Grundfragen des Mathematikunterrichts - Universität Klagenfurt

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Grundfragen des Mathematikunterrichts

      Online-Lektion 4: Leistungen messen, vergleichen, beurteilen:
                    Das Beispiel AHS-Zentralmatura

                             Andreas Vohns

                         Sommersemester 2019

Übersicht

Zentralmatura

   Wozu überhaupt Zentralmatura?

   Was soll warum in eine AHS-Zentralmatura gehören?

   Einblicke in 5 Jahre Praxis der Zentralmatura

                                     1
Zentralmatura                Wozu?                           2019S     3

Zentralmatura: Wozu?                      Sicht der Bildungspolitik

 2009 im Nationalrat entschieden:

 zentrale schriftliche Reifeprüfung ( Zentralmatura“) aus Mathematik
                                      ”
 (Deutsch, Lebende Fremdsprache)

 Argumente/Erwartungen

 Element der neuen Steuerung“ (Output-Orientierung), vor allem
            ”

    É    Vergleichbarkeit (der Bildungsabschlüsse)

    É    Objektivierung (der Leistungsbeurteilung)

 (Peschek & Schneider, 2016)

Grundfragen des Mathematikunterrichts

            Zentralmatura                Wozu?                           2019S     4

Zentralmatura: Wozu?                    Sicht der Mathematikdidaktik
Kritik an herkömmlicher“ Matura:
         ”
    É   Orientierung auf kurzfristig verfügbares Wissen/Fähigkeiten, nicht auf
        längerfristig verfügbare Kompetenzen

    É   Orientierung auf rechnerisch komplexe Problemlöseaufgaben“,
                                                  ”
        weniger auf (relationales) Verständnis grundlegender Begriffe und
        Zusammenhänge

    É    Gleich-Gültigkeit“ der Inhalte, keine bewusste Schwerpunktsetzung
        ”
        oder ausdrückliche Grundbildungs-Konzeption

    É   Halbwegs sicher gemeinsam geteiltes Wissen über Lehrpersonen und
        Schulen hinweg kaum identifizierbar

(Nach: Peschek und Schneider, 2016)

Grundfragen des Mathematikunterrichts

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Zentralmatura                            Wozu?                                 2019S   5

     Zentralmatura: Das Klagenfurter Pilotprojekt

     Der Projektauftrag (7/2008 – 12/2012)

         É   Entwicklung eines Konzepts für eine Zentralmatura Mathematik an
             Gymnasien

         É   Erprobung, Aushandlung und Modifizierung des Konzepts im Rahmen
             einer Pilotphase (ca. 20 Pilotschulen)

         É   Vorbereitung, Durchführung und Evaluation eines Schulversuchs mit
             Zentralmatura Mathematik an Gymnasien im Schuljahr 2011/12

         É   Empfehlungen für die bundesweite Zentralmatura aus Mathematik
             an Gymnasien ab dem Schuljahr 2014/15

     (Peschek & Schneider, 2016)

     Grundfragen des Mathematikunterrichts

                 Zentralmatura                            Wozu?                                 2019S   6

        Intention
     Zentralmatura: Intention Pilotprojekt (Klagenfurt)

         Mathematische Bildung entwickelt und vollzieht sich – aus unserer
         Sicht – im spannungsgeladenen Wechselspiel zwischen

                       Verbindlichkeit                                 Freiraum

         Verbindlichkeiten ‐                 sind unverzichtbar für Gemeinsamkeiten,
                                             für Verständigung/Kommunikation und Kooperation,
                                             für kulturelle Kohärenz und die Reproduktion der
                                             Gesellschaft;
                                             „Allgemeinbildung“ (H. W. Heymann)

         Freiräume ‐                         sind unverzichtbar für Veränderungen, Innovationen,
                                             Entwicklungen, aber auch für individuelle Entfaltung,
                                             für Selbstverwirklichung und Identitätsfindung;
                                             „Bildung“ (H. W. Heymann)

      (Peschek des
     Grundfragen & Schneider,  2016)
                    Mathematikunterrichts

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Zentralmatura                      Wozu?                               2019S   7

      Intention
 Zentralmatura: Intention Pilotprojekt (Klagenfurt)

               Wenn eine Zentralmatura für etwas gut sein soll,
                    dann muss sie auf Verbindlichkeiten
                   (Gemeinsamkeiten, Allgemeinbildung)
                                fokussieren.

                       Eine Zentralmatura ist kein geeignetes Instrument,
                          um Freiräume/Differenzierungen abzubilden!

  (Peschek des
 Grundfragen & Schneider,  2016)
                Mathematikunterrichts

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             Zentralmatura                  Was und warum?                          2019S   8

 Zentralmatura: Welches Verständnis will / soll sie anstreben?
     É   . . . ist eine normative, nicht deskriptiv-empirisch beantwortbare Frage
     É   gemäß bildungstheoretischer Rahmung drei Aspekte zentral
         (vgl. Peschek, 2011; bmbwf, 2019):
              É   Zurückdrängen von rein syntaktischem Verständnis ( Dressur des
                                                                       ”
                  Unverstandenen“) zu Gunsten von semantischem Verständnis
              É   weniger Fokus auf operatives Wissen / prozedurale Verständnisebene,
                  mehr Fokus auf Grundwissen (konzeptuelle Verständnisebene) und
                  Reflexion (reflexive Verständnisebene)
              É   Betonung elaborativer Verständniselemente wegen “mathematical
                  literacy” inspirierter Allgemeinbildungsvorstellung vs. traditionellem
                  Fokus auf Innermathematisches + INT-Standardanwendungen
     É   alle drei Verschiebungen haben Einfluss auf die sprachliche Gestaltung &
         verändern potentiell nötiges → Textverständnis
     É   alle drei Verschiebungen sind weder politisch, noch gesellschaftlich, noch
         schulpraktisch Selbstläufer, auch mathematikdidaktisch nicht völlig unstrittig

 Grundfragen des Mathematikunterrichts

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Zentralmatura                    Was und warum?                       2019S   9

     Zentralmatura:
       Intention    Intention Pilotprojekt (Klagenfurt)

         Anforderungen an Verbindlichkeiten (für alle):
                     fachlich grundlegend
                          zentrale mathematische Konzepte und Tätigkeiten, globale Ideen
                     gesellschaftlich relevant
                          bildungstheoretische Orientierung, Nachhaltigkeit
                     sozial akzeptiert
                          Aushandlung mit den Betroffenen (auch Lehrplan)

                     „massig“ überprüfbar
          := „Grundkompetenzen“
         (= grundlegende, gesellschaftlich relevante mathematische Fähigkeiten, die allen
         Schüler(inne)n längerfristig verfügbar sein sollten und einer produkt‐/zustands‐
         orientierten Überprüfung zugänglich sind. )

     (Peschek & Schneider, 2016)
     Grundfragen des Mathematikunterrichts

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                 Zentralmatura                    Was und warum?                      2019S    10

            Beispiele für Grundkompetenzen und Aufgaben
     Grundkompetenzen & Aufgaben (Klagenfurt)

            GK:          Einfache Formeln aufstellen können.

      (Peschek des
     Grundfragen & Schneider,  2016)
                    Mathematikunterrichts
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           Beispiele für Grundkompetenzen und Aufgaben
     Grundkompetenzen & Aufgaben (Klagenfurt)

            GK:          Einfache Terme im Kontext deuten können.

          Aufgabenstellung:
          Im ersten Jahr nach der Unternehmensgründung erzielt ein
          Unternehmen einen Umsatz in der Höhe U1, im zweiten
          Jahr einen Umsatz in der Höhe U2, und stellt fest:
           2  1
                = - 0,04.
                1

                                            2       1
          Geben Sie an, was                             = - 0,04 im angegebenen
                                                1
          Kontext bedeutet!

      (Peschek des
     Grundfragen & Schneider,  2016)
                    Mathematikunterrichts
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                 Zentralmatura                          Was und warum?                       2019S   12

           Beispiele für Grundkompetenzen und Aufgaben
     Grundkompetenzen & Aufgaben (Klagenfurt)

            GK:          Den typischen Verlauf des Graphen einer linearen Funktion kennen.
                         Die Wirkung der Parameter k und d kennen und die Parameter in
                         unterschiedlichen Kontexten deuten können.

            Aufgabenstellungen:
            Die UNO veröffentlichte mehrere
            Prognosemodelle für die Entwicklung
            der Weltbevölkerung.
            Bei einer der vier Varianten wurde
            linear modelliert. Welche Variante
            ist dies? – Geben Sie die für diese
            Modellierung zu Grunde liegende
            jährliche Bevölkerungszunahme an!

      (Peschek des
     Grundfragen & Schneider,  2016)
                    Mathematikunterrichts
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Zentralmatura                  Was und warum?                     2019S   13

Konsequenzen für Aufbau der Prüfung (Klagenfurt)
Aus dem wesentlichen Ziel Entwicklung des MU hin zur Sicherung
mathematischer Grundkompetenzen für alle SuS folgt

    É   hohe Lösungshäufigkeit bei den Grundkompetenzen
    É   keine Kompensierbarkeit von Defiziten bei Grundkompetenzen

Daher zweiteiliger Aufbau: der Prüfung:

              Teil 1 zielen direkt auf (einzelne) GK ab
                     bestimmen das Wesentliche“ i. S. d. LBVO
                                  ”
                     hohe Lösungshäufigkeit (60 %-75 %)

             Teil 2 Reflexion & Vernetzung von GK
                    “eigenständige Anwendung in neuartigen Situationen“ i. S. d. LBVO
                    da über das Wesentliche hinausgehend“ (LBV0) keine hohe LH
                       ”
                    erforderlich (60 %-75 % für 1er)

(Modifiziert nach Peschek und Schneider, 2016)

Grundfragen des Mathematikunterrichts

            Zentralmatura                        Einblicke                    2019S   14

Änderungen seit dem Pilotprojekt

    É    kleinere Änderungen an den Grundkompetenzen (insbesondere
         Stochastik)

    É    seit 2018 höher entwickelte Technologie vorgesehen (erneut kleine
         Ämnnderung an GK); Technologie (eingesetzt): 73 % GeoGebra,
         27 % Taschenrechner mit CAS

    É    Teil 2 4–6 umfangreichere, aber gegeliederte Aufgaben, kaum
         Verneutzung von GK

    É    Kompensationspunkte aus Teil 2 (bestanden ab ca. 57 %), seit 2019
         grundsätzlich auch mit 50 % insgesamt bestanden (kommt kaum vor)

    É    bis 2018: Prüfung zweigeteilt (inkl. Absammeln), seit 2019 nicht mehr

    É    seit 2019 bei einzelnen Aufgaben auch Vergabe von halben Punkten

Grundfragen des Mathematikunterrichts

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Zentralmatura                                         Einblicke                                                  2019S    15

Überblick: Ergebnisse
Nichtbestandene Prüfungen (vor Kompensationsprüfung)

                     23,2%                                                                                         19,0%
                                                22,5%

                                                                                                                                 15,5%
                                                                                        13,6%
                                                                                                     12,3%         12,5%         12,1%
                                                                                        10,5%
                                  11,8%                      11,2%                                   9,1%
       9,7%
                                                8,1%         8,4%
                                  7,4%                                                  5,6%                       5,8%
                     6,3%                                                                                                         5,5%
       5,2%          5,8%                                    5,2%                                    4,7%
                                  4,7%          5,1%
       3,2%

       2015          2016         2017          2018         2019                2015   2016         2017          2018          2019
                     Mathematik      Englisch      Deutsch                              Mathematik      Englisch      Deutsch

Reine ORG gegenüber AHS-Langformen 1,5-3-fach höhere Durchfallquoten
Nach Kompensation ca. Mathematik um 5 %, Englisch: um 2 %, Deutsch: um 1 %

Grundfragen des Mathematikunterrichts

               Zentralmatura                                         Einblicke                                                  2019S    16

Kontextbereiche
nach OECD (2016, S. 74) + Modifikationen
  Code        Kurzbezeichnung       Beschreibung
  PE          Personal              Problems classified in the personal context category focus on activities of one's self, one's
                                    family or one's peer group. The kinds of contexts that may be considered personal inclu-
                                    de (but are not limited to) those involving food preparation, shopping, games, personal
                                    health, personal transportation, sports, travel, personal scheduling and personal finance.
  OC          Occupational          Problems classified in the occupational context category are centred on the world of work.
                                    Items categorised as occupational may involve (but are not limited to) such things as
                                    measuring, costing and ordering materials for building, payroll/accounting, quality con-
                                    trol, scheduling/inventory, design/architecture and job-related decision making.
  SE          Socio-Economic        Problems classified in the societal context category focus on one's community (whether
                                    local, national or global). They may involve (but are not limited to) such things as voting
                                    systems, public transport, government, public policies, demographics, advertising, natio-
                                    nal statistics and economics.
                                    + Anwendungen der Wirtschaftstheorie und-forschung (Ökonomie, BWL, VWL)
  SC          Scientific            Problems classified in the scientific category relate to the application of mathematics to
                                    the natural world and issues and topics related to science and technology. Particular con-
                                    texts might include (but are not limited to) such areas as weather or climate, ecology, me-
                                    dicine, space science, genetics, measurement and the world of mathematics itself.
  CL          Contextless           Kein oder rein innermathematischer Kontext (anders als bei PISA als eigene Kategorie)

(Vohns, Obereder, Egger, Riss & Scheiber, 2019)

Grundfragen des Mathematikunterrichts

                                                                        8
Zentralmatura                               Einblicke                                       2019S   17

Kontextbereiche
Statistik: (Vereinzelte Mehrfachzuordnungen)

                Text                      PE       OC                SE         SC            CL
                AHS-M 15                29, 2 %    4, 2 %           16, 7 %    16, 7 %     33, 3 %
                AHS-M 16                16, 7 %    4, 2 %           12, 5 %   20, 8 %     50, 0 %
                AHS-M 17                16, 7 %    4, 2 %           12, 5 %    16, 7 %    50, 0 %
                AHS-M 18            20, 8 %       0, 0 %            12, 5 %    12, 5 %     54, 2 %
                BHS-M 16                0, 0 %    16, 7 %           0, 0 %    72, 2 %     (*) 11, 1 %

                BHS-M 17            30, 0 %       0, 0 %        30, 0 %       40, 0 %       0, 0 %
                BHS-M 18                0, 0 %    10, 0 %       20, 0 %       60, 0 %    (*) 10, 0 %

                BAP-M 16                 5, 9 %   0, 0 %            0, 0 %     0, 0 %      94, 1 %
                BAP-M 17                 6, 3 %   0, 0 %            0, 0 %     12, 5 %     87, 5 %
                BAP-M 18                0, 0 %    0, 0 %            11, 8 %    0, 0 %      88, 2 %
                 (*): Nur einzelne Teilaufgaben ohne Kontext (Prozentsatz faktisch noch geringer)

(Vohns et al., 2019)
Grundfragen des Mathematikunterrichts

            Zentralmatura                               Einblicke                                       2019S   18

Übersicht: Aufgabenschwierigkeiten                                            (2015-2018)
nach Inhaltsbereich und Aufgabenformat

(Vohns et al., 2019)
Grundfragen des Mathematikunterrichts

                                                            9
Zentralmatura                                            Einblicke                                                                                             2019S         19

Übersicht: Vertrautheits-/Trainierbarkeits-Index                                                                                                                     (2015-2018)
nach Inhaltsbereich und Aufgabenformat

(Vohns et al., 2019)
Grundfragen des Mathematikunterrichts

                                      Zentralmatura                                            Einblicke                                                                                             2019S         20

Vertrautheits-/Trainierbarkeits-Index                                                                                                                  (2015-2018)
Insgesamt & signifikantes Ergebnis (Rangkorrelation nach Spearman, 95 % CI)

                              Insgesamt                                                                                             Funktionale Abhängigkeiten
                        0.8
                                                                                                                              0.6
                                R = 0.017 , p = 0.87                                                                                  R = - 0.59 , p = 0.0025

                        0.6

                                                                                                                              0.4
                                                                                                       Schwierigkeit (1-LH)
 Schwierigkeit (1-LH)

                        0.4

                                                                                                                              0.2

                        0.2

                                                                                                                              0.0

                        0.0
                               0.00            0.25                0.50                 0.75                                         0.0         0.1            0.2           0.3              0.4           0.5
                                                Vertrautheits-/Trainierbarkeits-Index                                                                  Vertrautheits-/Trainierbarkeits-Index

FA: hoch signifikant (p < 0.005)                                                                  [deutlich höhere Anzahl GK in diesem Bereich]

→ (Reines) Trainieren alter Prüfungsaufgaben (allenfalls) bei FA erfolgversprechend
(Vohns et al., 2019)

Grundfragen des Mathematikunterrichts

                                                                                                 10
Zentralmatura                 Einblicke                         2019S   21

Übersicht: Aufgabenschwierigkeiten                           (2015-2018)
nach standardisierter Lesbarkeit (gSMOG) und Inhaltsbereich

(Vohns et al., 2019)
Grundfragen des Mathematikunterrichts

            Zentralmatura                 Einblicke                         2019S   22

Übersicht: Textlänge [Anzahl Wörter]                       (2015-2018)
nach Inhaltsbereich und Aufgabenformat

(Vohns et al., 2019)
Grundfragen des Mathematikunterrichts

                                            11
Zentralmatura                                                     Einblicke                                      2019S   23

Aufgabenschwierigkeiten  Textlänge [Wörter]                                                                 (2015-2018)
Gesamt (Rangkorrelation nach Spearman, 95 % CI)

                                                 Insgesamt
                                           0.8

                                                    R = 0.11 , p = 0.3

                                           0.6
                    Schwierigkeit (1-LH)

                                           0.4

                                           0.2

                                           0.0
                                                               40               80                    120         160
                                                                             Textlänge (Wörter)

Kein signifikantes Ergebnis
(Vohns et al., 2019)
Grundfragen des Mathematikunterrichts

            Zentralmatura                                                     Einblicke                                      2019S   24

Ausgewählte Beispiele

Lösungsh.: 41,4 %                               Wörter: 82             gSMOG: 4,7               Kontext: CL    V/T: 0,44

Quellen: BMBF/bifie (2016), eigene Berechnungen
Grundfragen des Mathematikunterrichts

                                                                                 12
Zentralmatura                       Einblicke                             2019S   25

Ausgewählte Beispiele

Lösungsh.: 97.8 %          Wörter: 156   gSMOG: 10,72     Kontext: PE   V/T: 0,52

Quellen: BMBF/bifie (2018), eigene Berechnungen

Grundfragen des Mathematikunterrichts

            Zentralmatura                       Einblicke                             2019S   26

Ausgewählte Beispiele

Lösungsh.: 66,0 % Wörter: 80             gSMOG: 12,49     Kontext: CL   V/T: 0,28

Quellen: BMBF/bifie (2018), eigene Berechnungen
Grundfragen des Mathematikunterrichts

                                                  13
Zentralmatura                           Einblicke                                   2019S      27

       Ausgewählte Beispiele

        Lösungsh.: 34,7 %         Wörter: 18   gSMOG: 5,7            Kontext: CL         V/T: 0,69

        Quellen: BMBF/bifie (2018), eigene Berechnungen
       Grundfragen des Mathematikunterrichts

Literatur
BMBF/bifie. (2016). Standardisierte kompetenzorientierte schriftliche Reifeprüfung, AHS Mathematik,
    10. Mai 2016. Zugriff unter https://goo.gl/Q98bpg
BMBF/bifie. (2018). Standardisierte kompetenzorientierte schriftliche Reifeprüfung, AHS Mathematik,
    10. Mai 2016. Zugriff unter http://bit.ly/2WKi3LO
bmbwf. (2019). Die standardisierte schriftliche Reifeprüfung in Mathematik: Inhaltliche und organisatorische
    Grundlagen zur Sicherung mathematischer Grundkompetenzen. Wien. Zugriff unter http : / / bit . ly /
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OECD. (2016). PISA 2015 assessment and analytical framework: Science, reading, mathematic and financial
    literacy. PISA. Paris: OECD Publishing. Zugriff unter http://bit.ly/2ZnUHhS
Peschek, W. (2011). Sicherung mathematischer Grundkompetenzen am Beispiel des österreichischen
     Zentralabiturs. In M. Helmerich, K. Lengnink, G. Nickel & M. Rathgeb (Hrsg.), Mathematik Ver-
     stehen (S. 211–220). Wiesbaden: Vieweg+Teubner.
Peschek, W. & Schneider, E. (2016). PISA-Mathematik. Universität Klagenfurt (verfügbar über Moodle).
Vohns, A., Obereder, T., Egger, J. M., Riss, T. & Scheiber, S. (2019). Textverständnis oder mathematisches Ver-
    ständnis: Was macht Aufgaben der AHS-Mathematikmatura schwierig? (Vortragsaufzeichnung). Zugriff
    unter http://bit.ly/2ZRQrHH

                                                      14
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