Entwicklung von chemischem Fachwissen in der Sekundarstufe I

Zur Unterstützung von kumulativem Lehren und Lernen wurde in dieser Studie in enger Zusammenarbeit mit der Schulpraxis eine Learning Progression zu den drei Basiskonzepten "Struktur der Materie", "Chemische Reaktion" und "Energie" für die ersten beiden Lernjahre im Fach Chemie entwickelt. Im Mittelpunkt stehen Kernideen, d. ,h. grundlegende inhaltliche Aussagen, die in einer Strand Map logisch miteinander vernetzt wurden. Ziel der Studie war es, die Abhängigkeit des Verständnisses einer Kernidee von dem einer anderen zu untersuchen, um mögliche Lernwege empirisch zu bestätigen.

Dazu wurden zu jeder Kernidee Fachwissensaufgaben entwickelt, pilotiert und in einer Quasi-Längsschnittstudie kombiniert mit einer echten Längsschnittstudie Schülerinnen und Schülern der ersten drei Lernjahre der Sekundarstufe I vorgelegt.

Die Qualität des Fachwissenstests wurde mit Hilfe von IRT-Modellen bestimmt. Anhand des McNemar-Tests konnte ein Großteil der angenommenen Abhängigkeiten bestätigt werden, während sich gleichzeitig ein geringes Wissen der Schülerinnen und Schüler zeigte. Mit Hilfe Bayes'scher Netze konnte die Qualität der Strand Map insgesamt untersucht und weitestgehend gestützt werden. Beispielsweise konnte hierdurch gezeigt werden, dass die Wahrscheinlichkeit Aufgaben zur Kernidee "Stoffe können aufgrund messbarer Eigenschaften unterschieden und identifiziert werden" richtig zu bearbeiten steigt, wenn auch solche zur Kernidee "Stoffe besitzen charakteristische Eigenschaften" richtig bearbeitet wurden, die Kernidee also verstanden wurde.