forschungsplan des Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik für die Jahre 2021 bis 2025

INHALT VORBEMERKUNGEN Strukturierung der Arbeiten in den Jahren 2021 bis 2025 Pakt für Forschung und Innovation IV (2021 bis 2030) FORSCHUNGSLINIE FACHLICHES LERNEN IM VORSCHULISCHEN UND SCHULISCHEN BEREICH Determinanten fachlichen Lernens – Kompetenzen als Erträge Folgen fachlichen Lernens – Kompetenzen als Voraussetzungen FORSCHUNGSLINIE PROFESSIONELLE KOMPETENZ VON LEHRKRÄFTEN UND PÄDAGOGISCHEM PERSONAL Entwicklung der professionellen Kompetenz Effekte der professionellen Kompetenz Förderung der Kompetenzentwicklung von (angehenden) Lehrkräften FORSCHUNGSLINIE WISSENSCHAFTS KOMMUNIKATION UND TALENTFÖRDERUNG Untersuchungen zu Motiven, Chancen und Herausforderungen einer Teilnahme an Enrichment- und Outreach-Angeboten Überführung komplexer und gesellschaftsrelevanter Forschungsthemen in zielgruppenadäquate Outreach- und Enrichment-Angebote Nachhaltige Wirkungen durch systemische Vernetzung von Outreach- und Enrichment-Angeboten Strukturelle Vernetzung Inhaltliche Vernetzung als Designfrage Qualifizierung von Kommunikatorinnen und Kommunikatoren und Lehrkräften FORSCHUNGSLINIE METHODENFORSCHUNG UND -ENTWICKLUNG Educational Measurement Educational Assessment 5 7 9 13 14 20 25 28 31 32 37 40 44 47 48 49 50 53 54 60 Inhalt 3

ipn-forschungsplan 2021–2025 / vorbemerkungen  VORBEMERKUNGEN Das IPN - Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik ist ein empirisch arbeitendes Bildungsforschungsinstitut und Mitglied der Sektion A (Geisteswissenschaften und Bildungsforschung) in der Leibniz-Gemeinschaft. Laut Satzung soll das IPN durch seine For- schung die Pädagogik der Naturwissenschaften und der Mathematik wei- terentwickeln und fördern. Das Institut untersucht diesem Auftrag ent- sprechend mathematisch-naturwissenschaftliche Bildungsprozesse über die Lebensspanne in einem Ansatz, der neben dem Individuum und des- sen familiärer Umwelt Lerngruppen, Institutionen und Bildungssysteme berücksichtigt. Die Arbeiten des IPN werden von sechs Grundannahmen getragen:  Mathematisch-naturwissenschaftliche Bildung stellt eine individu- elle Grundvoraussetzung für berufliche, gesellschaftliche und kultu- relle Teilhabe über die Lebensspanne dar.  Mathematisch-naturwissenschaftliche Bildungsprozesse werden durch das Zusammenspiel von individuellen Ressourcen einerseits sowie formellen (institutionellen) und informellen Opportunitäts- strukturen andererseits angebahnt.  Die Ausgestaltung der institutionellen Opportunitätsstrukturen ist Folge gesellschaftlicher Aushandlungsprozesse auf unterschiedli- chen Ebenen (Betreuungs- und Bildungssystem, Betreuungs- bzw. Bildungsinstitution, Lerngruppe) mit erheblichen Effekten auf indi- viduelle Bildungs- und Sozialisationsverläufe.  Die Nutzung informeller Lerngelegenheiten, die stark durch den familiären Hintergrund und die Peers mitbestimmt wird, ist nur be- grenzt gesellschaftlich steuerbar, am ehesten durch ein attraktives Angebot außerschulischer Lernorte (Schülerlabore, Museen etc.).  Die Erforschung und Förderung mathematisch-naturwissenschaft- licher Bildungsprozesse erfolgt theoriebasiert und erfordert einen empirischen Zugang, der sich qualitativer und quantitativer Metho- den der Sozialwissenschaften bedient und interdisziplinär ist. Vorbemerkungen 5

ipn-forschungsplan 2021–2025 / vorbemerkungen  die zweite Förderphase endet 2022. Im Sommer 2020 hat eine zweite Evaluierung stattgefunden, die Grundlage einer dritten Förderphase sein wird. International sind Kooperationen mit wichtigen Universitäten und au- ßeruniversitären Forschungseinrichtungen in den Niederlanden, der Schweiz, Luxemburg, Dänemark, England, Schweden, Norwegen, Israel, den USA, Australien, China und Chile vertieft worden. Strukturierung der Arbeiten in den Jahren 2021 bis 2025 Das IPN hat seine Forschungsvorhaben in einer Matrixstruktur organi- siert, in der zum einen die Abteilungen, zum anderen die Forschungs- linien jeweils eine Dimension aufspannen. Mit den Forschungslinien ist explizit intendiert, noch deutlicher werden zu lassen, dass das IPN im Sinne der Leibniz-Mission Theoria cum praxi zentrale Themenfelder der Bildungsforschung mit hoher gesellschaftlicher Relevanz bearbeitet. Für die Jahre 2021 bis 2025 ergeben sich aus dieser Perspektive vier For- schungslinien, die das IPN bearbeiten wird und die unten ausführlicher dargestellt werden. Es sind dies:  Fachliches Lernen im vorschulischen und schulischen Bereich  Professionelle Kompetenz von Lehrkräften und pädagogischem Personal  Wissenschaftskommunikation und Talentförderung  Methodenforschung und -entwicklung Gegenüber dem vorherigen Forschungsplan 2016-2020 wird die For- schungslinie „Bildungsprozesse im Elementarbereich“ als eigenständige Linie nicht fortgeführt. Die dortigen Arbeiten zur Qualität in der Erzie- her*innen-Kind-Interaktion, zur Kompetenzentwicklung in den ersten acht Lebensjahren und zur Professionalisierung der pädagogischen Fach- kräfte werden in die Forschungslinien „Fachliches Lernen im vorschu- Vorbemerkungen 7

ipn-forschungsplan 2021–2025 / vorbemerkungen  Wissenschaftler eine fachliche Anbindung an die jeweilige Referenzdis- ziplin behalten und sich in dieser mit Promotionen, Habilitationen und Juniorprofessuren qualifizieren. Pakt für Forschung und Innovation IV (2021 bis 2030) Die Leibniz-Gemeinschaft hat die Fortführung des Pakts für Forschung und Innovation für die Jahre 2021 bis 2030 (PFI IV) zum Anlass genom- men, den Zuwendungsgebern in einem Grundsatzpapier strategische Zie- le für die Umsetzung dieser neuen Paktphase zu benennen. Die Einrich- tungen der Leibniz-Gemeinschaft sollen folgende Akzente setzen:  Dynamische Entwicklung fördern  Transfer in Wirtschaft und Gesellschaft stärken  Vernetzung vertiefen  Die besten Köpfe gewinnen und halten  Infrastrukturen für die Forschung stärken Das IPN hat diese Ziele systematisch in seine Agenda für die Jahre 2021 bis 2025 aufgenommen. Dynamische Entwicklung fördern: Wir werden vertieft Möglichkeiten der Nutzung künstlicher Intelligenz in den Bereichen der formativen und summativen Kompetenzmessung eruieren. Wir werden die Erwei- terung der Arbeiten auf die Didaktik der Informatik erproben und ge- meinsam mit Kooperationspartnerinnen und -partnern aus Informatik und Educational Technology Potenziale digitaler Lernumwelten erforschen. Wir werden neue Professionalisierungsformate in der Lehrerfortbildung entwickeln mit dem Ziel, die Unterrichtsqualität im mathematisch-natur- wissenschaftlichen Unterricht zu steigern. Transfer in Wirtschaft und Gesellschaft stärken: Die strategische Er- weiterung des IPN um eine eigene Abteilung zum fachbezogenen Er- kenntnistransfer erlaubt zukünftig die Erarbeitung von Formaten, mit de- Vorbemerkungen 9

ipn-forschungsplan 2016–2020 / vorbemerkungen  ständen der Schülerinnen und Schüler auch Forschungsfragen mit diesen großen Studien verknüpfen. Im Rahmen des Nationalen Bildungspanels (NEPS) wird sich das IPN als Netzwerkpartner weiter an der Entwicklung von Kompetenztests für unterschiedliche Altersgruppen beteiligen. Dabei setzen wir vollständig auf die Entwicklung technologiebasierter Tests. Die mit diesen Tests generierten Daten werden es den verschiedenen Diszi- plinen der Bildungsforschung erlauben, wichtige Forschungsfragen zur Kompetenzentwicklung über die Lebensspanne zu beantworten. Jenseits der aktuellen Ziele des PFI IV wird weiterhin ein besonderes Augenmerk auf die Gleichstellung von Wissenschaftlerinnen und Wissen- schaftlern zu legen sein. Das IPN wird auch zukünftig Wege ausloten, um Nachwuchswissenschaftlerinnen in ihrer Qualifizierung für eine erfolg- reiche Karriere in der universitären oder außeruniversitären Forschung zu unterstützen. Die Zeit von 2021 bis 2025 soll daher genutzt werden, weitere selbstständige Nachwuchsgruppen für Frauen einzurichten und diese mit entsprechenden Personal- und Sachmitteln auszustatten. Schließlich sollen in den Jahren 2021 bis 2025 die vielfältigen Initiativen und Maßnahmen zur Vereinbarkeit von Beruf und Familie, die in der vor- angegangenen Forschungsplanperiode etabliert wurden, verstetigt und ausgebaut werden. Das IPN war das erste Leibniz-Institut, das hinsicht- lich der Vereinbarkeit von Beruf und Familie erfolgreich auditiert wurde. Das Institut hat in der abgelaufenen Forschungsplanphase als erste Leib- niz-Einrichtung die Dauerzertifizierung erreicht. Flexible Arbeitszeitmo- delle, Unterstützung bei der Suche nach Betreuungsplätzen für Kinder ebenso wie eine institutseigene Betreuung von Kindern unter drei Jahren erlauben den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in der Quali- fikationsphase, ihre Arbeiten zeitnah nach der Geburt ihrer Kinder fort- zusetzen. Das IPN hat sich damit gut aufgestellt, auch zukünftig seinem Auftrag nachzukommen, durch seine Forschung die Pädagogik der Natur- wissenschaften und der Mathematik weiterzuentwickeln und zu fördern. Vorbemerkungen 11

forschungslinie fachliches lernen im vorschulischen und schulischen bereich  FORSCHUNGSLINIE FACHLICHES LERNEN IM VORSCHULISCHEN UND SCHULISCHEN BEREICH verantwortlich: Knut Neumann (Sprecher), Ute Harms, Gabriel Nagy, Ilka Parchmann & Susanne Prediger Die Befunde der letzten Jahre zu den Erträgen des mathematisch-natur- wissenschaftlichen Unterrichts weisen darauf hin, dass viele Schülerinnen und Schüler die angestrebten Ziele trotz aller Bemühungen um eine Ver- besserung des Unterrichts in Mathematik und den Naturwissenschaften nicht erreichen und auch eine Förderung hoch talentierter Schülerinnen und Schüler noch nicht gut gelingt. Am IPN durchgeführte Untersuchun- gen zu naturwissenschaftlichen Vorläuferfähigkeiten von Fünfjährigen in Deutschland haben zum Beispiel gezeigt, dass Kinder aus sozial und kul- turell benachteiligten Familien gegenüber Kindern aus privilegierten Fa- milien einen Entwicklungsrückstand von 1,5 bis 2 Jahren aufweisen. Der TIMS-Studie 2019 zufolge liegt bereits am Ende der 4. Jahrgangsstufe der Anteil leistungsschwacher Schülerinnen und Schüler in Deutschland bei über 20 Prozent. In der PISA-Studie 2018 zeigte sich, dass mit ebenfalls rund 20 Prozent ein ähnlich hoher Anteil der 15-Jährigen – immerhin ca. 160.000 Schülerinnen und Schüler bundesweit – nicht über Kompetenz- stufe I hinauskommt und demzufolge nicht ausreichend auf den Über- gang in eine berufliche Erstausbildung vorbereitet ist. Darüber hinaus ist bekannt, dass das Interesse von Schülerinnen und Schülern an Mathema- tik und den Naturwissenschaften und in der Folge die Bereitschaft, später ein Studium im Bereich Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) aufzunehmen oder einen Beruf in diesen Bereichen zu ergreifen, über die Schulzeit hinweg abnimmt. Eine systematische Ausschöpfung des Potenzials junger Menschen im MINT-Bereich erfordert ein besseres Verständnis darüber, wie ein kumu- lativer Kompetenzaufbau in Mathematik und den Naturwissenschaften innerhalb von und über Bildungsetappen hinweg gelingen kann. Fragen hierzu adressiert der erste Forschungsschwerpunkt der Forschungslinie, in dem mathematisch-naturwissenschaftliche Kompetenzen im Wesent- lichen als Erträge vorschulischen bzw. schulischen Lernens untersucht werden. Fa c h l i c h e s L e r n e n 13

forschungslinie fachliches lernen im vorschulischen und schulischen bereich  Die Forschung zur Entwicklung von Kompetenzen in Mathematik und den naturwissenschaftlichen Fächern fokussierte in den Jahren 2016 bis 2020 am IPN zunächst auf konzeptbezogene Kompetenzen, das heißt auf das Wissen über zentrale Konzepte der Fächer und die Fähigkeiten und Fertigkeiten, wie sie zur Erklärung prototypischer Phänomene und Lö- sung protypischer Probleme benötigt werden. Dies schloss insbesondere solche Phänomene und Probleme ein, die eine hohe kulturelle und gesell- schaftliche Relevanz sowie eine Relevanz für das zukünftige Lernen der Schülerinnen und Schüler haben. Darunter fallen z. B. das Phänomen der Erderwärmung und sein Zusammenhang mit dem Klimawandel oder das Problem der Energiespeicherung und deren Bedeutung für die Energie- wende. Abhängig vom Forschungsstand in den einzelnen Fächern wurde dabei untersucht, 1) welche Kompetenzen Schülerinnen und Schüler in welchem Ausmaß in verschiedenen Stadien der Beschulung entwickelt haben, 2) welche fachspezifischen individuellen und institutionellen Bedingungen die Kompetenzentwicklung der Schülerinnen und Schüler positiv beeinflussen und 3) wie Schülerinnen und Schüler in ihrer Kom- petenzentwicklung bestmöglich unterstützt werden können. Diese Arbei- ten sollen in den Jahren 2021 bis 2025 mit dem übergeordneten Ziel fortgesetzt werden, Erkenntnisse zu gewinnen und in die Praxis zu tragen, wie Schülerinnen und Schüler beim fachspezifischen Lernen besser un- terstützt werden können:  In der Biologie werden die bisherigen Arbeiten zur Entwicklung konzeptbezogener Kompetenzen (Evolution, Energie) und prozess- bezogener Kompetenzen (Bewertung) fortgesetzt. Ergebnisse der vorangegangenen Forschungsplanperiode zeigen die Bedeutung des Wissens über Konzepte wie „Zufall und Wahrscheinlichkeit“ sowie „Zeit“ für die Entwicklung des Wissens über Evolution. In der kommenden Forschungsplanperiode soll untersucht werden, unter welchen Bedingungen dieses Wissen kumulativ zu einer kon- zeptbezogenen Kompetenz weiterentwickelt werden kann. Über das Wissen hinaus werden dabei Akzeptanz, Einstellungen und weitere nicht-kognitive Merkmale untersucht. In diesem Zusam- menhang liegt der Fokus der Studien in den nächsten Jahren auf der Frage, wie formale und non-formale Lerngelegenheiten in den Sekundarstufen I und II die Entwicklung der konzeptbezogenen Kompetenz im Zusammenspiel fördern können. Darüber hinaus Fa c h l i c h e s L e r n e n 15

forschungslinie fachliches lernen im vorschulischen und schulischen bereich  rung des Interesses sollen entsprechend mit den oben genannten Planungen zunehmend zusammengeführt werden, um bei der För- derung der Kompetenzentwicklung der Schülerinnen und Schüler sowohl kognitive als auch affektive Facetten in den Blick zu neh- men.  In der Mathematik werden im Primarbereich die Untersuchungen zur Entwicklung konzeptbezogener Kompetenzen (arithmetisches Wissen, Leitidee Zahl) in der Grundschule weitergeführt. Im Vor- dergrund steht dabei die Frage nach der Relevanz spezifischer Bausteine des aktuellen Arithmetikcurriculums der Klassenstufen 1 und 2. Es ist vorgesehen, die Forschungsarbeiten auf den Bereich des Schätzens von Längen (Leitidee Größen und Messen) auszu- weiten, der in den Curricula in Deutschland bisher nur wenig sys- tematisch adressiert wird. Für den Sekundarbereich ist vorgesehen, die Kompetenzentwicklung im Verlauf der Sekundarstufen I und II zu untersuchen. Im Fokus steht dabei zum einen die Frage nach der Kumulativität des Kompetenzerwerbs, insbesondere unter Be- achtung der Nachhaltigkeit der in der Sekundarstufe I erworbenen arithmetischen und algebraischen Kompetenzen, und zum zweiten die Entwicklung der Kompetenzen im Bereich des formalen Argu- mentierens und Problemlösens, die im Bereich der voruniversitären Mathematik als zentral anzusehen sind.  In der Physik werden die Arbeiten zur Entwicklung konzeptbe- zogener Kompetenzen (Energie) fortgesetzt. Die Grundlage dafür bilden ein in vorherigen Arbeiten entwickeltes Modell und darauf aufbauende Untersuchungen der Entwicklung des Wissens über Energie. In der kommenden Forschungsplanperiode soll untersucht werden, inwieweit eine stärkere Orientierung des Physikunterrichts an diesen Erkenntnissen einen kumulativen Wissenserwerb un- terstützt. Darüber hinaus sollen Befunde, wonach ein alternativer Zugang zur Vermittlung des Energiekonzepts zu einer günstigeren Kompetenzentwicklung führt, zum Anlass genommen werden zu untersuchen, inwieweit dieser Ansatz nicht nur erfolgreiche Lern- prozesse in der Mittelstufe unterstützt, sondern auch eine bessere Grundlage für die Kompetenzentwicklung in der Oberstufe legt. Konkret soll untersucht werden, wie sich die Entwicklung eines Fa c h l i c h e s L e r n e n 17

forschungslinie fachliches lernen im vorschulischen und schulischen bereich  tung vorschulisch erworbener Sprachkompetenzen auf den Erwerb naturwissenschaftlicher Vorläuferfähigkeiten; ein Feldexperiment zu Effekten der Verzahnung von Förderprogrammen (Interventi- onsketten) auf die Entwicklung von Vorläuferfähigkeiten und psy- chosozialen Merkmalen von Kindern vom ersten bis zum sechsten Lebensjahr.  Im Primarbereich: Sekundäranalysen zu Effekten von Vorläuferfä- higkeiten auf mathematisch-naturwissenschaftliche Kompetenzen im Grundschulbereich; Sekundäranalysen zu Effekten der Klassen- zusammensetzung auf den Kompetenzerwerb.  Im Sekundarbereich: Sekundäranalysen zu Effekten von Nachhilfe auf die Kompetenzentwicklung von Schülerinnen und Schülern; feldexperimentelle Studien zur systematischen Förderung schwa- cher Schülerinnen und Schüler im Fach Mathematik durch die Ver- zahnung von unterrichtsintegrierten und additiven Lernangeboten; dabei auch Analyse von Effekten digitaler Lehr-Lern-Spiele auf die Mathematikleistungen (Game-based Learning); Sekundäranalysen zu Effekten von Persönlichkeitsmerkmalen im Zusammenspiel mit fachspezifischen motivationalen Orientierungen auf schulische Kompetenzen; Studien zur Bedeutung generischer Unterrichts- merkmale für fachspezifisches Lernen. Mit Blick auf die Etablierung einer neuen Abteilung „Fachbezogener Er- kenntnistransfer“ soll in den Jahren 2021 bis 2025 verstärkt ein syste- matischer Transfer der gewonnenen Erkenntnisse in die fachbezogene Fortbildung von Lehrkräften durch die Qualifizierung und Unterstützung von Multiplikatorinnen und Multiplikatoren geleistet werden. Darüber hinaus soll in den Jahren 2021 bis 2025 der steigenden Bedeu- tung des digitalen Lernens Rechnung getragen werden. Der zunehmen- de Einsatz digitaler Werkzeuge und Lernmaterialien im Unterricht führt dazu, dass Schülerinnen und Schüler kontinuierlich digitale Artefakte produzieren, die ihren Lernprozess dokumentieren. Diese Artefakte kön- nen z. B. digital auf einem Server gespeicherte Texte sein, sie können aber auch Mausklicks oder Logdateien umfassen. Entwicklungen im Bereich Machine Learning eröffnen die Möglichkeit, diese Daten auszuwerten und Fa c h l i c h e s L e r n e n 19

forschungslinie fachliches lernen im vorschulischen und schulischen bereich  Sekundarstufe I vorhandenen mathematischen und naturwissenschaftli- chen Kompetenzen fokussiert werden. Dabei wird zum einen untersucht, welche in der Sekundarstufe I erworbenen mathematischen Kompeten- zen notwendig für einen erfolgreichen Übergang in die Sekundarstufe II sind. Neben dem Übergang in die Sekundarstufe II wird zum ande- ren auch der Übergang von der Sekundarstufe II in ein MINT-Studium untersucht. Wesentlich ist dabei die Frage, inwieweit voruniversitären mathematischen Kompetenzen prädiktiv für einen erfolgreichen Einstieg in MINT-Studiengänge (hier vor allem Mathematik, Physik, Informatik, Ingenieurwissenschaften) sind. Hinsichtlich der zweiten Frage wurden in den Jahren 2016 bis 2020 Ana- lysen zur Bedeutung der am Ende der Sekundarstufe I erreichten Kom- petenzen und Interessen für Übergänge in die berufliche Erstausbildung durchgeführt. In diesem Rahmen wurde insbesondere auch die Bedeu- tung beruflicher Interessen in den Blick genommen. Diese Arbeiten sol- len in den Jahren 2021 bis 2025 zu Ende geführt werden. Berufliche Interessen gelten neben fachlichen Kompetenzen als zentrale Vorausset- zungen erfolgreicher Ausbildungskarrieren. Ein wesentlicher Befund der bisherigen Forschung ist, dass die individuellen Profile beruflicher Inter- essen, die Präferenzen und Abneigungen gegenüber spezifischen berufs- relevanten Tätigkeiten repräsentieren, proximale Prädiktoren inhaltlicher Wahlentscheidungen darstellen. Dieser Befund bedeutet jedoch nicht, dass Übergänge immer interessenkongruent ausfallen. Jugendliche unter- scheiden sich in der Passung ihrer Interessenprofile zu dem in einem Kon- text (z. B. in einem Oberstufenprofil, in einem Ausbildungsberuf) vor- herrschenden Tätigkeitsprofil voneinander. Die Forschung am IPN zeigt, dass die Interessenpassung ein zentraler Prädiktor für das Erleben und Verhalten zu Beginn der beruflichen Erstausbildung ist. Bislang ist aber wenig darüber bekannt, inwieweit dieser Befund auf andere Kontexte und Bildungsetappen übertragen werden kann (z. B. auf die gymnasiale Oberstufe und das Hochschulstudium). Ebenso fehlt es an Untersuchun- gen zu den längerfristigen Konsequenzen der Interessenpassung z. B. für Ausbildungsabschlüsse und Übergänge in das Berufsleben. Diese Frage- stellungen sollen in den Folgejahren detailliert untersucht werden. Eine damit eng verwobene Fragestellung richtet sich auf die Plastizität in- dividueller Profile beruflicher Interessen. Die bisherige Forschung liefert Fa c h l i c h e s L e r n e n 21

forschungslinie fachliches lernen im vorschulischen und schulischen bereich  elle Entwicklungen bis ins mittlere Erwachsenenalter in einer durch die technologische Entwicklung und insbesondere durch die zunehmende Digitalisierung geprägten Gesellschaft aufzuzeigen. Fa c h l i c h e s L e r n e n 23

forschungslinie professionelle kompetenz von lehrkräften und pädagogischem personal  FORSCHUNGSLINIE PROFESSIONELLE KOMPETENZ VON LEHRKRÄFTEN UND PÄDAGOGISCHEM PERSONAL verantwortlich: Ute Harms (Sprecherin), Aiso Heinze, Uta Klusmann & Jürg Kramer Lehrkräfte der Fächer Biologie, Chemie, Mathematik und Physik stehen im Mittelpunkt der Forschungslinie „Professionelle Kompetenz“ am IPN. Die Qualifizierung von Lehrkräften wird als ein entscheidender Beitrag zur Optimierung von Bildungsprozessen betrachtet. Ihr Wissen und Können ist maßgeblich für die Qualität des Unterrichts und für die Bildungserfolge von Schülerinnen und Schülern. Um die Aus- und Fortbildung von Lehr- kräften und von pädagogischen Fachkräften sowie die Qualifizierung von Multiplikatorinnen und Multiplikatoren in der Lehrkräftebildung zu gestal- ten, wird theoretisch fundiertes und empirisch gesichertes Wissen benö- tigt, das Auskunft über die beruflich relevanten Merkmale dieser Berufs- gruppen sowie über effektive Maßnahmen ihrer Professionalisierung gibt. In der Bildungsforschung werden diese beruflich relevanten Merkmale unter dem Begriff der professionellen Kompetenz zusammengefasst und zwei Bereichen zugeordnet. Der erste Bereich umfasst das Professions- wissen. Der zweite Bereich bezieht sich auf motivationale, metakogni- tive und selbstregulative Merkmale. Neben dieser Systematisierung be- ruht der Kompetenzbegriff auf der Vorstellung, dass es sich hierbei um grundsätzlich erlern- und veränderbare Merkmale handelt. Ausgehend von diesen allgemeinen theoretischen Grundlagen adressieren die Arbei- ten dieser Forschungslinie zur Professionalisierung von Lehrkräften und pädagogischem Fachpersonal die drei folgenden übergeordneten Fragen:  Wie entwickeln sich die verschiedenen Aspekte der professionellen Kompetenz im Laufe der Aus- und Fortbildung?  Welche Effekte hat die professionelle Kompetenz auf das Handeln von Lehrkräften und die kognitive und motivationale Entwicklung der Schülerinnen und Schüler?  Wie kann der Aufbau professioneller Kompetenz gefördert wer- den? Pr o f e s s i o n e l l e Ko m p e t e n z 25

forschungslinie professionelle kompetenz von lehrkräften und pädagogischem personal  Kontext: Bildungssystem, individuelle Schule, Universität Lerngelegen­ heiten: Schulzeit Universität Referendariat Berufsphase Nutzung Professionelle Kompetenz Professionswissen Überzeugungen Motivat. Merkmale Selbstregulation Prof. Verhalten: Unterricht Beratung Kooperation Allg. Arbeitsver- halten Outcomes Lehrende: Wohlbefinden ... Outcomes Schüler/innen: Fachliche Leistungen Motivation ... Persönliche Voraussetzungen: Kognitive Fähigkeiten, Persönlichkeit, Motivation Abbildung 1: Rahmenmodell zur Entwicklung, Struktur und Wirkung der professio- nellen Kompetenz von Lehrkräften. Für eine gelingende Professionalisierung von Lehrkräften ist der Über- gang des im Studium erworbenen deklarativen Wissens in handlungs- bezogene Kompetenzen zentral. Darüber, wie diese Entwicklung erfolgt und welche Einflussfaktoren hier wirken, war bisher wenig bekannt. Die Ergebnisse unserer Studien geben Hinweise darauf, dass insbesondere das fachbezogene Professionswissen prädiktiv für diese Entwicklung ist. Für die Forschungsarbeiten in diesem Bereich wurden computerbasierte Erhebungsumgebungen entwickelt, um gezielt spezifische Aspekte hand- lungsbezogener Kompetenzen von Lehramtsstudierenden erfassen zu können. Die Nutzung digitaler Werkzeuge zur Simulation von unterricht- lichen Lehr-Lern-Situationen hat sich als vielversprechend erwiesen. Sie wird in der Forschungsplanperiode 2021 bis 2025 weitergeführt und auf den Bereich der Förderung handlungsbezogener Kompetenzen erweitert werden. Darüber hinaus wurden basierend auf den Erkenntnissen zur Entwick- lung des Professionswissens Interventionen entwickelt, die auf eine stär- kere Vernetzung von fachlichen und fachdidaktischen Inhalten im Rah- men der universitären Lehrkräftebildung abzielten. Im Rahmen dieser Interventionen konnte gezeigt werden, dass die Studierenden die Rele- Pr o f e s s i o n e l l e Ko m p e t e n z 27

forschungslinie professionelle kompetenz von lehrkräften und pädagogischem personal  zum Masterstudium bis in den Vorbereitungsdienst begleitet und wieder- holt befragt. Die detaillierte Beschreibung der Entwicklung der Studie- renden über den gesamten Studienverlauf ermöglicht es, Informationen für die verantwortlichen Akteure und Akteurinnen der Lehrkräftebildung am Standort Kiel und darüber hinaus bereitzustellen und damit mögliche Interventionsmaßnahmen zu entwickeln. In weiteren Studien wird ergänzend die Frage bearbeitet werden, inwie- weit Einstellungen und Überzeugungen den Einsatz von Wissen in Hand- lungssituationen beeinflussen. Für die Untersuchung der Entwicklung handlungsnaher Kompetenzaspekte im Lehramtsstudium wird u. a. auf digitale Simulations- und Erhebungsformate zurückgegriffen. Die Nut- zung von virtuellen Klassenumgebungen zur Abbildung von Anforderun- gen unterrichtlicher Lehr-Lern-Situationen ermöglicht es, Abhängigkeiten zwischen deklarativen und handlungsorientierten Wissensfacetten (z. B. Identifizierung von Fehlvorstellungen in konkreten Schüleraussagen im Unterrichtskontext) zu analysieren. Es wird angestrebt, digitale Simula- tions- und Erhebungsformate nicht nur zur Kompetenzmessung einzu- setzen, sondern sie zu Trainingsinstrumenten weiterzuentwickeln und im Rahmen der universitären Lehre zu evaluieren. Studien zur Entwicklung der professionellen Kompetenz konzentrieren sich bislang mehrheitlich auf die erste oder zweite Phase der Lehrkräfte- bildung. Über Entwicklungsverläufe in der weiteren beruflichen Karriere ist wenig bekannt. Daher werden mittels einer Follow-up-Erhebung der COACTIV-R-Stichprobe die längerfristige Entwicklung und die Wirkung der in der Lehramtsausbildung erworbenen Kompetenz auf den späteren Berufserfolg der Lehrkräfte untersucht. Zur Beschreibung des Berufser- folgs werden dabei Unterrichtsqualität, schulisches Engagement und be- rufliche Zufriedenheit betrachtet. Darüber hinaus sollen Ressourcen und Risikofaktoren für die Entwicklung der professionellen Kompetenz im Laufe der ersten zehn Berufsjahre identifiziert werden. Durch die Etablierung der neuen Abteilung „Fachbezogener Erkenntnis- transfer“ werden die Arbeiten zur Entwicklung professioneller Kompe- tenz von Lehrkräften im Beruf ab dem Jahr 2021 erweitert. Dabei wer- den zusätzlich Multiplikatorinnen und Multiplikatoren in der Aus- und Fortbildung von Lehrkräften sowie pädagogische Fachkräfte in den Blick Pr o f e s s i o n e l l e Ko m p e t e n z 29

forschungslinie professionelle kompetenz von lehrkräften und pädagogischem personal  Effekte der professionellen Kompetenz Professionelle Kompetenz von Lehrkräften wirkt sich sowohl auf zentrale Merkmale der Lehrkräfte selbst als auch auf die Lernenden aus (vgl. Abb. 1). Die Forschung am IPN wird in der kommenden Forschungsplanperio- de hierzu Fragen in den Blick nehmen. Aufbauend auf den Arbeiten der vorherigen Forschungsplanperiode wird bei der Untersuchung von Effek- ten der professionellen Kompetenz auf die Entwicklung von Schülerinnen und Schülern auf die Schulleistung und Motivation leistungsschwacher Lernender fokussiert. Diese Arbeiten, die insbesondere differenzielle Effekte von Lehrkraftmerkmalen wie Wissen, Motivation und Überzeu- gungen untersuchen, werden im Rahmen der neu eingerichteten Tan- dem-Nachwuchsgruppe IMPULSE in Kombination mit korrespondieren- den Studien der Forschungslinie „Fachliches Lernen im vorschulischen und schulischen Bereich“ durchgeführt. Parallel zu den oben beschriebenen Fragestellungen zur Entwicklung von Enthusiasmus seitens der Lehrkraft als Aspekt der professionellen Kompetenz werden in diesem Schwerpunkt Fragen zur Wirkung von En- thusiasmus untersucht. Die Forschungsarbeiten adressieren sowohl in- traindividuelle Effekte von Aspekten der professionellen Kompetenz von Lehrkräften auf die Facetten des Enthusiasmus als auch Zusammenhänge zwischen den Facetten des Enthusiasmus. Darüber hinaus werden Effek- te des Enthusiasmus von Lehrkräften auf Emotionen und die Motivation von Schülerinnen und Schülern analysiert. Neben der globalen Betrach- tung der Effekte über die verschiedenen Fächer hinweg wird aus fachdi- daktischer Perspektive die Frage verfolgt, inwieweit spezifische Merkma- le der Fächer Einfluss auf die Facetten des Enthusiasmus von Lehrkräften haben. So soll beispielsweise untersucht werden, ob der Enthusiasmus der Lehrkräfte zwischen fachlichen Teilgebieten mit unterschiedlichem Charakter (z. B. Geometrie vs. Algebra, Evolution vs. Ökologie), zwischen Phasen verschiedener unterrichtlicher Aktivitäten (z. B. Einführung von Begriffen, automatisierendes Üben, Experimentieren) oder sogar zwi- schen ihren beiden Fächern (z. B. Mathematik vs. Biologie) variiert. Auch soll untersucht werden, inwieweit der Enthusiasmus der Lehrkraft in eher unbeliebten Fächern im Vergleich zu beliebten Fächern für Effekte auf Schülerinnen und Schüler bzw. die Lehrkräfte selbst eine Rolle spielt. Die Ergebnisse können Hinweise darauf geben, ob sich durch eine diffe- Pr o f e s s i o n e l l e Ko m p e t e n z 31

forschungslinie professionelle kompetenz von lehrkräften und pädagogischem personal  bereits in der Studieneingangsphase aufzeigen. Untersucht wird dabei u. a., inwieweit zu Beginn des Studiums die Lernmotivation bei Lehramts- studierenden erhöht werden kann, um so die Wahrscheinlichkeit eines Studienabbruchs aufgrund eines ungünstigen Passungsverhältnisses von Studienerwartungen und Studienerfahrungen zu reduzieren. Auch die Studien zur Effektivität von Trainingsmaßnahmen zu sozial-emotionalen Aspekten professionellen Handelns werden fortgesetzt. Der Förderansatz für diese generischen Aspekte professioneller Kompetenz soll nach einer erfolgreichen Evaluation für die erste Phase der Lehramtsausbildung auch für Lehrkräfte in der zweiten und dritten Phase adaptiert werden. Die Trainings widmen sich der Förderung der Emotionsregulation sowie der Förderung sozialer Fähigkeiten, die bislang im Verlauf der Professionali- sierung kaum systematisch untersucht werden. Aufbauend auf ersten Ergebnissen der Untersuchungen zum Enthusias- mus von Lehrkräften sollen auch Maßnahmen zur Förderung des Enthu- siasmus von Lehrkräften für das Unterrichten (des Fachs) sowie für das Fach selbst entwickelt und untersucht werden. Hier sind experimentelle und quasi-experimentelle Studien mit Lehramtsstudierenden und Lehr- kräften der naturwissenschaftlichen Fächer und der Mathematik geplant. Die Ergebnisse sollen Aufschluss über die Fragen geben, inwieweit Ent- husiasmus förderbar ist und welche Mechanismen im Falle der Förder- barkeit zugrunde liegen. Zudem werden Hinweise auf die Effektivität aus- gewählter Interventionen erwartet. Bei der (Weiter-)Entwicklung von Fortbildungs- und Qualifizierungskon- zepten für die dritte Phase der Lehrkräftebildung sowie für pädagogische Fachkräfte und Multiplikatorinnen bzw. Multiplikatoren soll geprüft wer- den, inwiefern die evidenzbasierten Angebote bzw. ausgewählten De- signelemente die intendierten Effekte auf unterschiedlichen Wirkungs- ebenen erzielen. Dabei werden die angeregten Lehr-Lernprozesse bei Multiplikatorinnen bzw. Multiplikatoren, Lehrkräften und pädagogischen Fachkräften sowie Effekte auf Ebene der Kinder und Jugendlichen be- trachtet. Zentral für die Fortbildung der genannten Adressatengruppen ist die effektive Nutzung von Materialien und Formaten von Selbstlern- angeboten. Daher sollen Adaptionsprozesse der verschiedenen Adressa- tengruppen bei der Nutzung dieser Angebote untersucht werden, um die Pr o f e s s i o n e l l e Ko m p e t e n z 33

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  FORSCHUNGSLINIE WISSENSCHAFTS­ KOMMUNIKATION UND TALENTFÖRDERUNG verantwortlich: Ilka Parchmann (Sprecherin), Knut Neumann, Carolin Enzingmüller & Melanie Keller Die Begegnung mit Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik sowie der Erwerb entsprechender Kompetenzen in diesen Fä- chern hat sich in vielen Bildungssystemen zunehmend auf zwei Säulen ausgerichtet: 1) die formale Schulbildung (vgl. Forschungslinie „Fachli- ches Lernen im vorschulischen und schulischen Bereich“), die nach Fä- chern gegliedert, manchmal auch fächerintegriert Gelegenheiten zum Aufbau von Kompetenzen bieten soll, sowie 2) die unterrichtsergänzen- den und außerschulischen Enrichment-Angebote für Schülerinnen und Schüler sowie Angebote informellen Lernens beispielsweise in Museen. Unterrichtsergänzende Angebote sind in Verbindung mit Science Out reach oder Wissenschaftskommunikation von besonderem Interesse, da die Anbindung an aktuelle Themen und authentische Verfahren der wissen- schaftlichen Erkenntnisgewinnung dort oftmals enger ist, als der Regel- unterricht es aufgrund formaler und zeitlicher Restriktionen sein kann. Diese vielfach eher informellen Angebote sind bislang jedoch wenig kon- zeptionell und strukturell mit schulischen Lernangeboten verbunden. Um eine solche Parallelität oder gar Konkurrenz dieser beiden Lernwelten zu verringern, sind Ansätze ihrer Verknüpfung, etwa unter dem Stich- wort Educational Ecosystems, wünschenswert. Damit verbunden sind aus Sicht der Bildungswissenschaften eine Reihe von Forschungsfragen sowie von Anforderungen an und Chancen für die Gestaltung solcher Bildungs- ökosysteme: Wie können schulische und außerschulische Bildungsange- bote systematischer vernetzt werden, um jeweils spezifische Nischen zu füllen und Synergien zu ermöglichen? Wie können Angebote gestaltet werden, sodass sie die verschiedenen Perspektiven der Expertinnen und Experten, der Vermittelnden und der Nutzenden/Lernenden zielführend zusammenbringen? Welche Voraussetzungen müssen Kommunikatorin- nen und Kommunikatoren bzw. Lehrende dafür mitbringen und welche die Nutzerinnen und Nutzer, wenn man berücksichtigt, dass die Begeg- nung mit naturwissenschaftlich-technischen Entwicklungen in Alltag, Ge- sellschaft und Beruf ein Leben lang andauert? W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 37

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  1. Welche Motive, Chancen und Herausforderungen fördern oder behindern die Teilhabe an Enrichment- und Outreach-Angeboten? 2. Wie können aktuelle, komplexe und interdisziplinäre Forschungsin- halte in zielgruppenadäquate Outreach- und Enrichment-Angebote überführt werden? 3. Wie können durch eine systemische Vernetzung von Enrichment- und Outreach-Angeboten nachhaltige Wirkungen erzielt werden? Die erste Frage betrachtet Teilnehmende ebenso wie Umfeldfaktoren. Ne- ben vergleichenden Untersuchungen über verschiedene Enrichment-An- gebote hinweg sollen ausgewählte Teilnehmendengruppen besonders in den Blick genommen werden. Ein Beispiel ist die verstärkte Attrahierung und Förderung von Mädchen in Breiten- und Spitzenförderangeboten oder die Gewinnung von Personen aus Einzugsbereichen mit geringerer Affinität zu außerschulischen MINT-Bildungsangeboten. Darüber hinaus werden Fragen adressiert, wie Angebote gestaltet sein müssen, damit sie für die Teilnehmenden mit ihren jeweiligen individuellen Voraussetzun- gen besser und nachhaltig nutzbar sind (siehe das für die Arbeiten der Forschungslinie adaptierte Angebots-Nutzungsmodell in Abbildung 1). Die zweite Leitfrage fokussiert auf den Prozess der Gestaltung der Ange- bote. Hier werden insbesondere fachinhaltlich wie auch fachdidaktisch wissenschaftsbasierte Co-Design-Modelle eines erfolgreichen Zusammen- wirkens verschiedener Expertisegruppen aus Wissenschaft und Design in Professional Communities of Practice betrachtet. Die forschungsbasiert entwickelten Prototypen verschiedener Outreach- und Enrichment-An- gebote werden hinsichtlich kognitiver, affektiver und emotionaler Wir- kungen evaluiert. Die dritte Leitfrage schließlich strebt übergreifend an, Faktoren eines er- folgreichen Vernetzens von Angeboten sowohl auf der individuellen als auch auf der institutionellen Ebene zu identifizieren und darauf aufbau- end Entwicklungen im Sinne von Educational Ecosystems strukturell zu un- terstützen. Hier sind mittelfristig verstärkt Studien geplant, die Entwick- lungen und Wirkungen sowohl im Vergleich als auch in der Verknüpfung verschiedener Angebote über boundary objects untersuchen. W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 39

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  phase. Zudem wurde der bereits umfangreiche Datensatz im Jahr 2020 noch durch letzte Erhebungen einer Kontrollgruppe ergänzt, um Gründe für die Nichtteilnahme naturwissenschaftlich talentierter Jugendlicher an den Wettbewerben zu erfassen. Erste Ergebnisse weisen unter anderem auf die generelle Rolle des fach- spezifischen Selbstkonzepts und Interesses für die Qualifikation für höhe- re Wettbewerbsrunden hin. Weiterhin konnte basierend auf der Theorie der Kausalattributionen bereits belegt werden, dass Teilnehmende, die sich für die nächste Runde der Internationalen PhysikOlympiade quali- fiziert hatten, dies auf ihre Fähigkeiten attribuierten, wohingegen ausge- schiedene Teilnehmende ihr Wettbewerbsergebnis nicht auf mangeln- de Fähigkeiten zurückführten, was sich in beiden Fällen positiv auf ihr Selbstkonzept auswirkte. Weitere Interaktionen von Faktoren des hinter- legten Erwartungs-Wertmodells werden mit Blick auf die Interpretation von (Nicht-)Teilnahme und (Nicht-)Erfolgskriterien analysiert. Mit Blick auf die Entwicklung von Kompetenzen ist es mittels eines ei- gens entwickelten Instruments gelungen zu analysieren, wie sich die Fähigkeit zur Lösung komplexer physikalischer Probleme im Verlauf der Physikolympiade entwickelt. Diese Analysen sollen in der kommenden Forschungsplanperiode erweitert werden. Darauf aufbauend soll unter- sucht werden, wie Problemlösefähigkeiten in den Olympiaden insgesamt besser gefördert werden können. Für den Bundesumweltwettbewerb standen ergänzend Fragen zur Bewertungskompetenz bei der Bearbei- tung von Socio-scientific Issues im Fokus; diese werden in Verbindung mit Projekten aus anderen Forschungslinien, unter anderem zum Klima- und Energieverständnis, fortgeführt. Eine spezifische Forschungsperspektive richtet sich auf die Teilnahme und den Erfolg von Mädchen, wobei ebenfalls auf vorhergehende Unter- suchungen zur Chemie- und PhysikOlympiade (IChO und IPhO) und den dortigen unterschiedlichen Befunden für Jungen und Mädchen aufge- baut wird. Auch in den ScienceOlympiaden zeigen sich die erwartbaren fachbezogenen Unterschiede in der Erstrundenteilnahme, darüber hin- aus nimmt der Anteil der teilnehmenden Mädchen jedoch über die Run- den hinweg überproportional ab. Genauere Analysen zeigen dazu, dass implizite, bei an der Internationalen ChemieOlympiade teilnehmenden W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 41

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  Kieler Ostufer ausgeweitet werden, um spezifisch Jugendliche aus bislang wenig teilnahmeaffinen Umfeldern zu erreichen. Das Projekt IBOint schließlich erweitert die Perspektive mit Blick auf die Wirkweisen internationaler Auswahlwettbewerbe, einem Bereich, zu dem bisher kaum Forschungsergebnisse vorliegen. Dies geschieht am Bei- spiel der Internationalen BiologieOlympiade (IBO), einem Wettbewerb für die je vier besten Kandidatinnen und Kandidaten aus aktuell fast 80 nationalen Vorauswahlen. Zunächst wurde mittels quantifizierender In- haltsanalysen untersucht, welche Aufgabenmerkmale charakterisierend für die Examina von Biologie-Olympiaden sind. Analoge Untersuchungen wurden in den letzten Forschungsplanperioden auch zu Aufgabenmerk- malen über verschiedene Runden in der IChO und in der Internationalen JuniorScienceOlympiade (IJSO) durchgeführt, letztere wiederum basie- rend auf einem Schema zu IPhO-Aufgaben. Darauf aufbauend wird ana- lysiert, wie die Teilnahme an der IBO nicht-kognitive Personenmerkmale sowie fachliche Kompetenzen und soziale Fähigkeiten der Olympioniken beeinflusst. Hierzu wurde eine Fragebogenstudie im Pre-Post-Delay-Design durchgeführt. Weiterführende Interviewstudien mit IBO-Teilnehmenden (Pre-Post) und Alumni (retrospektiv) befinden sich aktuell in Vorbereitung. Durch die Ausrichtung nationaler Wettbewerbe auf die Ausgestaltung der internationalen Endrunden der ScienceOlympiaden haben diese das Potenzial, weltweit eine sehr große Schülergruppe zu beeinflussen – z. B. mit Blick auf die Ausschärfung fachlicher Interessen und späterer Berufs- wünsche. Die Ergebnisse zielen entsprechend darauf ab, die Wirkweisen internationaler Science Olympiaden zu optimieren. Die erste Leitfrage wird damit sowohl unter der Frage der Attrahierung und Selektion als auch der Entwicklung potenzieller Talente betrachtet. Die am IPN etablierten ScienceOlympiaden bilden einen gemeinsamen Nukleus für diese Untersuchungen, werden jedoch mit anderen Enrichment-Maßnah- men in Verbindung gebracht. Mittelfristig ist vorgesehen, die vorhandenen Formate, die neben den kompetitiv angelegten Wettbewerben auch nicht kompetitive Angebote wie die Schülerforschung beinhalten, zunehmend mit neu entwickelten Themen und Lernumgebungen im Sinne des Science Outreach zu ergänzen und diese analog in empirische Studien einzubinden. W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 43

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  Gesundheitsforschung, der Technik und Bionik oder dem Zusammenwir- ken von Mensch, Kultur und Gesellschaft. Die unmittelbare Einbindung der Fachwissenschaften sichert die Aktualität und Authentizität der For- schungsthemen. Die (Nachwuchs-)Forschenden des KiSOC transferieren und untersuchen Einflüsse und Wirkungen auf Scientific Literacy, Wissen- schaftsverständnis sowie Motivation und Interesse. Um diese Bestrebun- gen weiter zu systematisieren, wurde ergänzend zu dem internationalen Netzwerk des KiSOC eine nationale Vernetzung mit anderen Science-Ou- treach-Projekten in Verbundprojekten angestoßen. In den Professional Communities of Practice sollen in der kommenden For- schungsperiode zwei Formattypen ausgebaut und näher analysiert wer- den: Citizen-Science-Ansätze und digitale Medien. Im Bereich Citizen Science hat das IPN gemeinsam mit dem CAU-Schwerpunkt Ozeanwissen- schaften an der Kieler Forschungswerkstatt ein Citizen-Science-Programm für Schulen zur Kartierung und Analyse von Plastikmüll aufgebaut. Das Projekt, das zunächst als Begleitprojekt zum Wissenschaftsjahr der Meere und Ozeane gestartet ist (aufbauend auf einer internationalen Kooperati- on mit Chile), wird nun ein Begleitprojekt zur gemeinsamen EU- Ratsprä- sidentschaft Deutschlands, Sloweniens und Portugals. Hier werden die Datenerhebungen auf drei Länder übertragen und sowohl die fachwissen- schaftlichen (Kartierung der Plastikvorkommen an Flüssen und Meeren) als auch die fachdidaktischen (Wissenschaftsverständnis, Selbstwirksam- keitserwartungen, Bewertungskompetenz) Arbeiten fortgesetzt. Ein ana- log angelegtes Projekt wird den Schwerpunkt Insekten und Biodiversität in den Fokus nehmen, aufbauend auf die erfolgreichen Strukturmerkma- le des Projekts Plastikpiraten und auf Befunde eines Promotionsprojekts aus dem KiSOC. Gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Wissensmedien (IWM), dem Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) und dem Leibniz-Institut für Troposhärenforschung (TROPOS) wird über drei Sektionen der Leibniz-Gemeinschaft hinweg ein umfangreiches weiteres Citizen-Science-Projekt durchgeführt und beforscht. Untersucht wird hier, inwiefern die Beteiligung an Forschungsprozessen in den Lebenswissen- schaften einerseits und in den Umweltwissenschaften andererseits das Wissenschaftsverständnis von Bürgerinnen und Bürgern fördern kann. Als Transferinstrument wird hier eine digitale Plattform eingesetzt, die den Teilnehmenden sowohl die Sammlung als auch die Analyse stadt- ökologischer Daten zur Biodiversität bzw. zur Luftqualität ermöglicht. W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 45

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  hinaus spielen Emotionen bei Informationswahrnehmungs- und -verar- beitungsprozessen eine wichtige Rolle. So konnte die bisherige Forschung eindrucksvoll die Bedeutung von Emotionen bei der Risikoeinschätzung, bei der Entscheidungs- und Urteilsfindung oder bei der Überredung und Überzeugung von Personen beispielsweise durch Werbung belegen. Aus der Forschung zu Fear Appeal ist bekannt, dass Angst (z. B. vor den Folgen des Klimawandels) nur unter bestimmten Umständen und bei bestimm- ten Personen ein wirkungsvoller Initiator adaptiver Verhaltensweisen ist. Vielmehr deutet die Forschung in diesem Kontext an, dass durch gezielte Informationsgabe und -präsentation eine Transformation der induzierten Angst zu Hoffnung oder ähnlichen emotionalen Zuständen und damit erst zu einer proaktiven Verhaltensweise oder Verhaltensänderung führt. In der kommenden Forschungsperiode werden deshalb Fragestellungen zu Emotional Flow bearbeitet und es wird erforscht, inwieweit es gelingen kann, diesen Emotionstransformationsprozess durch die Aufbereitung und Darstellung von Informationen zu unterstützen. Nachhaltige Wirkungen durch systemische Vernetzung von Outreach­ und Enrichment­Angeboten Die dritte Leitfrage zielt darauf ab, Chancen und Ansätze sowie Wirkun- gen einer stärkeren Vernetzung von Outreach- und Enrichment-Ange- boten untereinander sowie mit schulischen und informellen Strukturen besser zu verstehen und prototypische Modelle zu entwickeln. Erste Vor- arbeiten dafür sind die schulischen Vor- und Nachbereitungen von Besu- chen außerschulischer Lernorte oder die Weiterentwicklung singulärer Besuche in Schülerlaboren mit weiterführenden Angeboten in Schüler- wettbewerben und Schülerforschungszentren. Für weiterführende Un- tersuchungen ist es zunächst erforderlich, solche Vernetzungsansätze und -strukturen weiterzuentwickeln und zu charakterisieren, u. a. unter fol- genden Perspektiven  Weiterentwicklung struktureller Vernetzungen durch den Aus- bau ergänzender Förderangebote (Beispiele: ScienceOlympiaden, MINT-Akademie), sowie darauf aufbauend  Entwicklung einer regionalen Plattform, die Angebote nicht nur aufzeigt, sondern deren Vernetzung aktiv anregt und unterstützt W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 47

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  in die Entwicklung einbringen. Für die erfolgreiche Dissemination der Materialien ist eine gute Bekanntheit der ScienceOlympiaden und eine leichte Zugänglichkeit der Angebote notwendig. Daher stellt die zielge- richtete Stärkung der Sichtbarkeit der ScienceOlympiaden einen weite- ren Schwerpunkt der Weiterentwicklung in den Wettbewerben dar. Ein aktuell in der Entwicklung befindlicher neuer Onlineauftritt bietet dafür den passenden Rahmen und erlaubt die zielgerichtete Verbreitung von Materialien und Informationen. Das Netzwerk Schülerforschungszentren wird im Rahmen eines aktuellen Konzepts zur Einrichtung einer MINT-Akademie in Schleswig-Holstein in ein gestuftes Förderkonzept eingebunden, das neben den Fördermaßnah- men selbst auch Entwicklungen zur Talentdiagnostik und zur Einbindung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern beinhaltet. Ein aus dem KiSOC heraus gestaltetes Onlineportal zielt darauf ab, 1) regionale und überregionale Angebote für Jugendliche verbunden mit verschiedenen Zielsetzungen (Links zu Wettbewerben, Programme für ein Engagement für Nachhaltigkeit u. a.) zu strukturieren, 2) zentrale und aus empirischen Untersuchungen bekannte Fragen von Jugendlichen auf- zugreifen und weitere anzuregen (Videos und Fotostories mit Links zu au- thentischen Forschungsprojekten) sowie 3) den Austausch mit anderen Jugendlichen und Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaft- lern aktiv anzuregen (Pinboard und Leitfragen, u. a. aus den SFZ). Das Portal wird derzeit hinsichtlich seiner Anlage durch Jugendliche vorbe- wertet, u. a. mit Blick auf die gewählte Metapher und Storyline des Sur- fens, und soll anschließend gezielt in die verschiedenen Outreach- und Enrichment-Programmstrukturen implementiert werden. Inhaltliche Vernetzung als Designfrage Über die strukturelle Vernetzung von Angeboten hinaus widmen sich Projekte in der neuen Forschungsplanphase verstärkt der Frage, wie An- gebote unter inhaltlichen Gesichtspunkten sowie durch Designparameter sinnhaft miteinander vernetzt werden können. Eine Vernetzung von Ou- treach- und Enrichment-Angeboten kann beispielsweise über boundary objects, d. h. Objekte, die an einem Lernort entstehen und zu einem an- deren mitgenommen werden, um sie dort weiter zu bearbeiten, erfolgen. W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 49

forschungslinie wissenschaftskommunikation und talentförderung  terstützt und anderen Leibniz-Institutionen entsprechende Erkenntnisse und Best-Practice-Beispiele zugänglich machen soll. Dieser Bereich bildet eine Schnittstelle zu Arbeiten der Forschungslinie „Professionelle Kom- petenz“. Er reflektiert zudem die besondere Bedeutung und die Chancen einer verstärkten Zusammenarbeit von Fachwissenschaft und Fachdidak- tik mit ihren jeweiligen Expertisen und Formaten, die nicht nur in der Umsetzung Synergien bilden, sondern auch in der beidseitigen Weiter- entwicklung von Methoden, Überzeugungen und Formaten der Wissen- schaftskommunikation und MINT-Bildung. W i s s e n s c h a ft s k o m m u n i k a t i o n u n d Ta l e n t f ö r d e r u n g 51

forschungslinie methodenforschung und -entwicklung  FORSCHUNGSLINIE METHODENFORSCHUNG UND ­ENTWICKLUNG verantwortlich: Oliver Lüdtke (Sprecher), Gabriel Nagy, Aiso Heinze & Olaf Köller Im Zuge einer stark datengestützten Bildungsforschung und Bildungspo- litik sowie verbunden mit dem Umstieg auf digitalisierte computerba- sierte Erhebungsverfahren sind die empirisch gewonnenen Daten und die Anforderungen an die statistischen Auswertungsverfahren in der For- schungspraxis deutlich komplexer geworden. Bei der Testung schulischer Kompetenzen findet zunehmend eine Umstellung auf Computer-basierte Verfahren statt. Damit lassen sich ganz neue Daten generieren (Log-Files), deren Auswertungen herausfordernd sind. Die in den großen Schulleis- tungsstudien erhobenen Datensätze weisen üblicherweise eine Mehrebe- nenstruktur auf, die dadurch gegeben ist, dass Schülerinnen und Schüler innerhalb von Klassen und Klassen innerhalb von Schulen geschachtelt sind. Zusätzlich werden deren statistische Auswertungen dadurch er- schwert, dass nicht von allen teilnehmenden Personen tatsächlich alle Angaben vorliegen (Missing Data), da sie einzelne Items auslassen oder die Bearbeitung ganzer Testhefte oder Fragebögen verweigern. Das IPN adressiert diese Probleme in einer eigenen Forschungslinie „Methodenforschung und -entwicklung“, die sich mit Fragen der instru- mentengestützten Datenerhebung sowie der statistischen Auswertung beschäftigt. Die entsprechenden Arbeiten beziehen sich auf zwei Berei- che: Pädagogisch-psychologische Methodenforschung im engeren Sinne (Educational Measurement) sowie Testentwicklung, Testvalidierung und Bildungsmonitoring (Educational Assessment). Einen Überblick über die geplanten und teilweise auch schon laufenden Arbeiten gibt Tabelle 1. M e t h o d e n 53

forschungslinie methodenforschung und -entwicklung  des hierarchischen Charakters vieler Datensätze (Schülerinnen und Schü- ler innerhalb von Klassen, Klassen innerhalb von Schulen) als auch die Behandlung anspruchsvoller Testdesigns (z. B. Multi-Matrix-Sampling) er- möglichen. Aber auch die Modellierung nicht-kognitiver Konstrukte (z. B. Motivation, Persönlichkeit) verlangt häufig den Einsatz komplexer Model- le von latenten Variablen. So weisen z. B. die für die spätere Berufs- und Studienwahl prägenden beruflichen Interessen eine Circumplex-Struktur auf, deren adäquate Modellierung die Verwendung sehr flexibler Mess- modelle erfordert. Insgesamt lassen sich die geplanten Arbeiten zu Laten- ten-Variablen-Modellen in zwei Stränge unterteilen. Ein erster fokussiert auf die Modellierung verschiedener Aspekte des Testbearbeitungsverhal- tens (z. B. Positions- und Ermüdungseffekte) und verfolgt damit das Ziel, die Schätzung von Kompetenzstruktur- und Kompetenzentwicklungsmo- dellen zu optimieren. Eine zentrale Annahme bei der Modellierung von Kompetenzen ist, dass alle Schülerinnen und Schüler während der Bear- beitung von Leistungstests ein Verhalten zeigen, das vollständig mit ihrer Fähigkeitsausprägung korrespondiert. Dies bedeutet, dass sie sich durch eine hohe Testbearbeitungsmotivation auszeichnen, die sie über die ge- samte Testsituation hinweg aufrechterhalten. Dieser Annahme stehen em- pirische Untersuchungen zu Itempositionseffekten gegenüber, die zeigen, dass die Schwierigkeit eines Items umso höher ist, je später es im Testheft präsentiert wird. Diese Effekte werden als Indikatoren einer abnehmen- den Persistenz der Testbearbeitung diskutiert und können eine substan- zielle Unterschätzung von Kompetenzausprägungen nach sich ziehen. In der Forschungslinie werden Latente-Variablen-Modelle entwickelt, die eine flexible Modellierung von Positionseffekten und deren Zusammen- hang zu Personenmerkmalen (z. B. Motivation, Geschlecht) ermöglichen. Dabei soll auch zunehmend auf die im Rahmen einer computerbasierten Erhebung von Kompetenzen vorliegenden Prozessdaten zurückgegriffen werden (z. B. Antwortzeiten, Log-File-Daten). Insgesamt soll damit ein tieferes Verständnis von unerwünschtem Antwortverhalten, wie z. B. dem schnellen Raten (Rapid Guessing) oder dem frühzeitigen Testabbruch (z. B. Auftreten von Not-reached Items) und deren Konsequenzen für die Modellierung von Kompetenzen erzielt werden. Die Erkenntnisse sollen in die Entwicklung von optimierten Testdesigns einfließen und ergänzen somit die experimentellen Studien zu Prozessen bei der Testbearbeitung (Leibniz Junior Research Group COMET). M e t h o d e n 55

forschungslinie methodenforschung und -entwicklung  Weiterentwicklung von mehrebenenanalytischen Verfahren. Merkma- le des sozialen Kontextes, wie z. B. der Unterricht oder die soziale Zusam- mensetzung einer Schule, sind wichtige Determinanten schulischer Lern- ergebnisse. Zur adäquaten Modellierung von Kontextmerkmalen gilt es, die Mehrebenenstruktur der erhobenen Daten zu berücksichtigen. Auch für die Forschungsarbeiten des IPN besitzt ein mehrebenenanalytischer Forschungsansatz sowohl im Rahmen der statistischen Analysen als auch auf theoretischer Ebene eine zentrale Bedeutung. Ein Schwerpunkt der Forschungslinie besteht daher in der Entwicklung und Evaluation von Ansätzen zur Schätzung von Mehrebenenstrukturgleichungsmodellen, die eine flexible Modellierung von Kontexteffekten unter Berücksichti- gung von unterschiedlichen Typen von Messfehlern ermöglichen (doubly latent). So wurde in einer Reihe von Arbeiten gezeigt, wie mithilfe von Bayes-Verfahren die Schätzung von Kontexteffekten in problematischen Datenkonstellationen (z. B. kleine Anzahl von Klassen, geringe Reliabili- tät) optimiert werden kann. In zukünftigen Arbeiten soll ein zusätzliches Augenmerk auf die Analyse von komplexeren Mehrebenenstrukturen ge- legt werden, wie sie bei der Erhebung von Netzwerkdaten (z. B. Round- Robin -Designs, in denen die Schülerinnen und Schüler sich gegenseitig beurteilen) oder bei der Beurteilung des Unterrichts aus verschiedenen Perspektiven (z. B. Schülerinnen und Schüler, Lehrkräfte, externe Beob- achterinnen und Beobachter) auftreten. Dazu soll ein Modellierungsan- satz entwickelt werden, der die Auswertung von Netzwerkdaten durch Strukturgleichungsmodelle mit latenten Variablen ermöglicht. In einem bereits erfolgten Arbeitsschritt wurde eine Software vorgelegt (das R-Pa- ket srm) und anhand von Simulationsstudien evaluiert. Übergeordne- tes Ziel der Arbeiten in diesem Forschungsbereich ist es, ein generelles Framework sowie Software zur Schätzung von Mehrebenenstrukturglei- chungsmodellen zu entwickeln, die in unterschiedlichsten Anwendungs- kontexten der Bildungsforschung zum Einsatz kommen können und eine sehr flexible Behandlung von Mehrebenenstrukturen ermöglichen. Im IPN sollen die entwickelten Verfahren vor allem zur Modellierung der Ef- fekte von Unterrichtsmerkmalen (z. B. Klassenklima, Klassenführung) auf Bildungsergebnisse (z. B. Kompetenzen, motivationale Orientierungen) sowie zur Auswertung von Experience-Sampling-Studien bei Lehrkräften eingesetzt werden. M e t h o d e n 57

forschungslinie methodenforschung und -entwicklung  stehen, der es direkt ermöglicht, sogenannte Plausible Values nicht nur für die Leistungswerte, sondern auch für die Konstrukte im Schülerfragebo- gen zu generieren. Dieser Ansatz besäße den Vorteil einer simultanen Be- handlung von Missing Data und Messfehlern sowohl in den Hintergrund- variablen als auch in den kognitiven Leistungsmaßen und wäre besonders dann zu empfehlen, wenn ein Rotationsdesign für den Schülerfragebogen eingesetzt wird (in dem die Schülerinnen und Schüler jeweils nur einen Teil der Fragen bearbeiten). Schließlich sollen Ansätze zur statistischen Inferenz bei Datensätzen, in denen die fehlenden Werte durch mehrere imputierte Werte ersetzt wurden, untersucht werden. Während sich für einzelne Parameterschätzungen (z. B. Regressionskoeffizienten) die Pool- ing-Regeln bewährt haben, besteht für das adäquate Vorgehen bei der Prüfung von Hypothesen über mehrere Parameter oder bei der Beurtei- lung der Anpassungsgüte statistischer Modelle (z. B. Messmodelle für latente Variablen) noch erheblicher Forschungsbedarf. In diesem Zusam- menhang sollen die verfügbaren Ansätze zum Pooling von Koeffizienten zur Beschreibung der Anpassungsgüte statistischer Modelle und deren statistische Eigenschaften untersucht werden, die vor allem in Struktur- gleichungsmodellen breite Anwendung finden. Es ist auch wieder ge- plant, diese Ansätze in benutzerfreundlicher Software zu implementieren. Schätzung von kausalen Effekten. Aus der Sicht einer evidenzbasier- ten Bildungsforschung besteht ein besonderes Interesse an belastbaren kausalen Schlussfolgerungen über die Wirksamkeit gezielter Veränderun- gen im Bildungssystem. Dafür sind (randomisierte) Interventionsstudi- en, in denen Schülerinnen und Schüler (oder Schulklassen) zufällig ver- schiedenen Untersuchungsbedingungen zugewiesen werden, sicherlich ein unverzichtbares Werkzeug. Auch wenn eine zufällige Zuweisung in Schulleistungsstudien organisatorisch – und auch häufig inhaltlich – nicht möglich sein wird, muss das Ziel einer zumindest vorsichtigen kausalen Interpretation von Zusammenhangsmustern nicht zwangsläufig verwor- fen werden. So finden zunehmend statistische Verfahren Beachtung, die sich zur Approximation eines Experimentes – auch bei fehlender Ran- domisierung – eignen (z. B. Propensity-Score-Verfahren). Die Grundidee dieser Ansätze besteht darin, den Effekt eines Treatments (z. B. Unterricht mit vs. ohne Computereinsatz) für Gruppen von Schülerinnen und Schü- lern bzw. Schulklassen zu bestimmen, die hinsichtlich zentraler Kovaria- blen (z. B. sozialer Hintergrund, kognitive Grundfähigkeiten) bzw. dem M e t h o d e n 59

forschungslinie methodenforschung und -entwicklung  Seit 2007 ist das IPN auch Mitglied des wissenschaftlichen Konsortiums, das in Deutschland die Trends in International Mathematics and Science Stu- dy (TIMSS) in der 4. Jahrgangsstufe verantwortet. Ende 2020 wurden die Ergebnisse von TIMSS 2019 veröffentlicht, die folgenden Jahre werden der Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von TIMSS 2023 die- nen. Das IPN verantwortet hier gemeinsam mit der Universität Hamburg den Kompetenzbereich Naturwissenschaften und wirkt im Kompetenz- bereich Mathematik mit. Schließlich ist das IPN auch in die internationa- le Studie zu computer- und informationstechnologischer Grundbildung (ICILS) eingebunden und wird sich hier an der Planung, Durchführung und Auswertung von ICILS 2023 beteiligen. Bildungsmonitoring, wie es in diesen drei Studien betrieben wird, ist eine zentrale wissenschaftliche und gleichzeitig bildungspolitiknahe Dienst- leistung, die typischerweise Aufgabe von Leibniz-Instituten ist. Die gene- rierten Datensätze werden darüber hinaus auch in der Forschungsplan- periode 2021 bis 2025 genutzt werden, um substanzwissenschaftlichen Forschungsfragen jenseits des Bildungsmonitorings nachzugehen. Diagnostik und Testentwicklung. Das IPN ist Teil der Säule Kompetenz- messung im Nationalen Bildungspanel (NEPS), das vom Leibniz-Institut für Bildungsverläufe (LIfBi) in Bamberg verantwortet wird. Am IPN wer- den Testaufgaben zur Erfassung mathematischer, naturwissenschaftlicher und informationstechnologischer Kompetenzen entwickelt, deren Gel- tungsbereich vom Kindergartenalter bis ins hohe Erwachsenenalter reicht, wobei natürlich altersgruppenspezifische Aufgaben entwickelt werden. Mit der Ziehung neuer großer Startkohorten wird im NEPS die Kompe- tenzmessung vollständig auf computerbasierte Verfahren umgestellt. Zu- dem stellen sich neue Herausforderungen, z. B. beim Multi-stage Testing. Hier bearbeiten Schülerinnen und Schüler zunächst eine Teilmenge ge- meinsamer Items und abhängig von den gezeigten Leistungen werden dann Sets von leichteren oder schwereren Aufgaben administriert. Für die damit verbundenen Anforderungen wird das IPN in den folgenden Jahren Lösungsansätze generieren und entsprechende Tests für unter- schiedliche Alterskohorten entwickeln. M e t h o d e n 61

forschungslinie methodenforschung und -entwicklung  sondern vor allem auch die Aufgabenposition einen systematischen Ein- fluss auf die Effekte von Aufgabengestaltungsmerkmalen haben kann. Als Fundament der Studien werden vor allem Theorien und Prinzipien der Instruktions- und Kognitionspsychologie herangezogen, um Hypo- thesen über mögliche Wirkmechanismen von Gestaltungsmerkmalen in Tests abzuleiten. Zwei inhaltliche Schwerpunkte stehen im Zentrum der Forschung des COMET-Projektes: Erstens wird die Wirkung verschiede- ner multimedialer Darstellungen betrachtet. Untersuchungen zu Effekten multimedialer Elemente in Testumgebungen sind besonders relevant, da Text-Bild-Kombinationen in Testaufgaben in Bildungsmonitorings zwar häufig, bislang aber wenig gezielt, eingesetzt werden. Experimentelle Studien sollen Aufschluss darüber geben, welche Bildarten mit welchen Effekten auf die Aufgabenschwierigkeit, die kognitive Belastung, die Be- arbeitungszeiten und die Motivation von Schülerinnen und Schülern bei der Testbearbeitung einhergehen. Dabei werden sowohl Varianten statischer Bilder (z. B. unterschiedlich gestaltete repräsentationale und dekorative Bilder) sowie sequenziell animierte Illustrationen bzw. Pro- zessanimationen betrachtet. Darüber hinaus wird die Kombination von Bildern mit auditiv-narrativen Darstellungen gegenüber einer klassisch textbasierten Vermittlung der Aufgabeninformationen untersucht. Diese Forschung ermöglicht eine empirisch fundierte, reflektierte Nutzung mul- timedialer Inhalte in Tests. Zweitens wird das Potenzial des Einsatzes von computerbasiertem Feed- back in Testsituationen eruiert. Untersuchungen zu den Effekten automa- tisierten Feedbacks im Testkontext sind besonders relevant, da Schüle- rinnen und Schüler, die an Schulleistungstests teilnehmen, in der Regel keine unmittelbare Rückmeldung zu ihrer Leistung erhalten. Das kann vor allem dann ein Problem sein, wenn sich Kinder durch den Einsatz von Multiple-Choice-Aufgaben falsche Antwortoptionen einprägen. Der Ein- satz von computerbasiertem Feedback könnte in diesem Kontext sowohl inhaltlich als auch motivationspsychologisch vorteilhaft sein. Ziel des Projektes ist es, die Frage zu beantworten, wie Feedback im Kontext von Large-scale Assessments gestaltet sein müsste, um einerseits den Test als Messinstrument nicht zu gefährden und andererseits Schülerinnen und Schüler in ihrem fachlichen Verständnis sowie ihrer Testbearbeitungsmo- tivation zu fördern. M e t h o d e n 63

forschungslinie methodenforschung und -entwicklung  MK-Bewertungen in Beziehung gesetzt. Auch hier nutzt man Algorith- men maschinellen Lernens. In ersten Untersuchungen wurden am IPN Erfahrungen in der automa- tischen Kodierung von argumentativen Texten gesammelt. Da bislang existierende Computerprogramme in der Regel englischsprachige Texte auswerten, wurde damit begonnen, in Schülerstichproben der gymnasia- len Oberstufe englischsprachige argumentative Texte schreiben zu lassen (beispielhafter Stimulus: „Sollte Fernsehwerbung für Kinder im Vorschul- alter verboten werden?“). Die automatische Kodierung erfolgte mit un- terschiedlichen computerlinguistischen Softwarepaketen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Maschinenkodierungen unabhängig vom gewählten Soft- warepaket psychometrisch ebenso gut wie Expertenratings sind. Da ar- gumentatives Schreiben in vielen Fächern der gymnasialen Oberstufe Ge- genstand des Unterrichts ist (Kompetenzbereich Bewerten und Beurteilen in den Naturwissenschaften), soll in den kommenden Jahren untersucht werden, wie solche Algorithmen auf offene Aufgaben in den naturwis- senschaftlichen Fächern anwendbar sind. Neben produktbezogenen au- tomatischen Kodierungen sollen auch Möglichkeiten des Keystroke Logging (Prozessmaße) exploriert werden. Möglichkeiten maschinellen Kodierens sollen auch bei mündlichen Leistungen geprüft werden. M e t h o d e n 65