Wirkung und Interaktion sprachlicher und fachlicher Anforderungen bei schulischen Leistungsaufgaben

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Timo Ehmke; Professorin Dr. Lena Heine; Professor Dr. Dietmar Höttecke; Professor Dr. Dominik Leiss; Professor Dr. Knut Schwippert
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417017613

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Sprachlich anspruchsvolle Leistungsaufgaben stellen viele Schüler*innen auch im Mathematikunterricht und in den naturwissenschaftlichen Fächern vor erhebliche Schwierigkeiten. Das Forschungsprojekt VAMPS konnte einen wichtigen Beitrag dazu leisten, Hürden in solchen Leistungsaufgaben zu identifizieren, die bestimmte Schüler*innengruppen benachteiligen können. Ein wichtiger Beitrag zur Forschung besteht dabei in der Entwicklung von theoretischen Modellen, die zur Konstruktion und Überprüfung von Leistungsaufgaben genutzt werden können. In der Projektzeit konnte so nach fachdidaktischen und fachwissenschaftlichen Gesichtspunkten ein Gesamtmodell entwickelt werden, dass drei fachlich-kognitive und drei sprachliche Schwierigkeitsstufen unterscheidet. Die Ebenen wurden für beide Unterrichtsfächer zunächst einzeln untersucht, um dann wieder zu einem Modell zusammengeführt zu werden, so dass Interaktionsprozesse zwischen beiden Ebenen aufgezeigt werden können. Eine wichtige Erkenntnis besteht darin, dass das entwickelte Modell zu den drei sprachlichen Stufen sich gut für die Anwendung in beiden Unterrichtsfächern eignet und problemlos in weiteren Studien eingesetzt werden kann, während die fachspezifischen Unterschiede auf der kognitiv-fachlichen Ebene stärker ausfielen und daher Anpassungen erforderlich machten. Das Forschungsdesign, das im Rahmen des Projekts genutzt wurde, erwies sich insgesamt als effektiv, um herauszufinden, wie sich schrittweise steigende sprachliche Anforderungen und kognitiv-fachliche Aspekte auf die Aufgabenschwierigkeit für Schüler*innen der 7. bis 10. Klasse auswirken. Für beide Unterrichtsfächern wurde bestätigt, dass die allgemeine Sprachfähigkeit einer der wichtigsten Prädikatoren sowohl für das Verstehen der Aufgabentexte als auch für die korrekte Bearbeitung der Fachaufgaben ist. Im Vergleich der beiden Unterrichtsfächer zeigte sich, dass in Mathematik alle Kategorien des entworfenen Modells kognitiv-fachlicher Anforderungen einen signifikanten Einfluss auf die Aufgabenschwierigkeit haben, während sich für das Fach Physik nur die Kategorie Tätigkeitsart als prädikativ erwies. Im Teilprojekt Mathematik wurde zudem festgestellt, dass die Fähigkeit zur Modellierung direkt mit dem Geschlecht und der sozialen Herkunft in Zusammenhang steht und dieser Zusammenhang über innermathematische und sprachliche Fähigkeiten vermittelt wird. Im Fach Physik bewirkten Geschlecht und Jahrgangsstufe dagegen keine Unterschiede in den Lösungshäufigkeiten, wohl aber die Vertrautheit mit dem und das Interesse am Aufgabenkontext. Für beide Fächer zeigte die sprachliche Variation einen signifikanten Zusammenhang mit der Lösungsrate der Schülerinnen und Schüler. Interessanterweise waren diese Effekte im Gegensatz zu den Erwartungen von Lehrerkräften vergleichsweise relativ gering. Ein unerwartetes Ergebnis war, dass männliche Teilnehmer ein höheres Leseverständnis als weibliche zeigten, wenn andere Schülermerkmale kontrolliert wurden. Insgesamt konnte das Projekt zeigen, dass sich das Modell schwierigkeitsgenerierender fachlicher und sprachlicher Merkmale gut zur Entwicklung kontextreicher Mathematik- und Physikaufgaben eignet. Die Ergebnisse unterstreichen, dass neben fachlichen und sprachlichen Variablen vor allem kontextuelle Faktoren eine zentrale Rolle für die Schwierigkeit der Aufgaben spielen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Sprachliche und fachliche Anforderungen von Physik-Leistungsaufgaben 27.10.2019, GDCP-Nachwuchskolloquium
  Carina von der Geest; Dietmar Höttecke & Knut Schwippert
  
• Textverständlichkeit sprachlich variierter physikbezogener Sachtexte 12.09.2019, GDCP-Jahrestagung Wien 2019.
  Timo Hackemann; Lena Heine & Dietmar Höttecke
  
• Sprache und Physiklernen? Zusammenhänge und Hamburger Forschungsperspektiven 23.11.2020, Forschungskolloquium Universität Innsbruck
  Dietmar Höttecke; Markus Feser; Timo Hackemann; Nele Kroll & Nadezda Strunk
  
• Effects of Linguistic Complexity on Students’ Text Comprehension – An Experimental Study. 31.08.2021, Symposium The Role of Language in Learning Science in Four Countries: Different Languages, Same Conclusions? Organized by T. Hackemann/Hamburg, ESERA-Conference Braga/Online
  Timo Hackemann & Dietmar Höttecke
  
• Muss man auch mit Sprache im Mathematikunterricht rechnen? 20.05.2021, ERLE-Kolloquium
  Dominik Leiss & Timo Ehmke
  
• The Linguistic Complexity of Test Items: Differential Effects for Students With Low and High Language Proficiency 08.04.2021, AERA Annual Meeting
  Timo Ehmke & Dominik Leiss
  
• Wirkung des sprachlichen Anforderungsniveaus von Sachtexten auf Textverstehen und -wahrnehmung 16.09.2021, GDCP-Jahrestagung Bochum 2021
  Timo Hackemann; Lena Heine & Dietmar Höttecke
  
• Challenging to Read, Easy to Comprehend? Effects of Linguistic Demands on Secondary Students’ Text Comprehension in Physics. International Journal of Science and Mathematics Education, 20(S1), 43-68.
  Hackemann, Timo; Heine, Lena & Höttecke, Dietmar
  
• Das Anfertigen von Notizen als Lernstrategie beim mathematischen Modellieren 02.09.2022, GDM-Jahrestagung
  Lisa-Marie Wienecke
  
• Das Anfertigen von Notizen als Lösungsstrategie beim mathematischen Modellieren 09.03.2022, GEBF-Jahrestagung
  Lisa-Marie Wienecke; Dominik Leiss & Timo Ehmke
  
• Das Lösen von mathematischen Modellierungsaufgaben – Welche Rolle spielen die soziale Herkunft, die Sprachkompetenz und der Aufgabenkontext? 09.03.2022, GEBF-Jahrestagung
  Alina Knabbe; Dominik Leiss & Timo Ehmke
  
• Dekonstruktion mathematischer Modellierungsfähigkeit – Welche Aspekte gilt es bei der mathematischen Auseinandersetzung mit realen Kontexten zu beachten? 10.11.2022, ISTRON-Jahrestagung
  Lisa-Marie Wienecke & Alina Knabbe
  
• Effects of altering linguistic demands of test tasks for students with low and high language proficiency. 23.09.2022, Conference Language in the Mathematics Classroom der European Society for Research in Mathematics, Oxford University, Oxford, UK.
  Lena Heine; Domimnik Leiss & Timo Ehmke
  
• Erleichtern Konnektoren das Verstehen von mathematischen Textaufgaben? 08.03.2022, GEBF-Nachwuchstagung
  Lena Dammann
  
• Ich sehe was, was du nicht siehst. Welche sprachlichen Verstehenshürden erkennen Lehramtsstudierende in einem fachlichen Erklärtext? 10.03.2022, GEBF -Jahrestagung
  Hanne Brandt; Anke Schmitz; Dominik Leiss; Timo Ehmke & Poldi Kuhl
  
• Modellierungsaufgaben – Der Einfluss von sprachlichen, innermathematischen Fähigkeiten und dem Aufgabenkontext 02.09.2022, GDM-Jahrestagung
  Alina Knabbe; Dominik Leiss & Timo Ehmke
  
• Note-taking while Working on Mathematical Modelling Tasks 24.09.2022, ICTMA
  Lisa-Marie Wienecke
  
• Development of a Test in German Language to Assess Middle School Students’ Physics Proficiency. The Physics Educator, 05(01).
  Feser, Markus Sebastian & Höttecke, Dietmar
  
• Do connectives improve the level of understandability in mathematical modeling tasks? 08.03.2023, DGfS-Jahrestagung
  Lena Dammann
  
• Taking notes as a strategy for solving reality-based tasks in mathematics. International Electronic Journal of Mathematics Education, 18(3), em0744.
  Wienecke, Lisa-Marie; Leiss, Dominik & Ehmke, Timo