Störvariable in Form einer Kovariaten „kontrolliert“ wird (eine detaillierte Analyse, un-ter welchen Umständen dies problematisch ist, liefern Miller & Chapman, 2001). Eine weitere zusätzliche Vorannahme ist die Homogenität der Regressionsanstiege in allen zu vergleichenden Gruppen. Beide Vorbedingungen sind in der Regel gegeben, wenn es sich um eine experimentelle Studie handelt, da dort die Gruppenzugehörigkeit per Zu-fall entschieden wird. In einer quasiexperimentellen Untersuchung müssen sie jedoch unbedingt überprüft werden.
Die ANOVA (mit Messwiederholung) ist als Analysemethode in der vorliegenden Ar-beit die erste Wahl. Aufgrund ihrer geringeren Teststärke führt sie zu eher konservati-ven Entscheidungen bezüglich der Nullhypothese. Für die Variablen, bei denen durch Überprüfung die Gültigkeit der Vorannahmen gewährleistet ist, wird auch eine ANCO-VA durchgeführt. Anhand ihrer Ergebnisse können die der ANOANCO-VA entweder bekräftigt oder relativiert werden.
7.2 Wahl der Instrumente
Die Forschungsfragen 1-4 bestimmen zunächst die vier abhängigen Variablen Interes-se, Image, Selbstkonzept und Fachwissen, die noch operationalisiert werden müssen.
DasImagebeinhaltet im Rahmen dieser Arbeit die DimensionenSchwierigkeitund Ge-schlechtskonnotation. Im Folgenden werden die Testinstrumente vorgestellt, die hier zum Einsatz kommen sollen. Aus ihnen ergeben sich noch weitere Subvariablen, die ebenfalls aufgeführt werden.
Impliziter Assoziationen Test
Die Operationalisierung des Images von Physik stellen im Rahmen der BIT Assoziatio-nen vonPhysikzuschwierig/leichtundmännlich/weiblichdar. Die Operationalisierung des Selbstkonzepts geschieht durch Messung der Assoziation zumSelbst. Für die Erhe-bung dieser (impliziten) Assoziationen kommen hier drei IATs zum Einsatz.
Das Verfahren selbst und die Begründung für die Wahl, die sich aus der Testgüte ergibt, ist in Abschnitt 4.1 dargestellt. Alle IATs haben das Unterrichtsfach als Ziel-dimension mit den Kategorien Physik und Englisch. Als gegensätzliche Kategorie zu Physik wird den Empfehlungen von Lane et al. (2007) entsprechend dasselbe Unter-richtsfach gewählt, wie in den Image-IATs von Kessels et al. (2006). Die Attributdimen-sionen Schwierigkeit, Geschlechtskonnotationund Selbstkonzept haben die Kategorien schwierig/leicht, Junge/Mädchen und Andere/Ich (siehe Tabelle A.1 im Anhang). Die zugehörigen Stimuli sind alle Wörter (Tabelle A.1). Sie wurden bei der Zieldimension durch eine offene Befragung in der Zielpopulation generiert.4Die Stimuli für die
Image-4„Was verbindet ihr gedanklich mitPhysik/Englisch?“
7 Untersuchungsmethode
dimensionen sind teilweise aus der Studie von Kessels et al. (2006) und teilweise selbst bestimmt, die für das Selbstkonzept entstammen von Schnabel et al. (2007).
Da für die Erhebung aller Variablen drei IATs hintereinander durchgeführt werden müssen, ist der Ablauf der Blöcke (siehe Abb. 4.2) leicht verändert. In allen Tests bleibt die Zieldimension konstant. Deshalb braucht sie auch nur einmal geübt zu werden, so-dass Block 1 in den zwei folgenden IATs entfällt. In diesem Fall ist es auch sinnvoll, dass für die inkompatible Paarung, abweichend zu Abb. 4.2, die Attributdimension die Seite wechselt, da nach diesem Wechsel ein erneuter Übungsblock nötig ist.
Die Übungsblöcke bestehen jeweils aus 20 Trials, die Testblöcke aus 40 Trials. Die Stimuli erscheinen randomisiert, jedoch wiederholen sie sich erst, nachdem jeder einmal erschienen ist. Bei fünf verschiedenen Wörtern stellt dies sicher, dass pro Block jedes gleich häufig erscheint, was für die Bestimmung der Reliabilität (siehe 10.4) wichtig ist.
Das Assoziationsmaß wird durch denD-Wert-Algorithmus berechnet und für den Um-gang mit falsch beantworteten Trials wird ein Built-In-Error-Penalty gewählt (siehe Ab-schnitt 4.1.2). Für die Durchführung der IATs wird Inquisit 3.0.4.0 [Computer Software]
verwendet. Der vollständige Algorithmus und das SPSS-Skript derD-Wert-Berechnung befinden sich in Anhang A.1 und A.1.
Single-Target IAT
Neben den IATs kommen in der Pilotstudie zur Operationalisierung der oben genannten Konstrukte auch Single-Target IATs zum Einsatz. Bei ihnen entfällt die zweite Zielka-tegorieEnglisch. Alle weiteren Kategoriebezeichnungen und Stimuli entsprechen denen der IATs (Tabelle A.1). In der ersten Pilotierung bestanden die Übungsblöcke aus 20 Trials und die Testblöcke aus 35 Trials. In der zweiten Pilotierung wurde die Trialanzahl variiert. Für das Seitenverhältnis der Tastendrucke wird der von Bluemke und Friese (2008) vorgeschlagene Kompromiss 2 : 2 : 3 gewählt (siehe Abschnitt4.2). Das Asso-ziationsmaß wird ebenfalls durch denD-Wert-Algorithmus berechnet. Der vollständige Algorithmus des ST-IATs befindet sich in Anhang A.1.
Explizite Assoziationen
Parallel zu den impliziten Tests werden alle Assoziationen auch mit expliziten Skalen erhoben. Sie dienen der zusätzlichen Validierung und haben die Form von semantischen Differentialen. Zu jedem Itemstamm gibt es eine quasi-stufenfreie Skala zwischen zwei Antwortpolen. Bei der Erhebung am Computer zusammen mit den IATs kann für jede Antwort ein Schieberegler zwischen den Polen positioniert werden. Die Codierung der Position erfolgt mit Zahlen zwischen 0 und 10, wobei mit 5 die neutrale Position in der Mitte gekennzeichnet ist.
Zu jeder Attributdimension im IAT oder ST-IAT gibt es zwei semantische Differen-tiale:
Schwierigkeit Das FachPhysikfinde ich eher leicht... ...schwierig
7.2 Wahl der Instrumente
Das FachPhysikist eher schwer verständlich... ...leicht verständlich Geschlechts- Physikverbinde ich eher mit Jungen... ...Mädchen konnotation Das FachPhysikist eher ein „Mädchen-Fach“... ...„Jungen-Fach“
Selbstkonzept Das FachPhysikpasst zu mir... ...nicht zu mir Physikunterricht ist eher etwas für andere... ...mich
Interessefragebogen
Für die Erhebung des Interesses wird ein Fragebogen aus Skalen zusammengestellt, die bei der PISA-Studie von 2006 eingesetzt wurden (OECD, 2007a; Frey et al., 2009). Die Wahl fällt auf diese erprobten Skalen, weil sie eine hohe Testgüte aufweisen. Außer-dem können die hier erhobenen Daten mit denen der PISA-Studie verglichen werden.
Bezüglich der Reliabilität und der Validität braucht dieses Instrument demnach nicht weiter diskutiert werden. Die hier verwendeten Skalen sind in Tabelle 7.1 aufgeführt.
Die bisher nur allgemein alsInteressebezeichnete abhängige Variable gliedert sich also bei einer Auswertung auf Skalenebene in sechs bzw. bei einer Auswertung auf Subska-lenebene in zehn Subvariablen auf. Die SkalenUnterstützende Lehr-/Lern-Bedingungen undQualität der Lernmotivationwerden im Folgenden mit den Kürzelnwsewkuwauund mo123bezeichnet. Der vollständige Interessefragebogen befindet sich im Anhang A.2.
Test zum Fachwissen
Wie in Abschnitt 6.1 dargelegt wurde, soll der Fachwissenstest hauptsächlich kontrollie-ren, ob für die Schülerinnen und Schüler in der Versuchsgruppe durch den Unterricht der phänomenbasierten Anfangsoptik ein Nachteil in den erworbenen fachlichen Kompeten-zen entsteht. Daher lautet die Anforderung an den Test, dass er möglichst inhaltsvalide das Fachwissen prüft, welches Schülerinnen und Schüler nach Absolvieren der Anfangs-optik erworben haben sollten, unabhängig davon, auf welche Art sie unterrichtet wurden.
Aus diesem Grund besteht der hier zum Einsatz kommende Test aus Aufgaben aus dem Itempool zur Evaluation der Standards in den Naturwissenschaften (ESNaS), die mithilfe der fachdidaktischen Leitungen unter Obhut des Instituts zur Qualitätsentwick-lung im Bildungswesen (IQB) entwickelt wurden (siehe Walpuski et al., 2010). Die Auf-gaben wurden sowohl unter fachdidaktischer als auch psychometrischer Perspektive sehr aufwändig entwickelt. Die fachdidaktische Betreuung der Entwicklung stellt die gefor-derte Validität sicher. Denn es kann davon ausgegangen werden, dass die Inhalte der Aufgaben als gemeinsamer Nenner dessen gelten, was am Ende der Sekundarstufe I aus fachdidaktischer Sicht in Physik an Fachwissen erworben werden sollte. Dies schafft die Voraussetzung für einen fairen Vergleich zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe.
Auch die anderen psychometrischen Eigenschaften der Aufgaben sind sehr gut. Sie sind pilotiert, rasch-homogen und an einer großen Eichstichprobe normiert worden.
Von den Aufgaben aus dem Bereich Optik wurden elf Items aus den Kompetenz-bereichen Fachwissen und Erkenntnisgewinnung ausgewählt, die die Inhalte der
An-7 Untersuchungsmethode
Tabelle 7.1 Übersicht über die eingesetzten Intersseskalen mit Beispielitems.
Skala Subskala Kürzel Beispielitem
wku Die Lehrerin/ der Lehrer traut mir anspruchsvolle Dinge zu.
Wahrgenommene Autonomieunterstüt-zung
wau Die Lehrerin/ der Lehrer er-muntert uns, selbst zu
INSTSCIE Ich lerne Physik, weil ich weiß, dass es für mich nütz-lich ist.
Interesse über Na-turwissenschaften zu lernen
INTSCIE Wie hoch ist dein Interesse, etwas über Themenbereiche
mo1 Im Unterricht in Physik ha-be ich keine Lust mich zu beteiligen.
Introjizierte/Identifi-zierte Motiviertheit in Physik
mo2 Im Unterricht in Physik arbei-te ich mit, weil ich es immer so mache.
Intrinsische/Interes-sierte Motiviertheit in Physik
mo3 Im Unterricht in Physik bin ich mit Freude dabei.
Wahrgenommene Bedeutung der Lern-inhalte in Physik
meco Im Unterricht in Physik wird erkennbar, wofür die Experi-mente nützlich sind.