Bücher der Reihe Studien Zur Theoretischen Und Empirischen Forschung In der M

Catharina Beckschulte, geb. Adamek, untersucht, wie sich der Einsatz eines Lösungsplans als metakognitives Strategieinstrument auf die Kompetenzentwicklung beim mathematischen Modellieren auswirkt. In ihrer Interventionsstudie vergleicht sie zwei Versuchsgruppen in 29 neunten Klassen des Gymnasiums, die während einer Unterrichtseinheit jeweils mit bzw. ohne Strategieinstrument an Modellierungsaufgaben arbeiten. Auf Grundlage der Item-Response-Theorie stellt die Autorin Teilkompetenzen des Modellierens als getrennt zu erfassende Kompetenzdimensionen heraus. Die Ergebnisse zur Kompetenzentwicklung zeigen ein differenziertes Bild für die Teilkompetenzen: Der Einsatz eines Lösungsplans führt nicht direkt zu einem höheren Kompetenzerwerb, jedoch wird eine Tendenz für eine stärkere langfristige Kompetenzentwicklung deutlich.

Sabine Elter untersucht Zusammenhänge zwischen dem funktionalen Denken und dem Experimentieren mit Computersimulationen von Lernenden in einem Schülerlabor. Sie zeigt Chancen und Gefahren beim Umgang mit Funktionen auf, die mit den Eigenschaften der Simulationen verbunden sind: So können fehlerhafte Hypothesen über funktionale Zusammenhänge entstehen und zugleich qualitative Überlegungen zu untersuchten Zusammenhängen verhindert werden. Im Rahmen ihrer qualitativen Untersuchung von Arbeitsweisen im MATHEMATIK-Labor erarbeitet die Autorin ein Kategoriensystem zur Klassifizierung von Handlungen beim funktionalen Denken in Mathematisierungssituationen und ein weiteres zur Unterscheidung verschiedener Strategien beim Experimentieren in virtuellen Lernumgebungen. Zudem stellt sie zwei komplexe außermathematische Phänomene, den Regenbogen und den Scheibenwischer, vor und analysiert diese mathematisch.

Der Erwerb der Fähigkeiten, eigene mathematische Fragen zu finden und zu formulieren, ist bedeutsam für die Entwicklung mathematischen Denkens. Bezogen auf den deutschen Mathematikunterricht sind diese Schülerfähigkeiten bisher wenig untersucht. Daher beschäftigt sich Ramona Behrens mit dem Stellen und Variieren von mathematischen Fragen durch Schülerinnen und Schüler beim Einsatz digitaler Mathematikwerkzeuge. In ihrer empirischen Untersuchung identifiziert die Autorin verschiedene Strategien sowie Schwierigkeiten von Lernenden beim Entwickeln mathematischer Fragen. Die Ergebnisse ihrer qualitativen Untersuchung deuten unter anderem darauf hin, dass Lernende mit wenig Vorerfahrungen beim Formulieren von Fragen vor allem ihnen bekannte Aufgaben nachahmen und sich dabei insbesondere auf Eigenschaften von Elementen der Ausgangssituation beziehen. Zudem lässt sich der Einsatz digitaler Werkzeuge besonders bei der Visualisierung der Ausgangssituation und nur selten bei der Erzeugung von Variationen beobachten.

Johanna Rellensmann untersucht, wie Schülerinnen und Schüler selbst erstellte Skizzen beim Lösen mathematischer Modellierungsaufgaben zum Satz des Pythagoras nutzen. In der explorativ-deskriptiven Untersuchung analysiert sie Aufgabenbearbeitungen von Schülerpaaren mithilfe einer typenbildenden qualitativen Inhaltsanalyse. Die Ergebnisse weisen eine große Bandbreite unterschiedlicher Skizzen und deren Nutzung aus. Durch den Vergleich von erfolgreichen und nicht erfolgreichen Modellierungsprozessen mit Skizzen leitet die Autorin Hypothesen über die Merkmale wirksamer Skizzen(-nutzung) ab.

Hans-Jürgen Stoppel beschäftigt sich im Rahmen von Projektkursen der gymnasialen Oberstufe in Nordrhein-Westfalen mit der Entwicklung von epistemologischen Beliefs und selbstreguliertem Lernen von Schülerinnen und Schülern. Mithilfe von Mixed Methods untersucht er als Forscher und Lehrer über ein Schuljahr hinweg in Projektkursen zu Codierung und Kryptographie detailliert epistemologische Beliefs und ihre Veränderungen in Verbindung mit selbstreguliertem Lernen. Er beschreibt die Auffassung von Mathematik der Schülerinnen und Schüler als Komponente epistemologischer Beliefs im Hinblick auf die Definition von Mathematik, den Erwerb mathematischen Wissens und des mathematischen Verständnisses sowie die entsprechenden Veränderungen. Die Vertiefung des Kursthemas erlaubt es, die Ergebnisse auch zu Schlüssen auf den Übergang von der Schule zur Hochschule heranzuziehen.

Frank Reinhold erarbeitet ein Modell zur inhaltlichen Gestaltung und Implementierung digitaler Lernumgebungen in der Mathematikdidaktik am Beispiel der Entwicklung des Bruchzahlbegriffs. Der Autor evaluiert eine digitale Lernumgebung in Form eines iBooks zum Einsatz auf iPads für dieses Themengebiet, die im Forschungsprojekt ALICE:Bruchrechnen entwickelt wurde. Er analysiert die Ergebnisse von 476 Schülerinnen und Schülern am Gymnasium und 245 Schülerinnen und Schülern an der Mittelschule und stellt Implikationen und Handlungsempfehlungen für den Mathematikunterricht und die mathematikdidaktische Forschung vor. Damit liefert die Arbeit einen differenzierten Blick auf die Wirkmechanismen von Tablet-PCs in der sechsten Jahrgangsstufe und zeigt Wege auf, wie digitale Medien gewinnbringend in den Regelunterricht integriert werden können.

Corinna Hankeln untersucht, wie sich der Einsatz einer dynamischen Geometrie-Software auf den Kompetenzerwerb beim mathematischen Modellieren auswirkt. Sie stellt eine Interventionsstudie in 30 neunten Klassen vor, in der die Kompetenzentwicklung einer Gruppe, die durchgängig mit einer dynamischen Geometrie-Software arbeitet, mit einer mit Zirkel und Lineal lernenden Gruppe verglichen wird. Mithilfe der Item-Response-Theorie weist die Autorin nach, dass sich die Teilkompetenzen des Modellierens auch empirisch als unterschiedliche Leistungsdispositionen erfassen lassen. Die Befunde zeigen, dass der Einsatz eines digitalen Werkzeugs nicht unmittelbar zu einer veränderten Kompetenzentwicklung beider Gruppen führt. Differenziert nach Teilkompetenzen lassen sich aber unterschiedliche, die Kompetenzentwicklung beeinflussende Faktoren, wie etwa die Computer-Selbstwirksamkeitserwartung oder das Geschlecht der Versuchsperson, identifizieren.