Messung experimenteller Problemlöse- und Diagrammkompetenzen und deren Zusammenhang mit kognitiven Fähigkeiten im Fach Naturwissenschaften im 5. Jahrgang einer Integrierten Gesamtschule

Höner, Kerstin; Matis, Kristiena; Ammon, Deborah

Experimentelle Problemlösekompetenzen sowie auch Kompetenzen beim Umgang mit Diagrammen sind wichtige Ziele des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Eng verbunden mit der Zielsetzung des Aufbaus entsprechender Schülerfähigkeiten ist die Frage der Diagnostik. In der vorliegenden Studie wird als Grundlage für die Diagnose der oben genannten Fähigkeiten eine naturwissenschaftlich-experimentelle Aufgabensequenz verwendet, die auch die eigenständige Konstruktion eines Diagramms beinhaltet. Da viele Studien gezeigt haben, dass die Ergebnisse zwischen den Leistungen schriftlicher Tests und denen beim realen Experimentieren nur gering miteinander korrelieren, wurden die SchülerInnen hier bei der Durchführung des Realexperiments videografiert und die Daten qualitativ analysiert. Parallel dazu erstellten die SchülerInnen auch schriftliche Protokolle, die quantitativ ausgewertet wurden. Da aus theoretischer Perspektive angenommen werden kann, dass kognitive Fähigkeiten einen Einfluss haben, wurden diese als Kovariablen mit erhoben. Es zeigten sich positive, schwach signifikante Korrelationen zwischen den Leistungen bei der schriftlichen Dokumentation zum Experimentieren und den kognitiven Fähigkeiten der SchülerInnen. Die Kompetenz hinsichtlich der Diagrammkonstruktion ist insgesamt eher schwach ausgeprägt und korreliert nicht signifikant mit den kognitiven Fähigkeiten. Des Weiteren konnten mit der qualitativen Inhaltsanalyse aus den Videografiedaten Faktoren identifiziert werden, die den Erfolg der SchülerInnen beim experimentellen Problemlösen beeinflussen können. Ein Vergleich der quantitativen und qualitativen Daten zeigt, dass die schriftlichen Aufzeichnungen der SchülerInnen keine differenzierte individuelle Diagnose hinsichtlich ihrer experimentellen Problemlösefähigkeiten erlaubt, wenn die SchülerInnen in Gruppen arbeiten.

Experimental problem-solving competencies as well as competencies in dealing with graphs are important goals of science education. Closely linked to the objective of building up the respective skills is the question of diagnostics. The study presented here uses an experimental science task sequence, which also includes the independent construction of a graph, as a basis for diagnosing the above-named skills. Since many studies have confirmed that pupils‘ performance in paper-pencil tests correlates only slightly with their performance in practical experiments, the pupils were videotaped while conducting the experiment and the data were analysed qualitatively. Simultaneously the pupils also created lab records that were analysed quantitatively. Since it can be assumed from a theoretical perspective that cognitive abilities have an influence, they were included as covariates. Positive, weakly significant correlations were found between the performance in the written documentation of the experiment and cognitive abilities of the pupils. The competence of plotting a graph is generally rather weak and does not correlate significantly with cognitive abilities. Furthermore, qualitative content analysis of the videotaped data reveals factors that may influence the pupils’ performance in experimental problem-solving. A comparison of the quantitative and qualitative data shows that the pupils’ written documentations do not allow a differentiated individual diagnosis with regard to their experimental problem-solving skills when the pupils work in groups.

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Hoener, Kerstin / Matis, Kristiena / Ammon, Deborah: Messung experimenteller Problemlöse- und Diagrammkompetenzen und deren Zusammenhang mit kognitiven Fähigkeiten im Fach Naturwissenschaften im 5. Jahrgang einer Integrierten Gesamtschule. Braunschweig 2018.

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