The Pupil as Scientist?- Kompetenzorientierung in den Naturwissenschaften im Spannungsfeld zwischen Propädeutik, Scientific Literacy ...
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
The Pupil as Scientist? – Kompetenzorientierung in den Naturwissenschaften im Spannungsfeld zwischen Propädeutik, Scientific Literacy, Unterrichtsmethodik und Psychometrie Christoph Gut Netzwerk Fachdidaktik RKE Zürich, 04.09.20
Die Schweiz auf dem Weg zur Kompetenzorientierung
Lehr- HarmoS Entwicklung Implementation Forschung
pläne Assessments LP 21 fachdidaktische Lernwirk-
ZH Ende 2, 6, 9 (D-EDK, Modelle samkeit
SG (2004-2008) Lehrmittel
2016)
GR Bildungs- Bildungs-
Lehrpersonen-
FR standards monitoring
ausbildung
TI (EDK, 2011) (ÜGK)
… Unterricht im
Schulfeld …
Denk- & Denk- & Denk- &
Arbeits- Arbeits- Arbeits-
weisen weisen weisen
2
«The Pupil as Scientist?» – vier Fragen
Scientific Literacy Unterrichtsmethodik
Was müssen Bürger*innen Wie lernen Schüler*innen
über und zu Denken- und wissenschaftliche Denk-
Arbeiten wissen und und Arbeitsweisen?
können, damit sie mündig
und reflektiert an der Welt
teilhaben können.
Psychometrie
Propädeutik Wie können Denk- und
Denk- & Arbeitsweisen im Sinne
Können und sollen Schüler-
Arbeits- von Kompetenzen
*innen wie Wissenschaftler-
weisen gemessen und erforscht
*innen denken- und arbeiten?
werden?
3 Driver (1983)
Denk- & Arbeitsweisen als Lernziele und im Lehrplan
Welches Wissen und welche
Fähigkeiten braucht es, um
Idee der «Literacy»
Denk- und Arbeitsweisen
(Bildungsziele)
umsetzen, verstehen und
begründen zu können?
Denk- und Arbeitsweisen
Propädeutik Psychometrie
als Schüler*innen-
(Ausbildungsziele) (Kompetenzbeurteilung)
Kompetenz
Unterrichtsmethodik
(Kompetenzförderung)
4
Kompetenzbeschreibungen
«Kompetenzen sind die bei Individuen verfügbaren oder durch sie erlernbaren kognitiven
Fähigkeiten und Fertigkeiten, um bestimmte Probleme zu lösen,
sowie die damit verbundenen motivationalen, volitionalen und sozialen Bereitschaften und
Fähigkeiten, um die Problemlösung in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll
nutzen zu können.»
NICHT: «… bestimmte Fähigkeiten und Fertigkeiten, um Probleme zu lösen …»
⇒ Will man Kompetenzen beschreiben, muss man zu lösende Probleme umschreiben.
5 Weinert (2001), D-EDK (2016)
Denk- & Arbeitsweisen umsetzen können Fragen Sind diese spezifisch auf Stoffumwandlungen zugespitzte Handlungen im Hinblick auf propädeutische Ziele und/oder Bildungsziele wie Scientific Literacy sinnvoll? Ist es wichtig, dass alle Schüler*innen am Ende der 9. Klasse im Themenbereichen «Stoffumwandungen» Untersuchungen durchführen können? Ist eine Fähigkeit, die sich nur auf das Themengebiet «Stoffumwandungen» bezieht, eine förderwürdige Kompetenz im Sinne der Scientific Literacy? 6 D-EDK (2016)
Denk- & Arbeitsweisen des Weissen Hauses reflektieren
«At a news conference, Trump announced a …
emergency-use authorization … for convalescent
plasma which he characterized as a breakthrough.
Hahn said: “… a 35 percent improvement in survival
is a pretty substantial clinical benefit. What that
means is … 100 people who are sick with covid-
19, 35 would have been saved because of the
admission of plasma.”»
Evidence: people under the age of 80 who were not on a respirator and received plasma
containing high levels of antibodies had a 35% better survival rate a month after the treatment than
those who had received plasma with a low level of antibodies.
Problems: No inclusion of a comparison group of untreated patients.
No double-blinded study design
7 Washington Post (25.08.2020), BBC News (25.08.2020)Denk- & Arbeitsweisen umsetzen können vs. verstehen
«Tabletten» Ergebnis
England: SuS vergleichen meist fünf oder
mehr Temperaturen.
Norwegen: SuS vergleichen meist nur zwei
Temperaturen.
Erklärung
Im englischen Naturwissenschaftsunterricht und
in den Lehrmitteln (Curriculum) werden die SuS
Problem: Untersuche, welchen Einfluss die angehalten, immer mindestens fünf Messungen
Wassertemperatur auf die Geschwindigkeit hat, zu machen. In Norwegen nicht.
mit der sich eine Tablette auflöst.
8 TIMSS: Harmon et al. (1997)Denk- & Arbeitsweisen umsetzen können vs. verstehen
«Tabletten» Ergebnis
t
England: SuS vergleichen meist fünf oder
mehr Temperaturen.
Norwegen: SuS vergleichen meist nur zwei
Temperaturen.
Erklärung
T Im englischen Naturwissenschaftsunterricht und
in den Lehrmitteln (Curriculum) werden die SuS
Problem: Untersuche, welchen Einfluss die angehalten, immer mindestens fünf Messungen
Wassertemperatur auf die Geschwindigkeit hat, zu machen. In Norwegen nicht.
mit der sich eine Tablette auflöst.
9 Kind (1999)Aufgabenmodell NTH Naturwissenschaftlich-technisches Handeln: Beim praktischen Arbeiten werden SuS vor unterschiedliche Probleme gestellt, die eigene Problemlösungen erfordern. Das NTH-Modell unterscheidet 12 kompetenzorientierte Problemtypen. 10 Gut, Tardent et al. (in Vorbereitung)
Wissensanforderungen von Denk- & Arbeitsweisen
Problemtypen
Zusammenhänge Effekte mit Skalen
…
Untersuchen Optimieren Messen
Frage / Problem
Hypothese / Idee
Variabel-
Planung kontroll- Problemlösestrategien
strategie
Arbeitsschritte
Durchführung
Auswertung Regressions
analysen
Auswertungsmethoden
Signifi-
Reflexion kanzen- Reflexionskriterien
11
analysenDenk- und Arbeitsweisen «begründen können»
Erkenntnis gewinnen Modellieren Argumentieren
Um Denk- & Arbeitsweisen
«begründen» zu können,
Realist
braucht es ein wissen-
schaftliches Verständnis
über die Natur der Wissen-
Absolutist
schaft (Referenzdisziplin).
Relativist
Evaluativist
12 Gut & Tardent (in Vorbereitung),
Mittelsten Scheid (2009)Denk- & Arbeitsweisen beurteilen und messen
«Literacy» Wie misst man Denk- und
(Bildungsziele) Arbeitsweisen im Sinne
von Kompetenzen?
Denk- und Arbeitsweisen
Propädeutik Psychometrie
als Schüler*innen-
(Ausbildungsziele) (Kompetenzbeurteilung)
Kompetenz
Unterrichtsmethodik
(Kompetenzförderung)
13Progressionen von Kompetenzen
Eine Kompetenz kann sich in verschiedenen Richtungen weiterentwickeln.
Nicht jede psychometrisch relevante Progression (Entwicklung) kann gleich gut erfasst werden.
psychometrisch relevante
Kompetenzentwicklungen Progressionen
Eine Person wird kompetenter, wenn sie lernt
komplexere Probleme zu lösen oder Problemkomplexität
bestimmte Probleme qualitativ besser, Lösungsqualität
eigenständiger, Eigenständigkeit
in mehr fachlichen Kontexten und Performanztransfer
stabiler zu lösen. Performanzstabilität
14 Gut (2012), Gut et al. (2014)Progressionen von Kompetenzen
Eine Kompetenz kann sich in verschiedenen Richtungen weiterentwickeln.
Nicht jede psychometrisch relevante Progression (Entwicklung) kann gleich gut erfasst werden.
psychometrisch relevante Modellierungsvariante 1:
Kompetenzentwicklungen Progressionen Itemschwierigkeit a priori
modellieren und mit
Eine Person wird kompetenter, wenn sie lernt empirischer Schwierigkeit
komplexere Probleme zu lösen oder Problemkomplexität vergleichen
bestimmte Probleme qualitativ besser, Lösungsqualität Modellierungsvariante 2:
möglichst identische
eigenständiger, Problemstellungen und
homogene Aufgaben
in mehr fachlichen Kontexten und
stellen und Lösungsqualität
stabiler zu lösen. beurteilen
15Progressionen von Kompetenzen
Eine Kompetenz kann sich in verschiedenen Richtungen weiterentwickeln.
Nicht jede psychometrisch relevante Progression (Entwicklung) kann gleich gut erfasst werden.
psychometrisch relevante
Kompetenzentwicklungen Progressionen
Problem:
Eine Person wird kompetenter, wenn sie lernt
Wie geht man psycho-
komplexere Probleme zu lösen oder metrisch mit individuellen
(adaptiven) Hilfestellungen
bestimmte Probleme qualitativ besser,
beim Testen bzw. während
eigenständiger, Eigenständigkeit des Messprozesses um?
in mehr fachlichen Kontexten und
stabiler zu lösen.
16Progressionen von Kompetenzen
Eine Kompetenz kann sich in verschiedenen Richtungen weiterentwickeln.
Nicht jede psychometrisch relevante Progression (Entwicklung) kann gleich gut erfasst werden.
psychometrisch relevante Novizenproblem:
Kompetenzentwicklungen Progressionen Ein gewisser Transfer ist
notwendige Voraussetzung
Eine Person wird kompetenter, wenn sie lernt
jeder Kompetenzmessung!
komplexere Probleme zu lösen oder
Wie geht man psycho-
bestimmte Probleme qualitativ besser, metrisch mit «Fähigkeiten»
um, die nur kontext-
eigenständiger,
spezifisch vorliegen bzw.
in mehr fachlichen Kontexten und Performanztransfer gezeigt werden?
stabiler zu lösen.
17 Ruiz-Primo et al. (1993), Shavelson et al. (1993), Gao et al. (1994)Progressionen von Kompetenzen
Eine Kompetenz kann sich in verschiedenen Richtungen weiterentwickeln.
Nicht jede psychometrisch relevante Progression (Entwicklung) kann gleich gut erfasst werden.
psychometrisch relevante
Kompetenzentwicklungen Progressionen
Eine Person wird kompetenter, wenn sie lernt
komplexere Probleme zu lösen oder Stabilitätsproblem:
Viele Kompetenz-
bestimmte Probleme qualitativ besser, messungen hängen massiv
von der «Tagesform» ab.
eigenständiger,
Wie geht man psycho-
in mehr fachlichen Kontexten und metrisch mit der Instabilität
stabiler zu lösen. Performanzstabilität der Performanz um?
18 Shavelson et al. (1999), Stecher et al. (2000)Kompetenzmodellierung
Kompetenzmodell
Test- und Kodierungs-
Erhebungs- manual
Aufgaben-
design
konstruktions-
modell
Fördersituation Beurteilungs-
raster
Problemkomplexität Eigenständigkeit Lösungsqualität
Transfer
19 StabilitätAufgabenkonstruktionsmodell ExKoNawi
Zusammenhang
Wassermenge-
Teilaufgaben
Auflösegeschwindigkeit Standard erreicht? Standard erreicht?
untersuchen unter Kontrolle
der Wassertemperatur.
Zusammenhang
Wassertemperatur-
Standard erreicht? Standard erreicht?
Auflösegeschwindigkeit
untersuchen
Wird erster Werden Daten Wird der zweite Wird der Variablen-
Zusammenhang protokolliert und Zusammenhang kontrollansatz
(Variablenkontrolle daraus korrekte adäquat untersucht, angewendet?
nicht erforderlich) Schlussfolgerungen werden Daten
protokolliert und
adäquat untersucht? gezogen?
daraus korrekte
Schlussfolgerungen
gezogen?
Lösungsqualität
20 Gut et al. (2014)Learning progressions
Sachstruktur- oder kognitionsbasierte
Entwicklung des Verständnisses
«Fehlentwicklungen»
aufgrund von «Difficulties
and challanges»
Bezug zu einem
bestimmten Unterricht
21 Shavelson & Kurpius (2012)Kompetenzorientierung: Ziele und Zielkonflikte
«Literacy»
(Bildungsziele)
Denk- und Arbeitsweisen
Propädeutik Psychometrie
als Schüler*innen-
(Ausbildungsziele) (Komperenzbeurteilung)
Kompetenz
Was ist die beste
Unterrichtsmethodik Instruktionsstrategie?
(Kompetenzförderung)
22Denk- & Arbeitsweisen verstehen
Man kann die Denk- & Arbeitsweisen im Weissen
Haus richtig reflektieren und verstehen, auch wenn
man sie selber nie konkret umgesetzt hat.
Meta-Analyse von 72 Studien zu
Instruktionsstrategien bei der Förderung des
Verständnisses der Variablenkontrollstrategie:
Zwei Merkmale von Instruktionsstrategien
korrelieren signifikant mit einem positiven
Lernzuwachs bei den Schüler*innen:
- Gebrauch von Konfliktsituationen
- Gebrauch von Demonstrationen
23 Schwichow et al. (2016a)Denk- & Arbeitsweisen erwerben
Interventionsstudie
Design: Schülerinnen werden mit hands-on
Interventionen und mit Papier-und-Bleistift-
Aufgaben in Bezug auf die Anwendung der
Variablenkontroll-strategie instruiert.
Schüler*innen werden der Lernfortschritt wird
mit verschiedenen Testformaten erhoben.
Ergebnis: Die Schüler*innen scheiden bei
denjenigen Tests am besten ab, die vom
Format her der Instruktion am ähnlichsten sind.
Die Schüler*innen lernen vor allem «task-specific procedural knowledge»
und kein vertieftes Verständnis der VKS
24 Schwichow et al. (2016b)Denk- & Arbeitsweisen: Lernziel und Unterrichtsmethode
Wieso ist es schwieriger
Denk- und Arbeitsweisen «Literacy»
als Lernziel zu denken statt (Bildungsziele)
als Unterrichtsmethoden?
Denk- und Arbeitsweisen
Propädeutik Psychometrie
als Schüler*innen-
(Ausbildungsziele) (Kompetenzbeurteilung)
Kompetenz
Unterrichtsmethodik
(Kompetenzförderung)
25Denk- & Arbeitsweisen als Unterrichtsmethode Idee: SuS lernen Naturwissenschaften wie Wissenschaftler. Lernprozess wird in einem gewissen Sinne gleichgesetzt mit einem Erkenntnisgewinnungsprozess. Entwicklung von Unterrichtsmethoden wie «Entdeckendes oder Forschendes Lernen» Jedoch: Entdeckendes oder Forschendes Lernen erweist sich als wenig lernwirksame Methode. Driver (1983) zeigt auf, dass das Lernen in einem Fach entspricht nicht der Erkenntnisgewinnung in der Referenzdisziplin Erwartungen und konzeptionelles und kausales Verständnis beeinflussen die Wahrnehmungen und deren Interpretation 26
Denk- & Arbeitsweisen als Unterrichtsmethode Beobachtung: Studierende fällt es beim Planen von Unterricht schwer, Denk- und Arbeitsweise als Lernziele zu adressieren. Häufig werden Denk- und Arbeitsweisen (Vor allem beim Experimentieren) als Unterrichtmethode verwandt, um Fachwissen zu lehren. Ursache 1: Lehrplan und Lehrmittel klären die Wissensanforderungen (Strategien, Methoden) nicht explizit. Variablenkontrolle kommt als Begriff im Lehrplan nicht vor. Ursache 2: Streicht man im Lehrplan das können oder ersetzt es durch sollen, lesen sich die «Kompetenzbeschreibungen» wie Lerngelegenheiten, um Fachwissen zu erwerben. Ursache 3: Die Umsetzungen von Denk- und Arbeitsweisen erfolgt immer in einem fachlichen Rahmen und bedingt Fachwissen! Wenn im Unterricht Denk- und Arbeitsweisen thematisiert 27 werden, fehlt oft das notwendige Fachwissen und muss daher gleichzeitig erarbeitet werden.
Es braucht jetzt fachdidaktische Modelle: 4 Take-aways
«Problemlöse-
strategien»
Idee der «Literacy»
Verständnis (Bildungsziele)
zur Natur der
Wissenschaft
Denk- und Arbeitsweisen
Propädeutik Psychometrie
als Schüler*innen-
(Ausbildungsziele) (Kompetenzbeurteilung)
Kompetenz
Denk- & Arbeitsweisen Denk- und Arbeitsweisen
bedingen Fachwissen, Unterrichtsmethodik selber umsetzen wirklich
ansonsten werden sie zur (Kompetenzförderung) besser als einfach darüber
Unterrichtsmethode. nachdenken?
28Literatur
Driver, R. (1983). The pupil as scientist? Milton Keynes: Open University Press.
EDK (2011), Grundkompetenzen für die Naturwissenschaften. Nationale Bildungsstandards, Zugriff unter:
http://edudoc.ch/record/96787/files/grundkomp_nawi_d.pdf.
D-EDK (2016), Lehrplan 21. Zugriff unter https://www.lehrplan21.ch.
Gao, X., Shavelson, R. J., & Baxter, G. P. (1994). Generalizability of large-scale performance assessments in science: promises and problems.
Applied Measurement in Education, 7 (4), 323-342.
Gut, C. (2012). Modellierung und Messung experimenteller Kompetenz. Berlin: Logos.
Gut, C., Metzger, S., Hild, P., & Tardent, J. (2014). Problemtypenbasierte Modellierung und Messung experimenteller Kompetenzen von 12- bis 15-
jährigen Jugendlichen“. PhyDid B, Didaktik der Physik, Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung.
Gut, C., Pfirter, H. A., & Tardent, J. (2016). Modellkompetenz im Naturwissenschaftsunterricht – Förderung und Diagnose. In M. Naas (Hrgs.),
Kompetenzorientierter Unterricht auf der Sekundarstufe I (S. 227-255). Bern: hep.
Gut, C., & Tardent, J. et al. (Hrsg.) (in Vorbereitung). Naturwissenschaftlich-technisches Handeln als Kompetenz der Sekundarstufe 1. Bern: hep.
Gut, C., & Tardent, J. (in Vorbereitung). Argumentieren im Naturwissenschaftsunterricht – Förderung und Diagnose einer Basiskompetenz der
Erkenntnisgewinnung. In H. Lötscher, M. Naas & M. Roos ( Hrsg.), Kompetenzorientiert beurteilen. Bern: hep.
Harmon, M., et al. (1997). Performance Assessment in IEA’s Third International Mathematics and Science Study. Chestnut Hill: Boston College.
Kind, P. M. (1999). Performance assessment in science – What are we measuring? Studies in Educational Evaluation, 25, 179-194.
Mittelsten Scheid, N. (2009). Argumentation aus metakognitiver Perspektive – Leitlinien für Massnahmen zur Professionsentwicklung
naturwissenschaftlicher Lehrkräfte. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 15, 173-193.
29Literatur
Ruiz-Primo, M. A., Baxter, G. P., & Shavelson, R. J. (1993). On the stability of performance assessments. Journal of Educational Measurement, 30
(1), 41-53.
Schwichow, M., Croker, S., Zimmerman, C., Höffler, T., & Härtig, H. (2016a). Teaching the control-of-variables strategy: a meta-analysis“.
Developmental Review, 39, 37-63.
Schwichow, M., Zimmerman, C., Croker, S., & Härtig, H. (2016b). What students learn from hands-on activities. Journal of Research in Science
Teaching, 53 (7), 980–1002.
Shavelson, R. J., Baxter, Gail P., & Gao, X. (1993). Sampling variability of performance assessments. Journal of Educational Measurement, 30 (3),
215-132.
Shavelson R.J., & Kurpius A. (2012) Reflections on learning progressions. In A. C. Alonzo & A. W. Gotwals (Hrgs.), Learning progressions in
science (S. 13-26). Rotterdam: SensePublishers.
Shavelson, R. J., Ruiz-Primo, M. A., & Wiley, E. W. (1999). Note on sources of sampling variability in science performance assessments“. Journal
of Educational Measurement, 36 (1), 61-71.
Stecher, B. M., Klein, S. P., Solano-Flores, G., McCaffrey, D., Robyn, A., Shavelson, R. J., & Haertel, E. (2000). The effects of content, format, and
inquiry level on science performance assessment scores. Applied Measurement in Education, 13 (2), 139-160.
Weinert, F. E. (2001). Vergleichende Leistungsmessung in Schulen – eine umstrittene Selbstverständlichkeit. In F. E. Weinert (Hrsg.),
Leistungsmessung in Schulen (S. 17-31). Weinheim: Beltz.
30Sie können auch lesen
