Kompetenzorien+erte  Prüfung  

Wissenscha7sforum  Konstanz    Workshop  2013  

Alois  Krähenmann,  Rektor  KSR  Clemens  Wagner,  ETH  &  KSR  

Backward  Design  

Grant  Wiggins  and  Jay  McTighe  (2005)  „Understanding  by  Design“  ,  Pearson    Educa+on,  2nd  Edi+on,  New  Jersey,  USA.  

Lernziele  Kompetenzen   Unterricht  Überprüfung  

Verstehen  überprüfen  

Verstehen  

Berechnungen  Abschätzungen  durchführen  

Experimente  entwerfen  und  durchführen  Resultate  darstellen  und  interpre+eren  

Überblick  über  ein  Gebiet  geben  können  

Physikalische  Prozesse  in  Texten  in  eigene  Worte  fassen    

....  

Spektrum,  das  Verstehen  zu  überprüfen  

Inhalt  

•  Au^au  der  Prüfung  – Experiment  – Konzeptmap    – Konzept  Test  – Textanalyse  – Konven+onelle  Prüfung  

•  Resultate  •  Folgerungen  

Experiment  

Experiment  

t  [s]  

Höhe  

Experiment  

•  Beobachtung  •  Modellbildung  (Abstrak+on)  •  Hypothese  entwickeln  – Unabhängige  Variable  – Abhängige  Variable  

•  Experiment  designen  – Opera+onalisierung  der  Variablen  

•  Arbeitplan  •  Experiment  durchführen  •  Laborbericht  schreiben  

10min  

20min  

15min  

 10min  

100min  

Konzepdragen  

•  E  &  M  standardisierter  Test  – CSEM    •  Maloney  et  al.  (2000)  Phys.  Educ  Res  Am  J  Phys  Suppl  69  (7)  

•  Nur  Elektrosta+k  Aufgaben  (19)  •  Zeit  30min  

Konzeptmap  

•  Text  über  Elektrosta+k  (Zusammenfassung)  •  Schlüsselwörter  iden+fizieren  •  Schlüsselwörter  in  Kategorien  einteilen  •  Zeichnen  der  Konzeptmap  von  Hand  – Alterna+ve  Cmap  Tool  

•  Zeit  30min  

Textverständnis  •  Text  über  Photovoltaik  –  Science  in  School    

•  Informa+onen  sammeln  •  Daten  im  Text  überprüfen  (Konsistenz)  

–  Wäre  die  Erde  eine  perfekte  Kugel  (R  =  6370km),  dann  würde  sie  1.8e17J/s  erreichen  (siehe  Text).  Wie  kommen  die  Autoren  auf  dieses  Resultat?    

•  Abschätzungen  –  „Schätzen  Sie  den  Energiebedarf  pro  Tag,  den  die  Einwohner  von  

Romanshorn  haben  (ohne  Industrie).    •  Prozesse  in  eigenen  Worten  erklären  

–  pn-­‐  Übergang  –  Umsetzung  von  Sonnenenergie  in  elektrische  Energie  

•  Zeit  30min    

Konven+onelle  Prüfung  

•  Zeit  45min  

(3P)  Zwei  Teilchen  sind  0.6m  voneinander  endernt  und  posi+v  geladen,  das  eine  mit  q  =  5nC,  das  andere  mit  Q  =  18nC.  Eine  dripe  Ladung  q0  wird  genau  zwischen  die  beiden  Ladungen  gesetzt.  Wie  gross  muss  die  Ladung      q0  sein,  damit  die  resul+erende  Kra7  auf  Q  gerade  null  ist?    

q   q0   Q  x  

L  

L/2  

Resultate  Überblick  •  Performance  •  Reliabilität  •  Einteilung  in  Klassen  (Cluster)  •  Korrela+onen  mit  andern  Fächern  –  Konven+onelle  Prüfung  –  Mathema+k  –  Textanalyse  –  Deutsch  –  Gesamtergebnis  –  Zeugnis  Durchschnip  

•  Korrela+onen  innerhalb  des  Tests  –  Konzeptmap  –  Konzeppest?  –  Konzeppest  –  konven+onelle  Prüfung?  –  usw  

Performance  

0.00#

0.20#

0.40#

0.60#

0.80#

1.00#

Experiment# Konzep5est# Konzeptmap# Textanalyse# Prufung#

Performan

ce*[%

]*

Mechanik   Elektrosta+k  

Einteilung  in  Klassen  

0.00#

0.20#

0.40#

0.60#

0.80#

1.00#

Experiment#

Konzep5ragen#

Konzeptmap#

Text#

Prüfung#

4  Klassen:    Theore+ker  (4)  Experimentalisten  (8)  Konzepdrei  (3)    W-­‐Klasse  (2)    

Konzeppest  

Konzeptmap  

Textanalyse  

Prüfung  

Modell  der  Studierfähigkeit  

Latente  Variable   Manifeste  Variablen  

Studierfähigkeit  Fach  Physik  

Experiment  

Reliabilität  

0"

0.2"

0.4"

0.6"

0.8"

1"

Experiment" Konzep5est" Konzeptmap" Textanalyse" Prufung" Cronbach's"alpha"

Cron

bach's+alph

a+if+de

leted+

Cronbach‘s  alpha:  0.51  

Würde  man  bei  einem  „gleichen“  Test  wiederum  dasselbe  Resultat  bezüglich    der  Studierfähigkeit  im  Fach  Physik  erreichen?  

Kompetenzorien+erte  Prüfung  -­‐  Zeugnisdurchschnip  

y"="2.3472x"+"3.4336"R²"="0.42324"

4.00"

4.40"

4.80"

5.20"

5.60"

0.00" 0.20" 0.40" 0.60" 0.80"

Zeugnis(D

urchschn

i-(

(

kompetenzorien4erte(Prüfung(

W2Klasse"

Konzep<rei"

TheoreAker"

Experimentalisten"

y"="0.6545x"+"4.2284"R²"="0.13537"

4.00"

4.40"

4.80"

5.20"

5.60"

0.00" 0.20" 0.40" 0.60" 0.80" 1.00"

Zeugnis(D

urchschn

i-(

konven1onelle(Prüfung(

W3Klasse"

Konzep=rei"

TheoreBker"

Experimentalisten"

Korrela+onen  innerhalb  des  Tests  

•  Konven+onelle  Prüfung  –  Konzepdragen  •  Konven+onelle  Prüfung  –  Experiment    

Konzept  Test  -­‐  Konven+onelle  Prüfung  

y"="0.5678x"+"0.0004"R²"="0.39834"

0.00"

0.20"

0.40"

0.60"

0.80"

1.00"

0.00" 0.20" 0.40" 0.60" 0.80" 1.00"

Konzep

t(Test(

Konven,onelle(Prüfung(

W+Klasse"

Konzep=rei"

TheoreBker"

Experimentalisten"

Experiment  –  konven+onelle  Prüfung  

y"="$0.0852x"+"0.6477"R²"="0.00996"

0.00"

0.20"

0.40"

0.60"

0.80"

1.00"

0.00" 0.20" 0.40" 0.60" 0.80" 1.00"

Expe

rimen

t*

Konven.onelle*Prüfung*

W$Klasse"

Konzep=rei"

TheoreBker"

Experimentalisten"

Partner  beim  Experiment  

0.00#

0.20#

0.40#

0.60#

0.80#

1.00#

0.00# 0.20# 0.40# 0.60# 0.80# 1.00#

konven

&one

lle(Prüfung(

Experiment(

W*Klasse#

Konzep4rei#

Theore9ker#

Experimentalisten#

Korrela+onsmatrix  

Experiment   Konzep0est   Konzeptmap   Textanalyse   Prüfung  

Experiment   1   0.08   0.5   0.12   0.1  

Konzeppest   1   -­‐0.2   0.34   0.63  

Konzeptmap   1   0.24   -­‐0.41  

Textanalyse   1   0.33  

Prüfung   1  

Kompetenzen  

Beobachten   Messen   Hypothese   Vorher-­‐  sagen  

Beschrei-­‐ben  

Daten  analysieren  

Experiment  Vorversuch  

x   x   x   x  

Experiment  Laborreport  

x   x   x   x  

Textanalyse  

Konzeppest  

Konzeptmap  

Prüfung  

Kompetenzen  Experiment  Vorversuch  

0.00#

0.20#

0.40#

0.60#

0.80#

1.00#

Beobachten# Modell# Messen# Hypothese# Vorhersage#

Performan

ce*[%

]*

Kompetenzen  Experiment  Versuch  

0.00#

0.20#

0.40#

0.60#

0.80#

1.00#

Beschreiben# Daten#erheben# Daten#darstellen#

Daten#analysieren#

Daten#interpre9eren#

In#Kontext#stellen#

Laborbericht#schreiben#

Performan

ce*[%

]*

Kompetenzen  Textverständnis  

0.0#

0.1#

0.2#

0.3#

0.4#

0.5#

0.6#

0.7#

0.8#

0.9#

1.0#

Fakten# Konsistenz#Berechnungen#

Schätzfragen# Verständnis#MC# Prozesse#in#eigene#Worte#fassen#

rich%

g'gelöst'[%

]'

Zusammenfassung  

•  „Hohe“  Korrela+on  zwischen  Ergebnis  der  gesamten  Prüfung  und  dem  Zeugnisdurchschnip  

•  Reliabilität  kann  noch  verbessert  werden  •  Experimente  alleine  durchführen  •  Erhebliche  Mängel    – mit  Daten  (darstellen,  analysieren,  interpre+eren)  – Mit  Daten  aus  einem  Text  arbeiten  (verifizieren  von  Angaben,  Schätzaufgaben)  

•  Transfer  noch  nicht  wirklich  befriedigend