Patterns of inquiry-based science instruction and student science achievement in PISA 2015

Scientific literacy is a central aim of science education. The Programme for International Student Assessment (PISA) provides a measure of secondary students’ scientific literacy and reported science instruction in 72 countries. Researchers have analyzed PISA data to identify important relationships between science instruction and students’ science achievement. The purpose of this study is to further explore these relationships by using PISA 2015 data from a sample of 13 participating countries representing a range of mean science achievement. We use Latent Profile Analysis (LPA) to explore how students from highest- and lowest-performing profiles characterize the inquiry-based science instruction they experience. We then use cluster analysis to compare patterns in inquiry-based instruction reported by students in the highest-performing profiles in each country and examine relationships between inquiry-based and other instructional practices. Findings from our analysis reveal fundamental differences in the frequency and nature of inquiry-based instruction reported by students associated with the highest and lowest levels of science achievement. For the highest performing profiles of students, results illustrate both consistencies and unique features of science instruction students report across four distinct clusters of countries. We discuss implications of these results for theory, research, and the design of science learning environments

Durch Sprachförderung zum fachlichen Erfolg?

Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts FaSaF wird der Einfluss einer evidenzbasierten Sprachförderung auf die Deutsch- und Mathematikfachleistung von Schülerinnen und Schülern untersucht. In diesem Zusammenhang werden zwei verschiedene Sprachförderkonzepte in der schulischen Praxis mit N=256 Schülerinnen und Schülern erprobt und bezüglich ihrer Effekte auf fachspezifische Leistungszuwächse wissenschaftlich untersucht. Aus mathematikdidaktischer Perspektive steht dabei vor allem der Einfluss der beiden Sprachförderkonzepte auf die Entwicklung der Modellierungskompetenz im Fokus der Forschungsarbeiten

Beyond p-values: Using Bayesian Data Analysis in Science Education Research

In light of the replication crisis in psychology, null-hypothesis significance testing (NHST) and p-values have been heavily criticized and various alternatives have been proposed, ranging from slight modifications of the current paradigm to banning p-values from journals. Since the physics education research community often relies on quantitative statistical approaches, the challenges the replication crisis poses to these approaches need to be considered. p-values suffer primarily from the fact that they carry little information by themselves and lend themselves to misinterpretations. As one alternative, Bayesian approaches have become increasingly popular as the posterior distributions they provide carry more relevant information than p-values. In this paper, we discuss practical issues related to p-values with respect to interpreting and communicating results and how these issues can be addressed using a Bayesian approach. Drawing on a science education data set, we demonstrate how Bayesian data analysis methods go beyond p-values and can help to make more valid conclusions and to communicate them more easily in a manner that lends itself to less misinterpretations

Messung experimenteller Kompetenz – ein computergestützter Experimentiertest –

Der Erwerb experimenteller Kompetenz gehört zu den zentralen Bildungszielen des Physikunterrichts. In wieweit dieses Ziel erreicht wird, wird jedoch bislang im Bildungsmonitoring nur unvollständig überprüft, da insbesondere für den Bereich der Durchführung von Experimenten geeignete Testinstrumente für den Large-Scale Einsatz fehlen. In diesem Beitrag wird ein Experimentiertest vorgestellt, der diese Lücke schließen soll. Der Test wird vollständig am Computerbildschirm bearbeitet. Die Aufgaben aus den Themenbereichen Mechanik, Optik und Elektrizitätslehre beziehen sich auf typische Schülerexperimente der Sekundarstufe I. Die Realexperimente sind durch interaktive Simulationen zum Aufbau der Experimente und zur Durchführung von Messungen ersetzt. Die Bewertung der Schülerlösungen erfolgt computergestützt und teils automatisiert. Die Testentwicklung wurde von umfangreichen Validierungsstudien begleitet. Der Test hat sich in einer Large-Scale-Erprobung mit über 1.100 Schülerinnen und Schülern als praktikabel einsetzbar und auswertbar erwiesen. Die psychometrische Qualität erweist sich mindestens als gut und die empirisch gefundenen Itemschwierigkeiten lassen sich auch inhaltlich sinnvoll interpretieren

Stages of Concern: Vorerfahrungen, Interessen und Einstellungen von Lehrkräften in Bezug auf Lehr-Lernplattform-gestütztem Unterricht in den Naturwissenschaften

The pandemic-related measures highlighted the value of digitalization as a major issue in the education sector. Digital teaching units on teaching-learning platforms can make a decisive contribution in this field. In this study, data collected in summer 2019 on the affective-cognitive processes of examinations of science education using digitally formatted units, implemented on teaching-learning platforms and the particular usage of teaching-learning platforms themselves are re-analysed (N = 83). The study relies on the Stages of Concern (SoC) as a standardized instrument. A cluster analysis helps to identify three specific SoC-profiles in terms of the specific approach to and handling with the digital teaching-learning platforms. Common to all these profiles is that they concentrate on the impact on teaching and the students’ activities. In addition, the analysis shows a traditional use of the platforms in school (subgroup, N = 44 for teachers with access to teaching-learning platforms in school). Furthermore, correlation analyses show that there is no correlation between the type of use and the SoC-Profiles, but there is a correlation between the frequency of use and the SoC-profilesDie pandemiebedingten Maßnahmen haben den Wert der Digitalisierung im Bildungssektor deutlich gemacht. Digitale Unterrichtseinheiten auf Lehr-Lernplattformen können dazu einen entscheidenden Beitrag leisten. In der hier vorgelegten Studie werden Daten aus dem Sommer 2019 zu der affektiv-kognitiven Auseinandersetzung von naturwissenschaftlichen Lehrkräften mit digitalen Unterrichtseinheiten auf Lehr-Lernplattformen sowie deren Nutzung und Fortbildungswünsche neu analysiert (N = 83). Die Erhebung der affektiv-kognitiven Auseinandersetzung erfolgte mit dem standardisierten Instrument Stages of Concern (SoC). Mithilfe einer Clusteranalyse werden drei spezifische SoC-Profile in Bezug auf den Einsatz digitaler Unterrichtseinheiten auf einer Lehr-Lernplattform identifiziert. Dabei wird deutlich, dass allen Profilen die Beschäftigung mit der Auswirkung auf den Unterricht und auf die Schülerinnen und Schüler gemein ist. Zudem wird gezeigt, dass der Einsatz von Lehr-Lernplattformen vor der Pandemie eher traditionell geprägt war (Subgruppe, N = 44 für Lehrkräfte mit Zugang in der Schule zu einer Lehr-Lernplattform). Zusammenhangsanalysen zeigen des Weiteren, dass zwischen der Nutzungsart und den SoC-Profilen kein Zusammenhang festzustellen ist, ein solcher aber zwischen der Nutzungshäufigkeit und den SoC-Profilen besteh

A molecular basis for the T cell response in HLA-DQ2.2 mediated celiac disease

The highly homologous human leukocyte antigen (HLA)-DQ2 molecules, HLA-DQ2.5 and HLA-DQ2.2, are implicated in the pathogenesis of celiac disease (CeD) by presenting gluten peptides to CD4+ T cells. However, while HLA-DQ2.5 is strongly associated with disease, HLA-DQ2.2 is not, and the molecular basis underpinning this differential disease association is unresolved. We here provide structural evidence for how the single polymorphic residue (HLA-DQ2.5-Tyr22α and HLA-DQ2.2-Phe22α) accounts for HLA-DQ2.2 additionally requiring gluten epitopes possessing a serine at the P3 position of the peptide. In marked contrast to the biased T cell receptor (TCR) usage associated with HLA-DQ2.5–mediated CeD, we demonstrate with extensive single-cell sequencing that a diverse TCR repertoire enables recognition of the immunodominant HLA-DQ2.2-glut-L1 epitope. The crystal structure of two CeD patient-derived TCR in complex with HLA-DQ2.2 and DQ2.2-glut-L1 (PFSEQEQPV) revealed a docking strategy, and associated interatomic contacts, which was notably distinct from the structures of the TCR:HLA-DQ2.5:gliadin epitope complexes. Accordingly, while the molecular surfaces of the antigen-binding clefts of HLA-DQ2.5 and HLA-DQ2.2 are very similar, differences in the nature of the peptides presented translates to differences in responding T cell repertoires and the nature of engagement of the respective antigen-presenting molecules, which ultimately is associated with differing disease penetrance

HRTEM study of growth-correlated properties of (Si,Ge) islands

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50 Jahre „Unterrichtswissenschaft – Zeitschrift für Lernforschung“ – Jubiläumsheft I

Die Unterrichtswissenschaft feiert ein Jubiläum – sie erscheint im Jahr 2023 seit 50 Jahren. Dieser Beitrag ist die Einführung für das Jubiläumsheft (Heft 1, 2023). Er stellt zunächst die Gründung der Zeitschrift dar. Anhand der Protokolle der Herausgebersitzungen wird skizziert, wie sich die „Unterrichtswissenschaft“ als Zeitschrift der empirischen Lehr-Lernforschung entwickelt hat und welche Herausforderungen dabei zu bewältigen waren. Abschließend werden die bisherigen Überlegungen der derzeitigen Herausgeber*innen für die Entwicklung der Zeitschrift und der Lehr-Lern-Forschung vorgestellt