, welches in Form einer Interventionsstudie die Auswirkungen von verschiedenen Experimentiersituationen im Physikunterricht der 7. Klasse zum Themengebiet „Geometrische Optik“ untersucht. Das Projekt schließt dabei an die Studie von Winkelmann (2015) an. Zentrales Element sind drei verschiedene Experimentiersituationen:

  1. von der Lehrkraft durchgeführte Demonstrationsexperimente
  2. anhand einer genauen Anleitung durchgeführte Schülerexperimente
  3. durch Leitfragen strukturierte, ansonsten freie Schülerexperimente

Untersucht werden soll dabei, welchen Einfluss diese Situationen auf die Kompetenzbereiche des Fachwissens und der Erkenntnisgewinnung haben, unter Berücksichtigung der Überzeugungen der jeweiligen Lehrperson.

Um die Experimentiersituationen möglichst vergleichbar zu gestalten, werden im Vorfeld der Studie mehrere Fortbildungen für die Lehrer an der Goethe-Universität Frankfurt angeboten. In diesen Fortbildungen werden die verschiedenen Experimentiersituationen eingeführt und erklärt.

Um die Veränderung der Schüler zu messen, werden dazu drei Testhefte anhand der Item-Response-Theorie entwickelt. Diese Testhefte erhalten die Schüler vor dem Beginn der Experimentiersituation (Prä-Test), kurz danach (Post-Test) und ca. drei bzw. sechs Wochen (Follow-Up-Test) später.

Die im Testheft verwendeten Fragen und Messinstrumente bestehen aus folgenden Einzelteilen:

  1. Aus einem bereits vorhandenen und erprobten Testinstrument zum Kompetenzbereich „Fachwissen“, kombiniert mit neu entwickelten Testfragen, wird im Rahmen einer Pilotstudie ein Test entwickelt, der den Ansprüchen der Item-Response-Theorie genügt.
  2. Anhand verschiedener Fragen aus dem „Multiple-Choice-Test zur Erfassung prozessbezogener naturwissenschaftlicher Grundbildung“ (Glug, 2009) wird der Kompetenzzuwachs im Bereich „Erkenntnisgewinnung“ gemessen.
  3. Das aktuelle Interesse am Fach Physik wird anhand von neun Fragen im Posttest gemessen.
  4. Zur Kontrolle und zur Messung der allgemeinen kognitiven Leistungsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler wird der Kognitions-Fähigkeits-Test von Heller und Perleth (2000) genutzt. Dieser Test wird in der Studie nur einmal genutzt, da der so erhaltene Wert eine hohe Langzeitstabilität aufweist.

In den vorhergehenden Studien wurde eine Wechselwirkung zwischen Testergebnis und Überzeugungen der Lehrkraft vermutet. Um dies besser überprüfen zu können, wird parallel diese Überzeugung gemessen. Dabei werden von Lamprecht (2011) entwickelte Skalen verwendet.

Alle Daten werden anonymisiert erhoben. Im Vorfeld werden die beteiligten Schülerinnen und Schüler gebeten, die Erlaubnis der Eltern einzuholen, an der Studie teilzunehmen.

Alle beteiligten Lehrkräfte erhalten im Abschluss der Studie eine Rückmeldung über die Ergebnisse der Studie. Zu diesem Zeitpunkt werden außerdem alle verwendeten Unterrichtsmaterialien allen Lehrkräften zur Verfügung gestellt.

Das Projekt wird gefördert von:

   

Literatur:

Glug, I. (2009). Entwicklung und Validierung eines Multiple-Choice-Tests zur Erfassung prozessbezogener naturwissenschaftlicher Grundbildung. Kiel: IPN.

Heller, K. A., & Perleth, C. (2000). Kognitiver Fähigkeitstest für 4. bis 12. Klassen, Revision (KFT 4-12+R). Göttingen: Beltz Test GmbH.

Lamprecht, J. (2011). Ausbildungswege und Komponenten professioneller Handlungskompetenz. Vergleich von Quereinsteigern mit Lehramtsabsolventen für Gymnasien im Fach Physik. In H. Niedderer, H. Fischler, & E. Sumfleth (Eds.). Studien zum Physik- und Chemielernen (Vol. 125). Berlin: Logos Verlag.

Winkelmann, J. (2014). Auswirkungen auf den Fachwissenszuwachs und auf affektive Schülermerkmale durch Schüler- und Demonstrationsexperimente im Physikunterricht. Institut für Didaktik der Physik, Goethe Universität, Frankfurt.

 

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr. Roger Erb (Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Didaktik der Physik)
  • Prof. Dr. Holger Horz (Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Psychologie)
  • Dr. Jan Winkelmann (Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Didaktik der Physik)
  • Dr. Jeremias Weber (Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Didaktik der Physik)
  • Dr. Mark Ullrich (Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Psychologie)
  • S. Franziska C. Wenzel (Goethe-Universität Frankfurt, Institut für Psychologie)

 

Weiterführendes Material und Links

              Treatments (folgen)

              Vorhergehende Studien und Paper:

Winkelmann, J., & Erb, R. (2011). Auswirkungen auf den Fachwissenszuwachs und auf affektive Schülermerkmale durch Schüler- und Demonstrationsexperimente im Physikunterricht. In H. Grötzebauch, & V. Nordmeier (Eds.). PhyDid B – Didaktik der Physik: Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung des Fachverbands Didaktik der Physik in Münster 2011, paper no. 15.02.

Winkelmann, J., & Erb, R. (2014). Lernzuwachs durch Schüler- und Demonstrationsexperimente: Experimentiervorschläge zur geometrischen Optik. Mathematisch Naturwissenschaftlicher Unterricht, 67 (7), 394-401.