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2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

6. Digitale Lernumgebungen – Konzepte, Forschungsergebnisse und Unterrichtspraxis

verfasst von: Jürgen Roth

Erschienen in: Digitales Lehren und Lernen von Mathematik in der Schule

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Es wird immer häufiger von digitalen Lernumgebungen gesprochen und geschrieben, wobei oftmals nicht explizit gemacht wird, was jeweils genau mit dieser Bezeichnung gemeint ist. Im Beitrag wird der Begriff „digitale Lernumgebung“ folglich zunächst definiert und erläutert, wie er sich vom Begriff „digitales Werkzeug“ unterscheidet. Darauf aufbauend werden Ziele des Einsatzes digitaler Lernumgebungen diskutiert. Vor diesem Hintergrund werden digitale Lernumgebungen vorgestellt und eine Typisierung vorgeschlagen. Es erfolgt eine Einteilung in die Kategorien Lernpfade sowie digitale Schulbücher, die nicht nur Inhalte präsentieren, sondern insbesondere für das interaktive Arbeiten von Lernenden mit ihnen konzipiert sind. Dagegen werden interaktive Arbeitsblätter, die in der Regel aus einem Applet und den zugehörigen Arbeitsaufträgen bestehen, hier nicht als digitale Lernumgebungen aufgefasst. Es werden jeweils Beispiele angegeben, sowie Vor- und Nachteile der Lernpfadtypen für den Unterrichtseinsatz herausgearbeitet. Darüber hinaus werden ausgewählte Forschungsergebnisse zur Wirksamkeit digitaler Lernumgebungen berichtet und auf dieser Basis Desiderate für die weitere fachdidaktische Forschung und Entwicklungsarbeit im Bereich der digitalen Lernumgebungen abgeleitet.
Fußnoten
1
Im Lehrbuch Pädagogischen Psychologie von Wild und Möller (2015) findet man die Bezeichnung Lernumgebung 103-mal, sie wird dort aber nirgends explizit erläutert.
 
2
Eine digitale Lernumgebung ist adaptiv, wenn abhängig von den vorhergehenden Interaktionen des Nutzers mit dem System individuell passgenaue Aufgaben gestellt und Pfade durch die Lernumgebung angeboten werden.
 
3
Eine digitale Lernumgebung ist immersiv, wenn es ihr im Sinne der Virtuellen Realität (VR) gelingt, dass die Nutzer ganz in die digitale Szenerie eintauchen und die virtuelle Umgebung als (nahezu) real empfinden.
 
4
Eine Überblicksdarstellung zum Grundvorstellungskonzept und dessen Entwicklung findet sich bei vom Hofe und Blum (2016), der Abriss zu Grundvorstellungen in Box 6.3 orientiert sich an Roth und Siller (2016).
 
5
Beispiele für Lernpfade sortiert nach Lernpfadtypen findet man unter juergen-roth.​de/​lernpfade.
 
Literatur
Zurück zum Zitat Cox, R. (1999). Representation construction, externalised cognition and individual differences. Learning and Instruction, 9, 343–363. CrossRef Cox, R. (1999). Representation construction, externalised cognition and individual differences. Learning and Instruction, 9, 343–363. CrossRef
Zurück zum Zitat Dörfler, W. (2003). Protokolle und Diagramme als ein Weg zum Funktionsbegriff. In M.H.G. Hoffmann (Hrsg.), Mathematik Verstehen. Semiotische Perspektiven (S. 78–94), Franzbecker. Dörfler, W. (2003). Protokolle und Diagramme als ein Weg zum Funktionsbegriff. In M.H.G. Hoffmann (Hrsg.), Mathematik Verstehen. Semiotische Perspektiven (S. 78–94), Franzbecker.
Zurück zum Zitat Drijvers, P., & Gravemeijer, K. (2005). Computer algebra as an instrument: examples of algebraic schemes. In D. Guin, K. Ruthven, & L. Trouche (Hrsg.), The didactical challenge of symbolic calculators. Mathematics education library (S. 63–196). Springer. Drijvers, P., & Gravemeijer, K. (2005). Computer algebra as an instrument: examples of algebraic schemes. In D. Guin, K. Ruthven, & L. Trouche (Hrsg.), The didactical challenge of symbolic calculators. Mathematics education library (S. 63–196). Springer.
Zurück zum Zitat Freudenthal, H. (1981). Major problems of mathematics education. Educational Studies in Mathematics, 12(2), 133–150. CrossRef Freudenthal, H. (1981). Major problems of mathematics education. Educational Studies in Mathematics, 12(2), 133–150. CrossRef
Zurück zum Zitat Hannafin, M. J. (1992). Emerging technologies, ISD, and learning environment: critical perspectives. Educational Technology Research and Development, 40(1), 49–63. CrossRef Hannafin, M. J. (1992). Emerging technologies, ISD, and learning environment: critical perspectives. Educational Technology Research and Development, 40(1), 49–63. CrossRef
Zurück zum Zitat Hannafin, M. J. (1995). Open learning environments. Foundations, assumptions, and implications for automated design. In R. D. Tennyson & A. E. Baron (Hrsg.), Automating instructional design: Computer-based development and delivery tools (S. 101–130). Springer. Hannafin, M. J. (1995). Open learning environments. Foundations, assumptions, and implications for automated design. In R. D. Tennyson & A. E. Baron (Hrsg.), Automating instructional design: Computer-based development and delivery tools (S. 101–130). Springer.
Zurück zum Zitat Hattie, J. (2015). Lernen sichtbar machen (3., erweiterte Aufl.). Schneider Verlag Hohengehren. Hattie, J. (2015). Lernen sichtbar machen (3., erweiterte Aufl.). Schneider Verlag Hohengehren.
Zurück zum Zitat Jedtke, E., & Greefrath, G. (2019). A computer-based learning environment about quadratic functions with different kinds of feedback: pilot study and research design. In G. Aldon & J. Trgalová (Hrsg.), Technology in mathematics teaching, selected papers of the 13 th ICTMT conference (S. 297–322). Springer. CrossRef Jedtke, E., & Greefrath, G. (2019). A computer-based learning environment about quadratic functions with different kinds of feedback: pilot study and research design. In G. Aldon & J. Trgalová (Hrsg.), Technology in mathematics teaching, selected papers of the 13 th ICTMT conference (S. 297–322). Springer. CrossRef
Zurück zum Zitat Kaput, J. J. (1992). Technology and mathematics education. In D. A. Grouws (Hrsg.), Handbook of teaching and learning mathematics (S. 515–556). Macmillan. Kaput, J. J. (1992). Technology and mathematics education. In D. A. Grouws (Hrsg.), Handbook of teaching and learning mathematics (S. 515–556). Macmillan.
Zurück zum Zitat Kerres, M. & Nattland, A. (2009). Computerbasierte Methoden im Unterricht. In K.-H. Arnold (Hrsg.), Handbuch Unterricht (2. Aufl., S. 317–324). Klinkhardt. Kerres, M. & Nattland, A. (2009). Computerbasierte Methoden im Unterricht. In K.-H. Arnold (Hrsg.), Handbuch Unterricht (2. Aufl., S. 317–324). Klinkhardt.
Zurück zum Zitat Kimeswenger, B., & Hohenwarter, M. (2014). Interaktion von Darstellungsformen und GeoGebraBooks für Tablets. In J. Roth, E. Süss-Stepancik, & H. Wiesner (Hrsg.), Medienvielfalt im Mathematikunterricht − Lernpfade als Weg zum Ziel (S. 171–184). Springer Spektrum. Kimeswenger, B., & Hohenwarter, M. (2014). Interaktion von Darstellungsformen und GeoGebraBooks für Tablets. In J. Roth, E. Süss-Stepancik, & H. Wiesner (Hrsg.), Medienvielfalt im Mathematikunterricht − Lernpfade als Weg zum Ziel (S. 171–184). Springer Spektrum.
Zurück zum Zitat Leutner, D., Opfermann, M., & Schmeck, A. (2014). Lernen mit Medien. In T. Seidel & A. Krapp (Hrsg.), Pädagogische Psychologie (S. 297–322). Beltz. Leutner, D., Opfermann, M., & Schmeck, A. (2014). Lernen mit Medien. In T. Seidel & A. Krapp (Hrsg.), Pädagogische Psychologie (S. 297–322). Beltz.
Zurück zum Zitat Lew, H.-C. (2016). Developing and implementing “smart” mathematics textbooks in Korea: issues and challenges. In M. Bates & Z. Usiskin (Hrsg.), Digital curricula in school mathematics (S. 35–51). Information Age Publishing. Lew, H.-C. (2016). Developing and implementing “smart” mathematics textbooks in Korea: issues and challenges. In M. Bates & Z. Usiskin (Hrsg.), Digital curricula in school mathematics (S. 35–51). Information Age Publishing.
Zurück zum Zitat Mayer, R. (2020). Multimedia learning (3. Aufl.). Cambridge University Press. Mayer, R. (2020). Multimedia learning (3. Aufl.). Cambridge University Press.
Zurück zum Zitat Moreno, R. (2004). Decreasing cognitive load for novice students: effects of explanatory versus corrective feedback in discovery-based multimedia. Instructional Science, 32(1/2), 99–113. CrossRef Moreno, R. (2004). Decreasing cognitive load for novice students: effects of explanatory versus corrective feedback in discovery-based multimedia. Instructional Science, 32(1/2), 99–113. CrossRef
Zurück zum Zitat Reinhold, F. (2019). Wirksamkeit von Tablet-PCs bei der Entwicklung des Bruchzahlbegriffs aus mathematikdidaktischer und psychologischer Perspektive. Springer Spektrum. Reinhold, F. (2019). Wirksamkeit von Tablet-PCs bei der Entwicklung des Bruchzahlbegriffs aus mathematikdidaktischer und psychologischer Perspektive. Springer Spektrum.
Zurück zum Zitat Reinmann, G., & Mandl, H. (2006). Unterrichten und Lernumgebungen gestalten. In A. Krapp & B. Weidenmann (Hrsg.). Pädagogische Psychologie. Ein Lehrbuch (S. 613–658). Beltz. Reinmann, G., & Mandl, H. (2006). Unterrichten und Lernumgebungen gestalten. In A. Krapp & B. Weidenmann (Hrsg.). Pädagogische Psychologie. Ein Lehrbuch (S. 613–658). Beltz.
Zurück zum Zitat Reisberg, D. (1987). External representations and the advantages of externalizing one´s thought. In Proceedings of the 9 th Annual conference of the cognitive science society (S. 281–293). Erlbaum. Reisberg, D. (1987). External representations and the advantages of externalizing one´s thought. In Proceedings of the 9 th Annual conference of the cognitive science society (S. 281–293). Erlbaum.
Zurück zum Zitat Roth, J. (2005). Bewegliches Denken im Mathematikunterricht. Franzbecker. Roth, J. (2005). Bewegliches Denken im Mathematikunterricht. Franzbecker.
Zurück zum Zitat Roth, J. (2008). Dynamik von DGS − Wozu und wie sollte man sie nutzen? In U. Kortenkamp, H.-G. Weigand, & T. Weth (Hrsg.), Informatische Ideen im Mathematikunterricht (S. 131–138). Franzbecker. Roth, J. (2008). Dynamik von DGS − Wozu und wie sollte man sie nutzen? In U. Kortenkamp, H.-G. Weigand, & T. Weth (Hrsg.), Informatische Ideen im Mathematikunterricht (S. 131–138). Franzbecker.
Zurück zum Zitat Roth, J. (2014). Lernpfade − Definition, Gestaltungskriterien und Unterrichtseinsatz. In J. Roth, E. Süss-Stepancik, & H. Wiesner (Hrsg.), Medienvielfalt im Mathematikunterricht − Lernpfade als Weg zum Ziel (S. 3–25). Springer Spektrum. Roth, J. (2014). Lernpfade − Definition, Gestaltungskriterien und Unterrichtseinsatz. In J. Roth, E. Süss-Stepancik, & H. Wiesner (Hrsg.), Medienvielfalt im Mathematikunterricht − Lernpfade als Weg zum Ziel (S. 3–25). Springer Spektrum.
Zurück zum Zitat Roth, J. (2017). Computer einsetzen: Wozu, wann, wer und wie? mathematik lehren, 205, 35–38. Roth, J. (2017). Computer einsetzen: Wozu, wann, wer und wie? mathematik lehren, 205, 35–38.
Zurück zum Zitat Roth, J., & Siller, H.-S. (2016). Bestand und Änderung − Grundvorstellungen entwickeln und nutzen. mathematik lehren, 199, 2–9. Roth, J., & Siller, H.-S. (2016). Bestand und Änderung − Grundvorstellungen entwickeln und nutzen. mathematik lehren, 199, 2–9.
Zurück zum Zitat Roth, J., Süss-Stepancik, E., & Wiesner H. (Hrsg.) (2014). Medienvielfalt im Mathematikunterricht − Lernpfade als Weg zum Ziel. Springer Spektrum. Roth, J., Süss-Stepancik, E., & Wiesner H. (Hrsg.) (2014). Medienvielfalt im Mathematikunterricht − Lernpfade als Weg zum Ziel. Springer Spektrum.
Zurück zum Zitat Roth, J. (2013). Vernetzen als durchgängiges Prinzip − Das Mathematik-Labor „Mathe ist mehr“. In A. S. Steinweg (Hrsg.), Mathematik vernetzt (S. 65–80). University of Bamberg Press. Roth, J. (2013). Vernetzen als durchgängiges Prinzip − Das Mathematik-Labor „Mathe ist mehr“. In A. S. Steinweg (Hrsg.), Mathematik vernetzt (S. 65–80). University of Bamberg Press.
Zurück zum Zitat Roth, J. (2019). Digitale Werkzeuge im Mathematikunterricht: Konzepte, empirische Ergebnisse und Desiderate. In A. Büchter, M. Glade, R. Herold-Blasius, M. Klinger, F. Schacht, & P. Scherer (Hrsg.), Vielfältige Zugänge zum Mathematikunterricht − Konzepte und Beispiele aus Forschung und Praxis (S. 233–248). Springer Spektrum. CrossRef Roth, J. (2019). Digitale Werkzeuge im Mathematikunterricht: Konzepte, empirische Ergebnisse und Desiderate. In A. Büchter, M. Glade, R. Herold-Blasius, M. Klinger, F. Schacht, & P. Scherer (Hrsg.), Vielfältige Zugänge zum Mathematikunterricht − Konzepte und Beispiele aus Forschung und Praxis (S. 233–248). Springer Spektrum. CrossRef
Zurück zum Zitat Scaife, M., & Rogers, Y. (1996). External cognition: How do graphical representations work? International Journal of Human-Computer Studies, 45, 185–213. CrossRef Scaife, M., & Rogers, Y. (1996). External cognition: How do graphical representations work? International Journal of Human-Computer Studies, 45, 185–213. CrossRef
Zurück zum Zitat Schnotz, W., Baadte, C., Müller, A., & Rasch, R. (2011). Kreatives Denken und Problemlösen mit bildlichen und beschreibenden Repräsentationen. In K. Sachs-Hombach & R. Totzke (Hrsg.), »Bilder – Sehen – Denken« – Zum Verhältnis von begrifflich-philosophischen und empirisch-psychologischen Ansätzen in der bildwissenschaftlichen Forschung (S. 204–254). Herbert von Halem Verlag. Schnotz, W., Baadte, C., Müller, A., & Rasch, R. (2011). Kreatives Denken und Problemlösen mit bildlichen und beschreibenden Repräsentationen. In K. Sachs-Hombach & R. Totzke (Hrsg.), »Bilder – Sehen – Denken« – Zum Verhältnis von begrifflich-philosophischen und empirisch-psychologischen Ansätzen in der bildwissenschaftlichen Forschung (S. 204–254). Herbert von Halem Verlag.
Zurück zum Zitat Schumacher, S. & Roth, J. (2015). Guided inquiry learning of fractions − a representational approach. In K. Krainer & N. Vondrová (Hrsg.), CERME9 − Proceedings of the ninth congress of the European society for research in mathematics education (S. 2545–2551). Charles University in Prague. Schumacher, S. & Roth, J. (2015). Guided inquiry learning of fractions − a representational approach. In K. Krainer & N. Vondrová (Hrsg.), CERME9 − Proceedings of the ninth congress of the European society for research in mathematics education (S. 2545–2551). Charles University in Prague.
Zurück zum Zitat Schwartz, D. L. (1995). The emergence of abstract representations in dyad problem solving. Journal of the Learning Sciences, 4(3), 321–354. CrossRef Schwartz, D. L. (1995). The emergence of abstract representations in dyad problem solving. Journal of the Learning Sciences, 4(3), 321–354. CrossRef
Zurück zum Zitat Unz, D. (2016). Konstruktivistische Lernumgebungen. In N. Krämer, S. Schwan, D. Unz, & M. Suckfüll, M. (Hrsg.), Medienpsychologie: Schlüsselbegriffe und Konzepte (S. 192–197). Kohlhammer. Unz, D. (2016). Konstruktivistische Lernumgebungen. In N. Krämer, S. Schwan, D. Unz, & M. Suckfüll, M. (Hrsg.), Medienpsychologie: Schlüsselbegriffe und Konzepte (S. 192–197). Kohlhammer.
Zurück zum Zitat Verillon, P., & Rabardel, P. (1995). Cognition and artifacts: a contribution to the study of though in relation to instrumented activity. European Journal of Psychology of Education, 10(1), 77–101. CrossRef Verillon, P., & Rabardel, P. (1995). Cognition and artifacts: a contribution to the study of though in relation to instrumented activity. European Journal of Psychology of Education, 10(1), 77–101. CrossRef
Zurück zum Zitat Vollrath, H.-J. & Roth, J. (2012). Grundlagen des Mathematikunterrichts in der Sekundarstufe. Spektrum Akademischer Verlag. Vollrath, H.-J. & Roth, J. (2012). Grundlagen des Mathematikunterrichts in der Sekundarstufe. Spektrum Akademischer Verlag.
Zurück zum Zitat vom Hofe, R., & Blum, W. (2016). „Grundvorstellungen“ as a category of subject-matter didactics. Journal für Mathematik-Didaktik, 37(S1), 225–254. CrossRef vom Hofe, R., & Blum, W. (2016). „Grundvorstellungen“ as a category of subject-matter didactics. Journal für Mathematik-Didaktik, 37(S1), 225–254. CrossRef
Zurück zum Zitat Vygotsky, L. S. (1930/1985). Die instrumentelle Methode in der Psychologie. In Ausgewählte Schriften (Bd. 1, S. 309–317). Volk und Wissen. Vygotsky, L. S. (1930/1985). Die instrumentelle Methode in der Psychologie. In Ausgewählte Schriften (Bd. 1, S. 309–317). Volk und Wissen.
Zurück zum Zitat Wild, E., & Möller, J. (2015). Pädagogische Psychologie (2. Aufl.). Springer. Wild, E., & Möller, J. (2015). Pädagogische Psychologie (2. Aufl.). Springer.
Zurück zum Zitat Wollring, B. (2009). Zur Kennzeichnung von Lernumgebungen für den Mathematikunterricht in der Grundschule. In A. Peter-Koop, G. Lilitakis, & B. Spindeler (Hrsg.), Lernumgebungen – Ein Weg zum kompetenzorientierten Mathematikunterricht in der Grundschule (S. 9–23). Mildenberger. Wollring, B. (2009). Zur Kennzeichnung von Lernumgebungen für den Mathematikunterricht in der Grundschule. In A. Peter-Koop, G. Lilitakis, & B. Spindeler (Hrsg.), Lernumgebungen – Ein Weg zum kompetenzorientierten Mathematikunterricht in der Grundschule (S. 9–23). Mildenberger.
Zurück zum Zitat Zech, F. (1998). Grundkurs Mathematikdidaktik (9. Aufl.). Beltz. Zech, F. (1998). Grundkurs Mathematikdidaktik (9. Aufl.). Beltz.
Metadaten
Titel
Digitale Lernumgebungen – Konzepte, Forschungsergebnisse und Unterrichtspraxis
verfasst von
Jürgen Roth
Copyright-Jahr
2022
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-65281-7_6

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