Zusammenfassung
Bei der Entwicklung von Testaufgaben sind Informationen über schwierigkeitsbestimmende Merkmale ein qualitätsweisendes Werkzeug. Eine besonders hohe fachdidaktische Relevanz haben dabei Merkmale, die sich auf die kognitiven Anforderungen beziehen. Reanalysen der Schwierigkeit kognitiver Anforderungen können auch bezogen auf zentral gestellte Abituraufgaben durchgeführt werden. Kognitive Anforderungen sollen hier gemäß EPA-Vorgaben als Anforderungsbereiche das Niveau von Abituraufgaben steuern. Die Anforderungsbereiche haben Bezug zu allgemeinen kognitiven Prozessen, aber auch zu spezifischeren Anforderungen an die Informationsverarbeitung, an das Fachwissen und an die Entwicklung von Lösungswegen. Empirisch abgeleitetes Wissen über die Schwierigkeit solcher Anforderungen kann mit den Erwartungen verglichen, an die Akteure rückgemeldet und für die gezielte Konstruktion von Prüfungsaufgaben genutzt werden. Trotz dieser Relevanz für die Qualitätsentwicklung der Abiturprüfung stehen fachdidaktische Reanalysen von Abituraufgaben bislang weitgehend aus.
Vor diesem Hintergrund wurden kognitive Anforderungen als Merkmale von Abituraufgaben im Fach Biologie mit der Aufgabenschwierigkeit, abgeleitet von 2385 Prüflingen, in Beziehung gesetzt. Es zeigt sich, dass die Anforderungsbereiche sowie Anforderungen an die Nutzung von Fachwissen, an die Lösungswege und an die Informationsverarbeitung zufrieden stellende Anteile der Schwierigkeitsvarianz der Abiturprüfung erklären. Darüber hinaus können diese sinnvoll bei der Aufgabenentwicklung integriert werden. Sechs integrierte Kombinationen kognitiver Anforderungen erklären zusammen 41 % der Aufgabenschwierigkeit der Abiturprüfung. Die Ergebnisse stützen die Vorgaben in grundlegenden Aspekten und stehen im Einklang mit empirischen Befunden über schwierigkeitsbestimmende Merkmale von Testaufgaben. Sie können den Akteuren bei der Weiterentwicklung von Abituraufgaben dienen und als Grundlage für die gezielte Konstruktion von Testaufgaben für die Kompetenzmessung in der Sekundarstufe II genutzt werden.
Abstract
Standardization efforts in Germany also influence secondary school education, especially the Abitur (see A levels, final secondary school examination). Revisions of the guidelines of Abitur in science education take results of educational assessment studies into account and are basis for further development of standards for secondary school. The guidelines determine on task characteristics in the Abitur such as cognitive requirements. Cognitive requirements are expected to influence task difficulty in a directed way, either as being general cognitive objectives or as being specific processes such as information processing, the use of content knowledge and the development of an adequate argumentation. Empirical findings about the relation between the cognitive requirements and the task difficulty are important to support the development of task quality and the ongoing standardization processes. Nevertheless such empirical information which regard Abitur in science education barely exist. In this underlying study a post hoc analysis of task characteristics in the Abitur was carried out, relating performances of a total of 2385 German examinees to cognitive requirements of the final examination tasks in Biology. According to multiple regression 41 % of task difficulty is explained by an integrated model of cognitive requirements. The more complex the cognitive requirements are, the more difficult are the corresponding tasks. Difficult tasks characteristically demand the incorporation or enlargement of content knowledge, the use of information out of various forms of representation and a written argumentation. This is consistent with the guidelines and leads to evidence based information useful for further task construction.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Literatur
Ackeren, I. van. (2007). Zentrale Abschlussprüfungen. Entstehung, Struktur und Steuerungsperspektiven. Zeitschrift für Pädagogik, 59(3), 12–15.
Altrichter, H., Bürsemeister, T., Clement, U., Langer, R., Maag Merki, K., Rürup, M., & Wissinger, J. (Hrsg.). (2007). Handbuch Neue Steuerung im Schulsystem. Educational Governance. Wiesbaden: VS.
Anderson, L.W., & Krathwohl, D. R. (2001). A taxonomy for learning, teaching, and assessing. A revision of Bloom’s taxonomy of educational objectives. New York: Longman.
Appius, S., & Holmeier, M. (2012). Beurteilung der Abituraufgaben und Korrekturhinweise. In Maag Merki, K. (Hrsg.), Zentralabitur (S. 353–381). Wiesbaden: VS.
Artelt, C., Stanat, P., Schneider, W. & Schiefele, U. (2001). Lesekompetenz: Testkonzeption und Ergebnisse. In Deutsches PISA-Konsortium (Hrsg.), PISA 2000. Basiskompetenzen von Schülerinnen und Schülern im internationalen Vergleich (S. 69–137). Opladen: Leske + Budrich.
Baumert, J., & Watermann, R. (2000). Institutionelle und regionale Variabilität und die Sicherung gemeinsamer Standards in der gymnasialen Oberstufe. In Baumert, J., Bos, W., & Lehmann, R. H. (Hrsg.), TIMSS/III: Bd. 2. Mathematische und naturwissenschaftliche Bildung am Ende der Schullaufbahn (S. 317–372). Opladen: Leske + Budrich.
Baumert, J., Köller, O., Lehrke, M., & Brockmann, J. (2000). Anlage und Durchführung der Dritten Internationalen Mathematik- und Naturwissenschaftsstudie zur Sekundarstufe II. In Baumert, J., Bos, W., & Lehmann, R. H. (Hrsg.), TIMSS/III: Bd. 1. Mathematische und naturwissenschaftliche Grundbildung am Ende der Pflichtschulzeit (S. 31–84). Opladen: Leske + Budrich.
Bloom, B. S., Engelhart, M. D., Furst, E. J., Hill, W. H., & Krathwohl, D. R. (1976). Taxonomie von Lernzielen im kognitiven Bereich. Weinheim: Beltz.
Brixius, R., Jannan, M., & Kunze, H. (2012). Zentralabitur NRW Biologie. Prüfungsaufgaben mit Lösungen; 2007–2012. Freising: Stark.
Bromme, R., Seeger, F., & Steinbring, H. (1990). Aufgaben, Fehler und Aufgabensysteme. In Bromme, R., Seeger, F. & Steinbring, H. (Hrsg.), Aufgaben als Anforderungen an Lehrer und Schüler (S. 1–30). Köln: Aulis.
Eberle, F., Gehrer, K., Jaggi, B., Kottonau, J., Oepke, M., & Pflüger, M. (2008). Evaluation der Maturitätsreform 1995 (EVAMAR). Schlussbericht zur Phase II. Institut für Gymnasial- und Berufspädagogik, UZH.
Einhaus, E. A. (2007). Schülerkompetenzen im Bereich Wärmelehre. Entwicklung eines Testinstruments zur Überprüfung und Weiterentwicklung eines normativen Modells fachbezogener Kompetenzen. Berlin: Logos.
Field, A. P. (2009). Discovering statistics using SPSS. Los Angeles: SAGE.
Fischer, H. E., & Draxler, D. (2009). Konstruktion und Bewertung von Physikaufgaben. In Kircher, E., Girwidz, R. & Häußler, P. (Hrsg.), Physikdidaktik. Theorie und Praxis (S. 639–655). Berlin: Springer.
Fleiss, J. L., & Cohen, J. (1973). The Equivalence of weighted kappa and the intraclass correlation coefficient as measures of reliability. Educational and Psychological Measurement, 33(3), 613–619.
Friege, G., & Lind, G. (2006). Types and qualities of knowledge and their relations to problem solving in physics. International Journal of Science and Mathematics Education, 4, 437–465.
Gruber, H., & Ziegler, A. (1996). Expertiseforschung. Theoretische und methodische Grundlagen, Opladen: Westdt. Verl.
Haladyna, T. M. (1997). Writing test items to evaluate higher order thinking. Boston: Allyn and Bacon.
Harms, U., Mayer, J., Hammann, M., Bayrhuber, H., & Kattmann, U. (2004). Kerncurriculum und Standards für den Biologieunterricht in der gymnasialen Oberstufe. In Tenorth, H. E. (Hrsg.), Kerncurriculum Oberstufe (S. 22–84). Weinheim: Beltz.
Hartig, J., & Jude, N. (2007). Empirische Erfassung von Kompetenzen und psychometrische Kompetenzmodelle. In Hartig, J. & Klieme, E. (Hrsg.), Möglichkeiten und Voraussetzungen zur technologiebasierter Kompetenzdiagnostik (Bd. 20, S. 17–36). Bonn: BMBF
Häußler, P. (2009). Wie lässt sich der Lernerfolg messen? In Kircher, E., Girwidz, R., & Häußler, P. (Hrsg.), Physikdidaktik. Theorie und Praxis (S. 265–310). Berlin: Springer.
Helmke, A., & Hosenfeld, I. (2004). Vergleichsarbeiten – Standards – Kompetenzstufen: Begriffliche Klärung und Perspektiven. In Wosnitza, M., Frey, A., & Jäger, R. S. (Hrsg.), Lernprozess, Lernumgebung und Lerndiagnostik. Wissenschafliche Beiträge zum Lernen im 21. Jahrhundert (S. 56–75). Landau: Verl. Empirische Pädagogik.
Jankisz, E., & Moosbrugger, H. (2007). Planung und Entwicklung von psychologischen Tests und Fragebögen. In Moosbrugger, H., & Kelava, A. (Hrsg.), Testtheorie und Fragebogenkonstruktion (S. 28–71). Berlin: Springer.
Jatzwauk, P. (2007). Aufgaben im Biologieunterricht. Eine Analyse der Merkmale und des didaktisch-methodischen Einsatzes von Aufgaben im Biologieunterricht, Berlin: Logos.
Kauertz, A. (2008). Schwierigkeitserzeugende Merkmale physikalischer Leistungstestaufgaben. Berlin: Logos.
Kintsch, W., & Dijk, T. A. van (1978). Toward a model of text comprehension and production. Psychological Review, 85(5), 363–394.
Klauer, K. J. (2002). Wie misst man Schulleistungen? In Weinert, F. E. (Hrsg.), Leistungsmessungen in Schulen (S. 103–115). Weinheim: Beltz.
Klemm, K. (1998). Steuerung der Schulentwicklung durch zentrale Leistungskontrollen? In Rolff, H. G., Bauer, K. -O., Klemm, K., & Pfeiffer, H. (Hrsg.), Jahrbuch der Schulentwicklung (S. 271–294). Weinheim: Juventa.
Klieme, E. (1989). Mathematisches Problemlösen als Testleistung. Frankfurt a. M.: Lang.
Klieme, E. (2000). Fachleistungen im voruniversitären Mathematik- und Physikunterricht: Theoretische Grundlagen, Kompetenzstufen und Unterrichtsschwerpunkte. In Baumert, J., Bos, W., & Lehmann, R. H. (Hrsg.), TIMSS/III: Bd. 2. Mathematische und naturwissenschaftliche Bildung am Ende der Schullaufbahn (S. 57–128). Opladen: Leske + Budrich.
KMK. (2004). Einheitliche Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung - Biologie. Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 01.12.1989 i. d. F. vom 05.02.2004. EPA-Biologie.
KMK. (2008). Vereinbarung über Einheitliche Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung. Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 01.06.1979 i. d. F. vom 24.10.2008.
Köller, O. (2007). Bildungsstandards, einheitliche Prüfungsanforderungen und Qualitätssicherung in der Sekundarstufe II. In Benner, D. (Hrsg.), Bildungsstandards. Instrumente zur Qualitätssicherung im Bildungswesen (S. 13–28). Paderborn: Ferdinand Schöningh.
Kühn, S. M. (2010). Steuerung und Innovation durch Abschlussprüfungen. Wiesbaden: VS.
Kulgemeyer, C., & Schecker, H. (2007). PISA 2000 bis 2006- Ein Vergleich anhand eines Strukturmodells für naturwissenschaftliche Aufgaben. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 13, 199–220.
Lienert, G. A., & Raatz, U. (1998). Testaufbau und Testanalyse. Weinheim: Beltz PVU.
Lowyck, J. (1976). Die Analyse des Fragenstellens als Instrument für ein abgestuftes Fertigkeitstraining. Unterrichtswissenschaft, 4(1), 53–73.
Maag Merki, K. (2010). Theoretische und empirische Analysen der Effektivität von Bildungsstandards, standardbezogenen Lernstandserhebungen und zentralen Abschlussprüfungen. In Altrichter, H., Bürsemeister, T., Clement, U., Heinrich, M., Langer, R., Maag Merki, K., Rürup, M., & Wissinger, J. (Hrsg.), Handbuch Neue Steuerung im Schulsystem (S. 145–169). Wiesbaden: VS.
Martinez, M. E. (1999). Cognition and the question of test item format. Educational Psychologist, 34(4), 207–218.
Mayring, P. (2010). Qualitative Inhaltsanalyse. Grundlagen und Techniken, Weinheim: Beltz.
Moser, U., Ramseier, E., Keller, C., & Huber, M. (1997). Schule auf dem Prüfstand. Eine Evaluation der Sekundarstufe I auf der Grundlage der “Third International Mathematics and Science Study”. Chur: Rüegger.
MSW-NRW. (2008). Das Schulwesen in Nordrhein-Westfalen aus quantitativer Sicht. 2007/08. Statistische Übersicht 366. Quantita Nr. 366.
MSW-NRW. (2009a). Das Schulwesen in Nordrhein-Westfalen aus quantitativer Sicht. 2008/2009. Statistische Übersicht 369. Quantita Nr. 369.
MSW-NRW. (2009b). Zentralabitur an Gymnasien und Gesamtschulen. Ergebnisse 2009. Stand: 7.10.2009.
Neumann, M., Nagy, G., Trautwein, U., & Lüdtke, O. (2009). Vergleichbarkeit von Abiturleistungen. Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, 12(4), 691–714.
Prenzel, M., Häußler, P., Rost, J., & Senkbeil, M. (2002). Der PISA-Naturwissenschaftstest: Lassen sich die Aufgabenschwierigkeiten vorhersagen? Unterrichtswissenschaft, 30(1), 120–135.
Prenzel, M., Rost, J., Senkbeil, M., Häußler, P., & Klopp, A. (2001). Naturwissenschaftliche Grundbildung: Testkonzeption und Ergebisse. In Deutsches PISA-Konsortium (Hrsg.), PISA 2000. Basiskompetenzen von Schülerinnen und Schülern im internationalen Vergleich (S. 191–248). Opladen: Leske + Budrich.
Ramseier, E. (1998). Leistungsprofil und Unterricht: Eine Analyse der schweizerischen Leistungen im naturwissenschaftlichen Test von TIMSS. Bildungsforschung und Bildungspraxis, 20(1), 8–27.
Rost, J. (2004). Psychometrische Modelle zur Überprüfung von Bildungsstandards anhand von Kompetenzmodellen. Zeitschrift für Pädagogik, 50(5), 662–678.
Schabram, K. (2007). Lernaufgaben im Unterricht: Instruktionspsychologische Analysen am Beispiel der Physik. Dissertation. Universität Duisburg-Essen.
Schmiemann, P. (2010). Modellierung von Schülerkompetenzen im Bereich des biologischen Fachwissens. Berlin: Logos.
Schmiemann, P. (2011). Fachsprache in biologischen Testaufgaben. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 17, 115–136.
Schoppmeier, F., Borowski, A., & Fischer, H. E. (2012). Mathematische Bereiche in Leistungskursklausuren. Physik und Didaktik in Schule und Hochschule, 1(11), 28–40.
Schnotz, W., & Dutke, S. (2004). Kognitionspsychologische Grundlagen der Lesekompetenz. In Schiefele, U., Artelt, C., Schneider, W., & Stanat, P. (Hrsg.), Struktur, Entwicklung und Förderung von Lesekompetenz. Vertiefende Analysen im Rahmen von PISA 2000 (S. 61–99). Wiesbaden: VS.
Seddon, G. M. (1978). The properties of Bloom’s taxonomy of educational objectives for the cognitive domain. Review of Educational Research, 48(2), 303–323.
Senkbeil, M., Rost, J., Carstensen, C. H., & Walter, O. (2005). Der nationale Naturwissenschaftstest PISA 2003. Entwicklung und empirische Überprüfung eines zweidimensionalen Facettendesigns. Empirische Pädagogik, 19(2), 166–189.
Walpuski, M., & Ropohl, M. (2014). Statistische Verfahren für die Analyse des Einflusses von Aufgabenmerkmalen auf die Schwierigkeit. In Krüger, D., Parchmann, I., & Schecker, H. (Hrsg.), Methoden in der naturwissenschaftsdidaktischen Forschung (S. 385–398). Springer Berlin Heidelberg.
Williams, R. G., & Haladyna, T. M. (1988). Logical operations for generating intended questions (LOGIQ). A typology for higher level test items. In Roid, G. H. & Haladyna, T. M. (Hrsg.), A technology for test-item writing. Orlando: Academic Press.
Woest, V. (2004). Aufgabenformate. Unterricht Chemie, 82/83(15), 7–13.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Florian, C., Sandmann, A. & Schmiemann, P. Modellierung kognitiver Anforderungen schriftlicher Abituraufgaben im Fach Biologie. ZfDN 20, 175–189 (2014). https://doi.org/10.1007/s40573-014-0018-0
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s40573-014-0018-0