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Der Einfluss von Datenkompetenz auf das Argumentieren beim Experimentieren

  • Das Auswerten von Daten und die Begründung von wissenschaftlichen Hypothesen kann als zentraler Bestandteil von "Scientific Practice" angesehen werden. Durch das naturwissenschaftliche Experiment können beide Aspekte adressiert werden: Lernende müssen Beobachtungen und Daten mit ihren Hypothesen verbinden. Dieser Prozess kann als Argumentieren aufgefasst werden und bedingt Datenkompetenz bei Lernenden. Vor diesem Hintergrund hat die vorliegende Arbeit die Förderung von Datenkompetenz zum Ziel. Beim Experimentieren stellt der adäquate Umgang mit Daten und Messunsicherheiten einen wesentlichen Teil der Datenkompetenz dar. Zunächst wurde daher eine didaktische Strukturierung entwickelt, die die Datenkompetenz beim Experimentieren a) auf die für die Sekundarstufe I relevanten Aspekte reduziert und b) in die Kompetenzbereiche „Direktes Messen“, „Indirektes Messen“, „Grafische Auswertung“ und „Signifikanz“ modularisiert. Auf dieser Basis wurden zehn digitale Lernapps entwickelt, die durch eine Expert:innenstudie hinsichtlich der Passung zur Strukturierung und der fachlichen Richtigkeit evaluiert wurden. Die Wirksamkeit der Apps konnte in mehreren Interventionsstudien mit insgesamt n = 132 Schüler:innen mit mittleren bis großen Effekten bezüglich des Kompetenzerwerbs empirisch nachgewiesen werden. Zudem wurde untersucht, welchen Einfluss die Förderung der Datenkompetenz auf das Argumentieren beim Experimentieren besitzt. In einer längsschnittlichen Studie wurden den Schüler:innen vor und nach der Intervention mit Lernapps Messdaten zum Zusammenhang zwischen der Pendelmasse m und der Periodendauer T eines Fadenpendels gezeigt und ihre Hypothesen sowie die Zustimmung zu vier Argumentkategorien erfasst. In der Studie mit n = 325 Schüler:innen konnte gezeigt werden, dass der Erwerb von Datenkompetenz a) die Zustimmung zu daten- und evidenzbasierten Argumentkategorien erhöht, b) die Zustimmung zu intuitiven und auf Heuristiken basierenden Argumentkategorien verringert und c) positiv auf die Richtigkeit einer physikalischen Hypothese wirkt. Die vorliegende Arbeit trägt dazu bei, die Wirkung von Datenkompetenz auf das Argumentieren beim Experimentieren zu verstehen: Durch kurze Interventionen zum Umgang mit Daten und Messunsicherheiten können die Argumentationsfähigkeit der Schüler:innen beim Experimentieren sowie der selbstständige Lernerfolg durch Experimentieren gefördert werden.

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Metadaten
Author:Engin Kardaş
URN:urn:nbn:de:bsz:751-opus4-5884
Subtitle (German):Entwicklung und Evaluation von Lernapps zur Förderung von Datenkompetenz
Referee:Tobias LudwigGND, Burkhard PriemerGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2023
Date of first Publication:2023/07/24
Granting Institution:Pädagogische Hochschule Karlsruhe, Fakultät B - Fakultät für Natur- und Sozialwissenschaften (seit WS 19/20)
Date of final exam:2023/07/06
Release Date:2023/07/24
Tag:Argumentieren beim Experimentieren; Umgang mit Daten und Messunsicherheiten; digitale Lernapps
GND Keyword:ExperimentGND; App / ProgrammGND; DatenkompetenzGND; Naturwissenschaftlicher UnterrichtGND; Sekundarstufe 1GND
Pagenumber:XVII, 308
Identifier Union Catalogue:1853476455
Institutes:Fakultät B - Fakultät für Natur- und Sozialwissenschaften (seit WS 19/20) / Institut für Physik und Technische Bildung
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