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Entwicklung von qualitativen und quantitativen Messverfahren zu Lehr-Lern-Prozessen für Modellierung und Systemverständnis in der Informatik

Fachliche Zuordnung Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
Förderung Förderung von 2008 bis 2015
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 68237260
 
Erstellungsjahr 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

MoKoM (I, II) ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt, das gemeinsam von Fachwissenschaftlerinnen der Informatikdidaktik und der Psychologie entwickelt und durchgeführt wurde. Während des Projektverlaufs wurde auch auf die Erfahrungen von Expert*innen aus der Fachwissenschaft Informatik und der Lehrerausbildung im Unterrichtsfach Informatik zurückgegriffen. In der ersten Projektphase (MoKoM I, 2008-2010) wurde ein theoretisch begründetes und empirisch überprüftes Kompetenzstrukturmodells für informatisches Systemverständnis und informatisches Modellieren (iSiM) entwickelt. Ferner wurden in dieser Projektphase aus dem Kompetenzstrukturmodell empirische Instrumente zur Kompetenzmessung abgeleitet und ersten Pretests unterzogen. In der zweiten Projektphase (MoKoM II, 2011-2013) wurde dieses Instrument bei einer größeen Population von über 800 Schüler*innen der Sekundarstufe II, vornehmlich an Schulen in Nordrhein-Westfalen und Bayern, umfassender eingesetzt und auf einer breiteren Datenbasis erprobt. Primäres Ziel dieser Datenerhebung war es, das Testinstrument weiter zu entwickeln, zu verbessern und mit den gewonnenen Daten ein empirisch begründetes Kompetenzniveaumodell für iSiM zu generieren. Mit dem entwickelten Kompetenzstrukturmodell, dem vierstufigen Kompetenzniveaumodell und zugehörigen Messinstrumenten mit 74 unabhängigen Items können Inhalte und Methoden eines kompetenzorientierten Informatikunterrichts evaluiert sowie die Bedingungen und Wirkungsmechanismen eines kompetenzorientierten Unterrichts analysiert werden. Aufgrund der großen Anzahl von Items war das Testinstrument zunächst zu umfänglich, um es in einem 90-Minuten Zeitfenster im Rahmen des regulären Informatikunterrichts einsetzen zu können. Um das Instrument unter den gegebenen unterrichtspraktischen Rahmenbedingungen nutzbar zu machen, wurden die Items in 6 Booklets unterteilt und im Rahmen eines Matrixdesigns eingesetzt. Dabei wurde ein erweitertes, multidimensionales IRT-Modell (MIRT auf der Basis eines partial credit Ansatzes) angewendet, da die Testwerte der einzelnen Items nicht als dichotome Variablen vorlagen. Ein solches Verfahren wird üblicherweise zur psychometrischen Analyse und Skalierung von solchen komplexen Testitems verwendet. Insgesamt wurden damit Instrumente zur Qualitätssicherung und Verbesserung des Informatikunterrichts erarbeitet und ein Beitrag zur empirischen Fundierung informatikdidaktischer Ansätze geleistet. Die mit den MoKoM-Testinstrumenten durchgeführte Kompetenzmessung der Schüler*innen in iSiM ergab, dass die Schüler*innen Probleme bei der Modellierung und dem Verständnis komplexerer Informatiksysteme hatten. Dagegen erzielten sie bei der Bewertung der inneren und äußeren Funktionsweise eines wenig komplexen Informatiksystems, insbesondere bei der Beurteilung der Qualität von Software derartiger Systeme, und dem Umgang mit Datenstrukturen in der Mehrheit gute Ergebnisse. Die MoKoM-Testinstrumente wurden seit 2014 in unterschiedlichsten Szenarien in adaptierter Form zur Kompetenzmessung eingesetzt (u.a. BMBF-Projekte KUI, KETTI, Evaluation von Informatiklehrveranstaltungen an Universitäten).

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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