PALMA-Projekt




Vergleichsstudien zu mathematisch-naturwissenschaftlichen Schülerleistungen zeigen, dass solche Leistungen national und international erheblich variieren, wobei deutsche Schülerinnen und Schüler eher mäßig abschneiden. Es gilt daher, Gründe für Leistungsdefizite und Möglichkeiten zur Leistungssteigerung zu ermitteln. Allerdings sind Vergleichsstudien wie TIMSS und PISA aufgrund ihrer deskriptiv orientierten, querschnittlichen Untersuchungsdesigns nur begrenzt in der Lage, zur Aufklärung des Zustandekommens von Leistungen beizutragen. Hierzu werden Längsschnittstudien benötigt, die es erlauben, Leistungsentwicklungen über die Zeit hinweg zu verfolgen, Ursachen dieser Entwicklungen zu analysieren und Handlungsmöglichkeiten abzuleiten.
Ziel dieses interdisziplinären Projektes ist es daher, anhand prospektiv-längsschnittlicher Erweiterungen der OECD-Studien PISA Entwicklung und Bedingungen von Leistungen im Fach Mathematik zu analysieren (Sekundarstufe I, 5. bis 10. Jahrgangsstufe). Untersucht werden:

• Entwicklungsverläufe von Kompetenzen und Grundvorstellungen in Mathematik
• Mathematikemotionen und weitere Leistungsvoraussetzungen bei Schülern, wie beispielsweise selbstreguliertes Lernen
• Kontextbedingungen in Unterricht, Schulklasse und Elternhaus

Auf der Basis der Befunde werden Produkte für die Praxis entwickelt, zu denen Materialien für den Mathematikunterricht, Expertisen für die Entwicklung von Lehrplänen, Kurse für die Lehrerfortbildung, längsschnitt-lich fundierte Mathematikleistungstests sowie Skalen zu Emotionen und Unterrichtsevaluation im Fach Mathematik zählen.




Die PALMA-Skalen zu mathematischen Kompetenzen beziehen sich ebenso wie die PISA-Erhebungen auf Kompetenzkonzepte einer mathematical literacy, für die Modellierungskompetenzen zentral sind. Inhaltlich erfassen die Skalen des Projekts Kompetenzen in den Bereichen Arithmetik, Algebra und Geometrie, die den Bereichen "Quantität", "Veränderung und Beziehungen" sowie "Raum und Form" in der PISA-Konzeption entsprechen. Auch skalentechnisch sind die Testinstrumente von PALMA und PISA eng miteinander verzahnt.
Bei den Schülervoraussetzungen wird ein Bereich einbezogen, der bisher von der Forschung weitgehend ausgeklammert wurde: Die mathematik-bezogenen Emotionen von Schülern. Die allgemein- und sozialpsychologische Forschung zu den Funktionen von Emotionen lässt annehmen, dass Emotionen auch im Bereich Mathematik zentral für Motivationsbildung und Strategien des Problemlösens, selbstreguliertes Lernen und die Leistungsentwicklung sind.
Im Schülerfragebogen werden anhand von Selbstberichtskalen folgende Aspekte erfasst:

• Selbst- und fachbezogene Kognitionen in Mathematik
• Emotionen und Tätigkeitserleben in Mathematik
• Interesse und Motivation in Mathematik
• Lernstrategien in Mathematik
• Investition und Nutzung von Ressourcen
• Wahrnehmung von Mathematikunterricht und Schulklasse
• soziales und kulturelles Kapital der Familie
• Wahrnehmung des elterlichen Unterstützungsverhaltens

Mit Hilfe eines Elternfragebogens werden auch die Eltern zum Umgang mit dem Fach Mathematik in der Familie befragt. Außerdem wird anhand eines Lehrerfragebogens die Unterrichtswahrnehmung der in den PALMA-Klassen unterrichtenden Mathematik-Lehrkräfte erfasst.




In der ersten Projektphase (November 2001 bis Februar 2002) wurde der Regensburger Mathematikleistungstest für die Klassen 5 bis 10 entwickelt, der grundvorstellungsbasierte Mathematikleistungen in PISA-äquivalenter Weise über das gesamte Leistungsspektrum der Sekundarstufe I hinweg abzubilden vermag.

Beispielaufgabe: Harry Potter
Der Nettopreis für Bücher ist in Deutschland und Österreich gleich hoch. Auf Grund unterschiedlich hoher Mehrwertsteuer ist jedoch der Kaufpreis verschieden. "Harry Potter und der Halbblutprinz" kostet in Deutschland 22,50 € und in Österreich 23,20 €. In Deutschland beträgt die Mehrwertsteuer für Bücher 7%. Wie hoch ist die Mehrwertsteuer in Österreich?

Im Bereich der Schülervoraussetzungen und des selbstregulierten Lernens wurden die Münchener Skalen zu Mathematikemotionen (Achievement Emotions Questionnaire - Mathematics; AEQ-M) entwickelt, die zur Erfassung von sieben mathematikbezogenen Emotionen bei Schülern dienen (Freude, Stolz, Ärger, Angst, Scham, Hoffnungslosigkeit und Langeweile in Unterrichts-, Prüfungs- und Hausaufgabensituationen in Mathematik).

Beispielitems:

• "Der Mathe-Unterricht macht mir soviel Spaß, dass ich große Lust habe, mich daran zu beteiligen."
• "Schon vor der Mathe-Schulaufgabe mache ich mir Sorgen darüber, dass ich versagen könnte."
• "Mathe-Hausaufgaben langweilen mich zu Tode."

Der Längsschnitt wurde 2002 in Zusammenarbeit mit dem Data Processing Center (DPC) der IEA an einer repräsentativen Schüler-stichprobe (N = 2.070) einer Jahrgangskohorte in der 5. Jahrgangsstufe implementiert. Die Schülerstichproben der quantitativen Erhebungen bestehen aus intakten Klassen, damit Klassen- und Unterrichtseffekte abgeschätzt werden können. Klassenwiederholer werden im Längsschnitt belassen, um die für Schuluntersuchungen typische Positivselektion von Stich-proben über Schuljahre hinweg zu vermeiden. Damit ergeben sich Chancen zur Analyse der Entwicklung von Klassenwiederholern, die bisher in der längsschnittlichen Unterrichtsforschung kaum genutzt wurden.
Die Längsschnitterhebungen des Projekts sind in erster Linie quantitativer Art. Die anfallenden Daten werden anhand jeweils geeigneter Methoden der Modellierung quantitativer Daten analysiert (u.a. Strukturgleichungs- und Mehr-Ebenen-Analysen). In zweierlei Hinsicht werden die quantitativen Analysen durch vertiefende qualitative Analysen ergänzt: Die Schülerantworten auf die Aufgaben des Mathematiktests mit offenem Antwortformat werden nicht nur quantitativ skaliert, sondern auch qualitativen Analysen unterzogen. Ferner werden zu jedem Messzeitpunkt vertiefende qualitative Interviews durchgeführt, die eine nähere Analyse von Grund- und Fehlvorstellungen sowie Lösungsstrategien ermöglichen.



Abbildung: PALMA-Längsschnittdesign




Hofe, R. vom & Kleine, M. (2002). Grundvorstellungen als mentale Basis mathematischer Bildung. Unterrichten/ Erziehen, 3, 123-127.

Hofe, R. vom, Kleine, M., Wartha, S., Blum, W. & Pekrun, R. (2005b). On the role of "Grundvorstellungen" for the development of mathematical literacy - First results of the longitudinal Study PALMA. Mediterranean Journal for the research in Mathematics Education, Vol. 4 (2), 67-84.

Pekrun, R. (2002). Vergleichende Evaluationsstudien zu Schülerleistungen: Konsequenzen für die Bildungsforschung. Zeitschrift für Pädagogik, 48, 111-128.

Pekrun, R., Götz, T., Titz, W. & Perry, R.P. (2002). Emotions in students' self-regulated learning and achievement. Educational Psychologist, 37, 91-106.

Pekrun, R., Hofe, R. vom, Blum, W., Götz, T., Wartha, S., & Jullien, S. (2006): Projekt zur Analyse der Leistungsentwicklung in Mathematik PALMA) - Entwicklungsverläufe, Schülervoraussetzungen und Kontextbedingungen von Mathematikleistungen bei Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe I. In M. Pernzel, M., & L. Allolio-Näcke (Hrsg.): Untersuchungen von Bildungsqualität von Schule. Abschlussbericht des DFG-Schwerpunktprogramms (S. 21 - 52). Münster: Waxmann.

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