Förderung wissenschaftlichen Denkens im Biologieunterricht Ergebnisse der Forschung für die Unterrichtspraxis

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1 Förderung wissenschaftlichen Denkens im Biologieunterricht Ergebnisse der Forschung für die Unterrichtspraxis Lehrerbildung im Dialog von Universität und Schule Veranstaltungsreihe der Universität Regensburg Regensburger Universitätszentrum für Lehrerbildung 24. April 2012

2 Gliederung 1. Verknüpfung von Forschung und Unterrichtsentwicklung komdif als Beispiel 2. Effekte kompetenzieller und sozialer Rückmeldung auf Performanz und Motivation beim wissenschaftlichen Denken eine empirische Studie als Beispiel 3. Schlussbemerkung 2

3 Wer liest was? Forschung und Unterrichtspraxis _ zwei Welten? 3 3

4 komdif Kompetenzmodelle als Basis für eine diagnosegestützte individuelle Förderung von Schülerinnen und Schülern in der Primarstufe und der Sekundarstufe I 4

5 komdif im Überblick Forschungsprogramm / Forschungsverbund komdif Kompetenzmodelle als Basis für eine diagnosegestützte individuelle Förderung von Schülerinnen und Schülern in der Primarstufe und der Sekundarstufe I Der Hamburger Schulversuch 5

6 Kompetenzen sind kontextspezifische kognitive Leistungsdispositionen, die sich funktional auf Situationen und Anforderungen in bestimmten Domänen beziehen. (DFG SPP 1293) 6

7 komdif im Überblick Beteiligte Disziplinen: Didaktiken der Fächer und Fächergruppen Deutsch Fremdsprachen Kunst Mathematik Naturwissenschaften Religion Sachunterricht Pädagogische Psychologie 7

8 Ziele von komdif (1) Entwicklung und empirische Validierung von Kompetenzmodellen Untersuchung des Einflusses kompetenzorientierter Rückmeldeformate auf individuellen Kompetenzerwerb Förderung der Diagnose- und Förderkompetenz von Lehrkräften 8

9 Ziele von komdif (2) Initiierung und Förderung der Zusammenarbeit empirisch arbeitender Fachdidaktiker und Fachdidaktikerinnen im Bereich Kompetenzforschung (mit Unterstützung der Päd. Psychologie) Stärkung der fachdidaktischen empirischen Forschung 9

10 Zentrale Ziele des Schulversuchs Nutzung von Modellen zum kumulativen Kompetenzerwerb Förderung von Kompetenzentwicklung Entwicklung alternativer Rückmeldeformate Untersuchung der Akzeptanz dieser Rückmeldeformate Untersuchung kooperativer Arbeitsformen im Rahmen der Implementation und des Transfers von Unterrichtsinnovationen Untersuchung der Wirkung und Optimierung entsprechender Unterstützungssysteme 10

11 Der Hamburger Schulversuch 48 Schulen (Primar- / Sekundarstufe I) 197 Lehrkräfte ca Schülerinnen und Schüler (An den einzelnen Schulen nehmen nicht alle Klassen am Schulversuch teil.) 11

12 Der Hamburger Schulversuch Zur Realisierung der Ziele wird in drei verschiedenen Gruppenformen gearbeitet: In Fachgruppen: Pro Fach arbeiten Setkoordinatoren aus 7 Referenzschulen zusammen mit Wissenschaftlern und LI-Mitarbeitern. In Fachsets: Jeder Setkoordinator betreut ein Set mit Fachkoordinatoren aus 6 8 Schulen (= 28 Fachsets). In Fachteams: Die Fachkoordinatoren entwickeln und implementieren mit ihren Kollegen Unterricht in ihrer Schule. 12

13 Der Hamburger Schulversuch BSB - Barbara Klüh 13

14 Forschung und Schulversuch 14

15 Forschungsarbeiten Kompetenzmodelle und -förderung Modellbasierte Diagnose und Förderung experimenteller Kompetenz (NaWi) Energieverständnis in biologischen Kontexten (SU) Entwicklung von Instrumenten zur Untersuchung der Systemkompetenz und Modellvalidierung (SU) Identifikation fachspezifischer und fachübergreifender Aspekte von Argumentationsfähigkeit am Beispiel von Evolution und Schöpfung (Biol./Rel.) Mehrsprachigkeit als Ressource? Sprachübergreifendes Lernen und Lehren im Englischunterricht der Jahrgangsstufen 7/8 (FS) Sehverstehens-Schulung als Beitrag für eine interkulturelle Sensibilisierung im Fremdsprachenunterricht (FS) 15

16 Forschungsarbeiten Rückmeldeformate / Diagnosefähigkeit von Lehrkräften Effekte kompetenzieller Rückmeldung beim wissenschaftlichen Denken (NaWi) Analyse der Verwendung von Assessments zur individualisierten Lesekompetenzförderung durch erfahrene Lehrkräfte (D) Lernen aus Fehlern im Mathematikunterricht Fehlerkultur und Strategien zum Lernen aus Fehlern (M) Reflexive Aufzeichnungspraxen im künstlerischen Portfolio (Ku) Selbst- und Fremdeinschätzung überfachlicher Schülerkompetenzen durch Schüler, Eltern und Lehrer (Psychol.) 16

17 Forschungsarbeiten Evaluation des Hamburger Schulversuchs (Psychol.) 17

18 Projekttreffen (vierteljährlich) komdif Retreat Juli Themen Methodenworkshops zu quantitativ-statistischen Methoden Fragebogenkonstruktion Gütekriterien von Tests Varianzanalyse Impulsreferat zu Unterricht und Lernen Diskussion der laufenden und geplanten wissenschaftlichen Arbeiten 18

19 Aktueller Ertrag Präsentationen auf Fachtagungen (34) Publikationen für die Schulpraxis (16) Referierte Publikationen (11) Vortragssymposium komdif auf der AEPF Herbsttagung 2011 in Klagenfurt Ausblick Veröffentlichung der ersten Ergebnisse Unterrichtswissenschaft (3/2012); Thementeil Kompetenzorientierter Unterricht (M, NaWi, überfachliche Kompetenzen) 19

20 Verknüpfung von komdif und Schulversuch über die Setarbeit hinaus - Workshops alles»könner-kongress, alles»könner-live-tag, Qualitätsmerkmale von Zeugnissen,

21 Erwartete Ergebnisse und Produkte aus komdif Adressat: Wissenschaft Erkenntnisse über die Struktur zentraler fachlicher fächerübergreifender und überfachlicher Kompetenzen Erkenntnisse über die Wirkung ausgewählter Maßnahmen zur Kompetenzförderung im Unterricht Identifikation von Bedingungsfaktoren für eine wirksame Diagnoseund Förderkompetenz von Lehrkräften hinsichtlich individueller Kompetenzförderung im Unterricht Erkenntnisse über förderliche Implementationsbedingungen für neue Unterrichtskonzepte (durch Verzahnung mit der Evaluation des Hamburger Schulversuchs alles»könner) 21

22 Erwartete Ergebnisse und Produkte aus komdif Adressat: Schulpraxis Unterrichtsmodelle zur Förderung ausgewählter fachlicher / fächerübergreifender / überfachlicher Kompetenzen Rückmeldeinstrumente zur individuellen Kompetenzförderung für den Einsatz im (Fach-)Unterricht Konkrete Hinweise für die Verbesserung der Kooperationskultur der Schulen untereinander Verbesserung der Kooperationskultur der Lehrerteams innerhalb einer Schule Produkte aus dem Hamburger Schulversuch (Fachgruppenarbeit) 22

23 Zusammenfassung - komdif Fachdidaktiken Deutsch, Fremdsprachen, Mathematik, Kunst/Musik, Naturwissenschaften bzw. Sachunterricht Religion/Gesellschaftswissenschaften Pädagogische Psychologie Professorinnen und Professoren der Universitäten Berlin, Bremen, Wien, Hamburg, Kiel Doktorandinnen/Doktoranden sowie Habilitandinnen und Habilitanden der beteiligten Disziplinen Workshops Grundlagen empirischer fachdidaktischer Forschung Methoden Akademisches Schreiben Universitäten B, HB, HH, KI, Wien Qualitativ-explorative Studien Quantitative (quasi-)experimentelle Interventionsstudien 23

24 Effekte kompetenzieller und sozialer Rückmeldung auf Performanz und Motivation beim wissenschaftlichen Denken Mareike Wollenschläger, Jens Möller & Ute Harms 24

25 Ziel der Studie Forschungsaufgabe (Koeppen et al., 2008): Untersuchung der Rückmeldung über Leistungsstand hinsichtlich einer spezifischen Kompetenz. Kompetenzielle Rückmeldung: Leistungsbeurteilung in Relation zu definierten Kompetenzstufen eines domänenspezifischen Kompetenzmodells. Effekte auf Performanz und Motivation? 25

26 Rückmeldung Information, die einer Person während oder nach einem Prozess oder Prozessschritt rückgemeldet wird, um regulierend auf Prozess- oder Prozessschritt-Ebene einzuwirken (Narciss, 2006) von externer Informationsquelle gezielt beeinflusst wird (Hattie & Timperley, 2007) 26

27 Forschung zu Rückmeldung Rückmeldung ist essenzielle Einflussgröße effektiver Lehr-/ Lernprozesse (z.b. Black & William, 1998; Kluger & DeNisi, 1996) effektiv, wenn sie (u.a.) die Lücke zwischen Ist- und Sollzustand verdeutlicht Information enthält, wie die zukünftige Aufgabenbearbeitung verbessert werden kann 27

28 Kompetenzen und Performanz Kompetenzen sind kontextspezifische kognitive Leistungsdispositionen, die sich funktional auf Situationen und Anforderungen in bestimmten Domänen beziehen. (DFG SPP 1293) Performanz ist dasjenige Verhalten, aus dem Lernen geschlossen werden kann. 28

29 Hypothesen Kompetenzielle Rückmeldung Performanz Motivation Kompetenzielle Rückmeldung enthält Informationen über Leistungsstand einer spezifischen Kompetenz Ist- und Sollzustand des Lernprozesses Verbesserungsmöglichkeiten zukünftiger Performanz Annahme: Positive Effekte auf Performanz und Motivation 29

30 Forschungsfragen Rückmeldung 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Mediator Performanz Performanz Motivation 1. Welche Effekte der kompetenziellen Rückmeldung auf Performanz und Motivation zeigen sich im Vergleich zu einer sozialen Rückmeldung und einer Kontrollgruppe mit gleichem Informationsgehalt aber keiner Einstufung der eigenen Performanz (informativ)? 2. Wie wird der positive Einfluss der kompetenziellen Rückmeldung auf die Performanz vermittelt? Mediator 30

31 Domäne: wissenschaftliches Denken Kompetenzmodell naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung (Mayer, Grube & Möller, 2008) fünfstufige Graduierung nach Komplexität und Problemlöseprozess Wissenschaftliche Fragestellung entwickeln Hypothesen aufstellen Experiment Experiment planen planen Ergebnisse deuten 31

32 Operationalisierung UV informativ Performanz Motivation Kalibrierung Bei der Planung eines Experiments werden fünf Schritte beachtet: Man sagt, was man untersuchen will. Eine Variable wird genannt. Eine Variable ist die zu untersuchende Bedingung, die im Experiment verändert, variiert wird. Diese Variable wird verändert und man sagt, wie man die Veränderungen messen will. Andere Einflussfaktoren, die nicht untersucht werden sollen, werden gleich gehalten, d.h. nicht variiert. Man sagt, an wie vielen Untersuchungsgegenständen, wie oft oder wie lange man das Experiment durchführen will. Es wird über mögliche Fehler oder Schwächen in der Planung nachgedacht und dann eine neue Untersuchung entworfen. 32

33 Operationalisierung UV kompetenziell Performanz Motivation Kalibrierung Bei der Planung eines Experiments werden fünf Schritte beachtet: Man sagt, was man untersuchen will. Eine Variable wird genannt. Eine Variable ist die zu untersuchende Bedingung, die im Experiment verändert, variiert wird. Diese Variable wird verändert und man sagt, wie man die Veränderungen messen will. Andere Einflussfaktoren, die nicht untersucht werden sollen, werden gleich gehalten, d.h. nicht variiert. Man sagt, an wie vielen Untersuchungsgegenständen, wie oft oder wie lange man das Experiment durchführen will. Es wird über mögliche Fehler oder Schwächen in der Planung nachgedacht und dann eine neue Untersuchung entworfen. Bei der Planung eines Experiments hast du gesagt, was du untersuchen willst. Du hast eine Variable genannt. Eine Variable ist die zu untersuchende Bedingung, die im Experiment verändert, variiert wird. diese Variable verändert und gesagt, wie du die Veränderungen messen willst. andere Einflussfaktoren, die du nicht untersuchen willst, gleich gehalten, d.h. nicht variiert. gesagt, an wie vielen Untersuchungsgegenständen, wie oft oder wie lange du das Experiment durchführen willst. über mögliche Fehler oder Schwächen in deiner Planung nachgedacht und hast dann eine neue Untersuchung entworfen

34 Operationalisierung UV sozial Performanz Motivation Kalibrierung Bei der Planung eines Experiments werden fünf Schritte beachtet: Man sagt, was man untersuchen will. Eine Variable wird genannt. Eine Variable ist die zu untersuchende Bedingung, die im Experiment verändert, variiert wird. Diese Variable wird verändert und man sagt, wie man die Veränderungen messen will. Andere Einflussfaktoren, die nicht untersucht werden sollen, werden gleich gehalten, d.h. nicht variiert. Man sagt, an wie vielen Untersuchungsgegenständen, wie oft oder wie lange man das Experiment durchführen will. Es wird über mögliche Fehler oder Schwächen in der Planung nachgedacht und dann eine neue Untersuchung entworfen. Bei dem Experiment, das du soeben bearbeitet hast, haben deine Mitschüler im Durchschnitt die Note 3 erreicht. Du hast im Vergleich zu deinen Mitschülern die Note

35 Design UV: kompetenziell vs. sozial vs. informativ AVs: 1) Performanz Fünf offene Papier-Bleistift-Aufgaben (Mayer et al., 2008) 2) Motivation Kurzskala intrinsischer Motivation (Wilde et al., 2009) 3) Kalibrierung (Stone, 2000) 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Vergleich tatsächliche und eingeschätzte Performanz machen wirst. (1 5) Performanz Motivation Kalibrierung 12 Items, vier Subskalen: 1. Kompetenzerleben 2. Interesse Mit meiner 3. Leistung Anspannung beim Planen von Experimenten bin ich zufrieden. 4. Wahrgenommene Wahlfreiheit Ratingskala 1-4 (1 = stimmt nicht bis 4 = stimmt genau) Schätze, wie viele richtige Angaben du bei der Planung des Experiments 35

36 Hypothesen Rückmeldung Performanz Performanz Motivation Kalibrierung Leistungsrückmeldung, basierend auf der kompetenziellen Bezugsnorm, führt im Vergleich zur sozialen und zur informativen Rückmeldung zu signifikant 1) höherer Performanz 2) höherem Kompetenzerleben (Motivation) 3) genauerer Selbsteinschätzung (Kalibrierung) 4) Mediation? 36 36

37 Beispielaufgabe Aufgaben zum Wiss. Denken Tom möchte seiner Mutter zum Geburtstag Rosen schenken, die sie draußen einpflanzen kann. In einer Gartenzeitschrift hat er gelesen, dass Rosen besser in Blumenerde wachsen als in Gartenerde. Bevor er seiner Mutter die Rosen schenkt, möchte er diese Aussage aus der Gartenzeitschrift prüfen. Plane ein Experiment, mit dem diese Aussage naturwissenschaftlich überprüft werden kann. Beschreibe das Experiment möglichst genau. 37

38 Ablauf Einführung ins Wissenschaftliche Denken Prätest- Fragebögen Experimentelle Experimentelle Variation Variation Posttest- Fragebögen Kontrollvariablen Kompetenzerleben Biologienote - interesse KFT (Figurenanalogien) Kurzskala intrinsische Motivation (KIM) (Wilde et al., 2009) Aufgabe 1 Performanzeinschätzung Rückmeldung -kompetenziell Aufgabe - sozial 2 Performanzeinschätzung Rückmeldung - informativ -kompetenziell Aufgabe - sozial 3 Performanzeinschätzung - informativ Rückmeldung -kompetenziell Aufgabe - sozial 4 Rückmeldung - informativ -kompetenziell Aufgabe 5 - sozial - informativ Kompetenzerleben Kurzskala Demographische intrinsische Motivation Items (KIM) Wilde et al.,

39 Stichprobe 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ N = 120 Schüler/innen (M = 13.24; SD = 0.54; 68 weiblich) Performanz Motivation Kalibrierung 8. Klasse Gesamtschule Randomisierung über Losverfahren ⅓ der Schüler/innen einer Klasse kompetenziell ⅓ der Schüler/innen einer Klasse sozial ⅓ der Schüler/innen einer Klasse informativ 39

40 1) Ergebnisse 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Performanz Motivation Kalibrierung 2) 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Performanz Kalibrierung 40

41 Ergebnisse 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Performanz n.s. * * * * d = 1.05 d = 0.99 d = 1.41 d = 1.07 d = 1.57 d = 1.25 d = 1.40 d = Informativ Sozial Kompetenziell 1 0 Aufgabe 1 Aufgabe 2 Aufgabe 3 Aufgabe 4 Aufgabe 5 *p <

42 Ergebnisse 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Motivation 4 3 n.s. * n.s. n.s. 2 Informativ Sozial Kompetenziell 1 0 Interesse Kompetenz Anspannung Wahlfreiheit α =.85 α =.87 p <.05; d =.56 α =.62 α =.74 p <.05; d =

43 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Kalibrierung = Genauigkeit der Selbsteinschätzung: Kalibrierung Zusammenhang mit effizienterem Lernverhalten und (Schul-) Leistung (Horgan, 1990; Schraw, et al.1993). Über- und Unterschätzung der eigenen Leistung beeinträchtigt die Performanz (Pajares & Miller, 1997). Differenzmaß: Betrag der eingeschätzten Performanz tatsächlicher Performanz (0-4) Je näher der Wert gegen 0, desto genauer ist die Einschätzung. 44

44 Ergebnisse 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Kalibrierung 4 3 n.s. * * 2 Informativ Sozial Kompetenziell 1 0 Aufgabe 2 Aufgabe 3 Aufgabe Aufgabe 3: F(2,115) = 3.82; p =.03; η p2 =.06 Aufgabe 4: F(2,116) = 3.75; p =.02; η 2 p =.06 45

45 Ergebnisse 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Kalibrierung Die Übereinstimmung der eingeschätzten und der tatsächlichen Performanz wird durch die kompetenzielle Rückmeldung höher. Kompetenzielle Rückmeldung führt zu einer genaueren Selbsteinschätzung. Vermittelt die Kalibrierung den positiven Zusammenhang zwischen Rückmeldung und Performanzsteigerung? 46

46 Mediation Rückmeldung β =.51 β =.41 Performanz 1. UV Mediator β =.25 p =.01 Kalibrierung signifikante Regression von Kalibrierung auf Rückmeldung R² =.06, F(1, 117) = 7.43, p =.01 β =.53 p = Mediator AV Signifikante Regression der Performanz auf Kalibrierung R² =.28, F(1, 117) = 45.49, p = UV+Mediator AV β UV AV wird geringer (β =.51 β =.41) 4. Sobel-Test von Kalibrierung und Rückmeldung auf die Performanz ist signifikant, t Sobel = 2.48; p =.01 47

47 Diskussion Ergebnisse der Studie zeigen: 1. kompetenziell 2. sozial 3. informativ Performanz Motivation Kalibrierung 1. Performanz: kompetenzielle Rückmeldung ist sozialer Rückmeldung und Kontrollgruppe mit gleichem Informationsgehalt, aber keiner Einstufung der eigenen Performanz, überlegen. 2. Der positive Einfluss der kompetenziellen Rückmeldung auf die Performanz wird (u.a.) durch Kalibrierung vermittelt. 48

48 Ausblick 1. kompetenziell 1. kompetenziell 2. sozial 2. sozial 3. informativ 3. informativ 4. kompetenziell + sozial Performanz Performanz Motivation Kalibrierung Motivation Selbstwirksamkeit Kalibrierung Lernzielorientierung 1) Kombination aus kompetenzieller und sozialer Rückmeldung? 2) Weitere Mediatoren? 49

49 Forschung und Schulversuch 50

50 Schlussbemerkung Weiterentwicklung von Unterrichtspraxis sollte forschungsbasiert (Wissenschaft) und erfahrungsbasiert (Schule) geschehen. Praxisentwicklung sollte forschungsbasiert sein. Fachdidaktik ist mehr als fachdidaktische Forschung. Fachdidaktische Forschung ist fachspezifische Bildungsforschung (u.a. Grundlagenforschung). 51

51 Vielen Dank! 52