Nationale Bildungsstandards Physik Modellierung physikalischer Kompetenz

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1 Nationale Bildungsstandards Physik Modellierung physikalischer Kompetenz Horst Schecker Abt. Physikdidaktik FB 1 Physik/Elektrotechnik

2 Kompetenzbegriff nach Weinert (1999) (s.a. Klieme et al. 2001) Fähigkeit, bestimmte Probleme zu lösen -> Domänen-spezifisch A competence is the ability to successfully meet complex demands in a particular context. DeSeCo (2003) Voraussetzungen kognitive Fähigkeiten und Fertigkeiten (Wissen, Routinen, fachbezogenes Gedächtnis,...) [ ] motivationale, volitionale und soziale Dispositionen zu ihrer Nutzung A competence is not reducible to its cognitive dimension (DeSeCo) Werden in fachdidaktischen und lernpsychologischen Untersuchungen i.d.r. nicht berücksichtigt

3 Modellierung von Kompetenz

4 Was ist ein Kompetenzmodell? Ein Kompetenzmodell ist die Struktur einer nach Dimensionen (Inhaltsbereiche, Prozesse, Ausprägungen,..) gegliederten Beschreibung des Gefüges der Fähigkeiten, über die ein Lernender verfügen soll. --> normatives Modell Ein Kompetenzmodell ist die Struktur einer nach Dimensionen (Inhaltsbereiche, Prozesse, Ausprägungen,...) gegliederten Beschreibung eines typischen Gefüges von Fähigkeiten, mit dem man die Testleistungen von Lernenden rekonstruieren bzw. erklären kann. --> deskriptives Modell

5 Kompetenzmodellierung Zielzustand ist... die Kompetenzbereiche lauten... auf der Stufe... normative Struktur- Kompetenz Entwicklungs- deskriptive von Kl. 7 zu Kl. 9 ändert sich... Schüler verhalten sich, als ob...

6 National Curriculum (England) normative Kompetenz Struktur- Bereiche Stufen Entwicklungs- deskriptive

7 National Curriculum for England Science 4 Bereiche ( Programmes of Study ) naturwissenschaftliches Arbeiten ( scientific enquiry ) Leben ( life processes and living things ) Materie und ihre Eigenschaften ( materials and their properties ) Physikalische Vorgänge ( physical processes ) 9 Stufen ( levels ) einfache Erklärungen von Phänomenen (Stufe 1 bis 3)... quantitative Betrachtungen (Stufe 6/7) Verständnis des Nutzens von n (Stufe 8+) 4 Entwicklungsstadien ( key stages ) Beginn bis Ende Pflichtschulzeit Zielvorgaben ( attainment targets ): Levels am Ende bestimmter Key Stages

8 TIMSS Voruniversitäre Physik (Klieme 2000) normative Struktur- Bereiche Stufen Kompetenz Entwicklungs- deskriptive

9 Voruniversitäre Physik (TIMSS, Klieme 2000) Kompetenzstufen I II III IV V Lösen von Routineaufgaben mit Mittelstufenwissen Anwendung von Faktenwissen zur Erklärung einfacher Phänomene der Oberstufenphysik Anwendung physikalischer Gesetze (Größengleichungen) zur Erklärung experimenteller Effekte auf Oberstufenniveau Selbständiges fachliches Argumentieren und Problemlösen Überwinden von Fehlvorstellungen

10 Nationale Bildungsstandards Physik normative Struktur- Bereiche Stufen Kompetenz Entwicklungs- deskriptive

11 Die nationalen Bildungsstandards Physik

12 Mittlerer Schulabschluss Physik 4 Kompetenzbereiche Fachwissen strukturiert nach Basiskonzepten" Erkenntnisgewinnung Untersuchungsmethoden und Denkweisen Kommunikation fachbezogen kommunizieren Bewertung Beziehungen zwischen Naturwissenschaft, Technik und Gesellschaft

13 Mittlerer Schulabschluss Physik 4 Kompetenzbereiche Fachwissen strukturiert nach Basiskonzepten" Erkenntnisgewinnung Wechselwirkung Untersuchungsmethoden und Denkweisen Kommunikation fachbezogen kommunizieren 4 Basiskonzepte Materie Systeme Energie Standards "Fachwissen": Schüler/innen... Bewertung F 1 verfügen Beziehungen über ein zwischen strukturiertes Naturwissenschaft, Basiswissen auf der Technik Grundlage der Gesellschaft Basiskonzepte F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften, Naturkonstanten sowie einfache physikalische Gesetze wieder F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Löung von Aufgaben und Problemen F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an F 5 ziehen Analogien zum Lösen von Aufgaben und Problemen heran

14 Mittlerer Schulabschluss Physik 4 Kompetenzbereiche Fachwissen strukturiert nach Leitideen ( Basiskonzepte ) Erkenntnisgewinnung Untersuchungsmethoden und Denkweisen Kommunikation fachbezogen kommunizieren Bewertung Beziehungen zwischen Naturwissenschaft, Technik und Gesellschaft Standards Bewertung (Auszug) Chancen und Grenzen physikalischer Sichtweisen aufzeigen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien nutzen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen benennen

15 Wiedergabe Anwendung Transfer Erkenntnisgewinnung Fachwissen Energie Materie Wechselwirkung System Anforderungsbereich Kommunikation Bewertung Kompetenzbereich

16 Basiskonzept Physik System Wechselwirkung Materie Energie Wiedergabe Anwendung Transfer Fachwissen Anforderungsbereich Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Kompetenzbereich

17 Basiskonzept Chemie Stoff/Teilchen Struktur/Eigenschaft chem. Reaktion Energie bei Stoffumwandlungen Wiedergabe Anwendung Transfer Fachwissen Anforderungsbereich Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Kompetenzbereich

18 Basiskonzept Biologie Entwicklung Struktur und Funktion System Wiedergabe Anwendung Transfer Fachwissen Anforderungsbereich Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Kompetenzbereich

19 Basiskonzept Physik System Wechselwirkung Materie Energie Wiedergabe Anwendung Transfer Fachwissen Anforderungsbereich Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Kompetenzbereich

20 Wiedergabe Anwendung Transfer Fachwissen Anforderungsbereich Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Kompetenzbereich

21 Bildungsstandards Physik Mittlerer Schulabschluss Anforderungsbereich I II III Fachwissen wiedergeben anwenden verknüpfen Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung Kommunikation beschreiben mit vorgegebenen Darstellungsformen arbeiten nutzen geeignete Formen nutzen problembezogen auswählen Formen selbstständig auswählen Bewertung nachvollziehen vorgeg. Bewertungen kommentieren eigene Bewertungen vornehmen

22 Aufgabenbeispiel Schilddrüse Basiskonzept Materie: Materie ist strukturiert

23 Aufgabenbeispiel Schilddrüse Basiskonzept Materie: Materie ist strukturiert

24 Schilddrüse Mustereinstufung nach NBS

25 Wozu dienen Kompetenzmodelle? In der Bildungsplanung System Monitoring Formulierung realistischer Ziele (durch Revision von Bildungsstandards) In der fachdidaktischen Forschung Untersuchung von Kompetenzentwicklungsprozessen kontinierlich oder sprunghaft? als Zugewinn oder Strukturwechsel? Untersuchung von Kompetenzstrukturen monolithisch oder mehrschichtig? hierarchisch oder parallel?

26 System Monitoring: Erreichen die Schüler normgerechte Kompetenzen? Wiedergabe Anwendung Transfer Erkenntnisgewinnung Fachwissen Energie Materie Wechselwirkung System Stufe Kommunikation Bewertung Bereich

27 Wie abhängig sind Kompetenzen von der Handlungs- oder Problemsituation? Gesellschaft Alltag Kontext Unterricht Physik Chemie Wiedergabe Anwendung Transfer Erkenntnisgewinnung Fachwissen Energie Materie Wechselwirkung System Stufe Kommunikation Bewertung Bereich

28 Konzept Wie konzeptspezifisch sind Kompetenzen? Materie Energie Wiedergabe Anwendung Transfer Fachwissen Stufe Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung Bereich

29 Fachdidaktische Forschung an und mit Kompetenzmodellen Formulierung von Kompetenzstrukturmodellen mit Anschlussfähigkeit an die Nationalen Bildungsstandards Entwicklung von modellbasierten Testinstrumenten und Verfahren Erforschung der Relevanz der Dimensionen für Kompetenzmodelle Inhaltsbereiche/Basiskonzepte Prozesse Kontexte Ausprägungen kognitive Fähigeiten Längsschnittstudien zu Kompetenzentwicklungsmodellen Untersuchung sinnvoller Graduierungen naturwiss. Kompetenz

30 Brauchen wir nationale Bildungsstandards? Chancen Klärung von Unterrichtszielen durch Operationalisierung (Aufgaben) empirische Überprüfung der tatsächlichen Unterrichtswirkungen Überprüfung der Leistungsfähigkeit des Bildungssystems Anlässe zur Intensivierung der Arbeit der Fachgruppen (Umsetzung) Risiken Einengung von Freiräumen für Innovation bildungsbürokratische Umsetzung mangelnde Unterstützung der Schulen bei der Umsetzung Zentrale Prüfungen statt schulinterne Curricula

31 Forschungs- und Entwicklungsbedarfe Empirische Forschung zu Standards inhaltliche Konkretisierung des Kompetenzmodells Aufgabenentwicklung für Unterricht und Tests Testentwicklung und -erprobung (i.r. des Monitorings) empirische Überprüfung des Kompetenzmodells und seiner Stufen Überarbeitung des Modells und der Stufen-Inhalte Entwicklungsforschung zu Unterrichtsthemen Nature of Science Unterrichtskonzeptionen zur modernen Physik Kosmologie, Astrophysik nichtlineare Physik verbesserte Konzeptionen für Thermodynamik Schulstufenübergreifende Abstimmungen über Standards