Modellierung der Struktur der Variablenkontrollstrategie und Abbildung von Veränderungen in der Grundschule

Abstract

ZusammenfassungDie Variablenkontrolle ist bei der Planung und Durchführung von Experimenten von besonderer Bedeutung, weil sie eindeutige Aussagen über Beziehungen zwischen Ursache und Wirkung zulässt. Ihre Anwendung ist daher ein eigenständiges Lernziel des naturwissenschaftlichen Sachunterrichts und Gegenstand zahlreicher empirischer Studien. Entsprechende Fähigkeiten werden unter dem Begriff Variablenkontrollstrategie (VKS) zusammengefasst und beinhalten die vier Teilfähigkeiten: 1) Planung kontrollierter Experimente, 2) Identifizierung kontrollierter Experimente, 3) Interpretation der Ergebnisse kontrollierter Experimente und 4) Verständnis der fehlenden Aussagekraft unkontrollierter Experimente. Bisherige Studien zeigen starke positive Veränderungen bezüglich der VKS während der Grundschulzeit. Allerdings erfassen sie oft nur eine Teilfähigkeit bzw. differenzieren in ihren Analysen nicht zwischen unterschiedlichen Teilfähigkeiten oder dem Einfluss der Fachkontexte der Aufgaben. Wir haben zur Erfassung der VKS in der Grundschule ein Testinstrument im Multiple-Choice-Format entwickelt, welches Aufgaben zu den Teilfähigkeiten Identifizierung und Interpretation in unterschiedlichen Fachkontexten enthält. Das Instrument wurde in einer Querschnittstudie mit N = 415 Zweit- bis Viertklässler*innen eingesetzt. Entgegen bisherigen Befunden zeigen die Ergebnisse einer Rasch-Analyse eine mehrdimensionale Struktur der VKS entsprechend den Teilfähigkeiten. Die Fachkontexte der Aufgaben haben keinen Einfluss auf die Dimensionalität. Die Schwierigkeitsstruktur von Aufgaben wird durch die angesprochene Teilfähigkeit (Identifizierung ist einfacher als Interpretation) und den gewählten Aufgabentyp (z. B. Wahl der Distraktoren nach Schülervorstellungen) beeinflusst. Darüber hinaus wurde eine unterrichtliche Förderung der VKS untersucht (N = 44), um abzuschätzen, inwiefern das entwickelte Testinstrument erwartete Veränderungen hinsichtlich der VKS abbildet. Die gemessenen Veränderungen werden in diesem Beitrag in Relation zur Querschnittsstudie gesetzt. Abschließend werden die Konsequenzen unserer Befunde für die Messung und Förderung der VKS in der Grundschule diskutiert.