Schülerkompetenzen im Bereich Wärmelehre: Entwicklung eines Testinstruments zur Überprüfung und Weiterentwicklung eines normativen Modells fachbezogener Kompetenzen
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin
Logos
2007
|
| Series: | Studien zum Physik- und Chemielernen
63 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 353 S. graph. Darst. 210 mm x 145 mm |
| ISBN: | 9783832516307 3832516301 |
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|---|---|
| adam_text |
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Ziele und Forschungsfragen. 3
1.2 Untersuchungsdesign. 4
1
Methodik der Durchführung von Expertenbefragungen 7
2 Einführung in Studie
I
9
3 Forschungsstand 13
3.1 Aufgabenmerkmale. 13
3.1.1 Ein „vollständiges" System von Merkmalen. 13
3.1.2 Aufgabenmerkmale und Testaufgaben. 14
3.2 Erklärungswert und Einschätzbarkeit von Aufgabenmerkmalen. 16
3.2.1 Ergebnisse aus TIMSS/Ill. 17
3.2.2 Ergebnisse aus PISA . 18
3.2.3 Schlussfolgerung. 20
3.3 Generalisierbarkeitstheorie. 23
4 Eigene theoretische Vorarbeiten 25
4.1 Einigkeitskoeffizient
η
. 25
4.1.1 Konstruktion eines Koeffizienten zur Ermittlung der Einigkeit bei
einzelnen Item-Merkmal-Kombinationen. 25
4.1.2 Eigenschaften des Einigkeitskoeffizienten
η
. 30
4.1.3 Interpretation der Werte. 30
4.1.4 Regelbasiertes Streichen einzelner Werte. 32
4.2 Zusammenfassung. 33
5 Durchführung der Studie
I
35
5.1 Merkmalskatalog. 35
5.2 Experten . 36
5.3 Auswertung. 37
5.3.1 Generalisierbarkeit. 37
5.3.2 Einigkeil - Anwendung von
η
. 37
iv Inhaltsverzeichnis
6 Ergebnisse der Studie
I
39
6.1 Experten . 39
6.1.1 Unterrichtlicher Erfahrungshintergrund der Experten. 40
6.1.2 Einteilung in Expertengruppen. 40
6.2 Generalisierbarkeit der Merkmale. 41
6.2.1 Allgemeine Merkmale 1.1 bis 3.3. 42
6.2.2 Kognitive Merkmale 4.1 bis 5.6. 43
6.2.3 Inhaltsspezifische Merkmale 6.1 bis 6.11 . 46
6.2.4 Fazit. 47
6.3 Auswertung der einzelnen Item-Merkmal-Kombinationen mit dem Koeffizi¬
enten
η
. 48
6.3.1 Übersicht der Ergebnisse. 46
6.3.2 Gut
einschãtzbare
Item-Merkmal-Kombinationen. 49
6.3.3 Zusammenhang zwischen den Anforderungen der
Items
und der
Übereinstimmung der Experten. 51
7 Diskussion der Ergebnisse der Studie
I
55
7.1 Eignung von Merkmalen für eine Expertenbefragung. 55
7.1.1 Allgemeine Merkmale. 56
7.1.2 Kognitive Merkmale . 56
7.1.3 Inhaltsspezifische Merkmale . 57
7.2 Günstige Rahmenbedingungen für Expertenbefragungen. 57
7.2.1 Experten . 57
7.2.2 Merkmalskennwerte. 58
7.2.3 Erläuterungen der Merkmale für die Experten. 59
II
Entwicklung, Charakterisierung und Erprobung eines Testinventars
zur Thermodynamik/Wärmelehre 61
8 Einführung In Studie
II
63
9 Grundlagen der Testentwicklung 65
9.1 Testtheorie und Testmodelle. 65
9.1.1
Testtheorie
. 65
9.1.2 Testmodelle. 69
9.2 Rasch-Modell. 71
9.2.1 Grundlagen. 71
9.2.2 Bestimmung der Parameter. 74
9.2.3 Modellpassung. 77
9.3 Phasen der Testentwicklung. 81
9.4 Testlandschaft . 81
Inhaltsverzeichnis
9.4.1 Psychodiagnostische Tests. 81
9.4.2 Tests in der fachdidaktischen Forschung. 82
9.4.3 Tests zur Kompetenzmessung . 84
9.4.4 Statistische Qualität ausgewählter Tests. 86
10 Methodik von Studie
II
89
10.1 Testentwurf - Sachanalyse. 89
10.1.1 Identifikation der zentralen Inhalte der Thermodynamik und Wärme¬
lehre im Unterricht. 89
10.1.2 Gewinnung der
Items
. 92
10.1.3 Testversion 1. 92
10.2 Testaufbau -Vorstudien. 93
10.2.1 Expertenbefragung - Curriculare Validität, kognitive Anforderungen
und erwartete Lösungswahrscheinlichkeiten. 93
10.2.2 Vorstudie- Angemessenheit der Testbedingungen. 94
10.2.3 Testversion 2. 95
10.3 Testanalyse - Skalierung des TTI. 95
10.3.1 Haupterhebung. 95
10.3.2 Auswertung der Testrohdaten. 96
10.3.3 Rasch-Skalierung . 96
10.3.4 TTI-Endversion. 98
11 Testentwurf-Sachanalyse 101
11.1 Thermodynamik in der Oberstufe.101
11.1.1 Lehrplananalyse.101
11.1.2 Schulbuchanalyse.103
11.1.3 Schülervorstellungen zur Thermodynamik.106
11.1.4 Schlussfolgerungen.111
11.2 Wärmelehre in der Sekundarstufe
I
.112
11.2.1 Lehrplananalyse.112
11.2.2 Nationale Bildungsstandards.113
11.2.3 Schülervorstellungen zur Wärme/ehre.113
11.2.4 Schlussfolgerungen.117
11.3 Zusammenstellung der
Items
.117
11.4 Testversion 1 .120
12 Testaufbau · Vorstudien 125
12,1 Expertenbefragung.125
12.1.1 Curriculare Validität .125
12.1.2 Kognitive Anforderungen.128
12.1.3 Erwartete Lösungswahrscheinlichkeiten der
Items
.132
12.1.4 Schlussfolgerung.134
vj
_Inhaltsverzeichnis
12.2 Vorstudie-Angemessenheit der Testbedingungen.134
12.2.1 Rahmenbedingungen.134
12.2.2 Mittlere Schwierigkeit und Antworttormate.136
12.2.3 Schlussfolgerung.137
12.3 Testversion 2.137
13 Testanatyse - Skalierung des
ТП
1*3
13.1 Haupterhebung.143
13.2 Auswertung der Testrohdaten.144
13.2.1 Item-Auswertung.144
13.2.2
Reliabiíitãten
und Trennschärfen.145
13.3 Rasch-Skalierung .146
13.3.1 Itemselektion.146
13.3.2 Homogenität.149
13.3.3 Analyse der Parameter .150
13.4 TTI-Endversion.154
13.4.1 TTI-Wärme.154
13.4.2 TTI-Thermodynamik.155
14 Zusammenfassung der Testentwicklung 157
14.1 Rückblick auf die Schritte zur Testentwicklung.157
14.1.1 Testentwurt.157
14.1.2 Testaufbau.158
14.1.3 Testanalyse.159
14.2 Gütekriterien.160
14.2.1 Objektivität.160
14.2.2 Vatidität.160
14.2.3 Reliabilität.161
14.3 Endprodukte (Grundlagen für anschließende Arbeiten).161
14.3.1 Testversionen.161
14.3.2 Testversion 3: Grundlage für die Überprüfung des Kompetenzmodells 162
14.3.3 TTI-Endversion: Instrument zur Diagnose von Schülerleistungen .162
III
Überprüfung des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells 163
15 Einführung in Studie
III
165
16 Grundlagen der Kompetenzmodellierung 167
16.1 Fachbezogene Kompetenz .167
16.2 Kompetenzmodelle.168
16.2.1 Normative Kompetenzstrukturmodelle.169
16.2.2 Kompetenzstufen.171
Inhaltsverzeichnis
vii
16.2.3 Deskriptive Kompetenzstrukturmodelle.173
16.2.4 Erstellung eines deskriptiven Modells .176
16.3 Das Bremen-Oldenburger Kompetenzmodell .177
17 Durchführung der Studie IM 181
17.1 Kompetenzmodellierung - Normativ.181
17.1.1 Vorüberlegungen.181
17.1.2 Einordnung der vorliegenden Arbeit .184
17.2 Einordnung der
Items in
das Kornpetenzmodell.185
17.3 Zur Methodik der Überprüfung von Kompetenzmodellen.193
17.3.1 Mehrdimensionale Rasch-Modelle.193
17.3.2 Simulationsstudie .195
18 Analyse der Struktur des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells 207
18.1 Einordnung der
Items
in das Kompetenzmodell.207
18.2 Schwierigkeitsbestimmende Item-Merkmale.210
18.3 Überprütung der Struktur der Dimensionen „Ausprägung" und „Inhalts¬
bereich/Basiskonzept" .216
18.3.1 Einfluss der Item-Merkmale.216
18.3.2 Formalisierung der Inhalts-und Ausprägungsmodelle .216
18.3.3 Inhaltsmodelle.218
18.3.4 Ausprägungsmodelle.228
18.4 Weiterentwicklung des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells.237
19 Zusammenfassung der Kompetenzmodellierung 239
19.1 Einordnung der
Items
in das BOIKo.239
19.2 Kompetenzmodellierung.240
19.2.1 Schwierigkeitsbestimmende Merkmale.240
19.2.2 Analyse der Struktur der Dimensionen „Ausprägung" und „Inhalts¬
bereich/Basiskonzept" .241
19.2.3 Weiterentwicklung des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells . . 242
20 Zusammenfassung des Forschungsvorhabens 243
20.1 Grundlagen und Ziele.243
20.2 Untersuchungsdesign.245
20.3 Ergebnisse des Forschungsvorhabens.247
Literatur 252
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 260
A
Materialien zur Studie
I
267
A.1 Erläuterungen zu den Item-Merkmalen.267
viü Inhaltsverzeichnis
A.2
In der Expertenbefragung eingesetzter Fragebogen .270
A.3 Expertenhintergrund.273
В
Materialien zur Studie
II
275
B.1 Itemsets.275
B.I.I
Itemset T1 .275
B.1.2 Itemset T2 .27Ö
B.1.3 Itemset T3 .281
B.1.4 Itemset T4 .283
B.1.5 Itemset T5 .286
B.1.6 Itemset T6 .289
B.1.7 Itemset W1.291
B.1.8 Itemset W2.294
B.1.9 Itemset W3.298
B. 1.10 Itemset W4.301
B.1.11 Itemset W5.304
B.1.12 Itemset W6.307
B.2 Zusammensetzung der Testhefte.310
B.3 Codiermanual.311
B.3.1
Multiple choice-Items
.311
B.3.2 Multiple
select-Items
.311
B.3.3 Multiple
choice (select)
+ Begründung.312
B.3.4 Offene (Rechnung)
Items
.313
B.3.5 Offene (Grafik)
Items
.314
B.3.6 Offene (Text)
Items
.315
B.4 Auswertung der Testdaten.318
B.4.1 Klassische Auswertung der Testhefte H1 bis H3.318
B.4.2 Klassische Auswertung der Testhefte H4 bis H6.319
B.4.3 Eindimensionale Rasch-Skalierungen.320
B.5 TTI-Endversionen .322
B.5.1 TTI-Thermodynamik.322
B.5.2 TTI-Wärme.327
С
Materialien zur Studie
III
333
C.1 Mehrdimensionale Rasch-Skalierungen.333
C.1.1 Inhaltsmodelle.333
С
1.2 Ausprägungsmodelle.336
С
1.3 Eindimensionales Modell .339
C.2 Kriterienmatrizen der Inhalts- und Ausprägungsmodelle.340 |
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Ziele und Forschungsfragen. 3
1.2 Untersuchungsdesign. 4
1
Methodik der Durchführung von Expertenbefragungen 7
2 Einführung in Studie
I
9
3 Forschungsstand 13
3.1 Aufgabenmerkmale. 13
3.1.1 Ein „vollständiges" System von Merkmalen. 13
3.1.2 Aufgabenmerkmale und Testaufgaben. 14
3.2 Erklärungswert und Einschätzbarkeit von Aufgabenmerkmalen. 16
3.2.1 Ergebnisse aus TIMSS/Ill. 17
3.2.2 Ergebnisse aus PISA . 18
3.2.3 Schlussfolgerung. 20
3.3 Generalisierbarkeitstheorie. 23
4 Eigene theoretische Vorarbeiten 25
4.1 Einigkeitskoeffizient
η
. 25
4.1.1 Konstruktion eines Koeffizienten zur Ermittlung der Einigkeit bei
einzelnen Item-Merkmal-Kombinationen. 25
4.1.2 Eigenschaften des Einigkeitskoeffizienten
η
. 30
4.1.3 Interpretation der Werte. 30
4.1.4 Regelbasiertes Streichen einzelner Werte. 32
4.2 Zusammenfassung. 33
5 Durchführung der Studie
I
35
5.1 Merkmalskatalog. 35
5.2 Experten . 36
5.3 Auswertung. 37
5.3.1 Generalisierbarkeit. 37
5.3.2 Einigkeil - Anwendung von
η
. 37
iv Inhaltsverzeichnis
6 Ergebnisse der Studie
I
39
6.1 Experten . 39
6.1.1 Unterrichtlicher Erfahrungshintergrund der Experten. 40
6.1.2 Einteilung in Expertengruppen. 40
6.2 Generalisierbarkeit der Merkmale. 41
6.2.1 Allgemeine Merkmale 1.1 bis 3.3. 42
6.2.2 Kognitive Merkmale 4.1 bis 5.6. 43
6.2.3 Inhaltsspezifische Merkmale 6.1 bis 6.11 . 46
6.2.4 Fazit. 47
6.3 Auswertung der einzelnen Item-Merkmal-Kombinationen mit dem Koeffizi¬
enten
η
. 48
6.3.1 Übersicht der Ergebnisse. 46
6.3.2 Gut
einschãtzbare
Item-Merkmal-Kombinationen. 49
6.3.3 Zusammenhang zwischen den Anforderungen der
Items
und der
Übereinstimmung der Experten. 51
7 Diskussion der Ergebnisse der Studie
I
55
7.1 Eignung von Merkmalen für eine Expertenbefragung. 55
7.1.1 Allgemeine Merkmale. 56
7.1.2 Kognitive Merkmale . 56
7.1.3 Inhaltsspezifische Merkmale . 57
7.2 Günstige Rahmenbedingungen für Expertenbefragungen. 57
7.2.1 Experten . 57
7.2.2 Merkmalskennwerte. 58
7.2.3 Erläuterungen der Merkmale für die Experten. 59
II
Entwicklung, Charakterisierung und Erprobung eines Testinventars
zur Thermodynamik/Wärmelehre 61
8 Einführung In Studie
II
63
9 Grundlagen der Testentwicklung 65
9.1 Testtheorie und Testmodelle. 65
9.1.1
Testtheorie
. 65
9.1.2 Testmodelle. 69
9.2 Rasch-Modell. 71
9.2.1 Grundlagen. 71
9.2.2 Bestimmung der Parameter. 74
9.2.3 Modellpassung. 77
9.3 Phasen der Testentwicklung. 81
9.4 Testlandschaft . 81
Inhaltsverzeichnis
9.4.1 Psychodiagnostische Tests. 81
9.4.2 Tests in der fachdidaktischen Forschung. 82
9.4.3 Tests zur Kompetenzmessung . 84
9.4.4 Statistische Qualität ausgewählter Tests. 86
10 Methodik von Studie
II
89
10.1 Testentwurf - Sachanalyse. 89
10.1.1 Identifikation der zentralen Inhalte der Thermodynamik und Wärme¬
lehre im Unterricht. 89
10.1.2 Gewinnung der
Items
. 92
10.1.3 Testversion 1. 92
10.2 Testaufbau -Vorstudien. 93
10.2.1 Expertenbefragung - Curriculare Validität, kognitive Anforderungen
und erwartete Lösungswahrscheinlichkeiten. 93
10.2.2 Vorstudie- Angemessenheit der Testbedingungen. 94
10.2.3 Testversion 2. 95
10.3 Testanalyse - Skalierung des TTI. 95
10.3.1 Haupterhebung. 95
10.3.2 Auswertung der Testrohdaten. 96
10.3.3 Rasch-Skalierung . 96
10.3.4 TTI-Endversion. 98
11 Testentwurf-Sachanalyse 101
11.1 Thermodynamik in der Oberstufe.101
11.1.1 Lehrplananalyse.101
11.1.2 Schulbuchanalyse.103
11.1.3 Schülervorstellungen zur Thermodynamik.106
11.1.4 Schlussfolgerungen.111
11.2 Wärmelehre in der Sekundarstufe
I
.112
11.2.1 Lehrplananalyse.112
11.2.2 Nationale Bildungsstandards.113
11.2.3 Schülervorstellungen zur Wärme/ehre.113
11.2.4 Schlussfolgerungen.117
11.3 Zusammenstellung der
Items
.117
11.4 Testversion 1 .120
12 Testaufbau · Vorstudien 125
12,1 Expertenbefragung.125
12.1.1 Curriculare Validität .125
12.1.2 Kognitive Anforderungen.128
12.1.3 Erwartete Lösungswahrscheinlichkeiten der
Items
.132
12.1.4 Schlussfolgerung.134
vj
_Inhaltsverzeichnis
12.2 Vorstudie-Angemessenheit der Testbedingungen.134
12.2.1 Rahmenbedingungen.134
12.2.2 Mittlere Schwierigkeit und Antworttormate.136
12.2.3 Schlussfolgerung.137
12.3 Testversion 2.137
13 Testanatyse - Skalierung des
ТП
1*3
13.1 Haupterhebung.143
13.2 Auswertung der Testrohdaten.144
13.2.1 Item-Auswertung.144
13.2.2
Reliabiíitãten
und Trennschärfen.145
13.3 Rasch-Skalierung .146
13.3.1 Itemselektion.146
13.3.2 Homogenität.149
13.3.3 Analyse der Parameter .150
13.4 TTI-Endversion.154
13.4.1 TTI-Wärme.154
13.4.2 TTI-Thermodynamik.155
14 Zusammenfassung der Testentwicklung 157
14.1 Rückblick auf die Schritte zur Testentwicklung.157
14.1.1 Testentwurt.157
14.1.2 Testaufbau.158
14.1.3 Testanalyse.159
14.2 Gütekriterien.160
14.2.1 Objektivität.160
14.2.2 Vatidität.160
14.2.3 Reliabilität.161
14.3 Endprodukte (Grundlagen für anschließende Arbeiten).161
14.3.1 Testversionen.161
14.3.2 Testversion 3: Grundlage für die Überprüfung des Kompetenzmodells 162
14.3.3 TTI-Endversion: Instrument zur Diagnose von Schülerleistungen .162
III
Überprüfung des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells 163
15 Einführung in Studie
III
165
16 Grundlagen der Kompetenzmodellierung 167
16.1 Fachbezogene Kompetenz .167
16.2 Kompetenzmodelle.168
16.2.1 Normative Kompetenzstrukturmodelle.169
16.2.2 Kompetenzstufen.171
Inhaltsverzeichnis
vii
16.2.3 Deskriptive Kompetenzstrukturmodelle.173
16.2.4 Erstellung eines deskriptiven Modells .176
16.3 Das Bremen-Oldenburger Kompetenzmodell .177
17 Durchführung der Studie IM 181
17.1 Kompetenzmodellierung - Normativ.181
17.1.1 Vorüberlegungen.181
17.1.2 Einordnung der vorliegenden Arbeit .184
17.2 Einordnung der
Items in
das Kornpetenzmodell.185
17.3 Zur Methodik der Überprüfung von Kompetenzmodellen.193
17.3.1 Mehrdimensionale Rasch-Modelle.193
17.3.2 Simulationsstudie .195
18 Analyse der Struktur des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells 207
18.1 Einordnung der
Items
in das Kompetenzmodell.207
18.2 Schwierigkeitsbestimmende Item-Merkmale.210
18.3 Überprütung der Struktur der Dimensionen „Ausprägung" und „Inhalts¬
bereich/Basiskonzept" .216
18.3.1 Einfluss der Item-Merkmale.216
18.3.2 Formalisierung der Inhalts-und Ausprägungsmodelle .216
18.3.3 Inhaltsmodelle.218
18.3.4 Ausprägungsmodelle.228
18.4 Weiterentwicklung des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells.237
19 Zusammenfassung der Kompetenzmodellierung 239
19.1 Einordnung der
Items
in das BOIKo.239
19.2 Kompetenzmodellierung.240
19.2.1 Schwierigkeitsbestimmende Merkmale.240
19.2.2 Analyse der Struktur der Dimensionen „Ausprägung" und „Inhalts¬
bereich/Basiskonzept" .241
19.2.3 Weiterentwicklung des Bremen-Oldenburger Kompetenzmodells . . 242
20 Zusammenfassung des Forschungsvorhabens 243
20.1 Grundlagen und Ziele.243
20.2 Untersuchungsdesign.245
20.3 Ergebnisse des Forschungsvorhabens.247
Literatur 252
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 260
A
Materialien zur Studie
I
267
A.1 Erläuterungen zu den Item-Merkmalen.267
viü Inhaltsverzeichnis
A.2
In der Expertenbefragung eingesetzter Fragebogen .270
A.3 Expertenhintergrund.273
В
Materialien zur Studie
II
275
B.1 Itemsets.275
B.I.I
Itemset T1 .275
B.1.2 Itemset T2 .27Ö
B.1.3 Itemset T3 .281
B.1.4 Itemset T4 .283
B.1.5 Itemset T5 .286
B.1.6 Itemset T6 .289
B.1.7 Itemset W1.291
B.1.8 Itemset W2.294
B.1.9 Itemset W3.298
B. 1.10 Itemset W4.301
B.1.11 Itemset W5.304
B.1.12 Itemset W6.307
B.2 Zusammensetzung der Testhefte.310
B.3 Codiermanual.311
B.3.1
Multiple choice-Items
.311
B.3.2 Multiple
select-Items
.311
B.3.3 Multiple
choice (select)
+ Begründung.312
B.3.4 Offene (Rechnung)
Items
.313
B.3.5 Offene (Grafik)
Items
.314
B.3.6 Offene (Text)
Items
.315
B.4 Auswertung der Testdaten.318
B.4.1 Klassische Auswertung der Testhefte H1 bis H3.318
B.4.2 Klassische Auswertung der Testhefte H4 bis H6.319
B.4.3 Eindimensionale Rasch-Skalierungen.320
B.5 TTI-Endversionen .322
B.5.1 TTI-Thermodynamik.322
B.5.2 TTI-Wärme.327
С
Materialien zur Studie
III
333
C.1 Mehrdimensionale Rasch-Skalierungen.333
C.1.1 Inhaltsmodelle.333
С
1.2 Ausprägungsmodelle.336
С
1.3 Eindimensionales Modell .339
C.2 Kriterienmatrizen der Inhalts- und Ausprägungsmodelle.340 |
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