10 Fakultät Wirtschafts- und Sozialwissenschaften
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Item Open Access Gender differences in the new interdisciplinary subject Informatik, Mathematik, Physik (IMP) - sticking with STEM?(2023) Bahr, Tobias; Zinn, BerndThe current state of research in computer science education outlines gender differences in motivation, interest, and elective subject decisions in favor of male students. This study takes an exploratory approach to examine the gender differences in the interdisciplinary STEM profile subject Informatik, Mathematik, Physik (in short: subject IMP), which combines the three subjects of computer science, mathematics, and physics. A survey was conducted involving n = 336 (m = 236, f = 88, o = 12) subject IMP students in the 10th grade attending a Gymnasium in Baden-Württemberg, Germany. The deciding factors for choosing the subject, subject interest, motivation, and more were measured using a questionnaire. Overall, the subject IMP is most chosen by male students. For those students choosing the subject IMP, no statistically significant gender differences in subject interest in IMP, mathematics, and the STEM area or in motivation and vocational orientation in natural science and engineering were found in contrast to the state of research. The interdisciplinary character of the subject IMP could be more appealing to girls than computer science by itself. We conclude that, with a higher participation rate of female students, the subject IMP could be a first step in getting more women into STEM fields.Item Open Access Das interdisziplinäre Profilfach Informatik, Mathematik, Physik (IMP) : eine explorative Forschungsstudie zur unterrichtsfachlichen Umsetzung, den Lehrenden und Lernenden des Profilfachs(2024) Bahr, Tobias; Zinn, Bernd (Prof. Dr.)Der Bereich Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT) und darunter insbesondere die Informatik stehen vor vielfältigen Herausforderungen. Dazu gehören ein anhaltender Fachkräftemangel, der auch hochqualifizierte Fachkräfte mit einschließt, sowie der Gender Gap. Frauen sind in Deutschland im Vergleich zu Männern deutlich unterrepräsentiert. Dies betrifft sowohl die Informatik als auch die mathematisch, natur- und technikwissenschaftlichen Studiengänge. Bereits bei der Kurswahl, dem Selbstkonzept, dem Fachinteresse und der Motivation in der Schule zeigen sich bei Schüler:innen in MINT-Fächern Geschlechterunterschiede. Gleichzeitig gewinnen die Inhalte zu Data Literacy, Computational Thinking und AI Literacy, um nur ein paar Beispiele zu nennen, sowie die interdisziplinären Kompetenzen in der MINT-Bildung zunehmend an Bedeutung. Aus diesem Grund fordern mehrere Fachverbände sowie die Bildungsadministration die Einführung von Informatik als Pflichtfach. In diesem Kontext steht im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit das Wahlpflichtfach Informatik, Mathematik, Physik (IMP). Im Jahr 2018 wurden in Baden-Württemberg sowohl das Fach Informatik verpflichtend in Klasse 7 für alle Schüler:innen als auch das Wahlpflichtfach IMP als Profilfach von Klasse 8 bis 10 an allgemeinbildenden Gymnasien eingeführt. In Bezug auf dieses interdisziplinäre Profilfach bestehen diverse Fragestellungen zur unterrichtlichen Umsetzung, den Lernendenmerkmalen (Fachinteresse, Motivation, Selbstkonzept, berufliche Orientierung) sowie dem tatsächlich erworbenen Informatik-Fachwissen der Schüler:innen. Einzelne empirische Studien zu den Lernendenmerkmalen im Kontext von Interventionsprogrammen im Informatikunterricht (u. a. zu Robotik, Data Literacy, Informatik in der Grundschule, etc.) liegen mit unterschiedlicher Qualität vor. Nach den mir vorliegenden Daten existiert bisher kein systematisch erhobenes Beschreibungswissen zur unterrichtlichen Umsetzung, sowie zu den Schüler:innen im interdisziplinären Profilfach IMP. Im Vergleich zu den etablierten Unterrichtsfächern wie Mathematik und Physik wird der empirische Forschungsstand hinsichtlich verschiedener Lernendenmerkmale (u. a. dem Fachinteresse und Fachwissen) in der Fachdidaktik Informatik im schulischen Kontext von mehreren Forscher:innen als ausbaufähig beschrieben. Die Ausgangssituation für das Forschungsanliegen dieser Arbeit ist zudem dadurch charakterisiert, dass valide Testinstrumente zur Erfassung aller Themenbereiche des Informatik-Fachwissens für die Sekundarstufe I fehlen. Validierte Testinstrumente existieren nur in einzelnen Themenbereichen, unter anderem für Kontrollstrukturen und Computational Thinking (mit einer blockbasierten Programmierumgebung), oder für die Sekundarstufe II. Die drei übergeordneten Ziele dieser Arbeit liegen erstens in der Generierung eines systematischen Beschreibungswissens zu ausgewählten Merkmalen der Lernenden, zweitens der unterrichtlichen Umsetzung des Profilfachs durch die Lehrenden und drittens zur Generierung eines systematischen Beschreibungswissen zum Informatik-Fachwissen der Schüler:innen. Der theoretische Rahmen dieser Arbeit orientiert sich an den einschlägigen Angebots-Nutzungs-Modellen zum Unterricht, sowie dem vorliegenden Forschungsstand. Die eigene Untersuchung umfasst fünf Studien. Studie 1 untersucht die Nutzungs-Ebene (u. a. Geschlechterverteilung, Motivation und Wahlverhalten) mittels einer explorativen qualitativen und quantitativen Fragebogenstudie mit IMP-Schüler:innen zu den ausgewählten Lernendenmerkmalen. Studie 2 betrachtet die Angebots-Ebene (u. a. Qualifikationsprofile der Lehrpersonen, Vernetzung der drei beteiligten Fächer) durch eine explorative qualitative Interviewstudie mit IMP-Lehrpersonen. Im Mittelpunkt der Studien 3 bis 5 steht die Ergebnis-Ebene (u. a. Fachwissen Informatik). Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Informatik-Fachwissenstest entwickelt, pilotiert und für die Fachbereiche Algorithmen und Datensicherheit validiert. Abschließend werden die studienübergreifenden Aspekte zwischen den drei Ebenen (Angebot, Nutzen und Ergebnis) betrachtet. Im Überblick zeigen die Untersuchungsergebnisse, dass überwiegend Schüler (ca. 70 %) das Profilfach wählen. Es bestehen Geschlechterunterschiede im fachspezifischen Selbstkonzept von IMP, wobei Schüler im Durchschnitt höhere Werte aufweisen als Schülerinnen. Im Gegensatz dazu zeigen sich keine signifikanten Geschlechterunterschiede in Bezug auf das Fachinteresse an IMP, die Motivation in allen sechs Facetten (von amotiviert bis interessiert), das MINT-Interesse und die berufliche Orientierung im Bereich Natur- und Technikwissenschaften. Hinsichtlich der Angebotsebene variiert die unterrichtliche Umsetzung von fachisoliert über fachübergreifend bis hinzu fächerkoordinierenden Unterricht. Gleichzeitig betrachten Lehrpersonen die interdisziplinäre Umsetzung als Chance zur Vernetzung der drei Fachbereiche und Profilbildung für Schüler:innen, obwohl Geschlechterungleichheiten, Ausstattungsmängel und ein voller Stundenverlaufsplan allgemeine Herausforderungen darstellen. Im Rahmen eines iterativen Prozesses wurden mittels Klassischer Testtheorie (KTT) und Item-Response-Theorie (IRT) zwei Fachwissenstests zu den Themenbereichen Algorithmen und Datensicherheit mit IMP-Schüler:innen validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass viele Schüler:innen Schwierigkeiten im Themenbereich Algorithmen haben. Mittels Strukturgleichungsmodell konnten 40.09 % der Varianz des Informatik-Fachwissens in den Bereichen Algorithmen, Rechner und Netze sowie Datensicherheit durch das Fachinteresse an Informatik und der kognitiven Leistungsfähigkeit (fluide Intelligenz) erklärt werden. Zusammenfassend gewährt diese Arbeit erstmals einen empirischen Einblick in das Profilfach IMP und liefert systematisch erhobene Erkenntnisse zum Angebot, der Nutzung und den Ergebnissen im Profilfach IMP. In der Arbeit wurden zudem zwei Fachwissenstests entwickelt, validiert und der Computer Science Education (CSE)-Community zur Verfügung gestellt. Die Befunde der Arbeit bieten unter Berücksichtigung ihrer Limitationen evidenzbasierte Erkenntnisse zum Profilfach IMP und weisen auf potenzielle Ansatzpunkte für die weiterführende Forschung im Bezugsfeld der Fachdidaktik Informatik hin.Item Open Access Interdisziplinärer Informatikunterricht - zwischen Chance und Herausforderung(2024) Bahr, TobiasIn Europa wird Informatikunterricht disziplinär und interdisziplinär in der Sekundarstufe vermittelt. Seit 2018 gibt es das Profilfach Informatik, Mathematik, Physik (IMP) an Gymnasien in Baden-Württemberg. Bislang gibt es keine Evidenz zur Umsetzung des interdisziplinären Profilfaches. In einer Interviewstudie (N = 21) wurden IMP-Lehrpersonen zur ihrer Motivation, Qualifikation, Fachvernetzung und Umsetzung befragt. Die explorativen Ergebnisse zeigen, dass die unterrichtliche Umsetzung von fachgetrenntem Unterricht ohne interdisziplinäre Abstimmung bis hin zu einer fächerverbindenden und fächerüberschreitenden Umsetzung reicht. Interdisziplinäre Umsetzung wird als Chance gesehen. Mangelnde Abstimmung zwischen den Lehrpersonen führt zur Disziplinarität. Geschlechterungleichheit, Mängel in der Ausstattung und der volle Stundenverteilungsplan sind Herausforderungen. Die Ergebnisse deuten begrenzten Erfolg der interdisziplinären Umsetzung an.Item Open Access Designing a computational thinking intervention for kindergarten students(2024) Bahr, TobiasIn recent years, the emphasis on Future Skills - such as Communication, Critical Thinking, Creativity, Cooperation, and Computational Thinking (CT) - has significantly increased in K-12 education, as these skills can empower students to understand new phenomena that shape society. Various countries are striving to provide students with learning opportunities to acquire these skills starting in early childhood education. However, the state of research on the implementation of CT in educational settings by teachers, the effectiveness of piloted educational materials, and the outcomes of teacher training programs remains limited, especially in early childhood education compared to other K-12 age groups. This work-in-progress paper presents an overview of related work on CT in early childhood Computer Science education, describes an intervention, and concludes with an outlook on the implications of the findings and potential future directions.Item Open Access Kurzfassung des wissenschaftlichen Beitrags „Geschlechterunterschiede im neuen interdisziplinären Fach Informatik, Mathematik, Physik (IMP) - Wer bleibt bei MINT?“(Universität Stuttgart, Institut für Erziehungswissenschaft, Abteilung für Berufspädagogik mit Schwerpunkt Technikdidaktik (BPT), 2023) Bahr, TobiasDer gegenwärtige Stand der Forschung in der Informatikdidaktik zeigt Geschlechterunterschiede in Motivation, Interesse und Fächerwahl zugunsten männlicher Schüler auf. Die Studie verfolgt einen explorativen Ansatz, um die Geschlechterunterschiede im interdisziplinären MINT-Profilfach Informatik, Mathematik, Physik (IMP) zu untersuchen. Es wurde eine Umfrage mit n = 336 (m = 236, f = 88, o = 12) Schülerinnen und Schülern des Profilfachs IMP in der 10. Klasse eines Gymnasiums in Baden-Württemberg, Deutschland, durchgeführt. Die entscheidenden Faktoren für die Fachwahl, das Fachinteresse, die Motivation und mehr wurden mithilfe eines Fragebogens gemessen. Insgesamt wird das Profilfach IMP am häufigsten von männlichen Schülern gewählt. Bei den Schülerinnen und Schülern, die das Fach IMP wählen, wurden im Gegensatz zum Forschungsstand keine statistisch signifikanten Geschlechterunterschiede im Fachinteresse für IMP, Mathematik und den MINT-Bereich und in der Motivation und beruflichen Orientierung in Naturwissenschaften und Ingenieurwesen festgestellt. Die interdisziplinäre Ausrichtung des Profilfachs IMP könnte für Mädchen attraktiver sein als die reine Informatik. Die Autoren schlussfolgern, dass bei einer höheren Beteiligung von Schülerinnen das Profilfach IMP ein erster Schritt sein könnte, um mehr Frauen für MINT-Felder zu gewinnen. Dieser Kurzbericht soll allen IMP-Interessierten einen Überblick über die Forschungsergebnisse aus dem englischsprachigen Artikel "Gender Differences in the New Interdisciplinary Subject Informatik, Mathematik, Physik (IMP) - Sticking with STEM?" geben.Item Open Access STEM career choices for K-12 students and the influencing factors : a comparison of students in different support programs(2024) Bahr, Tobias; Brändle, Marcus; Zinn, BerndThe evidence regarding the effectiveness of STEM support programs for K-12 students to spark their interest in the STEM field is mixed. The goals and contents of support programs vary and mostly cover short intervention periods. So far, not many studies exist that cover different learning characteristics of students in long-term STEM support programs. Against this backdrop, the present paper engages in intra- and intergroup comparisons, characterizing groups of students interested in STEM who participated in three long-term STEM support programs and a control group. The sample contained a total of N = 1170 students. For this purpose, the study was divided into a description of the samples, an analysis of the factors influencing career choice decisions, and an analysis of the interest profiles of students in support programs based on a circumplex model comparing STEM and non-STEM students. The results of this study indicate that female students in different support programs tend to fall into the Ideas domain on Prediger’s axis, and male students in support programs are located close to male students in the control group. Overall, the results align with the state of research, suggesting that support programs should be offered regularly, integrated into school curriculums, and linked with STEM universities and mentoring. This study indicates that future research in the context of STEM support programs could verify the effects on students’ vocational interests with longitudinal analyses.Item Open Access Making und Computational Thinking in der frühkindlichen Bildung - ein Praxisbericht zum Entwicklungs- und Forschungsprojekt MakeTechEarly (MTE)(Stuttgart : Universität Stuttgart, Institut für Erziehungswissenschaft, Abteilung Berufspädagogik mit Schwerpunkt Technikdidaktik (BPT), 2025) Bahr, Tobias; Brändle, Marcus; Zinn, Bernd; BerndDer Praxisbericht stellt die im Projekt MTE entwickelten 12 Lernarrangements zu den Themen Making und Computational Thinking (Schwerpunkt Problemlösen) vor. Diese wurden in enger Zusammenarbeit zwischen der Universität Stuttgart und Expert:innen der frühkindlichen Bildung entwickelt und in einem sogenannten „natürlichen Setting“ (Lye & Koh, 2014) erprobt. Die in MTE generierten (ersten) empirischen Ergebnisse belegen eine Wirksamkeit der Interventionsmaßnahme auf die CT-Fähigkeiten der beteiligten Vorschulkinder (N = 138) hinsichtlich der inhaltsbezogenen und prozessbezogenen Kompetenzen sowie die positiven technologischen Verhaltensweisen im Kontext der Lernarrangements zu Making. Trotz der Befundlage sind methodische und strukturelle Limitationen in der Interpretation zu beachten. Die Evaluation stützt sich auf eine relativ kleine und selektive Auswahl von interessierten Erzieher:innen an zehn Kindertagesstätten. Die externe Generalisierbarkeit der Befunde bleibt daher aufgrund einer möglichen Positivauswahl begrenzt. Weitere Einschränkungen resultieren aus unvollständigen Datenerhebungen bei Kindern (bedingt z. B. durch Krankheit der Kinder). Die Befunde sind an das spezifische Setting, die gewählten Zukunftsfähigkeiten und die involvierten Partnerinstitutionen gebunden. Dennoch lassen sich zentrale Gelingensbedingungen und Erfolgsfaktoren identifizieren, die als Referenz für vergleichbare Initiativen in der frühen Bildung dienen können. Insgesamt beeinträchtigen diese Limitationen zwar die Reichweite der Befunde, schmälern jedoch nicht die grundsätzliche Aussagekraft der Evaluation im Hinblick auf die Wirksamkeit der Interventionen an den beteiligten Kindertagesstätten. Unter Berücksichtigung der limitierenden Aspekte belegen die Studienergebnisse positive Wirkungseffekte auf das Wissen und die Fähigkeiten zu Making und Computational Thinking bei Vorschulkindern. Die quantitativen Ergebnisse zur gemessenen Wirkung werden durch die teilnehmenden Beobachtungen in den Kindertagesstätten untermauert. Die Befunde zeigen darüber hinaus auch auf, dass bereits in der frühkindlichen Bildung im Kontext der individuell realisierten Lehr und Lernarrangements Zukunftsfähigkeiten durch die Erzieher:innen kompetenzorientiert entwickelt werden können.