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Martina Brandenburger, Cem Aydin Salim, Martin Schwichow, Jens Wilbers, Silke Mikelskis-Seifert

• Die Variablenkontrolle ist bei der Planung und Durchführung von Experimenten von besonderer Bedeutung, weil sie eindeutige Aussagen über Beziehungen zwischen Ursache und Wirkung zulässt. Ihre Anwendung ist daher ein eigenständiges Lernziel des naturwissenschaftlichen Sachunterrichts und Gegenstand zahlreicher empirischer Studien. Entsprechende Fähigkeiten werden unter dem Begriff Variablenkontrollstrategie (VKS) zusammengefasst und beinhalten die vier Teilfähigkeiten: 1) Planung kontrollierter Experimente, 2) Identifizierung kontrollierter Experimente, 3) Interpretation der Ergebnisse kontrollierter Experimente und 4) Verständnis der fehlenden Aussagekraft unkontrollierter Experimente. Bisherige Studien zeigen starke positive Veränderungen bezüglich der VKS während der Grundschulzeit. Allerdings erfassen sie oft nur eine Teilfähigkeit bzw. differenzieren in ihren Analysen nicht zwischen unterschiedlichen Teilfähigkeiten oder dem Einfluss der Fachkontexte der Aufgaben. Wir haben zur Erfassung der VKS in der Grundschule ein Testinstrument im Multiple-Choice-Format entwickelt, welches Aufgaben zu den Teilfähigkeiten Identifizierung und Interpretation in unterschiedlichen Fachkontexten enthält. Das Instrument wurde in einer Querschnittstudie mit N  = 415 Zweit- bis Viertklässler*innen eingesetzt. Entgegen bisherigen Befunden zeigen die Ergebnisse einer Rasch-Analyse eine mehrdimensionale Struktur der VKS entsprechend den Teilfähigkeiten. Die Fachkontexte der Aufgaben haben keinen Einfluss auf die Dimensionalität. Die Schwierigkeitsstruktur von Aufgaben wird durch die angesprochene Teilfähigkeit (Identifizierung ist einfacher als Interpretation) und den gewählten Aufgabentyp (z. B. Wahl der Distraktoren nach Schülervorstellungen) beeinflusst. Darüber hinaus wurde eine unterrichtliche Förderung der VKS untersucht ( N  = 44), um abzuschätzen, inwiefern das entwickelte Testinstrument erwartete Veränderungen hinsichtlich der VKS abbildet. Die gemessenen Veränderungen werden in diesem Beitrag in Relation zur Querschnittsstudie gesetzt. Abschließend werden die Konsequenzen unserer Befunde für die Messung und Förderung der VKS in der Grundschule diskutiert.
• Control variables is of particular relevance for the planning of experiments, because only controlled experiments allow valid statements about cause-effect relations. Skills associated with the design and interpretation of controlled experiments are summarized under the term control of variables strategy (CVS) and compass the four subskills: 1) planning controlled experiments, 2) identifying controlled experiments, 3) interpreting the results of controlled experiments and 4) understanding the invalidity of uncontrolled experiments. Existing studies evidence strong positive changes regarding CVS during elementary school. However, they only cover a single subskill or do not discriminate different subskills from the influence of task contexts on students CVS skills. Therefore, we developed a CVS test instrument for elementary school in multiple-choice format with tasks for the CVS subskills “identification” and “interpretation” in different contexts. The instrument was used in a cross-sectional study with N  = 415 second to fourth graders. Contrary to previous findings, the results of a Rasch analysis show a multidimensional structure of the CVS according to the two subskills. The task context has no influence on the dimensionality. The item difficulty depends on the subskills (identification is easier than interpretation) and the task type (e.g. choice of distractors according to misconceptions). Additionally we examined an instructional support ( N  = 44) in order to assess the extent to which our test reflects expected changes in the VKS. The measured changes are set in relation to the development in our cross-sectional study. We discuss the consequences of our findings for the measurement and enhancement of CVS in elementary school.