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Entwicklung und Erprobung eines Tests zur Erfassung des Verständnisses experimenteller Denk- und Arbeitsweisen

Development of an instrument to assess students’ knowledge of scientific inquiry

Zusammenfassung

Prozessbezogene Kompetenzen, u. a. zum experimentellen Denken und Arbeiten, sind ein wesentlicher Bestandteil naturwissenschaftlicher Allgemeinbildung. Der Aufbau zugehöriger Fähigkeiten und Kenntnisse ist daher sowohl in der Mittel- als auch in der Oberstufe ein wichtiges Ziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Mit der Zielsetzung des Kompetenzaufbaus sind auch Fragen der Kompetenzmessung verbunden, wenn die zu einem Zeitpunkt vorliegenden Kompetenzen erfasst, oder deren Veränderungen z. B. durch schulischen Unterricht erhoben werden sollen. Zwar finden sich im Bereich der experimentellen Denk- und Arbeitsweisen bereits Instrumente zur Kompetenzmessung, diese fokussieren jedoch häufig auf die Mittelstufe. Den vergleichsweise wenigen Instrumenten für die Oberstufe scheint es zudem nicht optimal zu gelingen, zwischen fachinhaltlichen und prozessbezogenen Kompetenzen zu differenzieren. Ausgehend von einer kritischen Analyse gängiger Modellierungen des experimentellen Denkens und Arbeitens wurde deshalb ein Testinstrument zum Einsatz mit Schülern der Oberstufe konzipiert und insbesondere dessen diskriminante Validität untersucht. Im Beitrag werden sowohl die einzelnen Entwicklungs- und Pilotierungsschritte als auch die Ergebnisse der Erprobung des Instruments mit N = 195 Schülern der Jahrgangsstufe 11 vorgestellt. Zur Auswertung der Daten wurde eine Rasch-Analyse durchgeführt. Die Ergebnisse liefern nicht nur Evidenz für die Reliabilität und Validität des Testinstruments, sondern auch Hinweise auf die Dimensionalität der zu Grunde liegenden Kompetenzstruktur.

Abstract

Knowledge of scientific inquiry and the ability to engage successfully in scientific inquiry are considered an important aspect of scientific literacy. Therefore, promoting students’ competencies of scientific inquiry is a central goal of science education and thus an important field for science education research. In order to investigate students’ knowledge and abilities of scientific inquiry and how these develop, instruments are required which allow a reliable and valid assessment of students’ competencies of scientific inquiry. Such instruments can be used, for example, to investigate the effects of an intervention or to evaluate the success of regular teaching with regard to scientific inquiry. While there are several instruments available for the assessment of competencies of scientific inquiry at lower secondary, only few instruments exist for upper secondary. Moreover, existing instruments do not seem to distinguish sufficiently between students’ competencies of scientific inquiry and their domain-specific content knowledge. Therefore, an instrument was developed that can be used with older students and can assess knowledge and abilities of scientific inquiry independently of subject matter knowledge. In this paper, the development of the instrument and pilot of the test with N = 195 grade 11 students (about 16 years old) are described. A Rasch analysis of the data was conducted; the statistical and psychometric indices suggest good instrument function. The results provide not only evidence for the instruments’ reliability and validity, but also offer useful insights in the structure and dimensionality of competencies of scientific inquiry.

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4

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Danksagung

Unser Dank gilt den Schulen, die uns in allen Phasen der Entwicklung und Erprobung des Testinstruments unterstützt haben. Darüber hinaus danken wir den Gutachterinnen und Gutachtern für sehr umfassende und hilfreiche Hinweise, die ganz wesentlich zur Verbesserung der Qualität des Manuskripts beigetragen haben. Der „Experimentelle Denk- und Arbeitsweisen Test“ ist auf Anfrage beim Erstautor erhältlich.

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Vorholzer, A., von Aufschnaiter, C. & Kirschner, S. Entwicklung und Erprobung eines Tests zur Erfassung des Verständnisses experimenteller Denk- und Arbeitsweisen. ZfDN 22, 25–41 (2016). https://doi.org/10.1007/s40573-015-0039-3

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Schlüsselwörter

  • Experimentelles Denken und Arbeiten
  • Erkenntnisgewinnung
  • Kompetenzmodellierung
  • Testentwicklung
  • Rasch-Analyse

Keywords

  • Knowledge and abilities of scientific inquiry
  • Model of competency
  • Test development
  • Rasch analysis