Teilprojekt A05

Teilprojekt A05

Personalisiertes Training zum formativen Assessment im simulierten experimentellen Physikunterricht: Individuelle Unterschiede im Zusammenspiel von Scaffolding und Selbstregulation

Kurzbeschreibung

A05 untersucht Diagnose- und Interventionsfähigkeiten als formative Assessmentfähigkeiten für das Lehren und Lernen mit Experimenten im Physikunterricht. Fokussiert wird das Zusammenspiel von Lernvoraussetzungen und (meta-)kognitivem Lernprozess-Scaffolding sowie repräsentationalem Scaffolding durch Reduktion der Informationskomplexität und der Situationsdynamik. In einer VR-Klassenraumsimulation werden drei experimentelle Studien durchgeführt, um Muster des selbstregulierten Lernens sowie Effekte von Informationskomplexität, Situationsdynamik und personalisiertem Scaffolding auf die Entwicklung formativer Assessmentfähigkeiten zu untersuchen.

Beteiligte

Wissenschaftliche Leitung

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

Ziel

Projekt A05 untersucht, wie angehende Physiklehrkräfte in einer VR-Klassenzimmersimulation zu Physikthemen (wie Auftrieb) Fähigkeiten des formativen Assessments entwickeln. Auf Basis von Blickbewegungs- und Logdaten sollen Lernprozesse modelliert und für eine KI-basierte Personalisierung der Simulation genutzt werden.

Forschungsfragen

  • Wie hängen individuelle Muster der selbstregulierten Nutzung der Simulation mit metakognitiven Lernvoraussetzungen, kognitiven Lernvoraussetzungen und schließlich der Entwicklung von Fähigkeiten im formativen Assessment (FA) zusammen? (RQ1.1)

  • Führen zusätzliche metakognitive Scaffolds (MCS) zu einer bedarfsorientierten Nutzung der optionalen kognitiven Scaffolds (CS) und zu einer verbesserten Entwicklung von FA-Fähigkeiten? (RQ1.2)

  • Welche Effekte hat repräsentationales Scaffolding auf die in RQ1 untersuchten kognitiven und metakognitiven Lernprozesse sowie auf die tatsächliche Entwicklung von FA-Fähigkeiten? (RQ2)

  • Kann die individuelle Entwicklung von FA-Fähigkeiten durch KI-modellbasierte Personalisierung unterstützt werden? (RQ3)

Methodik

Methodisch nutzt Projekt A05 experimentelle längsschnittliche Designs in einer VR-Klassenzimmersimulation, in der angehende Physiklehrkräfte diagnostische Entscheidungen und Interventionsplanungen im Kontext physikalischer Schüler:innen-Experimente bearbeiten. In den Studien 1 und 2 werden unterschiedliche Kombinationen kognitiver, metakognitiver und repräsentationaler Scaffolds variiert und über Prä-, Prozess- und Postmessungen mit der Entwicklung von FA-Fähigkeiten in Beziehung gesetzt. Erfasst werden Lernvoraussetzungen, diagnostische und interventionsbezogene Fähigkeiten sowie kognitive (z. B. Enkodieren und Auswählen von Informationen, Verarbeiten von Informationen sowie Integrieren von Informationen in das Langzeitgedächtnis) und metakognitive Lernprozesse (z. B. Überwachen der eigenen kognitiven Lernprozesse) mithilfe von Fragebögen, Leistungsscores, Logdaten und Eye-Tracking-Daten. Die Auswertung erfolgt unter anderem über Latent-Profile-Analysen und Latent-Growth-Curve-Modelle; in Studie 3 werden diese Befunde genutzt, um mittels KI-basierter Klassifikation personalisierte Scaffolds bereitzustellen und deren Wirkung auf die FA-Kompetenzentwicklung zu prüfen.

Rolle im Sonderforschungsbereich

  • A04: Austausch zu Messung, Analyse, Scaffolding und Lernvoraussetzungen selbstregulierten kognitiven und metakognitiven Lernens in Simulationen

  • Projekt M, A03, A04, C01–C03: Personalisierung auf Basis visueller Prozessdaten (Eye-Tracking)

  • A02–A05, B01, B02, C01–C05: Theoretische Arbeiten zur Salienz und Informationskomplexität für repräsentationales Scaffolding

  • C02: Kombinierte Nutzung von Blickbewegungs- und Logdaten für die Personalisierung

  • C02, C05: Fachspezifische Expertise zu simulationsbasiertem Lernen und wissenschaftlichen Praktiken im Physikunterricht

  • Projekt INF: Personalisierung der Simulation

  • C04: Überführung der Simulation von C04 in eine VR-Umgebung

  • Projekt M: Gemeinsame Datenerhebung, Datenbereitstellung und Aggregation von Prozessdaten

Publikationen

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