Kauertz et al. (2010) beschreiben folgendes Kompetenzmodell:

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1 Einordnung einer Aufgabe in das Kompetenzmodell des Projekts zur Evaluation der Bildungsstandards in den Naturwissenschaften der Sekundarstufe I (ESNaS) Um die Einordnung einer Aufgabe in ein Kompetenzmodell zu verstehen, muss zunächst das Kompetenzmodell beschrieben werden. In einem zweiten Schritt wird eine Beispielaufgabe des dazugehörigen Kompetenztests in dieses Kompetenzmodell eingeordnet. Das Kompetenzmodell und die Beispielaufgabe sind im Rahmen der Evaluation und Normierung der Bildungsstandards für die naturwissenschaftlichen Fächer (KMK, 2005) und dem darauf basierenden Ländervergleich entwickelt und eingesetzt worden (IQB, 2013). Kauertz et al. (2010) beschreiben folgendes Kompetenzmodell: Es besteht aus drei Dimensionen, der Komplexität, den kognitiven Prozessen und den Kompetenzbereichen. Jede Dimension hat mehrere Ausprägungen. Jede Aufgabe hat eine Ausprägung in jeder Dimension. Das bedeutet, sie lässt sich (eindeutig) einer Komplexität, einem kognitiven Prozess und einem Kompetenzbereich zuordnen. Komplexität bedeutet: Anzahl an Elementen und (funktionale) Verknüpfungen zwischen Elementen. Sie lässt sich fünffach stufen: I. Ein Fakt: Bezeichnung einer (biologischen, chemischen, physikalischen) Größe, Eigenschaft oder Variable II. Zwei (unverbundene) Fakten, z. B. Eigenschaften desselben. III. Eine funktionale Beziehung (Funktionen, Relationen, korrelative, kausale und Mengenbeziehungen) zwischen Fakten, ein Zusammenhang, je-desto-beziehungen, die Verknüpfung von unabhängiger und abhängigen Variable bei Untersuchungen. IV. verknüpfte Zusammenhänge, um dadurch beispielsweise einen mehrschrittigen Prozess oder Kreisprozess zu beschreiben. V. Generalisierte Zusammenhänge als übergeordnetes Konzept, z. B. bei der Erkenntnisgewinnung die Notwendigkeit von Variablenkontrollstrategien. Kognitive Prozesse unterscheidet vier verschiedene Möglichkeiten mit gegebenen (schriftlichen) Informationen umzugehen: Reproduzieren (Identifizieren von Information), Selegieren (Auswählen von Information), Organisieren (Strukturieren von Information) und Integrieren (Einbinden von Information in die Wissensbasis). Die Möglichkeiten sind dabei kumulativ, d. h. sie bauen aufeinander auf (für integrieren muss vorher organisiert werden).

2 Komplexität und kognitive Prozesse beschreiben zusammen allgemein die notwendige geistige Anstrengung, eine Aufgabe zu lösen. Das Anspruchsniveau einer Aufgabe, also das Zusammenwirken der im Aufgabentext genannten und für die Lösungsschritte benötigten Begriffe, Beziehungen und Prinzipien, und die konkreten Anforderungen (beschreibe, rechne, ) lassen sich dadurch klassifizieren. Die Sachstruktur wird durch sogenannte Basiskonzepte des Fachs gemäß der Bildungsstandards bestimmt, z. B. für Physik: Energie, Materie, System und Wechselwirkung. Welche Art von Anforderung mit dieser Aufgabe einhergeht bzw. welche Fähigkeiten benötigt werden charakterisiert die dritte Dimension, der Kompetenzbereich: Umgang mit Fachwissen: Anwendung von Prinzipien, Konzepten und Modellen auf Problemstellungen oder zur Phänomenbeschreibung Erkenntnisgewinnung: Planung und Analyse von naturwissenschaftlichen Prozessen zur Entwicklung oder Überprüfung von Prinzipien, Konzepten oder Modellen Bewertung: Analyse von Handlungsoptionen auf der Basis von Kriterien, die auf naturwissenschaftlichen Erkenntnissen basieren, in Kontexten mit naturwissenschaftlichem Bezug Kommunikation: Entnehmen, Darstellen und Weitergeben von Informationen in naturwissenschaftlichen Kontexten oder als Transfer zwischen Gruppen mit unterschiedlichen Interessen, Expertisegraden etc. Eine Aufgabe lässt sich daher in Bezug auf folgende Aspekte einordnen: Sachstruktur Kompetenzbereich Kognitiver Prozess Komplexität Im Folgenden wird dies an einer Beispielaufgabe verdeutlicht, die passend zu diesem Kompetenzmodell entwickelt wurde.

3 Die folgende Aufgabe ist eine Beispielaufgabe aus dem Ländervergleich 2012 der naturwissenschaftlichen Fächer (IQB, 2013) 1 : Sachstruktur: Die Aufgabe thematisiert offensichtlich das Basiskonzept Energie. Für die Lösung muss über die Umwandlung und Erhaltung von Energie nachgedacht werden. Kompetenzbereich: Das Konzept Energie und das Prinzip der Energieerhaltung werden auf eine Problemstellung angewandt, um das Problem zu lösen. Es handelt sich daher um den Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen. Kognitiver Prozess: Die gegebenen (Fach-)Informationen müssen auf die beschriebene Situation bezogen werden. Dazu müssen die passenden Informationen identifiziert, ausgewählt und strukturiert werden. Sie werden dann auf die geschilderte Situation angewandt, indem die konkreten Merkmale der Situation mit den allgemeinen Merkmalen der Fachinformation verknüpft werden. Allgemeine Merkmale und Situationsmerkmale müssen daher für die Antwort integriert werden. Die Aufgabe ist daher in Bezug auf kognitive Prozesse dem Integrieren zugeordnet. 1 Der in der Aufgabe genutzte Begriff Wärmeenergie wird teilweise als problematisch eingeschätzt, findet sich aber in mehreren Lehrwerken der Physik.

4 Komplexität: Im Kasten Fachinformation wird in Grundzügen eine verallgemeinerte Beschreibung des Konzepts Energie bzw. Energieerhaltung im Sinne generalisierter Zusammenhänge beschrieben. Im eigentlichen Aufgabentext wird ein mehrschrittiger Prozess dargestellt, bei dem verschiedene Energieformen ineinander umgewandelt werden. In dieser Beschreibung werden bestimmte Aspekte des Konzepts (unvermeidliche Umwandlung in thermische Energie) nicht thematisiert. Die Frage impliziert es, diese Diskrepanz zu entdecken. Dafür muss das verallgemeinerte Konzept auf die beschriebene Situation angewendet werden, so dass es sich um die höchste Komplexitätsstufe handelt. Literatur Kauertz, A., Fischer, H. E., Mayer, J., Sumfleth, E., & Walpuski, M. (2010). Standardbezogene Kompetenzmodellierung in den Naturwissenschaften der Sekundarstufe. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 16, KMK. (2005). Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren Schulabschluss. Beschluss vom Neuwied: Luchterhand in Wolters Kluwer Deutschland. IQB - Institut zur Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (2013). Ländervergleich in Mathematik und den Naturwissenschaften Abrufdatum

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