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Sitzungsübersicht
Sitzung
D11‒S27: Sprachliche Einflüsse auf das Rechnenlernen vom Vorschulalter bis zum Ende der Sekundarstufe I
Zeit:
Donnerstag, 26.03.2020:
11:15 - 13:00

Ort: S27

Präsentationen

Sprachliche Einflüsse auf das Rechnenlernen vom Vorschulalter bis zum Ende der Sekundarstufe I

Chair(s): Moritz Herzog (Institut für Psychologie, Universität Duisburg-Essen, Deutschland; Centre for Educational Practice Research, University of Johannesburg, South Africa)

DiskutantIn(nen): Michael Meyer (Institut für Mathematikdidaktik, Universität zu Köln, Deutschland)

Sprachliche Einflussfaktoren auf den Erwerb tragfähiger arithmetischer Fertigkeiten erfahren seit einigen Jahren besondere Aufmerksamkeit (Dowker & Nuerk, 2016). Eine Vielzahl empirischer Studien konnte deutliche Zusammenhänge zwischen (schrift-)sprachlichen Leistungen und Rechenleistungen nachweisen (Prediger et al., 2019). Dabei ist festzuhalten, dass sprachliche Einflüsse auf arithmetische Leistungen und Lernprozesse im Laufe von Kindheit und Jugend unterschiedlicher Art sind und verschiedene Lerninhalte betreffen.

So bedeuten sprachliche Einflussfaktoren im Kindergarten- und Vorschulalter verbalsprachliche Aspekte, die den Erwerb von Zählkompetenzen betreffen (Slusser, 2019). Hier sind vor allem grammatikalische Strukturen und syntaktisch-lexikalische Transparenz zu nennen (Dowker & Nuerk, 2016; Sarnecka, 2014). Mit Beginn der Schulzeit, kommen einerseits schriftsprachliche Fertigkeiten, die insbesondere Sachaufgaben betreffen hinzu, andererseits ist Sprache zentrales Lernmedium im Unterricht (Daroczy et al., 2015). Damit kommt der (formativen) Erfassung sprachlicher Ressourcen eine wichtige Rolle zu, wenn es um die Gestaltung von Unterricht geht (Prediger et al, 2019). Ferner müssen sprachliche Aspekte bei der Gestaltung von Sachaufgaben sowie der Vermittlung von Modellierungskompetenzen mitgedacht werden (Leiss et al., 2019).

In diesem Symposium werden in vier Beiträgen empirische Studien zu den dargestellten unterschiedlichen Aspekten sprachlicher Einflüsse vom Vorschulalter über die Grundschulzeit bis zum Ende der Sekundarstufe I vorgestellt. Es ist hervorzuheben, dass die Beiträge aus verschiedenen, relevanten Disziplinen kommen: Psychologie (Beiträge 1 und 3), Erziehungswissenschaft (Beitrag 2) sowie Mathematikdidaktik (Beitrag 4).

In Beitrag 1 werden in zwei Studien sprachliche Faktoren auf die Entwicklung von Zählkompetenzen im Vorschulalter (4-6 Jahre) untersucht. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Rolle von Quantoren (unpräzise Mengenangaben, z. B. „viele“) und der Null als kardinalem Ausdruck (einer leeren Menge) gelegt. Die Ergebnisse heben die Bedeutung der Rolle der Quantoren für den Erwerb von Zählfertigkeiten hervor, zeigen aber auch, dass domänenspezifisches Wissen für das Verständnis der Null größere prädiktive Kraft besitzt als domänenübergreifendes Wissen wie etwa sprachliche Fertigkeiten.

Im zweiten Beitrag wird ein Diagnoseverfahren vorgestellt, mit dem das mathematikspezifische Ausdrucksvermögen von Kindern am Ende der Grundschule (8-10 Jahre) erfasst werden kann. Neben einer strukturellen Validierung auf Faktorenebene und hinsichtlich Messvarianz werden Zusammenhänge zwischen dem mathematikspezifischen Ausdrucksvermögen und arithmetischen sowie schriftsprachlichen Leistungen berichtet. Mit dem vorgestellten Test liegt ein reliables und valides Tool zur Erfassung mathematikspezifischer sprachlicher Ressourcen vor. Zudem zeigt der Beitrag, dass die Fertigkeit, mathematische Sachverhalte ausdrücken zu können, spezifische Effekte auf das Lösen von Sachaufgaben hat.

Beitrag 3 untersucht sprachliche Analysemuster beim Umgang mit Aufgabentexten von Sachaufgaben zur Multiplikation und Division am Anfang der Sekundarstufe I (11-12 Jahre). Besonderer Fokus liegt hier auf dem Finden relevanter und dem Nichtbeachten irrelevanter Bestandteile von Sachaufgabentexten. Mehrfache Gruppenvergleiche zeigen, dass vor allem auf irrelevante Bestandteile fokussierende Kinder geringere Rechenleistungen zeigen. Die gefundenen Analysemuster erweisen sich in Regressionsanalysen neben Lesefertigkeiten (Textverständnis) und sozio-ökonomischem Hintergrund als signifikanter Prädiktor von Rechenleistung, auch wenn die gefundenen Effekte insgesamt von geringer Stärke sind. Zudem führen Variationen der Textkomplexität in den Sachaufgaben zu unterschiedlich erfolgreichen Analysemustern.

Im letzten Beitrag wird ein sehr junges DFG-Verbundprojekt vorgestellt, in dem die Einflüsse der Variation von sprachlichen sowie fachlich-inhaltlichen Anforderungen in Sachaufgabentexten auf deren Lösungsgüte am Ende der Sekundarstufe I (14-16 Jahre) untersucht werden sollen. Dabei ist geplant, die Ebenen der Aufgabeneigenschaften und der Personenfähigkeiten in probabilistischen Modellen zu kontrastieren. Ein Forschungsaspekt sind mögliche Interaktionen zwischen sprachlichen sowie fachlichen Schülerressourcen und Aufgabenanforderungen. Da das Projekt erst gestartet ist, ist die Datenerhebung noch nicht komplett abgeschlossen. Erste Ergebnisse legen nahe, dass bei der Gestaltung von Sachaufgaben sprachliche und fachliche Schwierigkeitsmerkmale nur bedingt entkoppelt werden können.

Zusammenfassend werden in dem Symposium unterschiedliche empirische Zugänge zum Zusammenhang von (schrift-)sprachlichen und mathematischen Fertigkeiten vereint. Neben den verschiedenen beteiligten Disziplinen wird der überwiegende Teil des Altersspektrums abgedeckt. Damit bildet das Symposium einen relevanten Teil der aktuellen Forschung zu diesem Thema ab.

 

Beiträge des Symposiums

 

Einflussfaktoren für den Erwerb des Kardinalitätsverständnisses und der Kenntnis der Null in der frühen numerischen Entwicklung

Verena Dresen1, Korbinian Moeller2, Silvia Pixner1
1Insitut für Psychologie, UMIT – Private University for Health Sciences, Medical Informatics and Technology, Hall/Tirol, Österreich, 2Knowledge Media Research Center, Tübingen, Deutschland; Insitut für Psychologie, Universität Tübingen, Deutschland; LEAD Graduate School and Research Network, Universität Tübingen, Deutschland

Hintergrund:

Schon bevor Kinder ihre ersten Worte sprechen, sind sie in der Lage kleinere und größere Mengen zu unterscheiden (de Hevia & Spelke, 2010). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die frühe numerische Entwicklung gegebenenfalls unabhängig von der Sprache sein kann, da sie lange bevor die ersten Sprachkenntnisse sichtbar werden, zu beginnen scheint. Die modulare Struktur numerischer Fähigkeiten wird im Triple-Code-Modell von Dehaene (1992) beschrieben, welches postuliert, dass spezifische numerische Fähigkeiten mehr oder weniger sprachabhängig sein können. Da es sich jedoch um ein Modell für Erwachsene handelt, ist noch unklar, ob und wie stark diese, später unabhängigen Repräsentationen, in ihrer Entwicklung assoziiert sind und wie sie später differenziert werden.

Wichtige Schritte in der numerischen Entwicklung sind das Zählen und das Verständnis der Kardinalität. Der Erwerb des Kardinalitätsverständnisses wird durch Sprache, visuelle Fähigkeiten, aber auch durch domänenspezifische numerische Vorläuferkenntnisse wie Zählfertigkeiten und Fingerkenntnisse beeinflusst (z.B. Pixner, Dresen & Moeller, 2018). Prädiktoren für die Kenntnis der Null wurden bisher allerdings meist nicht berücksichtigt. Was die sprachlichen Einflüsse betrifft, so deuten die Ergebnisse von Negen und Sarnecka (2012) darauf hin, dass das Verständnis der Kardinalität kleiner Zahlen bei Kindern mit der Größe ihres Wortschatzes zusammenhängt. Carey (2004) postuliert, dass Kinder die Bedeutung von Zahlenwörtern aus ihrem Verständnis von Quantoren ableiten. Quantoren stellen unspezifische Zahlwörter (z.B. mehr, viele, wenige) und repräsentieren - wie spezifische Zahlenwörter - eine Menge (Sullivan & Barner, 2011). Um die Bedeutung von Quantoren zu verstehen, ist es jedoch wichtig, semantische und pragmatische Einschränkungen (im Sinne von Sprachkenntnissen) sowie die quantifizierende Bedeutung jedes Quantors (im Sinne von domänenspezifischem numerischem Wissen; Doscheid & Penke, 2018) zu erfassen.

Fragestellung:

In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von zwei Studien präsentiert, die die Rolle von Quantoren und die Besonderheit der Null beim Erwerb des Kardinalitätsverständnisses untersuchen. Dabei wird die Frage verfolgt, inwieweit domänenübergreifende oder domänenspezifische Prädiktoren den Erwerb des Kardinalitätsverständnisses kleiner Zahlen und der Null begünstigen und ob das Verständnis von Quantoren den Erwerb des Kardinalitätsverständnisses unterstützt. Besonderes Interesse gilt der Frage, ob visuell-räumliche Fähigkeiten - zusätzlich zu sprachlichen Fähigkeiten – für die Entwicklung des Kardinalitätsverständnisses von kleinen Zahlen und Null assoziiert sind.

Methode und Ergebnisse:

In Studie 1 wurden 65 Kindergartenkinder im Alter von 4 bis 5 Jahren hinsichtlich ihres Verständnisses von kleinen Zahlen und der Null sowie ihrer visuell-räumlichen Fähigkeiten, allgemeinen Sprache, der Zählfertigkeiten, ihrer Kenntnis arabischer Zahlen und ihrer Kenntnis von Fingerbildern untersucht. Wir beobachteten signifikante Korrelationen von Wortschatz, Zahlenkenntnis, Fingerbilderkenntnis und Zählfertigkeiten, sowohl mit dem Verständnis der Kardinalität von kleinen Zahlen als auch mit der Kenntnis der Null. Nachfolgende Regressionsanalysen zeigten die Bedeutung der Zählfertigkeiten auf die Kenntnis der Null und die Einflüsse der Zählfertigkeiten und der Fingerbilderkenntnis auf das Kardinalitätsverständnis kleiner Zahlen. Es wurden keine signifikanten Einflüsse von domänenübergreifenden Prädiktoren beobachtet.

In Studie 2 wurden insgesamt 72 Kinder im Alter zwischen 3,6 und 4,6 Jahren (zum ersten Messzeitpunkt) dreimal im Abstand von 6 Monaten getestet. Das Verständnis der Kardinalität der Zahlen 0 - 10 sowie das Verständnis von Quantoren wurden mit einer Give-N-Aufgabe erfasst. Die Ergebnisse zeigten einen signifikanten Mediationseffekt des Verständnisses von Quantoren zum zweiten Messzeitpunkt auf die Entwicklung des Kardinalitätsverständnisses vom zweiten zum dritten Messzeitpunkt.

Diskussion:

Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse darauf hin, i) dass domänenspezifische numerische Vorläuferfertigkeiten für den Erwerb des Kardinalitätsverständnisses und der Null wichtiger erscheinen als mehr domänenübergreifende Fähigkeiten wie sprachliche und/oder visuell-räumliche Fähigkeiten und ii) dass das Verständnis von Quantoren einen bedeutsamen Beitrag zum Erwerb des Kardinalitätsverständnisses von Kindern leistet.

 

Sprachliche Ausdrucksfähigkeit in Mathematik und ihre Zusammenhänge mit sprachlichen und mathematischen Fähigkeiten und Fertigkeiten – Ein Blick auf Schülerinnen und Schüler im dritten Schuljahr

Alexandra Merkert1, Anja Wildemann2, Gerlinde Lenske2
1Institut für Allgemeine Erziehungswissenschaft, Universität Koblenz-Landau, Deutschland, 2Institut für Bildung im Kindes- und Jugendalter, Universität Koblenz-Landau, Deutschland

Theorie

Empirische Studien belegen den Zusammenhang sprachlicher und mathematischer Kompetenzen (Gürsoy, Benholz, Renk, Prediger & Büchter, 2013). Sprachliche Leistungen erweisen sich dabei als hoch relevant für das fachliche Lernen (Prediger et al., 2015; Wessel, 2015; Wilhelm, 2016). Wessel (2015) stellt einen signifikanten Einfluss der Sprachkompetenz auf die verstehensorientierten Leistungen in Mathematik fest, der den des sozioökonomischen Status übersteigt. Nach Wilhelm (2016) bestehen für Lernende mit geringeren Sprachkompetenzen vor allem Probleme beim Leseverstehen im Kontext von Textaufgaben, die von Schülerinnen und Schüler mit hoher Sprachkompetenz gemeistert werden können. Sprachkompetenz geht jedoch über das Leseverstehen im Kontext von Mathematikaufgaben hinaus und beinhaltet zudem lexikalisch-semantische und grammatikalische Aspekte sowohl auf rezeptiver als auch produktiver Ebene (vgl. Prediger et. al., 2015). Bochnik & Ufer (2017) plädieren für eine Weiterentwicklung der Instrumente zur Messung (fach-)sprachlicher Kompetenzen, damit die Wirksamkeit fachbezogenere Sprachfördermaßnahmen überprüft werden kann. Bislang wurden sprachliche und mathematische Kompetenzen jeweils in unterschiedlichen Fächern erfasst. Mittels des Instruments SAMT ist es nun möglich, sprachliche Leistungen speziell im Fach Mathematik zu messen.

Fragestellung

Das SAMT-Verfahren ermöglicht, verschiedene Niveaus der sprachlichen Ausdrucksfähigkeit in Mathematik bei Schülerinnen und Schülern der dritten und vierten Klasse abzubilden, um sowohl individuelle Entwicklungsprozesse nachzuzeichnen als auch die Wirksamkeit eingeleiteter Sprachfördermaßnahmen zu evaluieren. Im Fokus des Beitrags steht neben der Güte des Testinstruments die Frage nach dem Zusammenhang zwischen der sprachlichen Ausdrucksfähigkeit in Mathematik und den sprachlichen und mathematischen Leistungen sowie den demographischen Daten der Schülerinnen und Schüler. Es wird angenommen, dass sich die empirisch gezeigten Zusammenhänge replizieren lassen. Zudem wird der Einfluss der sprachlichen Ausdrucksfähigkeit in Mathematik, gemessen durch SAMT, auf das Lösen von Sachaufgaben untersucht.

Methode

Im Rahmen der Validierung des SAMT-Verfahrens im Projekt Eva-Prim (BiSS-Initiative) wurden zu zwei Messzeitpunkten Daten zur mathematischen Kompetenz (DEMAT 3+), der basalen Lesefertigkeit (SLS 2-9), der Grundintelligenz (CFT1-R) sowie der Demographie (mittels Elternfragebogen) erhoben. Die Stichprobe umfasst 439 Schülerinnen und Schüler (49,8% weiblich) aus drei Bundesländern, die zum ersten Messzeitpunkt die dritte und zum zweiten die vierte Klasse besuchten. Überprüft wurde die faktorielle Validität mittels CFA, die Messinvarianz zwischen den Geschlechtern sowie die Änderungssensitivität mittels t-Test für abhängige Stichproben unter Verwendung der Analyse-Software R. Zur Untersuchung der Zusammenhänge zwischen der sprachlichen Ausdrucksfähigkeit in Mathematik und den sprachlichen sowie mathematischen Kompetenzen wurden Korrelations- und Regressionsanalysen mit der Analyse-Software SPSS 25 durchgeführt.

Ergebnisse

Die angenommene einfaktorielle Struktur passt auf die Daten der Validierungsstichprobe (n = 439, χ² = .059, CFI=.978, RMSEA= .038, SRMR = .034). Erreicht wird eine strikte Messinvarianz. Die Mittelwerte steigen vom ersten (M = 2.51) zum zweiten Messzeitpunkt (M = 2.75). Der T-Test für abhängige Stichproben wird signifikant (t(383)= -7.87, p < .001). Bezüglich der Effektstärke zeigt sich ein Cohens d von dz = .401. Hinsichtlich der Zusammenhänge lassen sich signifikante Korrelationen von mittlerer Höhe zwischen SAMT und den mathematischen Leistungen (n = 257, r = .328**) sowie der basalen Lesefertigkeit (n = 257, r = .361** ) feststellen, die unter Kontrolle der Grundintelligenz, des sozioökonomischen Status und des Migrationshintergrunds abnehmen . In einer Regressionsanalyse weisen die SAMT-Ergebnisse stärkere Effekte (β = .241, p < .01) hinsichtlich des Lösens von Sachaufgaben (Teilbereich DEMAT 3+) auf als der sozioökonomische Status (β = .184, p < .01).

Diskussion

Die CFA bestätigt die faktorielle Validität. Die Messinvarianzprüfung ergibt gleiche Strukturen, Faktorladungen, Intercepts und Residuenvarianzen zwischen den Geschlechtern. Manifeste Mittelwerte können daher verglichen werden. Hinsichtlich der Änderungssensitivität ist ein Anstieg der Werte zwischen den Messzeitpunkten festzustellen. Die untersuchten Schülerinnen und Schüler weisen damit zum zweiten Messzeitpunkt erwartungsgemäß signifikant höhere Leistungen auf als zum ersten. Die SAMT-Ergebnisse haben einen stärkeren Einfluss auf das Lösen von Sachaufgaben als der sozioökonomische Status. Die angenommenen Zusammenhänge konnten repliziert werden, womit sich die Hypothese bestätigt.

 

Zusammenhänge zwischen Lösungsgüte sowie Lese- und Modellierungskompetenzen bei Sachaufgaben zur Multiplikation und Division bei Fünftklässlern

Moritz Herzog1, Erkan Gürsoy2, Annemarie Fritz1
1Institut für Psychologie, Universität Duisburg-Essen, Deutschland; Centre for Educational Practice Research, University of Johannesburg, South Africa, 2Institut für Deutsch als Zweit- und Fremdsprache, Universität Duisburg-Essen, Deutschland

Sachaufgaben (im Sinne von Textaufgaben mit Realweltbezug, für eine Übersicht siehe Greefrath et al., 2013) stellen Lernende auf zwei Ebenen vor Herausforderungen: Zum einen benötigen sie auf mathematischer Ebene entsprechende, operationsspezifische Konzepte sowie Lösungsprozeduren und –strategien, um die im Aufgabentext enthaltene mathematische Aufgabe zu lösen (Daroczy et al., 2015). Dazu gehört zwingend die Fertigkeit, zum Aufgabentext eine passende und lösbare mathematische Aufgabe zu modellieren (Blum & Leiss, 2007).

Besonders an dieser Stelle tritt die zweite, sprachliche Ebene hinzu – einerseits auf Aufgabenseite, andererseits auf Schülerseite (Leiss et al., 2019). So haben empirische Untersuchungen beispielsweise gezeigt, dass komplexere Aufgabentexte für bestimmte Schülergruppen (z.B. mehrsprachig, lernschwach) zu geringeren Leistungen führen können (Haag et al., 2013; Prediger et al., 2013). Darüber hinaus konnten starke Zusammenhänge zwischen individuellen sprachlichen und schriftsprachlichen Kompetenzen sowie dem Lösen von Sachaufgaben nachgewiesen werden (Daroczy et al., 2015; Leiss et al., 2019).

In einer Sachaufgabe sind entscheidende Informationen hinsichtlich der zugrundeliegenden Operation codiert, die es ermöglichen, die Realsituation in ein Situationsmodell zu überführen (Greefrath et al., 2013; Leiss et al., 2019). Offensichtlich spielen sprachliche Fertigkeiten beim Identifizieren der angemessenen Operation eine zentrale Rolle (Frank & Gürsoy, 2014).

In der hier vorgestellten Studie soll überprüft werden, in welchem Maße die Analysemuster von Schülerinnen und Schülern im Umgang mit Sachaufgaben Aufschluss über die Lösungsgüte bei Multiplikations- und Divisionsaufgaben geben können.

In der empirischen Studie nahmen N=418 (245 weiblich; MAlter=136.1 Monate, SDAlter=5.8 Monate) Schülerinnen und Schüler am Ende der fünften Klasse aus Nordrhein-Westfalen teil.

In Anlehnung an Frank & Gürsoy (2014) wurden den Kindern je 2 Multiplikations- und 2 Divisionsaufgaben inklusive deren Lösung präsentiert, und aufgefordert, diejenigen Bestandteile der Sachaufgaben zu unterstreichen, die für deren Lösung relevant sind. Bei der Erstellung der Sachaufgaben wurde darauf geachtet, sowohl sprachlich einfache wie auch komplexe Aufgabentexte anzubieten. Dazu wurden Verben variiert (ausgeben, bezahlen), Klammerstrukturen (Wieviel legen sie zurück) sowie intransparente Zahlangaben („vierteljährlich“) verwendet (Frank & Gürsoy, 2014). Basierend auf diesen Angaben wurden die Kinder fünf Analysemustern zugeordnet: (a) alle relevanten Bestandteile, keine irrelevanten; (b) alle relevanten Bestandteile, aber auch irrelevante; (c) nicht alle relevanten Bestandteile, aber keine irrelevanten; (d) nicht alle relevanten Bestandteile, dafür auch irrelevante; (e) keines der relevanten, aber irrelevante Bestandteile.

Darüber hinaus bearbeiteten die Kinder eine Aufgabenbatterie mit insgesamt 27 Multiplikations- und Divisionsaufgaben (Crombachs α=.72) sowie einen Speedtest zur Satz- und Textverständnis (ELFE 1-6, Lenhard & Schneider, 2006). Der sozio-ökonomische Hintergrund wurde nach Paulus (2009) erfasst.

Grundsätzlich erkannten die Kinder bei Multiplikationsaufgaben öfter alle relevanten Bestandteile und beachteten seltener irrelevante Bestandteile. Innerhalb der Operationen gilt dies erwartungsgemäß für die sprachlich einfacheren Aufgabentexte.

Um zu untersuchen, wie Analysemuster mit Leistungen in Multiplikations- und Divisionsaufgaben zusammenhängen, wurden die Leistungen der Kinder über die fünf Kategorien hinweg in den Multiplikations- und Divisionsaufgaben in ANOVAs verglichen. Hinsichtlich aller vier Sachaufgaben zeigen Kinder, der Gruppen (a) und (b) bessere und Kinder aus den Gruppen (c), (d) und (e) geringere Leistungen. Für die sprachlich einfacheren Aufgabentexte lassen sich dabei eher signifikante Gruppenunterschiede, insbesondere hinsichtlich der Gruppe (e) zeigen.

In einem Regressionsmodell (F(5,376)=15.704, p<.001, korr. R²=.162) prädiktieren die Analysemuster der Aufgabentexte (β=.167, p<.001) sowie das Textverständnis (β=.205) und der sozio-ökonomische Hintergrund (β=.114, p=.026) die Rechenleistungen signifikant, während Satzverständnis und Mehrsprachigkeit nicht prädiktiv blieben.

Insgesamt zeigen sich in dieser Studie nur geringe Effekte auf Leistungen hinsichtlich der Analysemuster von Sachaufgabentexten, die jedoch die Bedeutung des Erkennens relevanter Bestandteile hervorheben. In Übereinstimmung mit bestehenden Befunden hat die Komplexität der Aufgabentexte einen nachweisbaren Einfluss auf die Leistungen, hier verdeutlicht anhand der Analysemuster (Leiss et al., 2019; Prediger et al., 2013). Hinsichtlich der Leistungen im Rechnen ist neben Lesekompetenzen die Bedeutung der Analysemuster besonders hervorzuheben (Frank & Gürsoy, 2014; Daroczy et al., 2015).

 

VAMPS – Variation von Aufgaben: Mathematik – Physik – Sprache

Lena Dammann, Timo Ehmke, Dominik Leiß
Institut für Mathematik und ihre Didaktik, Leuphana Universität Lüneburg, Deutschland

Textaufgaben spielen im Mathematikunterricht eine wichtige Rolle, bereiten vielen Schülern jedoch erhebliche Schwierigkeiten (vgl. Duarte, Gogolin & Kaiser 2011; Schneeberger 2009). Die Verstehensprozesse, die zur Lösung von Textaufgaben nötig sind, sind dabei bislang ebenso wenig umfassend verstanden wie Interaktionseffekte zwischen fachlichen und sprachlichen Anforderungen. In bisherigen Studien wurden meist entweder fachlich-kognitive Schwierigkeiten im Schulunterricht (Mathematik: Turner, Dossey, Blum & Niss, 2013, Naturwissenschaften: Prenzel, Häußler, Rost & Senkbeil 2002; Kauertz 2008) oder sprachliche Anforderungen für Kinder mit nicht-deutscher Herkunftssprache (Haag, Heppt, Roppelt & Stanat 2014) untersucht. Dabei konnten auf beiden Ebenen bereits verschiedene schwierigkeitsgenerierende Merkmale herausgearbeitet werden. So zeigte sich u.a., dass die Art der kognitiven Prozesse (von der Reproduktion bekannter Inhalte bis hin zur Generalisierung und Abstraktion in unbekannten Zusammenhängen) entscheidenden Einfluss auf die Aufgabenschwierigkeit hat (vgl. Kauertz 2008; Wellnitz et al. 2012). Auch die inhaltliche Komplexität durch die Anzahl der Informationen, die dem Text entnommen und miteinander verknüpft werden müssen, wirkt sich auf die Lösungshäufigkeit aus (vgl. Neumann; Viering, Boone & Fischer 2013). Im Bereich der Lesbarkeitsforschung konnten darüber hinaus sprachliche Strukturen ermittelt werden, die das Verstehen von Texten erschweren. Dazu gehören vor allem Merkmale der Bildungssprache, wie etwa Passivkonstruktionen (Street & Dawrowska 2010) oder eine überdurchschnittlich hohe Satzkomplexität mit langen Einschüben (vgl. Levy & Keller 2013). Inwiefern sprachliche Oberflächenmerkmale tatsächlich Einfluss auf den Bildungserfolg von Schülerinnen und Schülern haben, ist bisher jedoch nur wenig erforscht (vgl. Redder, Naumann & Tracy 2015).

Im Rahmen der interdisziplinären Arbeitsgemeinschaft Fach und Sprache wurde ein Modell zur sprachlichen Variation von Testaufgaben entwickelt (Heine 2018), das bereits in zwei Pilotierungsstudien mit 601 und 1346 Schülerinnen und Schülern in den Fächern Mathematik und Physik eingesetzt wurde (Höttecke et al. 2018; Leiß et al. 2017; Plath & Leiß 2017). Dabei konnte vor allem im Bereich Physik jedoch kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Sprachniveau und Aufgabenschwierigkeit festgestellt werden. Ein Erklärungsansatz könnte sein, dass auf dem sprachlich niedrigsten Niveau besondere kognitive Herausforderungen erzeugt wurden, da etwa die Kohärenz der Texte weniger expliziert werden konnte.

An diese Problemstellung knüpft das DFG-geförderte Verbundprojekt VAMPS – Variation von Aufgaben: Mathematik – Physik – Sprache mit einem experimentellen Design an, das die Schwierigkeiten im bisherigen Sprachmodell behebt und gleichzeitig die fachlich-kognitiven Anforderungen systematisch variiert. Hierdurch soll untersucht werden, welchen Einfluss die sprachlichen und kognitiv-fachlichen Anforderungen einzeln und interagierend auf die empirische Aufgabenschwierigkeit von Textaufgaben haben. Dazu werden Aufgaben entwickelt, die sich sowohl in Bezug auf die sprachlichen als auch auf die kognitiv-fachlichen Kompetenzen auf drei Niveaustufen unterscheiden. So kann beurteilt werden, ob sich durch die schwierigkeitserzeugenden Effekte beider Ebenen die Aufgabenschwierigkeit additiv erhöht, oder andere Interaktionseffekte zu beobachten sind. Die Leistungsaufgaben bestehen aus je einem Aufgabenstamm, in dem das Sprachniveau variiert wird, und einem dazugehörigen Item, in dem kognitiv-fachliche Kompetenzen abgefragt werden. So entsteht zu jedem Aufgabenkontext eine Matrix mit 3x 3 Leistungsaufgaben. Daneben werden auch Kovariaten, wie etwa fachliche und sprachliche Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler, erhoben und in Beziehung zu den Ergebnissen der Leistungstests gesetzt. Noch 2019 ist eine Laborstudie geplant, die durch teilnehmende Beobachtung mögliche Schwierigkeiten im Aufgabendesign aufdecken soll. Erste Ergebnisse sind noch in diesem Jahr zu erwarten. In der Haupterhebung ist eine Stichprobengröße von 1350 Schülerinnen und Schülern der 9. und 10. Jahrgangsstufe aus Niedersachsen, Hamburg und Nordrhein-Westfalen mit einer randomisierten Zuweisung der Treatments geplant. Bei der Auswertung der Daten sollen IRT-Modelle genutzt werden, durch die Korrelationen zwischen den erhobenen Daten gemessen werden können. Neben der Leuphana Universität Lüneburg sind auch die Universitäten Bochum und Hamburg an der Studie beteiligt. Die Universität Lüneburg wird das beschriebene Testdesign für Schülerinnen und Schüler im Fach Mathematik, die Universität Hamburg für den Bereich Physik einsetzen.