Modellierung und Diagnose von Kompetenzniveaus beim fachlichen Professionswissen angehender Physiklehrkräfte

• Applicant: Professor Dr. Josef Riese
• Subject Area: General and Domain-Specific Teaching and Learning
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 206705786

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Fachliches Wissen gilt als zentrale Facette der Kompetenz von Physiklehrkräften. Im Rahmen der im vorliegenden Projekt entstandenen Dissertation wird es sowohl für Lehrkräfte als auch für Fachphysiker in einen theoretischen Rahmen eingeordnet und die Bedeutung und Interaktion verschiedener Facetten (schulisches, vertieftes, universitäres Fachwissen, außerdem kognitive Anforderungen im Bereich der Erkenntnisgewinnung) wird beleuchtet. Für Lehramts-Studierende ist dabei das Konzept des vertieften Wissens zentral, welches durch die Übernahme und Konkretisierung von Begriffen aus der Mathematikdidaktik (v. a. der „doppelten Diskontinuität“) auf die Domäne Physik neu gefasst wurde. Diese konzeptionelle Arbeit ist bereits in andere Projekte (z. B. ProfiLe-P / FaWis, Universität Duisburg-Essen) eingeflossen. Auf der Grundlage eines erstellten Kompetenzstrukturmodells wurde aufbauend auf Riese (2009) ein ökonomisch einsetzbares und valide interpretierbares Paper-Pencil-Testinstrument erstellt. Um die schwierigte Item-Modell-Zuordnung zu unterstützen, wurden Entscheidungsbäume als Hilfsmittel entwickelt. Die mit dem Test gewonnenen Ergebnisse einer Erhebung bei 537 Studenten werden zur weiteren Charakterisierung der erhobenen Wissensfacetten, zur Identifikation von Prädiktoren für den Wissenserwerb sowie von Studiengangsunterschieden eingesetzt. Bei der Analyse kommt ein mehrdimensionales dichotomes Rasch-Modell zum Einsatz. Dabei zeigt sich eine hochsignifikante Trennbarkeit der im Modell unterschiedenen Wissensbereiche des Fachwissens von der Erkenntnisgewinnung sowie eine sinnvolle Trennbarkeit zwischen den Wissensfacetten Schulwissen, vertieftes und universitäres Wissen. Die so getrennten Skalen können als mathematisch bzw. begrifflich-konzeptionell dominiert charakterisiert werden. Die aus der theoretischen Analyse angenommenen Schwerpunkte der Studienrichtungen konnten empirisch wiedergefunden werden. Schließlich wurden für die erhobenen Skalen kriterienorientiert Niveaumodelle des fachlichen Wissens erarbeitet und analysiert. Dazu wurde die mit dem Rasch-Modell hergestellte Gegenüberstellbarkeit von Items und Personen genutzt, um die Fähigkeiten von Probanden in Can-Do- Statements zu formulieren. Die so erhaltenen Niveaubeschreibungen wurden auf der Grundlage anderer Niveausysteme (z. B. aus den Bildungsstandards) oder theoretischer Annahmen analysiert. Es ergeben sich jeweils Niveaus, die mit relevanten Bildungszielen assoziiert werden können sowie solche, die beim Probanden einen als problematisch erscheinenden Lernstand anzeigen. Die so ermöglichte Zuordnung von Studierenden in Fach- und Lehramtsstudiengängen zu den Niveaus ermöglicht eine kriterienorientierte Evaluation von Studiengängen oder einzelnen Lehrveranstaltungen und bietet durch die Angabe von Can-Do-Statements Ansatzpunkte für adaptive Fördermaßnahmen z. B. in der Studieneingangsphase.

Publications

• (2011). Kompetenzniveaus beim Fachwissen angehender Physiklehrkräfte. In D. Höttecke (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Beitrag zur Gestaltung partizipativer Demokratie. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Potsdam 2010 (S. 66–68). Münster: Lit
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.
  
• (2011). Modellierung fachwissenschaftlicher Kompetenz angehender Physiklehrkräfte. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 17, 289–313
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.
  
• (2012). Kompetenzmodellierung und -messung des Fachwissens im Physikstudium. In S. Bernholt (Hrsg.), Konzepte fachdidaktischer Strukturierung für den Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Oldenburg 2011 (S. 283–285). Münster: Lit
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.
  
• (2012). Messung des Fachwissens von Physikstudenten. PhyDid B – Didaktik der Physik – Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung Mainz
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.
  
• (2013). Fachwissen Physik: Innere Struktur und Faktoren des Wissenserwerbs. In S. Bernholt (Hrsg.), Inquiry-based Learning - Forschendes Lernen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Hannover 2012 (S. 245–247). Kiel: IPN
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.
  
• (2014). Fachwissen Physik - Erste Ergebnisse einer deutschlandweiten Erhebung. In S. Bernholt (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung zwischen Scienceund Fachunterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in München 2013 (S. 147–149). Kiel: IPN
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.
  
• (2014). Prospective physicists’ and physics teachers’ content knowledge – First results of a Germany-wide study. In C. P. Constantinou, N. Papadouris & A. Hadjigeorgiou (Hrsg.), E-Book Proceedings of the ESERA 2013 Conference: Science Education Research For Evidence-based Teaching and Coherence in Learning (S. 28–37). Nicosia, Cyprus: European Science Education Research Association
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.
  
• (2015). Physikalisches Fachwissen in verschiedenen Studiengängen und Wissensstufen. In S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik. Jahrestagung 2014, Kiel: IPN
  Woitkowski, D., Riese, J. & Reinhold, P.