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About this book

Ungeachtet der breiten und intensiven Nutzung digitaler Medien in der Studieneingangsphase – insbesondere im Bereich mathematiknaher Studiengänge – bleiben viele Facetten dieses Einsatzes nach wie vor unklar. Insbesondere ist wenig darüber bekannt, wie sich das Mathematiklernen mit Lernvideos, Moodle-Lektionen oder anderen instruktionalen Medien in Lernendenpaaren gestaltet. Diesem Forschungsfeld widmete sich das vom BMBF geförderte Projekt mamdim – Mathematiklernen mit digitalen Medien.Im vorliegenden Band werden, basierend auf der detaillierten Darstellung fünf erfolgreicher Gestaltungskonzepte verschiedener Hochschulstandorte, Beiträge zu zentralen Fragen des beschriebenen Forschungsfeldes geleistet:Wie intensiv kommunizieren paarweise Lernende über zentrale mathematische Inhalte?Können bestimmte Gestaltungsmerkmale der eingesetzten Medien eine solche mathematikbezogene Kommunikation anregen?Wie wirken sich Lernvideos und andere Medien auf Motivation und Selbstkonzept der Lernenden aus?Was sind erfolgreiche Gestaltungskonzepte für digitale Instruktionsformate?Welche Rolle spielt die Anfertigung und Nutzung klassischer handgeschriebener Notizen beim Lernen mit den digitalen Medien?Abschließend werden die zentralen Ergebnisse zusammengefasst und konkrete Transferempfehlungen für all jene abgeleitet, die instruktionale Medien konzipieren, konkret gestalten oder einsetzen möchten.

Table of Contents

Frontmatter

Kapitel 1. Mathematiklernen mit digitalen Medien – Ausgangslage, Konzeption und Durchführung des Projektes mamdim

Zusammenfassung
Dieses Kapitel gibt einen Einblick in den Einsatz digitaler instruktionaler Medien (Lernvideos, Moodle-Lektionen, Screencasts), die mittlerweile auf vielfältige Art und Weise an Hochschulen verbreitet sind. Darüber hinaus werden ausgewählte Einflussfaktoren auf das Lernen mit instruktionalen Medien aufseiten des Lernmediums und der Lernenden dargestellt. Das vom BMBF geförderte Projekt mamdim (Mathematiklernen mit digitalen Medien), seine Partnerprojekte sowie die im Rahmen des Projektes durchgeführten Studien werden überblicksartig vorgestellt. Abschließend wird eine kurze Beschreibung der folgenden Buchkapitel vorgenommen, um den Leserinnen und Lesern eine Orientierung über die Inhalte dieses Abschlussbandes zu geben.
Alexander Salle, Stefanie Schumacher, Mathias Hattermann

E-Learning-Konzepte der Projektpartner

Frontmatter

Kapitel 2. Lernmodule zu Themenbereichen der Vorlesung Statistik I und II im Studiengang Psychologie der Universität Bielefeld

Zusammenfassung
Im Rahmen des aus dem Qualitätspakt Lehre geförderten Programms richtig einsteigen. wurden an der Universität Bielefeld innovative Lehrangebote zur Unterstützung der Studierenden bei der Bewältigung der Studienanforderungen im ersten Studienjahr entwickelt. Im Fachbereich Psychologie wurden unter anderem Lernmodule zu fachrelevanten mathematischen Studieninhalten entwickelt, um das Verständnis der Vorlesungsinhalte in Statistik zu erleichtern und die Studienanfängerinnen und Studienanfänger in ihrer Kompetenzentwicklung zu unterstützen. Im Rahmen der mamdim-Forschungskooperation wurden zwei dieser Lernmodule (zu den Themen Deskriptivstatistik und Varianz und Standardabweichung) insbesondere hinsichtlich der verwendeten digitalen instruktionalen Medien evaluiert.
Sarah Bebermeier, Fridtjof W. Nussbeck, Kim L. Austerschmidt

Kapitel 3. Kurzes Tutorium Statistik – Statistik-Videos auf YouTube

Zusammenfassung
Die Serie Kurzes Tutorium Statistik bemüht sich primär um die Vermittlung des Sinnes statistischer Methoden. Die Gestaltung der auf YouTube veröffentlichten Lernvideos folgt der Idee, dass anhand einer einfachen, alltäglichen Problemstellung ein praktisches Verständnis konkreter quantitativer Lösungsansätze besonders gut erzeugt werden kann. Studierende sollen hierdurch motiviert werden, sich intensiv mit den behandelten Verfahren auseinanderzusetzen. In diesem Kapitel werden die Rahmenbedingungen und die grundlegende Konzeption des „Kurzen Tutoriums Statistik“ erläutert sowie die konkrete Umsetzung des Videos zu Streumaßen exemplarisch vorgestellt.
Mathias Bärtl

Kapitel 4. Mathematiklernen mit digitalen Medien am Beispiel von moodle-Lernmodulen

Zusammenfassung
Die Hochschule Pforzheim nutzt seit 2012 verstärkt moodle-Lernmodule im Learning Management System (LMS) der Hochschule. Während der stattfindenden Mathematikvorkurse haben die Studienanfängerinnen und -anfänger die Möglichkeit, ihre Vorkenntnisse zu überprüfen und in einem Blended Learning Szenario zu verbessern. Vorher-/Nachher-Tests haben ergeben, dass durch die Teilnahme an diesen Vorkursen die Leistungen deutlich besser werden.
In diesem Beitrag werden die methodische Aufbereitung der für die mamdim-Studie ausgewählten Lehrinhalte Lage- und Streumaße aus dem Bereich der deskriptiven Statistik in Anlehnung an die Methode der Direkten Instruktion, die Kriterien deren Strukturierung, gestalterische und didaktische Unterstützungen des Lernens sowie die Ausnutzung bestimmter Möglichkeiten des LMS beschrieben.
Ralph Hofrichter

Kapitel 5. Ein moodle-Lernarrangement zur beschreibenden Statistik

Zusammenfassung
An der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) wurden innerhalb des Projektes Anfangshürden erkennen und überwinden: Blended Learning zur Unterstützung der fachspezifischen Studienvorbereitung und des Lernerfolges im ersten Studienjahr videobasierte Tests entwickelt und deren Nutzungsweisen durch Studierende untersucht. Hierbei wurden die mit Tests angereicherten Lernvideos in bestehende (digitale) Lehrkonzepte eingebunden. Das Konzept für die Erstellung solcher videobasierten Tests und deren Einbindung an der BTU werden im Artikel vorgestellt. Die Darlegung der technischen Hintergründe sowie eine Reflexion der Gesamtkonzeption erfolgen anhand mediendidaktischer Leitlinien und mathematikdidaktischer Theorien.
Christian Steinert, Olga Wälder, Mathias Hattermann

Kapitel 6. Konzeption segmentierter Lernvideos zu Lage- und Streumaßen für Lehramtsstudierende

Zusammenfassung
Im Rahmen eines Mathematikvorkurses für Lehramtsstudierende der Primar- und Sekundarstufe I wurden instruktionale E-Learning-Materialien zur Einführung von Lage- und Streumaßen konzipiert. Neben der Ausgangslage und der Zielsetzung des Vorhabens wird das Konzept zur Umsetzung der Videopräsentationen detailliert vorgestellt. Dabei wird auf die Skriptkonzeption, die Gestaltungsprinzipien zur visuellen Umsetzung und die einzelnen Darstellungselemente eingegangen. Abschließend wird das Drehbuch eines Videoausschnitts zur Varianz dargelegt und mit den theoretischen Hintergründen verknüpft.
Alexander Salle, Marcel Krause

Ergebnisse des mamdim-Projektes

Frontmatter

Kapitel 7. Umgang von Studierenden mit Lage- und Streumaßen: Quantitative Leistungsdaten und individuelle Fehlermuster

Zusammenfassung
Im Rahmen des Projektes mamdim nahmen ca. 300 Studierende des ersten Studienjahres von vier verschiedenen Universitäten an Leistungstests zur beschreibenden Statistik vor und nach einer Interventionsphase mit jeweils einem von der betreffenden Hochschule selbst erstellten digitalem Lernmedium teil. Dieses Datenmaterial wurde genutzt, um sowohl ein Abbild des Ist-Zustandes bezüglich der Kompetenzen von Studienanfängerinnen und -anfängern im Bereich der beschreibenden Statistik zu erhalten als auch um Bearbeitungserfolge an unterschiedlichen Itemkategorien aufzuzeigen. Quantitative Auswertungen zeigen, dass technische Items tendenziell besser bearbeitet werden als nicht-technische Items, welche eher begriffliche bzw. anwendungsbezogene Kompetenzen zur Lösung erfordern. Dazu wird zunächst der den Leistungstests zugrunde liegende Kompetenzkatalog vorgestellt und anhand von Beispielitems illustriert und diskutiert. Signifikante Unterschiede beim Bearbeitungserfolg der Studierenden können weiterhin zwischen Lösungsquoten von Lage- und Streumaßen zugunsten der Lagemaße im Vor- und Nachtest nachgewiesen werden. Die Entwicklung zwischen Vor- und Nachtest kann aufgrund der Unterschiedlichkeit dieser beiden Tests lediglich mit einer qualitativen Beurteilung des Lernerfolgs an allen Standorten positiv beurteilt werden. Auf inhaltlicher Seite erweist sich das Konzept der Standardabweichung aufgabenübergreifend und sowohl im Vor- als auch im Nachtest in Einklang mit der bisherigen Forschungsliteratur in nicht digitalen Settings als sehr schwierig. Im Rahmen einer qualitativen Analyse von ausgewählten Aufgabenbearbeitungen des Nachtests lassen sich zudem verschiedene Fehlkonzepte bei der Arbeit mit dem Median bzw. dem arithmetischen Mittel bei den Studienanfängerinnen und -anfängern identifizieren, welche bekannte Fehlkonzepte ausdifferenzieren und somit einerseits für die Konzeption von instruktionalen Medien und andererseits als Ansatzpunkte für weitere fachdidaktische Untersuchungen Verwendung finden können.
Mathias Hattermann, Daniel C. Heinrich, Alexander Salle, Stefanie Schumacher

Kapitel 8. Wann und wie lange kommunizieren Studienanfängerinnen und -anfänger beim paarweisen Lernen mit digitalen Instruktionsmaterialien?

Zeitliche Aspekte des Kommunikationsverhaltens von Studienanfängerinnen und -anfängern beim Lernen mit und ohne fokussierende Fragen
Zusammenfassung
Beim paarweisen Lernen mit digitalen Instruktionsmaterialien treten vielfältige Interaktionen zwischen den Lernpartnerinnen und Lernpartnern auf. Neben der Betrachtung zeitlicher Aspekte des Kommunikationsverhaltens (Zeitpunkt des Auftretens in der Lernphase, Verteilung und Länge der Kommunikationsphasen) wird dessen Beeinflussung durch fokussierende Fragen untersucht, die die Lernenden während der Lernphase beantworten. Darüber hinaus werden formatspezifische Eigenschaften der digitalen Instruktionsmaterialien bzgl. ihres Einflusses auf das Kommunikationsverhalten der Probanden in den Blick genommen. Standortübergreifend zeigt sich vermehrte mathematikbezogene Kommunikation während der Bearbeitung fokussierender Fragen in Bezug auf die durchschnittliche mathematikbezogene Kommunikationsdichte; letztere wird zudem während der gesamten Lernphase durch Eigenschaften der eingesetzten Medien sowie verschiedene Lernendengruppen beeinflusst. Generell erweisen sich Pausen in den Audiokommentaren bzw. in dem Ablauf der digitalen instruktionalen Medien als förderlich für die Kommunikation über Mathematik.
Alexander Salle, Stefanie Schumacher

Kapitel 9. Kommunikationsverhalten von Dyaden und der Einfluss auf den Lernerfolg in kollaborativen Lernsituationen

Zusammenfassung
In diesem Kapitel stellen wir ein theoretisches Instrument basierend auf dem Interactive-Constructive-Active–Passive-Framework vor, das zur Analyse des Kommunikationsverhaltens von Dyaden, einem Paar von Lernenden, in kollaborativen Lernsituationen geeignet ist. Es zeigt sich, dass dieses Instrument zur Analyse von Videoaufzeichnungen von Dyaden, die mit verschiedenen Lernumgebungen beschreibende Statistik lernen, geeignet ist und eine Abhängigkeit zwischen dem so erfassten Kommunikationsverhalten der Dyaden und dem potentiellen Lernerfolg bestehen kann.
Daniel C. Heinrich, Mathias Hattermann

Kapitel 10. Motivationale Aspekte beim E-Learning von beschreibender Statistik

Zusammenfassung
Motivation kann als zentrales Konstrukt für die Erklärung von menschlichem Verhalten angesehen werden. Die Beziehungen zwischen den verschiedenen motivationalen Konstrukten wie Leistungsmotivation, Interesse, Selbstkonzept und Selbstwirksamkeit sind bisher erst teilweise geklärt, ihr Einfluss auf die Kompetenzentwicklung und den Lernerfolg von Individuen ist jedoch unbestritten. Wie genau verhalten sich aber diese motivationalen Aspekte bei unterschiedlichen Instruktionsformaten des E-Learnings, beim kollaborativen Lernen und bezüglich des spezifischen Inhaltsgebiets der beschreibenden Statistik? Die mamdim-Studie möchte Antworten auf diese bisher größtenteils ungeklärten Zusammenhänge geben.
Stefanie Schumacher

Kapitel 11. Notizenmachen als Dokumentengenese

Theoretische Betrachtungen und empirische Analysen von Notationsprozessen beim Mathematiklernen mit Lernvideos zur beschreibenden Statistik
Zusammenfassung
Notizenmachen stellt eine wichtige Lernstrategie beim Lernen mit YouTube-Videos, kommentierten Präsentationen oder Screencasts dar. Während aus einer fachübergreifenden psychologischen Perspektive eine Vielzahl an Kenntnissen über Notationsprodukte (Notizen) und deren Wirkung auf Lernprozesse vorliegt, ist über – insbesondere fachspezifische – Notationsprozesse wenig bekannt. Nach der Einführung des Notationsverhaltens zur strukturierten Beschreibung solcher Prozesse wird die Theorie des documentational approach dargestellt und auf den Kontext des Notizenmachens übertragen. Anhand der detaillierten Analyse einer Fallstudie zweier Lehramts-Studentinnen, die sich mit einem Lernvideo zentrale Begriffe der beschreibenden Statistik aneignen, werden typische Instrumentierungs- und Instrumentalisierungsprozesse sowie Nutzungsmuster und operationale Invarianten herausgearbeitet. In den Ergebnissen wird deutlich, wie verschiedene Ressourcen (Lernvideo, Partner/in, Notationsmöglichkeiten, u. a.) bei den verschiedenen Kernaktivitäten des Notizenmachens genutzt werden und welche Rolle mathematische Charakteristika für die inhaltlichen und performativen Aspekte des Notationsverhaltens spielen.
Alexander Salle

Kapitel 12. Zusammenfassung der Ergebnisse und Transfermöglichkeiten in die Hochschulpraxis

Zusammenfassung
Der Fokus des mamdim-Projektes lag auf den Chancen und Herausforderungen des Einsatzes digitaler instruktionaler Medien in der Studieneingangsphase verschiedener Studiengänge, in denen mathematische Konzepte eine wichtige Rolle spielen. Dazu wurden fünf digitale Instruktionsmedien verschiedener Hochschulen in einem gemeinsamen Studiendesign sowohl hinsichtlich ihrer Bearbeitung durch einzeln sowie paarweise Lernende als auch bezüglich der Unterstützung bzw. Nicht-Unterstützung durch fokussierende Fragen untersucht.
Mathias Hattermann, Alexander Salle, Stefanie Schumacher, Daniel C. Heinrich
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