Zusammenfassung
Ein konzeptuelles Verständnis der Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern ist ein wichtiges Ziel des Physikunterrichts der Oberstufe. Allerdings fehlt im deutschsprachigen Raum dazu bisher ein geeignetes Testinstrument, mit dem Lernziele überprüft werden können. Im Beitrag wird die Entwicklung eines Multiple-Choice-Tests beschrieben, um entsprechenden Unterricht zu evaluieren. In drei Studien wurden Argumente gesammelt, die für die Validität einer solchen Interpretation der Testwerte sprechen. In Studie 1 wurden die Leistungen von 283 Schülerinnen und Schülern erfasst und mittels einer Raschanalyse gezeigt, dass die beiden fokussierten Dimensionen (Verständnis der Bewegung von Ladungsträgern im elektrischen bzw. magnetischen Feld) statistisch getrennt werden können. Dies kann vor allem als Argument für die strukturelle Validität aufgefasst werden. Im Rahmen von Studie 2 wurde die kognitive Validität mit einer Teilstichprobe von 18 Schülerinnen und Schülern aus Studie 1 untersucht. Die Ergebnisse dienten dazu, den Test entsprechend zu modifizieren. In Studie 3 wurden 55 Schülerinnen und Schüler mittels eines einschlägigen, computerbasierten Lernspiels instruiert. Der hohe Zuwachs in den Testscores ist ein Indiz für die Instruktionssensitivität des Tests, einer wichtigen Voraussetzung für konsequentielle Validität. Der Test wird als Onlinematerial zur Nutzung zur Verfügung gestellt.
Abstract
Conceptual understanding of mobile charge carriers in electric and magnetic fields is an essential goal of upper secondary physics instruction. However, it lacks test instruments available in the German language to evaluate whether this goal is achieved. We present such an instrument and discuss evidence concerning significant aspects of validity from three different studies. In the first study, the test instrument has been administered to 283 students from upper secondary physics courses. A Rasch analysis supports the assumption that the two major dimensions (understanding of mobile charge carriers in an electric/a magnetic field) can be differentiated. That result is an argument for structural validity. In a second study, 18 students have been researched using the think-aloud-method; the results support cognitive validity. In the third study, 55 students from four different courses have been tested in a pre- and post-test with an intervention based on a computer game that fosters conceptual understanding. The results support instructional sensitivity, an important prerequisite of consequential validity. The test instrument is available online.
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Danksagung
Wir danken C. Gellermann, V. Groth und J.-E. Kilimann für Masterarbeiten, in denen Teile der hier publizierten Studie entwickelt und evaluiert wurden. Dies betrifft insbesondere die Entwicklung und Evaluation des Computerspiels sowie die Analysen des Lauten Denkens.
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Onlinematerial.
Vollständiger Multiple-Choice-Test zum konzeptuellen Verständnis der Kraftwirkung auf Ladungsträger in statischen elektrischen und magnetischen Feldern
Anhang
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Die Aufgabe 1b und Aufgaben 6 a) und b) sind Eigenentwicklungen in Anlehnung an vorhandene Aufgaben zum Magnetfeld, welche die Kontrastierung von analogen Aufgaben im elektrischen Feld zu diagnostischen Zwecken unterstützen sollen (vgl. Ziegler und Stern 2016)
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Berger, R., Kulgemeyer, C. & Lensing, P. Ein Multiple-Choice-Test zum konzeptuellen Verständnis der Kraftwirkung auf Ladungsträger in statischen elektrischen und magnetischen Feldern. ZfDN 25, 197–210 (2019). https://doi.org/10.1007/s40573-019-00099-2
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