AG Didaktik der Mathematik (Sekundarstufen)

Dissertationsprojekt Christoph Pfaffmann

Entwicklung der Universellen Konfigurations- und Lehr-Lern-Umgebung (UKuLeLe) zur Erstellung und Nutzung digitaler Lernpfade

Der Einsatz digitaler Medien im Unterricht ist seit dem beschlossenen Digitalpakt von Bund und Ländern in aller Munde. Ein Ausbauen der digitalen Infrastruktur und das Bereitstellen von Computern, Laptops und Tablets ist jedoch keine Garantie dafür, dass diese Geräte auch gewinnbringend im Schulunterricht eingesetzt werden. Die ICIL-Studie von 2018 zeigte beispielsweise, dass 84,2 % der befragten Lehrpersonen keinerlei Simulations- und Modellierungsprogramme im Unterricht einsetzen (Drossel 2019, S. 218). Lehrerinnen und Lehrer müssen im Umgang mit digitalen Medien geschult werden, um die Potentiale der digitalen Medien adäquat ausnutzen zu können.

Zielsetzung

In Hinblick auf diesen Schulungsbedarf, soll eine universelle Mathematik-Lehr-Lern-Umgebung entwickelt werden, welche nicht nur dazu dienen soll Lehrerinnen und Lehrer zu befähigen digitale Lernpfade zu erstellen, sondern auch ermöglichen soll, dass die Lehrpersonen das Erlernte anwenden und in der Praxis nutzen. Dabei gilt es zu erforschen, ob eine solche Lernumgebung gebrauchstauglich ist, also ob die Lehrpersonen befähigt werden können digitale Lernpfade zu erstellen. Neben dem Erstellen ist auch eine qualitative Überprüfung der Lernpfade nach mathematikdidaktischen Gesichtspunkten angedacht. Ein Fortbildungskurs, welcher darauf abzielt, die didaktischen Kompetenzen der Lehrkräfte im Bereich der Integralrechnung zu fördern, wird erstellt und auf seine Wirksamkeit überprüft. Die Fortbildung soll die Lehrpersonen befähigen, auf den Grundvorstellungen der Integralrechnung basierte, Lernpfade im Unterricht einzusetzen, Etabliert sich der Einsatz der Lernumgebung im Unterricht, sind auch Langzeituntersuchungen denkbar, welche nicht nur die Wirksamkeit von Fortbildungskursen im unmittelbaren Schulungszeitraum überprüfen.

Konzeption der Umgebung

Das Aufsetzen komplexer digitaler Arbeitsblätter, welche in Form eines Lernpfades adaptiv auf interaktive Benutzereingaben reagieren können, erfordern oftmals neben den mathematikdidaktischen Kompetenzen ein hohes Maß an informationstechnischem Verständnis. Lernpfade sollen schülerorientiert und schüleraktivierend gestaltet sein (Vollrath und Roth 2012, S. 220), sich also unter anderem an die Leistungen der Schülerinnen und Schüler anpassen, um diese individuell zu fördern. Die mathematische Lernumgebung, die im Rahmen dieses Forschungsprojektes entwickelt wird, soll Lehrpersonen ohne weitreichende Informatikkenntnisse dazu befähigen, modularisierte Lernpfade zu planen, zu erstellen und mit Schülerinnen und Schülern zu erproben. Die Lernumgebung stellt dazu einen einfach zu bedienenden Editor bereit, welcher nach dem „What You See Is What You Get“ (WYSIWYG) Prinzip implementiert ist, sodass vordefinierte Komponenten wie Text-, Bild- oder Listenobjekte via Drag and Drop zu einer Inhaltsseite kombiniert werden können. Darüber hinaus lassen sich Inhaltsseiten mit interaktiven Elementen mit dem Editor erzeugen. Diese umfassen GeoGebra-Applets, deren Inhalt entweder direkt im Editor oder über die GeoGebra-Tube konfiguriert werden kann. Dynamische Hilfsobjekte können mithilfe des Editors erstellt werden. Diese beobachten in Echtzeit die Arbeit der Schülerinnen und Schülern mit den GeoGebra-Applets und geben bei Bedarf Hilfe oder Feedback.

Das Verbinden mehrerer (interaktiver) Inhaltsseiten zu einem Lernpfad erfolgt über das Erstellen eines grafischen Ablaufdiagramms. Dabei werden die einzelnen Seiten als Knoten dargestellt und mittels Linien miteinander verbunden. Soll ein adaptiver Lernpfad entwickelt werden, können Inhaltsseiten mit Abfrageelementen genutzt werden. Eine solche Seite fungiert im Ablaufdiagramm als Verzweigung, sodass je nach Benutzereingabe ein anderer Weg durch den Lernpfad eingeschlagen werden kann. Die Lernumgebung protokolliert dabei alle interaktiven Eingaben, sodass die zugrundeliegenden Lernprozesse, sowie der eingeschlagene Lernpfad analysiert werden können.

Für Lehrerinnen und Lehrer ergeben sich die Vorteile, dass sie in einer einzelnen Umgebung die Inhaltsseiten erstellen, sowie den sequenziellen Bearbeitungsablauf dieser Seiten festlegen können. Die benötigten technischen Kompetenzen zum Verwenden der Lernumgebung bleiben minimal, sodass sich die Lehrpersonen auf das Erstellen der didaktisch aufbereiteten Inhalte konzentrieren können.

UKuLeLe-Homepage

https://dms.uni-landau.de/ukulele 

Literatur

Drossel, K. (2019): Nutzung digitaler Medien und Prädiktoren aus der Perspektive der Lehrerinnen und Lehrer im internationalen Vergleich. Münster, New York: Waxmann.

Vollrath, H.-J.; Roth, J. (2012): Grundlagen des Mathematikunterrichts in der Sekundarstufe. 2. Aufl. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag.

Zum Seitenanfang