Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur ...
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198 6 Evaluation des Unterrichtskonzeptes diglich teilweise nach der Materialien-CD unterrichteten. Bei den sieben Klassen dieser Analyse (sechs Lehrer) wurde jedoch nicht überprüft, ob sie tatsächlich entscheidende Prinzipien des Unterrichtskonzeptes umsetzten (z.B. Nutzung von dynamisch ikonischen Repräsentationen und das Einfordern von Vorhersagen). Beschreibung der Gesamtergebnisse: Alle 138 Schüler haben Relative Häufigkeit richtiger Antworten jeweils alle Items auch tat- mit Vergleich Vortest - Nachtest 100% sächlich beantwortet. Das 90% Histogramm der Punktever- 80% teilung beim Vor- und 70% 60% Nachtest zeigt Abb. 6.9. 50% Zugewinn Beim Vortest ergab sich bei 40% Vortest den Schülern ein Mittelwert 30% Verlust 20% von 9,8 Punkten (= 34 % 10% richtig gelöste Items) (Stan- 0% dardabweichung: 3,8 Punk- 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Item te = 13 %), wobei die Ver- Abb. 6.9: Relative Häufigkeit richtiger Antworten bei den einzelnen Items teilung von 2 bis 21 Punk- mit Vergleich von Vor- und Nachtest (138 Schüler der Treatmentgruppe) ten (= 7 % bis 72 %) geht (mehr als fünf Standardabweichungen). Damit sind diese Schüler im Mittel um 1,8 Punkte oder 6 Prozentpunkte besser als die Vergleichsgruppe, was auf dem Niveau von 0,01 signifikant ist (unabhängiger t-Test). Beim Nachtest ergab sich ein Mittelwert von 15,5 Punkten (= 53 %) (mit großer Standardabweichung: 5,3 Punkte = 18 %), wobei die Verteilung von 3 bis 29 Punkten (= 10 % bis 100 %) geht (fünf Standardabweichungen). Damit unterscheidet sich die Treatmentgruppe signifikant auf dem strengen Niveau von 0,001 von der Vergleichsgruppe (Mann-Whitney-U-Test, da nicht normalverteilt), die im Nachtest nur auf durchschnittlich 11,8 Punkte (= 41 %) kam. Die Treatmentgruppe erreicht damit einen relativen Zugewinn nach HAKE von g = 29,7 %. Vergleicht man die individuellen relativen Zugewinne der Schüler, stellt man fest, dass der Unterschied der Mittelwerte zwischen der Treatmentgruppe (31,0 %) und der Vergleichsgruppe (17,8 %) ebenso signifikant (0,001-Niveau, t-Test) ist. Das Vortestergebnis der einzelnen Klassen geht in der Treatmentgruppe von 24 % bis 41 % und das Nachtestergebnis von 41 % bis 57 %. Damit variiert der relative Zugewinn der Klassen zwischen 22% und 34 %. Dabei fällt wieder auf, dass wie in Kapitel 6.4.2.4 die beiden Klassen des einen Lehrers sehr stark differieren. Während die eine Klasse auch im FCI-Test am schlechtesten von der Treatmentgruppe abschließt, unterscheidet sich die andere bei ähnlichem Unterricht nur minimal von der besten Klasse. Hier ist nun die Effektstärke (Verhältnis von Differenz der Testergebnisse der beiden Gruppen zu gewichteten Standardabweichungen) interessant (siehe Kapitel 6.4.1.2). Die Treatment-Effektstärke bei dem Nachtestergebnis bei allen Aufgaben beträgt d = 0,77. Betrachtet man statt den Nachtestergebnissen den relativen Zugewinn der einzelnen Schüler in beiden Gruppen, ergibt sich eine Treat- relative Häufigkeit
6 Evaluation eines Unterrichtskonzeptes 199 ment-Effektstärke beim relativen Zugewinn bei allen Aufgaben von 0,66. Dies kann nach HÄUßLER ET AL. (1998, S. 157 f.) jeweils als ein relativ hoher Effekt bezeichnet werden. Nach HÄUßLER ET AL. (1998, S. 151) ist ein Lernerfolg ab einer Effektstärke von d = 0,46 pädagogisch interessant. Besser ist, bei dem Test aus inhaltlichen Überlegungen heraus festzulegen, welcher Gesamtwert wünschenswert ist. So sehen HESTENES und HALLOUN (1995, S. 505) ein Testergebnis von 60 % richtigen Antworten als Schwelle für ein newtonsches Verständnis an. Der Anteil der Schüler, die 17 oder mehr der 29 Items richtig lösten (≥ 58,6 %), stieg von 7 % der Schüler im Vortest auf 42 % im Nachtest an (siehe Tab. 6.23). Damit hat dieser Anteil von Schülern einen relativen Zugewinn von 38 % gegenüber nur 13 % bei herkömmlich unterrichteten Klassen, er ist also ca. dreimal so hoch. Traditioneller Unterricht Unterricht nach Konzept, 2003/04 Treatmentgruppe, 2002/03 (N = 258, 13 Klassen) (N = 138, 7 Klassen) Vortest Nachtest rel. Zugewinn Vortest Nachtest rel. Zugewinn Anteil Schüler mit 3 % 16 % 13 % 7 % 42 % 38 % ≥ 58 % richtig Anteil Schüler mit 2 % 14 % 12 % 4 % 38 % 36 % ≥ 62 % richtig Tab. 6.23: Anteil Schüler, die 17 bzw. 18 oder mehr Fragen richtig beantwortet haben Der gleiche FCI-Test (erste Version) wurde von SCHECKER und GERDES (1999, S. 80 ff.) bei Leistungskursen in Bremen eingesetzt. Die beiden (konventionell unterrichteten) Leistungskurse der Kontrollgruppe (N = 26) erreichten dort mit 53,7 % so gut wie den gleichen Nachtestwert wie die Treatmentgruppe dieser Untersuchung (53,4 %). Die beiden Leistungskurse der Versuchsgruppe (N = 23), bei der die Schüler in Gruppenarbeit Modellbildung durchführten, beantworteten allerdings nur 48,7 % der FCI-Items richtig. Da es sich in Bremen um Leistungskurse handelt (5 Unterrichtswochenstunden, 6-8 Wochen Kinematik, 4-5 Wochen Dynamik) (Schecker, 1998a, S. 230), ist ein Vergleich wegen dem größeren Interesse der Leistungskursschüler nur bedingt sinnvoll (Treatmentgruppe: 2 bzw. 3 Unterrichtswochenstunden, ca. 15 Std. Kinematik, ca. 20 Std. Dynamik). Dennoch ist es beachtlich, dass die Treatmentgruppe in Würzburg (ganze Klassen) auf gleiche bzw. höhere Werte als die Bremer Leistungskurse kommt. Schließlich wurde noch ermittelt, ob es beim FCI-Test bei den Treatmentklassen einen Unterschied macht, ob mit oder ohne graphische Modellbildung unterrichtet wurde. Während in vier Treatmentklassen, die am FCI-Test teilnahmen, mit Modellbildung unterrichtet wurde (76 Schüler), wurde in drei Treatmentklassen darauf verzichtet (62 Schüler). Ein unabhängiger t-Test ergibt, dass sich die Mittelwerte der individuellen relativen Zugewinne der Schüler bei diesen beiden Gruppen (32 % versus 30 %) nicht signifikant unterscheiden (5 %-Niveau). In Kapitel 4.5.3.3 und Kapitel 6.5.3 wird anhand von Concept Maps gefolgert, dass die graphische Modellbildung das strukturelle Verständnis fördert. Demgegenüber kann aus dem FCI-Test geschlossen werden, dass bei den Schülern der Treatmentgruppe durch die zusätzliche Modellbildung nicht zusätzliches situatives Verständnis
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198 6 <strong>Evaluation</strong> des Unterrichtskonzeptes<br />
diglich teilweise nach der Materialien-CD unterrichteten. Bei den sieben Klassen dieser Analyse<br />
(sechs Lehrer) wurde jedoch nicht überprüft, ob sie tatsächlich entscheidende Prinzipien des Unterrichtskonzeptes<br />
umsetzten (z.B. Nutzung von dynamisch ikonischen Repräsentationen <strong>und</strong> das Einfordern<br />
von Vorhersagen).<br />
Beschreibung der Gesamtergebnisse:<br />
Alle 138 Schüler haben<br />
Relative Häufigkeit richtiger Antworten<br />
jeweils alle Items auch tat-<br />
mit Vergleich Vortest - Nachtest<br />
100%<br />
sächlich beantwortet. Das<br />
90%<br />
Histogramm der Punktever- 80%<br />
teilung beim Vor- <strong>und</strong> 70%<br />
60%<br />
Nachtest zeigt Abb. 6.9.<br />
50%<br />
Zugewinn<br />
Beim Vortest ergab sich bei 40%<br />
Vortest<br />
den Schülern ein Mittelwert 30%<br />
Verlust<br />
20%<br />
von 9,8 Punkten (= 34 %<br />
10%<br />
richtig gelöste Items) (Stan-<br />
0%<br />
dardabweichung: 3,8 Punk-<br />
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29<br />
Item<br />
te = 13 %), wobei die Ver- Abb. 6.9: Relative Häufigkeit richtiger Antworten bei den einzelnen Items<br />
teilung von 2 bis 21 Punk- mit Vergleich von Vor- <strong>und</strong> Nachtest (138 Schüler der Treatmentgruppe)<br />
ten (= 7 % bis 72 %) geht<br />
(mehr als fünf Standardabweichungen). Damit sind diese Schüler im Mittel um 1,8 Punkte oder 6<br />
Prozentpunkte besser als die Vergleichsgruppe, was auf dem Niveau von 0,01 signifikant ist (unabhängiger<br />
t-Test). Beim Nachtest ergab sich ein Mittelwert von 15,5 Punkten (= 53 %) (mit großer<br />
Standardabweichung: 5,3 Punkte = 18 %), wobei die Verteilung von 3 bis 29 Punkten (= 10 % bis<br />
100 %) geht (fünf Standardabweichungen). Damit unterscheidet sich die Treatmentgruppe signifikant<br />
auf dem strengen Niveau von 0,001 von der Vergleichsgruppe (Mann-Whitney-U-Test, da<br />
nicht normalverteilt), die im Nachtest nur auf durchschnittlich 11,8 Punkte (= 41 %) kam. Die<br />
Treatmentgruppe erreicht damit einen relativen Zugewinn nach HAKE von g = 29,7 %. Vergleicht<br />
man die individuellen relativen Zugewinne der Schüler, stellt man fest, dass der Unterschied der<br />
Mittelwerte zwischen der Treatmentgruppe (31,0 %) <strong>und</strong> der Vergleichsgruppe (17,8 %) ebenso<br />
signifikant (0,001-Niveau, t-Test) ist.<br />
Das Vortestergebnis der einzelnen Klassen geht in der Treatmentgruppe von 24 % bis 41 % <strong>und</strong> das<br />
Nachtestergebnis von 41 % bis 57 %. Damit variiert der relative Zugewinn der Klassen zwischen<br />
22% <strong>und</strong> 34 %. Dabei fällt wieder auf, dass wie in Kapitel 6.4.2.4 die beiden Klassen des einen<br />
Lehrers sehr stark differieren. Während die eine Klasse auch im FCI-Test am schlechtesten von der<br />
Treatmentgruppe abschließt, unterscheidet sich die andere bei ähnlichem Unterricht nur minimal<br />
von der besten Klasse.<br />
Hier ist nun die Effektstärke (Verhältnis von Differenz der Testergebnisse der beiden Gruppen zu<br />
gewichteten Standardabweichungen) interessant (siehe Kapitel 6.4.1.2). Die Treatment-Effektstärke<br />
bei dem Nachtestergebnis bei allen Aufgaben beträgt d = 0,77. Betrachtet man statt den Nachtestergebnissen<br />
den relativen Zugewinn der einzelnen Schüler in beiden Gruppen, ergibt sich eine Treat-<br />
relative Häufigkeit