Zusammenfassung
Dieser Beitrag behandelt fachliche Strukturen und erreichte Niveaus bei Studierenden des Maschinenbaus und des Bauingenieurwesens im Fach Technische Mechanik (TM). Die TM stellt für Studierende der genannten Studiengänge eine große Hürde dar. Welche Anforderungsmerkmale dafür ursächlich sind, wurde bisher nicht systematisch untersucht. Im Projekt KoM@ING wurden erste Anstrengungen unternommen, diese Forschungslücke zu schließen. Vorgestellt werden im Anschluss an eine Strukturmodellierung, in der die „Statik“, „Elastostatik“ und „Dynamik“ als eigene Subdimensionen ausgewiesen werden, Ergebnisse von Niveaumodellierungen für die Statik und die Dynamik. Dabei zeigt sich, dass für die Statik und die Dynamik vor allem die fachspezifischen mathematischen Anforderungen die Itemschwierigkeiten erklären. Darüber hinaus können als schwierigkeitsrelevante Merkmale die Zahl der Lösungsschritte (nur Statik), die Zahl der Fachbegriffe und inhaltsspezifische Komplexitätsmerkmale (beide nur Dynamik) nachgewiesen werden. Vor allem die mathematischen Anforderungen und die fachspezifischen Komplexitätsmerkmale geben wichtige hochschuldidaktische Hinweise.
Abstract
This paper examines subject-specific structures and the levels achieved by students of Mechanical and Construction Engineering in the subject of Engineering Mechanics (EM). EM presents a major obstacle for students in the two courses of study mentioned. Until now, researchers have not examined which characteristics of the requirements in EM cause this obstacle. Initial efforts to address this research gap were made in the research project KoM@ING. Competence structure modelling confirms three dimensions of EM: statics, elastostatics and dynamics. This paper presents results on proficiency scaling for statics and dynamics. We found that the subject-specific mathematical requirements primarily explain the item difficulties. Moreover, the following features are relevant for item difficulty: the number of solution steps (for statics), the number of EM-specific terms and the content-specific features of complexity (for dynamics). The mathematical requirements and the content-specific features of complexity are revealed as important didactic elements in this higher education context.
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Notes
„Kompetenzmodellierung und Kompetenzentwicklung, integrierte IRT-basierte und qualitative Studien bezogen auf Mathematik und ihre Verwendung im ingenieurwissenschaftlichen Studium“, gefördert vom BMBF in der Förderlinie „Kompetenzmodellierung und Kompetenzerfassung im Hochschulsektor“ (KoKoHs). Der Standort Stuttgart, dessen Ergebnisse hier präsentiert werden, bearbeitete gemeinsam mit dem IPN Kiel den quantitativen Projektteil C. Zu weiteren Informationen siehe z. B. Ştefănică et al. (2014) und www.uni-stuttgart.de/bwt/kom_ing.
Zur Varianz der Umfänge der Lehrveranstaltungen in Ingenieurstudiengängen und deren Workloads s. Behrendt (2011).
Wilson (2003) schlägt zu dieser Problematik vier Lösungsmöglichkeiten vor, wobei nur für das 1PL-Modell ein passender Item-Pool resultiert, der für die Niveaumodellierung geeignet ist. Da das 1PL-Modell in diesem Projekt nicht befriedigt, begnügen wir uns mit der Betrachtung der Reihenfolge der Items bei der 50 %-Lösungswahrscheinlichkeit („hiding behind the statistical complexity“, Wilson 2003). Dies scheint uns in diesem Fall angebracht, da diese Schwierigkeiten mit r = 0,96 mit denen zur 65 %-Lösungswahrscheinlichkeit und mit r = 0,97 (Statik) bzw. r = 0,95 (Dynamik) mit denen des (nicht passenden) 1PL-Modells korrelieren.
Geprüft wurde gegen ein inhaltsspezifisches Modell, bestehend aus Kinematik und Kinetik.
Diese Analysen wurden mit 5000 Plausible Values und darauf basierenden einfaktoriellen Varianzanalysen bzw. univariaten Regressionsanalysen durchgeführt.
D. h., wenn ein Merkmal früher (bei geringerem logit-Wert) auf einen schwereren Zustand wechselt als ein anderes, so wird der zugehörige Regressionskoeffizient zuerst berücksichtigt. Einen Wechsel machten wir daran fest, dass mindestens 60 % der schwereren Items die schwerere Ausprägung aufweisen, während gleichzeitig mindestens 60 % der leichteren Items die leichtere Ausprägung aufweisen.
Dies ist auch der Bereich, der in der gängigen Literatur zur Niveaumodellierung für die Items angesetzt wird, die zur Niveaubeschreibung dienen.
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Dammann, E., Behrendt, S., Ştefănică, F. et al. Kompetenzniveaus in der ingenieurwissenschaftlichen akademischen Grundbildung – Analysen im Fach Technische Mechanik. Z Erziehungswiss 19, 351–374 (2016). https://doi.org/10.1007/s11618-016-0675-5
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