Modellkompetenz im Kontext Biologieunterricht

Abstract

Der Umgang mit Modellen gehört zu einem durch Naturwissenschaften und Technik geprägten Alltag. Zur Förderung der Modellkompetenz von Schülerinnen und Schülern beschreibt ein theoriegeleitet formuliertes Kompetenzmodell, in welche Inhalte Modellkompetenz strukturiert ist und wie diese Inhalte graduiert sind. Diese Beschreibung von Modellkompetenz wurde in der vorliegenden Arbeit empirisch geprüft. Hierzu wird ein Itempool benötigt, der das Kompetenzmodell adäquat repräsentiert und dessen Bearbeitung als Indikator von Modellkompetenz interpretierbar ist. Beide Kriterien wurden neben psychometrischen Qualitätskriterien im Prozess der Testkonstruktion geprüft. 40 Multiple-Choice Items, die diesen Kriterien genügten, wurden von Schülerinnen und Schülern der Jahrgangsstufen 7 bis 10 bearbeitet. Eine Analyse dieser Daten mit mit IRT-Modellen diente der empirischen Überprüfung der Strukturierung und Graduierung von Modellkompetenz. Darüber hinaus wurden die Unterschiede in den Personenfähigkeiten zwischen den Jahrgangsstufen und die diskriminante und konvergente Validität von Modellkompetenz betrachtet. Es zeigte sich, dass die Indizien für eine eindimensionale Struktur von Modellkompetenz überwiegen. Die Niveaus sowie die Personenfähigkeiten in den untersuchten Jahrgangsstufen unterscheiden sich empirisch signifikant voneinander. Während sich Modellkompetenz in einer diskriminanten Validierung von allgemeinen kognitiven Fähigkeiten und Lesefähigkeiten sinnvoll abgrenzen lässt, bleibt das Bild für die konvergente Validierung noch unklar. Diese Befunde werden vor dem Hintergrund der theoretischen Grundlagen sowie mit Blick auf Implikationen für den Unterricht und weitere Forschungsprojekte diskutiert.

Science and technology belong to everyday life. It therefore requires the ability of dealing with models. To foster students’ model competence, a theoretical cognitive model structures and grades different aspects of model competence. The present research project aims at testing this description of model competence empirically. The empirical testing of a theoretical cognitive model requires psychometrically proven items that represent the cognitive model adequately. Furthermore, the results of the test should be interpretable as indication of the competence tested. These critera – among psychometric criteria – were included in the test and item construction which led to 40 multiple-choice items. Students in grades 7 to 10 dealt with this item pool. The data were analyzed with IRT models to check the structure and graduation of model competence empirically. Moreover, the differences in skills among grades as well as the discriminant and convergent validity of model competence were considered. Most of the empirical evidence points to a one-dimensional structure model of competence. The levels as well as the skills in the tested grades differed significantly. While model competence was distinguishable from general cognitive ability and reading skills in terms of discriminant validation, the picture remains unclear for the convergent validation. These findings are discussed with regard to the background of the theoretical basis as well as to implications for teaching and further research.