Typen von fachspezifischem Wissen und Studienerfolg im Anfangsstudium Biologie und Physik

An deutschen Hochschulen zeigen sich besonders in den Naturwissenschaften und Mathematik erhöhte Abbruchquoten (Heublein, Richter, Schmelzer & Sommer, 2014). Ein Großteil der Studierenden beendet dabei das Studium bereits in den ersten beiden Studiensemestern (Heublein, 2017). Um den Abbruch der Studierenden zu verhindern, können Gelingensfaktoren für Studienerfolg in den ersten Semestern untersucht werden (Erdel, 2010). Besonders in den naturwissenschaftlichen Fächern lohnt dabei ein Blick auf fachspezifische Kriterien, da einige dieser sich bereits in einigen Studien als bedeutsam für Studienerfolg erweisen konnten (z. B. Freyer, Epple, Brand, Schiebener & Sumfleth, 2014; Rach, 2014; Schachtschneider, 2016). Als wichtigstes fachspezifisches Studienerfolgskriterium lässt sich dabei das fachspezifische Vorwissen herausstellen (Dochy, Segers & Bühl, 1999). In diesem Zusammenhang fehlen für die Biologie noch Erkenntnisse für Fachstudierende. Die vorliegende Arbeit knüpft hier an und untersucht die Rolle von Fachwissen, sowie verschiedener Typen des fachspezifischen Vorwissens für den Studienerfolg von Biologiestudierenden in den ersten Studiensemestern. Die Ergebnisse zu den Wissenstypen werden dabei mit denen von Physikstudierenden kontrastiert, um die fachliche Spezifität der Ergebnisse zu prüfen. Die vorliegende Arbeit lässt sich dabei in zwei Teile untergliedern. In einem ersten Teil werden in zwei Teilstudien Vorannahmen überprüft. Dazu zählt zum einen die Bedeutung des fachspezifischen Vorwissens für das Anfangsstudium der Biologie im Vergleich zu weiteren für Studienerfolg bedeutenden Faktoren. Im Rückgriff auf das Studienerfolgsmodell von Blüthmann, Lepa und Thiel (2008), sowie das Studierfähigkeitsmodell von Heldmann (1984) werden hier die Variablen Abiturnote, Kurswahl in der Schule, mathemathisches Wissen, Lernstrategienutzung und fachspezifisches Vorwissen als Prädiktoren für Studienerfolg geprüft. Damit soll die Rolle des fachspezifischen Vorwissens für den Erfolg von Biologiefachstudierenden im Anfangsstudium geklärt werden. Zur Erhebung verschiedener Wissenstypen müssen Tests für diese Wissenstypen für den Einsatz in großen Stichproben an der Universität geeignet sein. In einer zweiten Teilstudie werden aus diesem Grund zwei Tests (Biologie und Physik), sowie passende Testsscores entwickelt, die zur Erfassung von Wissensanwendung für Universitäten eingesetzt werden können. Die Testscores werden anhand einer Interpretations-Nutzungs Argumentation nach Kane (2006) validiert. Bei den Tests handelt es sich um sogenannte Sortieraufgaben (Chi, Feltovich & Glaser, 1981), bei denen fachspezifische Problemstellungen sortiert werden. In zwei weiteren Teilstudien wird anschließend die Rolle von Wissenstypen im Anfangsstudium untersucht. Die Wissenstypen werden dazu nach einem Modell von Hailikari, Nevgi und Lindblom-Ylänne (2007) als Knowledge of facts, Knowledge of meaning, Integration of knowledge und Application of knowledge definiert. Zu den theoretischen Defintionen der Wissenstypen werden passende Tests für das Anfangsstudium Biologie und Physik entwickelt. In einer ersten Teilstudie werden die Testscores aus diesen Tests zur Prädiktion des Studienerfolgs nach zwei Semstern eingesetzt. Dabei wird für den Prädiktor Abiturnote kontrolliert. In einer vierten Teilstudie werden die Wissenstypen mit den Tests noch einmal nach zwei Semestern in Biologie und Physik in denselben Stichproben erhoben. In dieser Studie wird die Auswirkung der Abiturnote auf die Wissensentwicklung in den Wissenstypen geprüft. Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann festgehalten werden, dass das fachspezifische Vorwissen, sowie die Lernstrategienutzung mit dem Studienerfolg von Biologiestudierenden zusammenhängt. Eine Prüfung der Wissenstypen in Biologie ist damit gerechtfertigt. Die Interpreations-Nutzungs-Argumentation der Testscores der Sortieraufgaben zeigt, dass initiale Problemlöseprozesse ökonomisch und valide in großen Studierendenstichproben erfasst werden. Diese Tests können damit zur Erfassung von Application of knowledge herangezogen werden. Bestimmte Wissenstypen hängen mit dem Studienerfolg von Fachstudierenden in der Biologie und Physik zusammen. Die prädiktiven Wissenstypen unterscheiden sich dabei zum Teil. So ist in Biologie Knowledge of meaning prädiktiv für die Wahrscheinlichkeit auf Studienerfolg.
In Physik sind Knoweldge of meaning und Application of knowledge prädiktiv für die
Wahrscheinlichkeit auf Studienerfolg. Über die zwei Semester hinweg entwickeln sich die Wissenstypen gleichmäßig für Studierende mit verschieden guten Abiturnoten. Unterschiede im Können in den einzelnen Wissenstypen bleiben somit bestehen. Zwischen Studierenden mit einer niedrigen und einer hohen Abiturnote bestehen diese Unterschiede vor allem in den prädiktiven Wissenstypen. Die vorliegen Arbeit bietet durch diese Ergebnisse Perspektiven für Forschung und Lehre. So steht eine Kausalitätsprüfung der gefundenen Zusammenhänge aus. Die Hochschullehre sollte sollte dennoch den Unterschieden in fachspezifischen Wissenstypen entgegenwirken, um langfristig den Studienerfolg zu erhöhen. Auch könnte durch passende Evaluationen die Passung der Studierenden zum jeweiligen Studiengang erhöht werden.

High dropout rates at German universities are particulary evident in the natural sciencesand mathematics (Heublein, Richter, Schmelzer & Sommer, 2014). Thereby, the majority ofdropouts happens in the frehmen year at university(Heublein, 2014). To prevent students from dropping out, success factors for academic success in the first semesters can be examined(Erdel, 2010). In the natural sciences a closer look on subject-specific success factors seems rewarding, because somefactors were already meaningful for academic achievement in a couple of other studies (e.g., Freyer, Epple, Brand, Schiebener & Sumfleth, 2014; Rach, 2014; Schachtschneider, 2016). In this contextprior knowledgeisthe single best success factor (Dochy, Segers & Bühl, 1999).However, for the natural sciences findings about prior knowledge as a success factor for students with a biology major are still missing.Therefore, this dissertation is about the role of subject-specific prior knowledge, and different typesof prior knowledge as success factors for academic achievementin the freshmen year of biology majors. The findingsfor the knowledge types are contrasted with those of physics students in order to check the subject specificity of the results.The present study can be divided in two parts. In the first part presuppositionsare examined in two substudies. This includesthe significanceof subject-specific prior knowledge as a success factor in comparisonto othertheoreticallyimportant success factors for academic achievement.Adapting the Model of study success (Studienerfolgsmodell)by Blüthmann, Lepa and Thiel (2008) and the academicability model(Studierfähigkeitsmodell)by Heldmann (1984), the variables highschool GPA, course selection athighschool, mathematical knowledge, use of learning strategies and subject-specific priorknowledge are examined as predictors of academic achievement.This is intended to clarify the role of subject-specific prior knowledge for the success of biologystudents in their freshmen year.To assessdifferent types of knowledge, tests for these types of knowledge must be suitable for use in large samples at the university. For this reason, two tests (biology and physics), as well as suitable test scores, are being developed in a second substudy. The test scores should reflectknowledge application of biology and physics.To validate the test scores for this purposean interpretation-use-argumentation according to Kane (2006)was adapted.The tests are so-called sorting tasks (Chi, Feltovich & Glaser, 1981), in which subject-specific problems are sorted.The two following sub-studies examine the role of prior knowledge types for academicachievement in biology and physics. A model byHailikari, Nevgi and Lindblom-Ylänne (2007), defining the four types of knowledge:Knowledge of facts, Knowledge of meaning, Integration of knowledgeand Application of knowledge, was adopted for these studies.Based onthe theoretical definitions of the types of knowledge, suitable tests are developed for the first two semestersof biology and physicsmajors. In a thirdsub-study, the test scores from these tests will be used to predict the odds to have academic achievementafter two semesters.In these predictions high school GPA is controll n a fourth sub-study, the typesofknowledge are assessedagain after two semesters in the same samples. In this study, the effect of the high school GPA on knowledge acquisitionin the knowledge types is examined.As a result of the present study it can be stated that the subject-specific prior knowledge as well as the use of learning strategies is related to the academic achievement of biology students.An examination of the types of knowledge in biology is therefore justified.The interpretation-use-argumentation of the test scoresshows that initial problem-solving processes are assessed economically and validly in large student samples usingsorting tasks.These tests can thus be used to assessthe application of knowledge.Certain types of knowledge arerelated to the academic achievement of biology and physics freshmen. The predictive knowledge types differover subjects.In biology, for example, knowledge of meaningis predictive of the probability ofhaving academic achievement. In physics, knowledge of meaning and applicationof knowledge are predictive of the probability ofhaving academic achievement. Over the two surveyed semesters, the types of knowledge develop consistentlyfor students with different high school grades.Thus, differences in skills in the individual knowledge types remainpresent.Between students with a low and a high GPA, these differences exist primarily in the predictive types of knowledge.The present work offers perspectives for research and teaching. Thus, a causality test of the correlations found is pending. Nevertheless, university teaching should counteract the differences in subject-specific knowledge types in order toincrease the academic successof biology and physics freshmen in the long term. Appropriate self-evaluations could also increase the fit of the students tothe respective study programme

Cite

Citation style:
Could not load citation form.

Rights

Export