Accuracy of Self-Evaluation in Biology Education: Investigating Potential Effects of Skill Practice, Prompting, and Physical Exercise

Elsner, Stefanie ORCID: 0000-0001-7346-8008 (2025). Accuracy of Self-Evaluation in Biology Education: Investigating Potential Effects of Skill Practice, Prompting, and Physical Exercise. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Enabling students to become life-long learners is an overarching educational goal. Self evaluations are an integral part of self-regulated learning, a key concept used to support life-long learning. The accuracy of self-evaluation plays a major role in learning processes, as it can influence subsequent learning behaviour. Yet, inaccurate self-evaluations are frequently observed across disciplines and contexts, including biology education. Deliberate, theory and evidence-based approaches are needed to enhance the accuracy of self-evaluation. This dissertation comprises two published studies and one unpublished manuscript that examine three interdisciplinary approaches potentially affecting the accuracy of self evaluation. Study I examined the potential effects of skill practice on the accuracy of self evaluation. In this controlled, quasi-experimental intervention study, 167 eighth-grade students took part in a concept map construction, concept map study, or control training. They evaluated their concept mapping skills in a subsequent cross-over learning phase. The accuracy of self evaluation was measured using correlations. The study findings revealed a slightly increased alignment of self-evaluation and “objective” concept mapping skills after concept map construction training compared to concept map study training. Study II examined the potential effects of prompting on the accuracy of self evaluation. In this controlled and randomised online study, 162 pre-service teachers were prompted to use resource-oriented and deficit-oriented comprehension questions while reading a biology text. They evaluated their text comprehension before taking a short comprehension test. The accuracy of self evaluation was determined by calculating the difference between subjective self-evaluation and “objective” performance. The results showed no evidence for an effect of prompting with resource-oriented or deficit-oriented self questions. Study III examined the potential acute effects of physical exercise on the accuracy of self evaluation. In this controlled, within subjects laboratory study, 24 children with Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) took part in strength-based, flexibility-based, and control training. They evaluated their task accuracy and reaction time in a subsequent Eriksen Flanker Task, which measured attentional performance. The accuracy of self evaluation of task accuracy was measured by calculating the difference between subjective self-evaluation and “objective” task accuracy. The accuracy of self-evaluation of reaction time was determined using a categorisation of correct and incorrect self-evaluations. The findings of Study III showed no evidence for altered attentional performance or positive effect on the accuracy of self evaluation. The results of the studies included in this dissertation support previous findings indicating an increase in the accuracy of self-evaluation after practicing the skill to be evaluated. To contextualise the results, the methodological approaches are critically discussed, and the role of non-significant research findings is addressed. This dissertation provides interdisciplinary insights into the complexity of self-evaluation and self-regulated learning by applying approaches from cognitive and educational psychology to biology education.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

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Abstract

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Ein übergreifendes Bildungsziel ist es, Lernende zum lebenslangen Lernen zu befähigen. Selbsteinschätzungen sind ein wesentlicher Bestandteil des selbstregulierten Lernens, ein Schlüsselkonzept zur Förderung des lebenslangen Lernens. Die Genauigkeit der Selbsteinschätzungen spielt eine bedeutsame Rolle für Lernprozesse, auch weil sie das anschließende Lernverhalten beeinflussen kann. Dennoch werden häufig ungenaue Selbsteinschätzungen in verschiedenen Disziplinen und Kontexten beobachtet, ebenso im Biologieunterricht. Gezielte theorie- und evidenzbasierte Ansätze sind notwendig, um die Genauigkeit von Selbsteinschätzungen zu fördern. Diese Dissertation umfasst zwei veröffentlichte Studien und ein unveröffentlichtes Manuskript, die drei interdisziplinäre Ansätze auf ihre potenziellen Effekte hinsichtlich der Genauigkeit von Selbsteinschätzungen untersuchen. Studie I untersuchte die potenziellen Effekte des praktischen Übens einer Fähigkeit auf die Genauigkeit der Selbsteinschätzung. In einer kontrollierten, quasi experimentellen Interventionsstudie nahmen 167 Schüler:innen der achten Klasse entweder an einem Training zur Konstruktion von Concept Maps, einem Training zur Betrachtung von Concept Maps oder einem Kontrolltraining teil. Die Schüler:innen beurteilten in einer anschließenden Cross over-Lernphase ihre Fähigkeiten im Concept Mapping. Die Genauigkeit der Selbsteinschätzung wurde anhand von Korrelationsanalysen bestimmt. Die Ergebnisse der Studie zeigen eine leicht erhöhte Übereinstimmung zwischen Selbsteinschätzung und „objektiver“ Messung nach dem Konstruktionstraining im Vergleich zum Training, in dem die Betrachtung von Concept Maps geübt wurde. Studie II untersuchte die potenziellen Effekte des Promptings auf die Genauigkeit der Selbsteinschätzung. In einer kontrollierten und randomisierten Online-Studie mit 162 Studierenden des Lehramts wurden während des Lesens eines Biologielehrbuchtextes Prompts verwendet. Diese Prompts wiesen darauf hin entweder eine ressourcenorientierte, eine defizitorientierte oder keine Frage an sich selbst zu richten und zu beantworten. Die Studierenden beurteilten ihr Textverständnis und bearbeiteten einen kurzen Test zum Leseverständnis. Die Genauigkeit der Selbsteinschätzung wurde anhand der Differenz zwischen subjektiver Selbsteinschätzung und „objektiver“ Leistung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen keine Evidenz für einen Effekt des Promptings mit ressourcenorientierten und defizitorientierten Fragen an sich selbst. Studie III untersuchte akute Effekte sportlicher Aktivität auf die Genauigkeit von Selbsteinschätzungen. In einer kontrollierten Laborstudie mit Messwiederholung nahmen 24 Kinder mit einer Diagnose der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) an einem kraftbasierten Training, einem flexibilitätsbasierten Training und einem Kontrolltraining teil. Sie beurteilten die Aufgabengenauigkeit und die Reaktionszeit in einer daran anschließenden Eriksen Flanker Task, einer Aufgabe zur Messung der Aufmerksamkeitsperformanz. Die Genauigkeit der Selbsteinschätzung der Aufgabengenauigkeit wurde mithilfe der Differenz zwischen subjektiver Selbsteinschätzung und „objektiver“ Aufgabengenauigkeit bestimmt. Die Genauigkeit der Selbsteinschätzung der Reaktionszeit wurde anhand einer Kategorisierung korrekter und inkorrekter Selbsteinschätzungen ermittelt. Die Ergebnisse zeigten weder Evidenz für eine veränderte Aufmerksamkeitsperformanz noch für einen positiven Effekt auf die Genauigkeit der Selbsteinschätzung. Die Ergebnisse der Studien dieser Dissertation unterstützen zuvor veröffentlichte wissenschaftliche Befunde, die eine Verbesserung der Selbsteinschätzung nach dem Üben der einzuschätzenden Fähigkeit zeigen. Um die Ergebnisse einzuordnen, werden die methodischen Herangehensweisen kritisch diskutiert, und die Bedeutsamkeit von nicht-signifikanten Forschungsergebnissen adressiert. Diese Dissertation stellt eine interdisziplinäre Sichtweise auf die Komplexität von Selbsteinschätzungen bereit, indem sie kognitions- und pädagogisch-psychologische Erklärungsansätze auf die Biologiedidaktik anwendet.

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