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Sitzungsübersicht
Sitzung
D9‒H06: Individualisierung im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht
Zeit:
Donnerstag, 26.03.2020:
9:00 - 10:45

Ort: H06

Präsentationen

Individualisierung im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht

Chair(s): Helena van Vorst (Universität zu Köln, Deutschland)

DiskutantIn(nen): Silvia-Iris Beutel (Technische Universität Dortmund)

Theoretische Einführung

Individualisierung, Binnendifferenzierung oder individuelle Förderung sind zu schillernden Begriffen der deutschen Bildungslandschaft geworden und stehen nicht zuletzt aufgrund der anhaltenden Inklusionsdebatte im Fokus bildungspolitischer Diskussionen. Dabei werden die unterschiedlichen Begrifflichkeiten zur Beschreibung der Adaptivität der inhaltlichen und strukturellen Gestaltung des Unterrichts an die Voraussetzungen und Bedarfe von Schülerinnen und Schülern häufig synonym genutzt, ohne dass eine klare Abgrenzung der dahinterliegenden Konzepte erfolgt (Klieme & Warwas, 2011). Damit einhergehend ist auch eine Vielseitigkeit der Umsetzungsmöglichkeiten adaptiver Unterrichtskonzepte. Dixon und Kollegen (2014) unterscheiden in diesem Zusammenhang eine Inhaltsdimension, mit der z. B. eine Unterscheidung der bearbeiteten Themen einhergeht, eine Prozessdimension, die eine Variation der methodischen und medialen Zugänge umfasst, und eine Produktdimension, die sich der Frage nach dem erwarteten Ergebnis des Lernprozesses widmet. Trotz der hohen bildungspolitischen Bedeutung der Anpassung schulischer Lernprozesse an die Voraussetzungen der Lernenden ist die Frage nach den Effekten eines individualisierten bzw. binnendifferenzierten Unterrichts nur unzureichend geklärt. Hattie (2009) berichtet in seiner Metastudie über keine nennenswerten Effekte. Kritisch sei hier jedoch angemerkt, dass die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Studien aufgrund der Vielseitigkeit der Umsetzungsmöglichkeiten von Binnendifferenzierung oder individueller Förderung sowie der methodischen Anlage der Untersuchungen kaum möglich ist. Bohl, Batzel und Richey (2012) verweisen zudem auf die zahlreichen Voraussetzungen, die für eine erfolgreiche Adaptivität im Unterricht notwendig sind, wie beispielsweise eine offene und positive Haltung und Einstellung sowie entsprechende Kompetenzen der Lehrkräfte, das Vorhandensein materieller, räumlicher und zeitlicher Ressourcen vor Ort sowie eine entsprechende Programmatik der Einzelschule. Betrachtet man den naturwissenschaftlichen Unterricht im Speziellen zeigen die internationalen Ergebnisse der PISA-Studie 2015 einen positiven Zusammenhang zwischen der wahrgenommenen Häufigkeit adaptiver Verfahren im Unterricht und der erreichten Leistung (OECD, 2016). Gleichzeitig berichtet mehr als die Hälfte der Schülerinnen und Schüler in Deutschland über eine nur seltene oder gar keine Differenzierung in ihrem naturwissenschaftlichen Unterricht.

Ziele des Symposiums

Ausgehend von der bildungspolitischen Bedeutung einer angepassten Gestaltung schulischer Lernprozesse und der gleichzeitigen noch unzureichenden Forschungslage in diesem Bereich ist es das zentrale Ziel des Symposiums, einen vertieften Blick auf die theoretische sowie empirische Situation der Thematik aus der Perspektive mathematisch-naturwissenschaftlicher Fächer zu nehmen. Im ersten Beitrag werden dazu zunächst die unterschiedlichen Begriffe und Konzepte, wie Binnendifferenzierung, individuelle Förderung oder adaptiver Unterricht aus einer forschungstheoretischen Perspektive beleuchtet und kritisch diskutiert, sodass ein Beitrag zur Klärung und Abgrenzung der wesentlichen Begriffe dieses Themenfeldes erfolgt. Diese theoretische Einführung legt eine Grundlage für eine Verortung der übrigen Beiträge des Symposiums, die einen empirischen Blick auf die Effektivität unterschiedlicher Individualisierungsansätze werfen. Dabei wird zunächst ein Fokus auf das Fach Mathematik gelegt. Der Beitrag untersucht die Zusammenhänge zwischen Individualisierungsstrategien von Lehrkräften und der erlebten Motivationsqualität von Schülerinnen und Schülern mithilfe einer Mehrebenenpfadanalyse. Im Anschluss wird in einem dritten Symposiumsbeitrag das Experimentieren als Instrument der Erkenntnisgewinnung in den Naturwissenschaften fokussiert. Ziel des Beitrags ist es, Anforderungen an die Gestaltung individualisierter Experimentiersituationen im Unterricht abzuleiten, indem mithilfe einer Videostudie individualisierte Lernprozesse von Schülerinnen und Schülern während des Experimentierens untersucht werden. Der letzte Beitrag des Symposiums adressiert die binnendifferenzierte Förderung der Modellkompetenz von Lernenden unter Zuhilfenahme des Kompetenzmodells der Modellkompetenz nach Upmeier zu Belzen und Krüger (2010). Im Rahmen einer Interventionsstudie im Prä-Post-Kontrollgruppendesign wurde die Effektivität einer binnendifferenzierten Fördermaßnahme zum reflektierten Umgang mit Modellen im Chemieunterricht untersucht.

Insgesamt erlaubt das Symposium damit ausgehend von einer theoretischen Fundierung der relevanten Konstrukte einen breiten Zugang zu unterschiedlichen Perspektiven der Adaptation mathematisch-naturwissenschaftlichen Lernens. Mithilfe differenzieller methodischer Zugänge werden unterschiedliche Facetten der Differenzierung und individuellen Förderung angesprochen und auf exemplarische Fächer angewendet, sodass eine umfassende Diskussion über adaptive Ansätze des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts ermöglicht wird.

 

Beiträge des Symposiums

 

Individualisierung und individuelle Förderung im (adaptiven) Unterricht – eine konzeptuelle und empirische Betrachtung

Hanna Dumont
DIPF - Leibniz-Institut für Bildungsforschung und Bildungsinformation

Im Rahmen der Diskussion um den adäquaten Umgang mit Heterogenität im Schulkontext wird in Bildungspolitik, Bildungspraxis und auch in der Bildungsforschung zunehmend eine Individualisierung des Unterrichtsangebots und eine individuelle Förderung der Schülerinnen und Schüler gefordert. Dabei wird jedoch selten expliziert, was darunter im Einzelnen verstanden wird und wie dies im regulären Unterricht umgesetzt werden kann. Das Fehlen eines einheitlichen Verständnisses von Individualisierung und individueller Förderung erschwert dabei nicht nur ihre Umsetzung in der Schulpraxis, sondern auch ihre systematische empirische Untersuchung. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel des vorliegenden Beitrags, die Individualisierung des Unterrichtsangebots bzw. die individuelle Förderung von Schülerinnen und Schülern im Unterricht konzeptuell zu schärfen und zu konkretisieren. Anschließend wird darauf eingegangen, welche Konsequenzen und Herausforderungen sich für die empirische Untersuchung von Individualisierung und individueller Förderung im Unterricht ergeben.

Im wissenschaftlichen Diskurs lässt sich eine Reihe von Konzepten ausmachen, die eine Individualisierung von Unterricht bzw. eine individuelle Förderung von Schülerinnen und Schülern im Unterricht zum Kern haben oder thematisieren. Als bedeutsamstes Konzept ist dabei der sogenannte adaptive Unterricht zu nennen. Im adaptiven Unterricht wird das Unterrichtsangebot – gleichermaßen bestehend aus Phasen des selbstgesteuerten, instruktionsbasierten und kooperativen Lernens – kontinuierlich an die individuellen Lernvoraussetzungen der einzelnen Schülerinnen und Schüler angepasst wird (Corno, 2008). Zudem werden die Schülerinnen und Schüler im adaptiven Unterricht im Laufe der Zeit zunehmend dazu befähigt, ihren eigenen Lernprozess zu steuern (Van de Pol, Volman & Beishuizen, 2010). Entsprechend steht auch das Konzept des selbstregulierten Lernens (Pintrich, 2000) in einem engen Zusammenhang mit der Individualisierung von Unterricht. Ziel ist es, für jeden Einzelnen die richtige Balance zwischen Steuerung durch die Lehrkraft und Selbststeuerung zu finden (De Corte, 2010). Damit die Lehrkräfte wissen, wie viel Unterstützung sie wann bereitstellen müssen bzw. wann sie den einzelnen Schülerinnen und Schülern die Verantwortung übergeben, ist eine kontinuierliche, informelle Evaluation des Lernfortschritts erforderlich (Randi & Corno, 2005) – im Sinne eines formativen Assessments (Black & William, 2009). Die Anpassung des Unterrichtsangebots an die Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler lässt sich durch den Einsatz von Methoden der Binnendifferenzierung in quantitativer, methodischer, medialer, qualitativer und inhaltlicher Hinsicht (Bräu und Schwerdt 2005) umsetzen. Da die Umsetzung einer solch umfassenden Differenzierung in einem klassisch lehrerzentrierten Unterrichtsarrangement an seine Grenzen stößt, wird wiederum eine Öffnung des Unterrichts notwendig (Brüning und Saum 2010), das heißt eine Flexibilisierung von Raum, Zeit und Sozialform sowie eine Bereitstellung unterschiedlicher Lern und Unterrichtsmethoden. Entsprechend führt eine konsequente Individualisierung und individueller Förderung im Unterricht häufig zu einer Dezentralisierung des Unterrichtsgeschehens sowie zu simultan stattfindenden Lehr-Lernprozessen.

Diese tiefgreifenden Veränderungen der Natur und Struktur von Unterricht mögen ein Grund dafür sein, dass es bislang kaum empirische Erkenntnisse über die Gelingensbedingungen und die Wirksamkeit von Individualisierung im adaptiven Unterricht gibt. So praktizieren erst wenige Schulen diese Art von Unterricht, was die empirische Untersuchung im Rahmen von repräsentativen Zufallsstichproben – die für die empirische Unterrichtsforschung typisch sind – schwierig macht (Dumont, 2016). Darüber hinaus ist die Analyse eines dezentralisierten Unterrichts, in dem verschiedene Unterrichtsaktivitäten zur gleichen Zeit stattfinden und sich die Schülerinnen und Schüler mit unterschiedlichen Unterrichtsgegenständen beschäftigen, in studienadministrativer, methodischer und inhaltlicher Hinsicht extrem komplex (Rademacher, 2017) und erfordert die Anpassung der üblichen Erhebungsverfahren zur Messung von Unterrichtsqualität.

 

Individualisierung im Mathematikunterricht: Welche Bedeutung hat Individualisierung für Motivationsqualität und Motivation in der Sekundarstufe?

Rebecca Lazarides1, Charlott Rubach2
1Universität Potsdam, 2University of California, Irvine, USA

(1) Theoretischer Hintergrund

Individuelle Förderung im Unterricht kann als Gesamtunterrichtsstrategie betrachtet werden, die sämtliche Unterrichtsaktivitäten einschließt (Dumont, 2019). Individualisierung gilt als ein Konzept einer solchen individuellen Förderung, bei dem das erzieherische Handeln der Lehrkräfte unter systematischer Berücksichtigung personaler Lern- und Bildungsvoraussetzungen der Lernenden im Vordergrund steht (Klieme & Warwas, 2011). Während Forschungsarbeiten auf eine eher geringe Bedeutung der Individualisierung für die Leistung Lernender verweisen (Effektstärke: 0.23; Hattie, 2008), ist bislang wenig bekannt über die Zusammenhänge zur Motivation Lernender in der Schule. Besonders im Fach Mathematik sind solche Fragen auf Grund des kontinuierlichen starken Absinkens der Motivation Lernender relevant (Fredricks & Eccles, 2002). Laut Selbstbestimmungstheorie der Motivation (Deci & Ryan, 2002) ist das Erleben von Autonomie, Kompetenz und sozialer Eingebundenheit eine notwendige Voraussetzung für selbstbestimmte Lernprozesse, die wiederum eine intrinsisch motivierte und an Erkenntnisgewinn ausgerichtete Auseinandersetzung mit dem Lerngegenstand begünstigen. Basierend auf bisherigen empirischen Ergebnissen kann angenommen werden, dass Lehrkräfte die Bedürfnisse der Lernenden im individualisierten Unterricht stärker berücksichtigen und so eine motivationsförderliche effektivere Unterstützung gelingt (McCombs, 2010). Daran anknüpfend könnte in Anlehnung an die Selbstbestimmungstheorie (Deci & Ryan, 2002) angenommen werden, dass ein individualisierter Unterricht zur Motivationsförderung beiträgt.

(2) Fragestellung

In der vorliegenden Studie verbinden wir Arbeiten der Unterrichtsforschung zur Individualisierung (Dumont, 2019; Klieme & Warwas, 2011) mit Arbeiten der Motivationspsychologie (Deci & Ryan, 2002) und untersuchen die Zusammenhänge zwischen von Lehrkräften berichteten Individualisierungsstrategien und der von Lernenden erlebten Motivationsqualität (Kompetenz- und Autonomieunterstützung und sozialer Eingebundenheit) im Fach Mathematik. Dabei gehen wir auch der Frage nach, inwiefern die von Lernenden berichtete Motivationsqualität mögliche Effekte der Individualisierung auf die Motivation Lernender im Mathematikunterricht auf Klassenebene erklären kann.

(3) Methode

Für die vorliegende Studie wurden Daten von 708 Lernenden (53,3 % weiblich; M = 14.59, SD = 0.88; 48,3% Integrierte Sekundarstufe/ 51,7 % Gymnasium) der neunten und zehnten Klasse (51,8 %) sowie die Angaben ihrer Mathematiklehrkräfte (N = 37; 55 % männlich) mittels Mehrebenenpfadanalysen ausgewertet. Die Lehrkräfte berichteten inwiefern sie in ihrem Mathematikunterricht Strategien der Individualisierung nutzten (z.B. „Bei der Stillarbeit variiere ich die Aufgabenstellungen, um Schülerinnen und Schüler unterschiedlicher Leistungsstärke gerecht zu werden.“; α =.85). Die Lernenden berichteten Angaben zur wahrgenommenen Unterstützung der Autonomieunterstützung (α=.74; ICC=.07), Kompetenzunterstützung (α=.76; ICC=.12), der sozialen Eingebundenheit im Mathematikunterricht (α=.77; ICC=.07), sowie zu ihrer Lernzielorientierung (α=.81; ICC=.08) und ihrer intrinsischen Motivation in Mathematik (α=.90; ICC=.03).

(4) Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse zeigen, dass die von den Mathematiklehrkräften berichtete Individualisierung im Mathematikunterricht in keinem direkten signifikanten Zusammenhang zur Lernzielorientierung oder der intrinsischen Motivation einer Klasse steht. Allerdings zeigten sich signifikant positive Effekte der berichteten Individualisierung im Mathematikunterricht auf die durch Schülerinnen und Schüler wahrgenommene Autonomie- und Kompetenzunterstützung, nicht aber auf die wahrgenommene soziale Eingebundenheit. Die in der Klasse wahrgenommene Autonomie- und Kompetenzunterstützung stehen in positivem Zusammenhang zur Lernzielorientierung im Fach Mathematik. Der indirekte Effekt von der Individualisierung im Unterricht über die Autonomie- und Kompetenzunterstützung der Lernenden auf die Lernzielorientierung war nicht signifikant (Individualisierung – Autonomieerleben – Lernzielorientierung: βind = .11, SE = 0.07, p > .05, 95 % CI [-.06, .24]; Individualisierung – Kompetenzerleben– Lernzielorientierung: βind = .11, SE = 0.09, p > .05, 95 % CI [-.06, .29]). Insgesamt verweisen die Ergebnisse darauf, dass die leistungsbezogene Individualisierung im Mathematikunterricht ein sinnvolles Mittel sein kann, um motivationsförderliche Lerngelegenheiten im Fach Mathematik zu gestalten, die wiederum eine an Lern- und Erkenntnisgewinn ausgerichtete Auseinandersetzung mit mathematischen Inhalten ermöglichen. Der Mehrwert der Studie liegt in der ersten explorativen Untersuchung des Zusammenwirkens der Individualisierung und Motivationsqualität des Unterrichts.

 

Jeder experimentiert anders - Individuelle Lernprozesse beim Experimentieren im Fach Chemie

Dennis Kirstein, Sebastian Habig, Maik Walpuski
Universität Duisburg-Essen

Individuelle Förderung spielt im naturwissenschaftlichen eine wichtige Rolle, damit jede Schülerin und jeder Schüler bei der Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung angemessen unterstützt werden kann (KMK, 2004; AAAS, 1990). Eine Schlüsselfunktion zur Entwicklung dafür notwendiger Kompetenzen nimmt im naturwissenschaftlichen Unterricht das Experimentieren ein (Wirth et al., 2008; Lederman et al., 2013). Bisherige Befunde zu individueller Förderung und Differenzierung (vgl. u.a. Anus, 2016; Kallweit, 2015; Groß, 2013) erlauben bisher keinen spezifischen Blick auf das Lernen beim Experimentieren. Als wichtige Voraussetzung wird zwar immer wieder der Einsatz offener und kooperativer Lernaufgaben (u.a. Altrichter et al., 2009) mit einer hohen Passung zwischen den individuellen Lernvoraussetzungen, den Lerngelegenheiten sowie angebotenen Unterstützungsformaten (Wagner, 2016) gefordert. Allerdings fehlt es zur Umsetzung bisher an spezifischem Wissen in Bezug auf das Lernen mit Experimenten. Ziel des hier vorgestellten Projekts ist es daher, die individuellen Lernprozesse von Schülerinnen und Schülern beim kooperativen Experimentieren näher zu untersuchen und Anforderungen an die Gestaltung individueller Förderangebote beim Experimentieren abzuleiten.

Dazu wurden kooperative Experimentieraufgaben zu den Themen Batterien, Ozeanversauerung und Mineralwasser in neun Klassen mit 146 Schülerinnen und Schülern der neunten Jahrgangsstufe an unterschiedlichen allgemeinbildenden Schulformen in Nordrhein-Westfalen im Fach Chemie eingesetzt und die Bearbeitung von 93 Schülerinnen und Schülern videographiert. Unmittelbar vor der Bearbeitung wurden das chemische Fachwissen über die bearbeiteten Inhalte (Celik & Walpuski, 2019; eigene Entwicklung), die kognitiven Fähigkeiten (Heller & Perleth, 2000) sowie das Wissen über naturwissenschaftliche Arbeitsweisen (Mannel, 2009; Koenen, 2014) mit Hilfe von Leistungstests erfasst. Der individuelle Lernerfolg wurde über den Einsatz des Tests zum chemischen Fachwissen vor und nach der Bearbeitung der Experimentieraufgaben operationalisiert.

Die Auswertung der Leistungsdaten erfolgte IRT-basiert mit Hilfe des Test-Analysis-Modules (TAM) in R (Robitzsch, Kiefer, & Wu, 2019). Hierbei zeigt sich eine hinreichend gute Qualität der Tests zu den kognitiven Fähigkeiten (RelEAP = .726; 0.83 < wMNSQ < 1.10; -1.30 < t < 1.40) und dem Wissen über naturwissenschaftliche Arbeitsweisen (RelEAP = .689; 0.87 < wMNSQ < 1.16; -1.23 < t < 1.82). Im Gegensatz dazu weist der Test zum chemischen Fachwissen (RelEAP (Pre/Post) = .552/.674; 0.65 < wMNSQ < 2.91; -3.00 < t < 2.86) einer weniger gute Eignung zur Erfassung des Konstrukts auf. Der Lernprozess wurde im Rahmen einer qualitativen Inhaltsanalyse (Mayring, 2015) induktiv aus dem Videomaterial rekonstruiert. Dazu wurden sämtliche aufgabenspezifischen Lernaktivitäten bei der Bearbeitung der Experimentieraufgaben in einem Kodiermanual systematisch zusammengetragen. In einem nächsten Schritt wurde das Kodiermanual zur Auswertung von 23 Arbeitsphasen zufällig ausgewählten Kleingruppen durch zwei unabhängige Kodierer angewendet. Die Qualität der Analyse liegt über alle Kleingruppen in einem akzeptablen bis guten Bereich (0.43 < κCohen < 0.72). In der quantifizierenden Betrachtung der über die Videolänge standardisierten Häufigkeiten einzelner Kategorien zeigte sich, dass mit steigender Heterogenität in der Kleingruppe im Fachwissen (Unterschied zwischen dem besten und dem schlechtesten Lerner innerhalb einer Kleingruppe) Aktivitäten zum Planen (r = .469; p = .024) und Auswerten (r = .691; p = .000) zunehmen, während gleichzeitig das experimentelle Tätigkeiten (r = -.358; p = .093) und reine Beobachtungen (r = -.470; p = .024) weniger Zeit in Anspruch nehmen. Insgesamt erlauben diese Erkenntnisse jedoch nur eine differenzierte Förderung einzelner Gruppen. Darüber hinaus scheinen die Aktivitäten auf der Gruppenebene nicht die individuellen Aktivitäten einzelner Schülerinnen und Schüler zu repräsentieren. Daher wurde in einem weiteren Schritt die Aktivitäten einzelner Schülerinnen und Schüler innerhalb des Gruppenprozesses einer Kleingruppe untersucht. Erste Ergebnisse dieses Vorgehens zeigen, dass eine Individualdiagnose von Aktivitäten beim kooperativen Experimentieren zu einer deutlich besseren Qualität der Diagnose führen (0.74 < κCohen < 0.89). Aktuell wird die Ausprägung individueller Aktivitäten sowie deren Einfluss auf den individuellen Lernerfolg an einer größeren Stichprobe näher untersucht. Im Vortrag werden die Ergebnisse der Analysen vorgestellt.

 

Binnendifferenzierte Förderung von Modellkompetenz im naturwissenschaftlichen Unterricht

Helena van Vorst1, Martina Strübe2
1Universität zu Köln, 2Universität Duisburg-Essen

Theoretischer Hintergrund

Modelle spielen in den Naturwissenschaften eine wichtige Rolle (Harrison & Treagust, 2000). Deshalb ist die Entwicklung einer Modellkompetenz ein wichtiges Ziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Unter Modellkompetenz wird dabei die Fähigkeit verstanden, „[…] mit Modellen zweckbezogen Erkenntnisse gewinnen zu können und über Modelle […] urteilen zu können, […] über den Prozess der Erkenntnisgewinnung durch Modelle […] zu reflektieren sowie die Bereitschaft, diese Fähigkeiten in problemhaltigen Situationen anzuwenden“ (Upmeier zu Belzen & Krüger, 2010, S. 49). Um die Entwicklung von Modellkompetenz systematisch zu beschreiben, entwickelten Upmeier zu Belzen und Krüger (2010) ein Kompetenzmodell der Modellkompetenz, in welchem sie verschiedene Dimensionen und Teilkompetenzen auf drei Kompetenzstufen beschreiben.

Untersuchungen zur Modellkompetenz von Lernenden zeigen, dass ein Großteil der Schülerschaft nur über eine geringe Modellkompetenz verfügt (z.B. Grosslight, Unger & Jay, 1991; Leisner, 2005), diese jedoch im Verlauf der Sekundarstufen zunimmt und damit erlernbar ist (Terzer, 2013). Krell, Upmeier zu Belzen und Krüger (2012) sowie Gehlen (2016) zeigen außerdem in ihren Untersuchen, dass Lernende in den verschiedenen Teilkompetenzen unterschiedliche Niveaustufen der Modellkompetenz erreichen. Damit erscheint eine binnendifferenzierte Förderung der Modellkompetenz von Lernenden, anknüpfend am jeweiligen Vorwissen als geeigneter Ansatzpunkt für die Entwicklung einer umfassenden Modellkompetenz im naturwissenschaftlichen Unterricht.

Fragestellung

Ziel der vorgestellten Studie ist es, einen binnendifferenzierten Ansatz zur Förderung der Modellkompetenz von Lernenden zu entwickeln und zu evaluieren. Folgende Forschungsfragen sind leitend für diese Untersuchung:

FF1: Welchen Einfluss hat die binnendifferenzierte Förderung der Modellkompetenz auf die Entwicklung von Modellkompetenz im Verlauf einer Unterrichtseinheit im Chemieunterricht?

FF2: Welche Schülergruppe(n) profitieren von einer Förderung der Modellkompetenz im Chemieunterricht?

Methode

Zur Untersuchung der Forschungsfragen wurde eine Interventionsstudie im Prä-Post-Kontrollgruppendesign durchgeführt. Inhaltlich thematisierte die Intervention die Einführung des Bohrschen Atomkonzepts im Chemieunterricht, da gerade hier die Entwicklung einer Modellvorstellung der submikroskopischen Struktur der Materie eine besondere Relevanz erfährt. Für die etwa sechswöchige Intervention wurde ein integrierter Förderansatz gewählt, bei welchem die Förderung der Modellkompetenz in die Erarbeitung neuer Fachinhalte eingebettet wurde. Die Entwicklung der binnendifferenzierten Aufgaben für die Interventionsgruppe (IG) erfolgte entlang der Kompetenzstufen des Kompetenzmodells nach Upmeier zu Belzen und Krüger (2010). In der Kontrollgruppe (KG) erfolgte keine systematische Differenzierung der Modellkompetenz.

Um die Modellkompetenz der Lernenden vor und nach der Intervention zu erfassen, wurden insgesamt neun Items zu den einzelnen Teilkompetenzen des Kompetenzmodells im offenen Aufgabenformat entwickelt. Die schriftlichen Antworten wurden mithilfe eines Kodiermanuals durch zwei unabhängige Rater den drei Niveaustufen des Kompetenzmodells zugeordnet. Insgesamt nahmen 634 Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufe 8 an Gymnasien an der Untersuchung teil. Für die Auswertung der offenen Aufgaben zur Modellkompetenz konnten jedoch nur Daten von 373 Lernenden berücksichtigt werden, da von den übrigen Teilnehmenden keine hinreichenden Datensätze zu beiden Messzeitpunkten vorlagen.

Ergebnisse

In Bezug auf die erste Forschungsfrage zeigt eine ANOVA mit Messwiederholung einen signifikanten Effekt der Zugehörigkeit zur IG oder KG auf die Entwicklung der Modellkompetenz (F(1,346) = 9.81, p < .001, ηp2 = .03). Dabei zeigen t-Tests für verbundene Stichproben einen signifikanten Zuwachs in der Modellkompetenz der Lernenden der IG (t(171) = 3.80, p < .001, d = .21), während die Modellkompetenz der KG signifikant abnimmt (t(175) = -2.58, p = .01, d = -.17).

Betrachtet man vor dem Hintergrund der zweiten Forschungsfrage die Ergebnisse getrennt nach unterschiedlichen Leistungsgruppen, zeigt sich in der IG eine Zunahme der Modellkompetenz für leistungsstarke Lernende (t(101) = 2.89, p = .005, d = .19) sowie für Lernende mit mittlerem Leistungsvermögen (t(65) = 2.05, p = .04, d = .21). In der KG kann eine signifikante Abnahme der Modellkompetenz leistungsschwacher Lernender festgestellt werden (t(95) = -2.27, p = .025, d = -.22). Für die übrigen Leistungsgruppen zeigen sich keine signifikanten Veränderungen der Modellkompetenz.