Studie 1: Analyse der Schülerfähigkeiten hinsichtlich der Verbalisierung mathematischer Konzepte

Projekt: "Analyse und Förderung von Transformationsprozessen beim Lernen mit multiplen Repräsentationen in der Mathematik"

Studienlaufzeit
  • 2010 - 2011
Leitung Seufert, Tina
Mitarbeit Geiger, Marion
Beteiligte Institution
Ziel dieses Projekts war die Analyse und die Förderung von Transformationsprozessen beim Umgang mit multiplen Repräsentationen in der Mathematik. Insgesamt wurden hierfür drei Studien durchgeführt. Zunächst wurde in einer experimentellen Studie mit 88 Probanden des 9. Gymnasialschuljahres ermittelt, ob die Schüler, ausgehend von verschiedenen Repräsentationen, in Worte fassen können, was sie sehen oder verstehen. Basierend auf den Ergebnissen, die gravierende Defizite aufzeigten, wurde anschließend eine Intervention entwickelt, um die Fähigkeiten der Schüler zu verbessern. In einer experimentellen Laborstudie mit einer Experimentalgruppe und zwei Kontrollgruppen wurde die Wirkung dieser Intervention durch Vergleiche zwischen trainierten und untrainierten Probanden erfasst. Zur Erfassung der Leistung wurden kriteriumsorientierte Tests in den Bereichen der Rezeption, Produktion, Integration und Transformation entwickelt und eingesetzt. Im letzten Schritt dieses Projekts wurden die erfolgreichen Bausteine der Laborstudie über eine Lehrerfortbildung ins Feld, das heißt in der 8. und 9. Klasse eines Gymnasiums in Baden-Württemberg implementiert. Hierbei wurde ebenfalls eine Experimentalgruppe mit einer Kontrollgruppe verglichen, die später das Training erhielt (Wartekontrollgruppe). Die Analyse der Verbalisierungsfähigkeiten zeigte, dass es Schülern große Probleme bereitet, mathematische Inhalte mit eigenen Worten zu beschreiben und vor allem diese in einen alltäglichen Zusammenhang einzubinden. Die Laborstudie hatte einen Effekt auf die kognitiv anspruchsvolleren Prozesse der Integration und Transformation von Repräsentationen. Es fiel den Schülern danach leichter, Verbindungen herzustellen und Inhalte in eine neue Darstellung zu übersetzen. Aber auch die Rezeption oder Produktion komplexerer Sachverhalte konnten durch das Training verbessert und präzisiert werden. (DIPF/Projektträger)
Inhaltlich-methodische Beschreibung
In Studie 1 wurden die Schwierigkeiten im Umgang mit multiplen Repräsentationen näher analysiert. Es sollten die Verbalisierungsdefizite auf Ebene der mathematischen Syntax, der mathematischen Semantik und der kontextbezogenen Semantik näher untersucht werden. Anhand eines selbstentwickelten Aufgabenhefts wurden die Verbalisierungen untersucht. Dab ... In Studie 1 wurden die Schwierigkeiten im Umgang mit multiplen Repräsentationen näher analysiert. Es sollten die Verbalisierungsdefizite auf Ebene der mathematischen Syntax, der mathematischen Semantik und der kontextbezogenen Semantik näher untersucht werden. Anhand eines selbstentwickelten Aufgabenhefts wurden die Verbalisierungen untersucht. Dabei wurden die mathematischen Repräsentationen Term, Graph und Tabelle als Ausgangsrepräsentation verwendet. Untersucht wurde, auf welcher Verarbeitungsebene die Schüler die Inhalte dieser gegebenen Repräsentationen verbalisieren. Es wurde zudem untersucht, auf welcher Ebene die Schüler und Studierenden am besten verbalisieren, indem sie durch sogenannte prompts aufgefordert wurden, auf einer der genannten Ebenen zu verbalisieren. In Studie 1 wurde ein Within-subject-Design bei Gymnasiasten der 9. Klasse gewählt. Die abhängige Variable war die Lösungsgüte, welche über Aufgaben erfasst wurde, in denen die Schüler die mathematischen Aspekte verbalisieren sollten. Darüber hinaus wurden die kognitiven Fähigkeiten als Kontrollvariable erfasst (Heller & Perleth, 2000). (...) Es zeigte sich, dass Schüler bei Graphen und Tabellen spontan auf Ebene der mathematischen Syntax verbalisieren, wohingegen bei einem Funktionsterm die Ebene der mathematischen Semantik gewählt wurde. Dies wurde nicht erwartet, da die Schüler hierfür eine Transferleistung erbringen müssen. Jedoch ist die Güte der Verbalisierung unzureichend. (DIPF/Projekt)
Forschungsdesign
  • Längsschnitt Kohorten
Untersuchungsgebiet (geogr.)
  • Deutschland; Baden-Württemberg
Erhebungseinheit Schüler
Auswahlverfahren
  • Nicht-Wahrscheinlichkeitsauswahl Willkürliche Auswahl
  • Freiwillige Teilnahme der Schülerinnen und Schüler
Grundgesamtheit / Population
  • Schüler von zwei Gymnasien (N=88, Gymnasium 1: n=47, Gymnasium 2: n=41) im Alter zwischen 14 und 17 Jahren (M =14.45; SD=1.58)

Teil des Projekts / der Reihe

Projekttitel
  • Analyse und Förderung von Transformationsprozessen beim Lernen mit multiplen Repräsentationen in der Mathematik
Projektlaufzeit
  • 2010 - 2013
Leitung Seufert, Tina
Fördereinrichtung Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderkennzeichen 01JG1057
Förderprogramm / Forschungsprogramm
Website

Studie 1 - Leistungsmessdaten

Erhebungszeitraum
  • 2011 - 2011
Art der Daten
  • Kompetenz- und Leistungsdaten
Erhebungsverfahren
  • Messungen und Tests Leistungs- und Kompetenztests Paper and Pencil Test
Anmerkungen zu den Daten Die Daten werden am FDZ am IQB ausschließlich gesichert. Eine Beantragung für Re- und Sekundäranalysen ist nicht möglich.
Verfügbarkeit Nein
Archivierende Einrichtung

Publikationen

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