[{"date_created":"2025-03-28T03:02:55Z","author":[{"first_name":"Jannis","last_name":"Zeller","orcid":"0000-0002-1834-5520","id":"99022","full_name":"Zeller, Jannis"},{"first_name":"Josef","full_name":"Riese, Josef","id":"429","orcid":"0000-0003-2927-2619","last_name":"Riese"}],"volume":31,"date_updated":"2025-03-28T03:06:21Z","publisher":"Springer Science and Business Media LLC","doi":"10.1007/s40573-025-00181-y","title":"Machine-Learning basierte Analyse von latenten Profilen des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis of Latent Profiles in Physics PCK","publication_status":"published","publication_identifier":{"issn":["0949-1147","2197-988X"]},"citation":{"chicago":"Zeller, Jannis, and Josef Riese. “Machine-Learning basierte Analyse von latenten Profilen des physikdidaktischen Wissens Machine-Learning-Based Analysis of Latent Profiles in Physics PCK.” <i>Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften</i> 31 (2025). <a href=\"https://doi.org/10.1007/s40573-025-00181-y\">https://doi.org/10.1007/s40573-025-00181-y</a>.","ieee":"J. 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Es liegen bereits empirische Forschungsergebnisse zu Einflussfaktoren und zur Entwicklung des FDW sowie zur Bedeutung des FDW als Ganzem für Professionswissen und Qualität professioneller Handlungen vor. Für eine detailliertere Forschung zur Zusammenhangsstruktur zwischen FDW und der Performanz in prototypischen Handlungssituationen sind darüber hinaus differenziertere empirisch begründete Beschreibungen der inneren Struktur des FDW notwendig. Bisher sind entsprechende Ansätze allerdings zumeist primär theoretisch-normativ begründet oder auf hierarchische Betrachtungen beschränkt. Im vorliegenden Beitrag wird daher ein Ansatz zur nicht-hierarchischen datenbasierten Beschreibung latenter Kompetenzprofile des FDW orientiert an der Computational Grounded Theory vorgestellt. Dabei wird zunächst mithilfe eines Datensatzes von 846 Bearbeitungen des Physik-FDW-Testinstruments in überwiegend offenem Antwortformat aus dem Projekt ProfiLe-P+ eine latente Profilanalyse zur Untersuchung latenter FDW-Profile unter Fokus auf kognitive Anforderungen als empirisch trennbare Subskalen des FDW durchgeführt. Mithilfe von Topic Modeling werden anschließend Tendenzen in der Sprachnutzung der FDW-Profile untersucht. Um die Ergebnisse im Sinne der Computational Grounded Theory durch den Nachweis latenter Zusammenhänge zwischen den Testantworten der Proband:innen und der FDW-Profil-Zuordnung zu bestätigen, wird im Anschluss ein Machine-Learning-basiertes System zur automatisierten Zuordnung von Testbearbeitungen zu den FDW-Profilen erstellt. Es zeigen sich vier latente Kompetenzprofile mit nicht-hierarchischem Charakter. In einer längsschnittlichen Betrachtung wird abschließend die Entwicklung von Proband:innen im Kontext dieser FDW-Profile dargestellt. 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Die freie Bereitstellung wirksamer Unterrichtskonzeptionen zur Unterstützung des Selbststudiums von Lehrkräften bildet eine Strategie für eine flächendeckende Implementierung fachdidaktischer Innovationen. Allerdings etablieren sich zahlreiche, empirisch erfolgreich evaluierte Unterrichtskonzeptionen nicht nachhaltig an Schulen. Daher untersucht das vorliegende Forschungsvorhaben den Implementationsprozess solcher Materialien unter authentischen Bedingungen. Dazu wurde kriteriengeleitet eine evidenzbasierte, fachdidaktisch innovative Unterrichtskonzeption ausgewählt: das Münchener Unterrichtskonzept zur Quantenmechanik (MILQ). Diese wurde den teilnehmenden Lehrkräften fakultativ zur Verfügung gestellt. Mittels Fallstudien wurde die Implementierung von MILQ von elf Lehrkräften durch halbstandardisierte Interviews zu Beginn und am Ende einer Unterrichtsreihe zur Quantenmechanik sowie zwei Unterrichtsbeobachtungen mit je einem anschließenden <jats:italic>stimulated recall </jats:italic>explorativ erfasst. Die Probanden setzten sich überwiegend heuristisch mit MILQ auseinander und implementierten vor allem Elemente auf Sichtstrukturebene im Unterricht, die konform zu ihren bisherigen Vorstellungen waren. Dadurch wurde das fachdidaktische Innovationspotential nicht ausgeschöpft. 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Bereits im Lehramtsstudium sollen grundlegende Fähigkeiten zur Unterrichtsplanung erworben und im Rahmen von schulpraktischen Phasen erprobt bzw. erweitert werden. Unklar ist jedoch, inwieweit das professionelle Wissen, das Lehramtsstudierende in ihren fachlichen, fachdidaktischen und erziehungswissenschaftlichen Studienteilen erwerben, tatsächlich bei der Planung von Fachunterricht genutzt wird. Ebenso gibt es nur punktuelle Erkenntnisse über die Entwicklung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Lehramtsstudium. Um diese Fragen zu klären, sind Messverfahren erforderlich, die die Fähigkeiten zur Unterrichtsplanung valide erfassen können und die gleichzeitig ökonomisch auswertbar sind, um Fallzahlen realisieren zu können, die auch kleine Effekte auflösen. Bisherige Ansätze, die reale Handlungsproben der Unterrichtsplanung (z. B. schriftliche Unterrichtsentwürfe) untersuchen, stehen vor der methodischen Herausforderung, dass die Generierung eines Fähigkeitsmaßes höchst anspruchsvoll ist, da reale Planungen individuell sehr unterschiedlich angelegt sind und vielen Randbedingungen unterliegen, die statistisch kaum kontrollierbar sind. In diesem Beitrag wird daher ein sogenannter Performanztest zur Erfassung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung vorgestellt und diskutiert. Ein Performanztest ist ein Verfahren, in dem in einem realitätsnahen Setting Handlungen unter standardisierten Rahmenbedingungen simuliert werden. Neben der theoriegeleiteten Entwicklung des Instruments und Vorstudien zur Sammlung von Validitätsargumenten werden auch erste Ergebnisse dargestellt, die aus Erhebungen vor und nach einem Praxissemester an vier Universitäten in drei Bundesländern resultieren (<jats:italic>N</jats:italic> = 174 Unterrichtsplanungen). Dabei stellt sich das Testverfahren als ausreichend sensitiv heraus, um für <jats:italic>N</jats:italic> = 68 Testpersonen (ca. 20 % Dropout) erwartungstreu eine signifikante Zunahme des Testscores während des Praxissemesters, welches als Lerngelegenheit angenommen werden kann, zu messen.</jats:p>","lang":"eng"}],"publication":"Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften","language":[{"iso":"ger"}],"year":"2020","quality_controlled":"1","issue":"1","title":"Die Messung der Fähigkeit zur Unterrichtsplanung im Fach Physik mit Hilfe eines standardisierten Performanztests","publisher":"Springer Science and Business Media LLC","date_created":"2023-05-20T10:19:53Z"},{"language":[{"iso":"ger"}],"_id":"23742","department":[{"_id":"299"},{"_id":"33"}],"user_id":"4245","abstract":[{"text":"<jats:title>Zusammenfassung</jats:title><jats:p>Die Unterrichtsplanung stellt eine zentrale berufliche Anforderung an (Physik‑)Lehrkräfte dar. 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