Auswertung der Vergleichsarbeit. in den Fächern Biologie, Chemie und Physik. Gymnasien. Schuljahrgang 8, Schuljahr 2010/11

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1 Auswertung der Vergleichsarbeit in den Fächern Biologie, Chemie und Physik Gymnasien Schuljahrgang 8, Schuljahr 2010/11 Landesinstitut für Schulqualität und Lehrerbildung

2 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Anlage der Vergleichsarbeit Anliegen und Struktur Bezüge zu den Lehrplänen, Rahmenrichtlinien und Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss Zum Aufbau der Arbeit Die Arbeit aus Sicht der Lehrkräfte Darstellung der Ergebnisse im Überblick Ergebnisse unter verschiedenen Aspekten Hinweise zur Weiterarbeit Seite 2 von 20

3 1 Anlage der Vergleichsarbeit Dieser Auswertungsbericht berücksichtigt die Ergebnisse der Gymnasien und der Klassen des gymnasialen Bildungsganges der Kooperativen Gesamtschulen. 1.1 Anliegen und Struktur Seit 2004 werden in Sachsen-Anhalt landesweite Vergleichsarbeiten in den naturwissenschaftlichen Fächern der Sekundarstufe I mit dem Ziel durchgeführt, den Stand der Entwicklung der Schülerinnen und Schüler im Hinblick auf die allgemeinen, also fächerübergreifenden naturwissenschaftlichen Kompetenzen in den Bereichen Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung zu erfassen, wie sie in den Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss und den Bildungsplänen des Landes Sachsen-Anhalt beschrieben werden. Daraus sollen Hinweise abgeleitet werden für Fachschaften und Lehrkräfte zur Weiterentwicklung des naturwissenschaftlichen Unterrichts der Einzelschule und zur gezielten Förderung einzelner Schülerinnen und Schüler, Fachmoderatorinnen und Fachmoderatoren, Fachbetreuerinnen und Fachbetreuern zur Entwicklung eines Fortbildungsangebotes zur zielgerichteten Überwindung von Defiziten, Mitglieder von Lehrplanfachgruppen zur Überarbeitung curricularer Vorgaben bzw. Entwicklung unterstützender Materialien. Ein Ausgangspunkt dieser Vergleichsarbeit war der Gedanke, dass in den Fächern Biologie, Chemie und Physik an der Entwicklung vergleichbarer Kompetenzen gearbeitet wird, dazu gehören insbesondere das Beschreiben von Phänomenen aus Natur und Technik, das Planen und Auswerten von Experimenten, das Ermitteln und Bewerten von Informationen aus Texten bzw. dem Tafelwerk oder aus Tabellen und grafischen Darstellungen. Gemeinsam war dabei auch immer das Anliegen, die Lehrkräfte der drei naturwissenschaftlichen Fächer zur abgestimmten Arbeit an ihren Schulen anzuregen und dabei die Ergebnisse der Vergleichsarbeit zielgerichtet zu nutzen. Dieser gesamte Prozess wird durch das Landesinstitut evaluiert. Über die Ergebnisse wird im Herbst 2011 auf dem Bildungsserver Sachsen-Anhalt informiert. Diese Auswertung beruht auf den Daten von 78 Gymnasien bzw. Gymnasialzweigen Kooperativer Gesamtschulen mit 6047 teilnehmenden Schülerinnen und Schülern (das entspricht 94 Prozent). Die Aufgaben der Vergleichsarbeit und die Hinweise zur Korrektur sind auf dem Bildungsserver veröffentlicht. Seite 3 von 20

4 1.2 Bezüge zu den Lehrplänen, Rahmenrichtlinien und Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss Bei der Erarbeitung der Vergleichsarbeit wurden durch die Aufgabenkommission folgende Dokumente berücksichtigt: Rahmenrichtlinien für das Gymnasium in den Fächern Biologie, Chemie und Physik (2003) Fach Sjg. Thema (Inhalte) Biologie 5/6 Anpassung der Fische an das Leben im Wasser (Kiemenatmung, Ernährung der Fische, Schutz der Gewässer) Sexualität und Entwicklung des Menschen (vorgeburtliche Entwicklung) Chemie 7/8 Stoffe erkennt man an ihren Eigenschaften (Chemie als Naturwissenschaft, Löslichkeit, Periodensystem der Elemente als Arbeitsmittel) Physik 7/8 Schwimmen, Schweben, Fliegen Ergebnisse von Kraftwirkungen (Sinken, Aufsteigen, Archimedes sches Gesetz) Rahmenrichtlinien für die Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss für die Fächer Biologie, Chemie und Physik (Beschlüsse der KMK vom ), insbesondere zu den Basiskonzepten der jeweiligen Fächer und den Kompetenzbereichen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Seite 4 von 20

5 1.3 Zum Aufbau der Arbeit In der Vergangenheit wurden verschiedene Varianten hinsichtlich der einbezogenen Fächer und der Arbeitszeit erprobt, um das Verhältnis von Aufwand der Datenerhebung und Nutzung der daraus folgenden Aussagen zu verbessern. Im Schuljahr 2010/11 wurde eine Variante gewählt, die im Umfang und in der Struktur den bundesweiten Vergleichsarbeiten VERA 8 in den Fächern Deutsch, Englisch und Mathematik entspricht. Die Vergleichsarbeit enthielt je eine UNIT mit einer Bearbeitungszeit von ca. 15 bis 20 Minuten zu den Fächern Biologie, Chemie und Physik sowie eine weitere UNIT zum komplexen Thema Wasser mit einer Bearbeitungszeit von ca. 30 Minuten. Dabei wurden bestimmte allgemeine naturwissenschaftliche Kompetenzen wiederholt getestet, sodass ein fächerübergreifender Vergleich möglich wurde. Schwerpunkte der getesteten Kompetenzen waren folgende: Kompetenzen Aufgaben flexibles Anwenden von Fachwissen in neuen Kontexten 1b, 4.1, 4.2 Darstellen von Messwerten in Diagrammen bzw. deren Interpretation 3c Ermitteln von Informationen aus Sachtexten, aus Diagrammen, aus dem Tafelwerk oder aus Wertetabellen 1, 2a, 3b, Beschreiben von Beobachtungen und von Experimenten 3a, 3b, 4.1a, 4.2, 4.3 Beschreiben und Begründen des Verhaltens in vorgegebenen Situationen 2c, 4.4 Seite 5 von 20

6 1.4 Die Arbeit aus Sicht der Lehrkräfte Mit der Meldung ihrer Schuldaten an das LISA hatten die Lehrkräfte auch die Möglichkeit, die Angemessenheit der Aufgabenstellungen der Vergleichsarbeit einzuschätzen und weitere Bemerkungen zu machen. Angemessenheit der Aufgabenstellung Von den 78 an der Vergleichsarbeit teilnehmenden Schulen haben 65 eine Einschätzung abgegeben: sehr leicht 0% eher leicht 9% angemessen 83% eher schwer 8% sehr schwer 0% Abb. 1: Einschätzung der Lehrkräfte zur Angemessenheit der Aufgaben Von einzelnen Schulen, die die Arbeit als etwas zu leicht eingeschätzt haben, wurde insbesondere die Bearbeitungszeit als zu umfangreich angesehen. Bemerkungen und Hinweise Von 50 der 78 Schulen wurden keine weiteren Bemerkungen oder Hinweise angegeben, was als weitgehende Akzeptanz interpretiert werden kann. Das Spektrum der Meinungen von den Schulen, die zusätzliche Hinweise oder Bemerkungen gemacht haben, ist sehr breit: - grundsätzlich positive Einschätzung von einigen, z. B.: Lob für die gute fächerübergreifende Verknüpfung in Aufgabe 4! Die verschiedenen Kompetenzbereiche sind gut berücksichtigt. Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 6 von 20

7 Einzelkritiken von anderen Auf wiederholt geäußerte Kritikpunkte soll im Folgenden kurz eingegangen werden. Bewertungsvorgaben sind zu grob Von sieben Schulen wurde kritisch angemerkt, dass die gemachten Vorgaben der Bewertungseinheiten (BE) eine differenzierte Bewertung der Schülerleistung nicht zulassen würden. An folgendem Beispiel wird das Problem deutlich: Leite aus dem PSE drei Angaben zum Atombau ab. (Vorgabe: 1 BE) Dieser Punkt durfte nur erteilt werden, wenn die Schülerin oder der Schüler drei Angaben abgeleitet (nicht nur genannt) hatte. Wurden nur zwei Angaben abgeleitet immerhin 67 % der Leistung erbracht durfte der Punkt nicht erteilt werden. Hier wird ein prinzipieller Unterschied zwischen zentralen Vergleichsarbeiten, die nicht zur Notenfindung vorgesehen sind, und Klassenarbeiten deutlich. Aus der Vergabe oder Nichtvergabe der einen Bewertungseinheit können durch die Aufgabenkommission folgende Informationen abgeleitet werden: 72 % der Schülerinnen und Schüler können diese Aufgabe vollständig und korrekt bearbeiten. Dabei schwankt der Wert an den einzelnen Schulen erheblich (zwischen 13 % und 98 %). 2 % haben diese Aufgabe überhaupt nicht bearbeitet. Auch dieser Wert schwankt zwischen den Einzelschulen (zwischen 0 % und 39 %). Eine feinere Datenerhebung hätte auch den Aufwand mehr als verdoppelt: 75 statt 36 Bewertungseinheiten. Wenn die Lehrkräfte eine Zensierung der einen oder anderen Schülerleistung vornehmen möchten, ist allerdings eine Feingliederung notwendig; in diesem Fall vielleicht sogar sechs Bewertungseinheiten (jeweils Ableiten und Angeben einer Eigenschaft). Getestete Inhalte entsprechen nicht den Rahmenrichtlinien Lehrkräfte von neun Schulen haben sich kritisch dazu geäußert, dass die Schülerinnen und Schüler sich mit naturwissenschaftlichen Gegenständen auseinandersetzen mussten, die erst im Schuljahrgang 9 behandelt werden (Aufgabe 4.3 Eutrophierung in Biologie im Thema 11.4). Der Themenbereich wird gemäß Rahmenrichtlinien erstmals im Schuljahrgang 5/6 und vertiefend im Schuljahrgang 9 behandelt. Gemäß dem Erwartungshorizont war die Bearbeitung der Teilaufgabe auf dem Niveau des Schuljahrgangs 5/6 ausreichend. Seite 7 von 20

8 Des Weiteren wurde von einigen Lehrkräften kritisiert, dass nur sehr kleine Inhaltsbereiche aus den Fächern Chemie und Physik getestet wurden, die zudem noch in vorangegangenen Schuljahren behandelt wurden. Auch hier zeigen sich prinzipielle Unterschiede zwischen zentralen Vergleichsarbeiten und Klassenarbeiten. Vergleichsarbeiten testen, wie dauerhaft und flexibel anwendbar grundlegende Wissensbestände sind und wie ausgeprägt allgemeine naturwissenschaftliche Kompetenzen sind. Klassenarbeiten prüfen vor allem den Lernerfolg bzgl. eines kürzeren Zeitraumes und inhaltlich abgegrenzten Gebietes. Anmerkungen zur einzelnen Aufgabenstellungen und zu den Bewertungshinweisen Von einigen Schulen wurden folgende Hinweise gegeben, die bei der Erarbeitung der nächsten Vergleichsarbeit in geeigneter Weise berücksichtigt werden: Einzelne Aufträge sollten präziser formulieren werden. Für die Darstellungen der Schülerinnen und Schüler sollte mehr Platz zur Verfügung gestellt werden. Die einzelnen Teilaufträge sollten übersichtlicher angeordnet werden. Die zu beschreibenden Zeichnungen sollten instruktiver und größer dargestellt werden. Seite 8 von 20

9 2 Darstellung der Ergebnisse im Überblick Im Folgenden werden die landesweit erreichten Mittelwerte für jede einzelne Aufgabe und Teilaufgabe angegeben. Zugleich ist auch dargestellt, welchem Kompetenzbereich die jeweilige Teilaufgabe zugeordnet wird. Aus der Gesamtschau wird ersichtlich, dass erst mit allen vier Aufgaben das Spektrum der Kompetenzbereiche abgedeckt wird. Auf einzelne Teilaufgaben und dabei festgestellte typische Schülerfehler wird im Abschnitt 4 genauer eingegangen. Aufgabe 1: Stoffe und ihre Eigenschaften Aufgabe 1a - zwei Fehler gefunden und korrigiert 83% Aufgabe 1a - zwei weitere Fehler gefunden und korrigiert 22% Aufgabe 1b - drei Angaben aus PSE ermittelt 52% Aufgabe 1c - Element benannt 85% Aufgabe 1c - Modell der Elektronenverteilung 56% Aufgabe 1d - erste Zeile korrekt 65% Aufgabe 1d - zweite Zeile korrekt 92% Aufgabe 1d - dritte Zeile korrekt 71% Fachwissen anwenden Erkenntnisse gewinnen Kommunizieren Bewerten Abb. 2: Landesmittelwerte der Teilaufgaben der Aufgabe 1 Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 9 von 20

10 Aufgabe 2: Lebensweisen und deren Folgen Aufgabe 2a - eine Aussage formuliert Aufgabe 2a - zweite Aussage formuliert 87% 92% Aufgabe 2a - dritte Aussage formuliert 69% Aufgabe 2b - Inhalt korrekt dargestellt 79% Aufgabe 2b - Form eines Berichts eingehalten 34% Aufgabe 2c - drei Ratschläge formuliert 84% Fachwissen anwenden Erkenntnisse gewinnen Kommunizieren Bewerten Abb. 3: Landesmittelwerte der Teilaufgaben der Aufgabe 2 Aufgabe 3: Körper im Wasser Aufgabe 3a - zwei Veränderungen genannt 84% Aufgabe 3b - Experiment beschrieben 33% Aufgabe 3c - Achsen korrekt 60% Aufgabe 3c - Werte korrekt 90% Aufgabe 3c - Ausgleichsgerade eingezeichnet Aufgabe 3c - Zusammenhang angegeben 52% 49% Aufgabe 3c - Begründung angeführt 30% Aufgabe 3d - ein richtiges Wertepaar 73% Aufgabe 3d - richtige Ursache genannt 31% Aufgabe 3e - richtigen Wert angekreuzt 62% Fachwissen anwenden Erkenntnisse gewinnen Kommunizieren Bewerten Abb. 4: Landesmittelwerte der Teilaufgaben der Aufgabe 3 Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 10 von 20

11 Aufgabe 4: Fischesterben Aufgabe 4.1.a - korrekt zugeordnet 97% Aufgabe 4.1.a - Begründung angegeben 60% Aufgabe 4.1.b - korrekte Aussage formuliert Aufgabe 4.1.b - Begründung angegeben 91% 97% Aufgabe Veränderungen 1-2 beschrieben 80% Aufgabe Veränderungen 2-3 beschrieben 68% Aufgabe Veränderungen 1-2 erklärt 56% Aufgabe Veränderungen 2-3 erklärt 29% Aufgabe Beobachtungen, Stoffe zugeordnet 95% Aufgabe noch 2 Beobachtungen, Stoffe zugeordnet Aufgabe mögliches Verhalten beschrieben 69% 74% Aufgabe Verhalten sinnvoll begründet 46% Fachwissen anwenden Erkenntnisse gewinnen Kommunizieren Bewerten Abb. 5: Landesmittelwerte der Teilaufgaben der Aufgabe 4 Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 11 von 20

12 3 Ergebnisse unter verschiedenen Aspekten Kompetenzbereiche Fachwissen anwenden 60% Erkenntnisse gewinnen 68% Kommunizieren 69% Bewerten 65% Abb. 6: Kumulierte Landesmittelwerte bzgl. der einzelnen Kompetenzbereiche Anforderungsbereiche AFB I 76% AFB II 67% AFB III 47% Abb. 7: Kumulierte Landesmittelwerte bzgl. der einzelnen Anforderungsbereiche Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 12 von 20

13 Aufgabenformate offene Aufgaben 72% halboffene Aufgaben 68% geschlossene Aufgaben 52% Abb. 8: Kumulierte Landesmittelwerte bzgl. einzelner Aufgabenformate (Antwortformate) Es ist erkennbar, dass die Schülerinnen und Schüler Aufgaben aus allen Kompetenzbereichen kumuliert in etwa gleicher Qualität bearbeiten konnten. Aufgaben vom Anforderungsbereich I, die eine geübte Anwendung von Wissen oder Routinen erforderten, wurden in der Regel besser bearbeitet als Aufgaben, die einen Transfer auf andere Kontexte (AFB II) oder das Lösen von Problemen (AFB III) erforderten. Es wird ersichtlich, dass die Schülerinnen und Schülern Aufgaben mit geschlossenem Antwortformat nicht ganz so bearbeiten konnten, wie andere Aufgabenformate. Die folgenden vergleichenden Betrachtungen einzelner Teilaufgaben zu ähnlichen Kompetenzen zeigen, dass die Lösungshäufigkeit auf höheren Kompetenzniveaus abnimmt. Während die meisten Teilaufgaben von fast allen Schülerinnen und Schülern (wenn auch nicht immer erfolgreich) bearbeitet wurden, gibt es einige Teilaufgaben, an den sich ein Teil gar nicht erst versuchte. Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 13 von 20

14 Ermitteln von Informationen aus einer Wertetabelle 0% 97% aus dem Tafelwerk 1% 64% aus einem vorgegebenen Diagramm 0% 70% aus dem Periodensystem 2% 85% aus einem Text 2% 22% vollständig und korrekt bearbeitet nicht bearbeitet aus einem selbst gezeichneten Diagramm 11% 49% Abb. 9: Landesmittelwerte von einzelnen Teilaufgaben zum Ermitteln von Informationen Beschreiben von Beobachtungen ein Merkmal 0% 97% mehrere Merkmale 0% 84% vollständig und korrekt bearbeitet zeitliche Veränderung mehrerer Merkmale 1% 68% nicht bearbeitet Abb. 10: Landesmittelwerte von einzelnen Teilaufgaben zum Beschreiben von Beobachtungen Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 14 von 20

15 Planung und Auswertung von Experimenten Messverfahren beschreiben 9% 33% Achsen einteilen und beschriften 1% 60% Werte eintragen 1% 90% Ausgleichsgrade einzeichnen 11% 52% richtig bearbeitet Zusammenhang angeben 23% 49% nicht bearbeitet Zusammenhang begründen 30% 28% Messabweichung angeben 9% 73% Grund für Messabweichung angeben 31% 20% Abb. 11: Landesmittelwerte von einzelnen Teilaufgaben zum Planen und Auswerten von Experimenten Verfassen von Sachtexten den Inhalt korrekt dargestellt 2% 79% die Form eines Berichts eingehalten 34% richtig bearbeitet nicht bearbeitet Abb. 12: Landesmittelwerte von einzelnen Teilaufgaben zum Verfassen von Sachtexten Quelle: Bildungsserver Sachsen-Anhalt Lizenz: Creative Commons (CC BY-NC-SA 3.0) Seite 15 von 20

16 4 Hinweise zur Weiterarbeit Im Folgenden werden zu den Teilaufgaben, bei deren Bearbeitung die Schülerinnen und Schüler besondere Schwierigkeiten hatten, typische Schülerfehler aufgezeigt, die durch die Analyse von 36 Originalarbeiten aus 12 Gymnasien ermittelt wurden, und spezifische Hinweise zur Weiterarbeit gegeben. Insbesondere wird auf einzelne niveaubestimmende Aufgaben hingewiesen. Die angegebenen Prozentwerte beziehen sich auf diese Stichprobe. Aufgabe 1a Anliegen der Aufgabe typische Schülerfehler Hinweise zur Weiterarbeit Informationen des Sachtextes mit Vorwissen in Beziehung setzen (Fehler im Text finden und korrigieren). fachlicher Fehler Häufigkeit des Findens und Korrigierens Geschichte 89 % Befragungen 47 % Herstellungskosten 92 % Bewegung 61 % Nur einem Teil der Schülerinnen und Schülern gelingt die Abgrenzung der Naturwissenschaft Chemie. Offensichtlich bestehen bei vielen Unklarheiten darüber, mit welchen Methoden naturwissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden und welche dazu nicht geeignet sind. Fächerübergreifend abgestimmt könnten vielfältige Übungen zu Sachtexten aus unterschiedlichen Quellen genutzt werden, um Informationen aus Texten zu entnehmen, Zusammenhänge zwischen einzelnen Textabschnitten oder zwischen Text und Abbildungen herzustellen, die Aussage des Textes z. B. in einer Überschrift zusammenzufassen, sich mit den Aussagen des Textes kritisch auseinander zu setzen. Die Natur der Naturwissenschaften sollte im Unterricht an ausgewählten Beispielen mehr verdeutlicht werden. Niveaubestimmende Aufgaben Sjg. Biologie Chemie Physik 6 4, 6, , 8 11, 13, Seite 16 von 20

17 Aufgabe 2b Anliegen der Aufgabe typische Schülerfehler Hinweise zur Weiterarbeit Informationen aus einem Diagramm in einem Sachtext in vorgegebener Form (Bericht) darstellen Die Aussagen des Diagramms (Aufgabe 2a) wurden von fast allen Schülerinnen und Schülern einfach im Fließtext wiederholt, ohne auf den biologischen Zusammenhang einzugehen. Dabei wurden nur von einem Drittel die formalen Ansprüche an einen Bericht eingehalten, z. B.: Hallo Leute! Das unten abgebildete Diagramm hat mich sehr erschreckt. Es ist erstaunlich, wie groß der Unterschied für die Chance von Babys ist, gesund auf die Welt zu kommen, wenn Mütter gesund bzw. ungesund leben. Wie viel man durch Rauchen, Tabletten und Trinken (Alkohol) in der Schwangerschaft zerstören kann! Also, versucht gar nicht erst abhängig zu werden, damit eure Kinder nicht später krank auf die Welt kommen. Eure Für das naturwissenschaftliche Arbeiten ist der Bericht (z. B. ein Protokoll) typisch und besonders wichtig. Deshalb sollten in Zusammenarbeit mit der Lehrkraft für das Fach Deutsch die Bedeutung der unterschiedlichen Textsorten im Alltag wiederholt und deren Abfassung geübt werden. Auch könnten Texte aus unterschiedlichen Quellen darauf hin untersucht werden, ob sie einen sachlichen Bericht, eine persönliche Schilderung oder einen Kommentar darstellen. Niveaubestimmende Aufgaben Sjg. Biologie Chemie Physik 8 1, 9 2 Seite 17 von 20

18 Aufgabe 3b Anliegen der Aufgabe typische Schülerfehler Hinweise zur Weiterarbeit Entwicklung einer Messvorschrift für eine nicht direkt messbare Größe Die niedrige Erfüllung von 33 % täuscht darüber hinweg, dass zwei Drittel der Schülerinnen und Schüler Ideen entwickelt haben. Diese wurden aber meist nicht bis zum Ende notiert, beruhen auf einem Zirkelschluss oder beachteten die Vorgaben in der Aufgabenstellung nicht. Schüleridee Wasserstand mehrmals markieren und dann rechnen (Schluss von Höhendifferenz auf Volumen fehlt) Federkraftmesser verwenden (Zirkelschluss, da Zusammenhang zwischen F und V ja erst ermittelt werden soll) Anteil 44 % 6 % Überlaufmethode 6 % Die Beschreibungen der Messvorschrift war bei etlichen Schülerinnen und Schülern trotz ist richtiger Gedanken ausschweifend oder nicht stringent formuliert, z. B.: Der Luftballon verdrängt Wasser, wenn er aufgepumpt wird, weil er sich ausdehnt. Das Wasser geht in das Aquarium und der Wasserstand steigt. Wenn sie bevor das geschieht den Wasserstand am Aquarium markieren und den nächsten dann auch können sie das Volumen ganz leicht berechnen. (um wie viel cm angestiegen mal Breite und Länge des Aquariums.) Die Schülerantworten zu dieser Aufgabe könnten hinsichtlich ihrer Akzeptanz diskutiert und vervollständigt werden. Bei quantitativen Untersuchungen physikalischer Phänomene sollten die Schülerinnen und Schüler in die Entwicklung der Experimentieranordnung und bei der Auswahl geeigneter Messgeräte aktiv einbezogen werden. Niveaubestimmende Aufgaben Sjg. Biologie Chemie Physik 6 3 6, FÜ 2 8 6, 19 7, 9, 15 3 Seite 18 von 20

19 Aufgabe 3c Anliegen der Aufgabe typische Schülerfehler Hinweise zur Weiterarbeit Experimentell ermittelte Daten grafisch darstellen und durch einfache Mathematisierung auswerten (direkte Proportionalität erkennen) Nur der Hälfte der Schülerinnen und Schülern war bewusst, dass Messwerte (im Gegensatz zu mathematischen Größen) Abweichungen aufweisen, die in der Darstellung durch eine Gerade ausgeglichen werden. Diese Gerade war aber die Voraussetzung für das Erkennen der direkten Proportionalität. Die von etlichen Schülerinnen und Schülern angegebene Begründung für die Proportionalität als Je-desto-Aussage kann nicht akzeptiert werden, da ihnen viele andere, nichtlineare Zusammenhänge aus dem bisherigen Unterricht bekannt sein müssten. Den Schülerinnen und Schülern können von Mitschülern erstellte Diagramme mit dem Auftrag vorgelegt werden, diese auf Korrektheit zu prüfen. Bei Demonstrations- und Schülerversuchen sollte bewusst auf das Schönen der Werte verzichtet werden, um die Gewinnung der Verallgemeinerung (als Idealisierung) deutlich zu machen. Es können unterschiedliche Diagramme darauf hin geprüft werden, welcher (der vorgegebenen) mathematischen Funktionen den naturwissenschaftlichen Zusammenhang am besten beschreibt. Niveaubestimmende Aufgaben Sjg. Biologie Chemie Physik 6 14, Seite 19 von 20

20 Aufgabe 3d Anliegen der Aufgabe typische Schülerfehler Hinweise zur Weiterarbeit Aufgabe 4.4 Anliegen der Aufgabe typische Schülerfehler Hinweise zur Weiterarbeit Angabe einer möglichen Ursache für eine Messabweichung Ungefähr die Hälfte aller Schülerinnen und Schüler gab als Ursachen an, dass ungenau oder falsch gemessen wurde bzw. dass die Messinstrumente ungenau wären. Diese Aussagen treffen jedoch auf jedes Experiment zu und stellen damit keine gedankliche Leistung dar. Ungefähr 20 Prozent haben Ideen entwickelt, die aber nicht das Wesen dieses Experiments treffen, wie die Kraft und das Volumen seien nicht proportional, es wäre zu schnell gepumpt worden oder der Ballon dehne sich ungleichmäßig aus. Mit den Schülerinnen und Schülern können die vorgeschlagenen Ideen (dazu gehören auch die Vorgaben, die an dieser Stelle den Sekundarschüler gemacht wurden) auf Plausibilität anhand der Messwerte geprüft werden. Auch im Hinblick auf die Sekundarstufe II sollten bei Demonstrations- und Schülerexperimenten auf systematische und zufällige Fehler und Möglichkeiten zu deren Minimierung verstärkt eingegangen werden. Niveaubestimmende Aufgaben Sjg. Biologie Chemie Physik , 18 Beschreiben und Begründen eines umwelt- und sicherheitsgerechten Verhaltens Etliche Schülerinnen und Schüler gaben Verhaltensweisen und Begründungen an, die nachdenklich stimmen, z. B.: Ich würde die Flüssigkeit in die Kanalisation kippen, weil das später wieder gereinigt und neu verwendet wird. Ich würde die Flüssigkeit an einer abgelegenen Stelle auskippen, damit Tiere und Menschen nicht gefährdet werden. Ich würde ihn auf seine Eigenschaften testen (z. B. Brennbarkeit) und einen Stoff auswählen, auf den alle Eigenschaften passen. Danach entsprechend entsorgen. Die von den Schülerinnen und Schülern beschriebenen Verhaltensweisen können auf Vor- und Nachteile diskutiert werden. Bei Demonstrations- und Schülerexperimenten und bei der Behandlung technischer Anwendungen sollten Sicherheits- und Umweltaspekte stärker in die Betrachtungen einbezogen werden. Niveaubestimmende Aufgaben Sjg. Biologie Chemie Physik , 2 2, 4, 5, Seite 20 von 20