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Forschung

 
Die Forschung am Institut für Mathematik an der Universität Landau ruht auf zwei Säulen, den Forschungsschwerpunkten Didaktik der Mathematik für alle Stufen der Bildungskette und Angewandte Mathematik.
  • In der Didaktik der Mathematik werden stoffdidaktisch orientierte Lehr-Lern-Umgebungen (auch im Rahmen von mathematischen Schülerlaboren) entwickelt und mathematische Lehr-Lern-Prozesse empirisch erforscht.
  • Der Forschungsschwerpunkt im Rahmen der Angewandten Mathematik ist Mathematische Modellbildung.
  • Die Verbindungen dieser beiden Forschungsrichtungen sind vielfältig. Sie ergeben sich insbesondere durch das gemeinsame Interesse an der Vernetzung von Repräsentationsformen, dem Einsatz neuer Technologien und dem Problemlösen. Dabei werden diese Aspekte unter jeweils ganz eigenen Perspektiven ausgeleuchtet.

 

Forschungslogo klein

Naturwissenschaftlicher Unterricht mit digitalen Medien ist faszinierend und begeistert Schüler wie Lehrer. Doch die moderne Technologie muss pädagogisch und didaktisch sinnvoll eingesetzt werden, um sich positiv auf die Lernprozesse der Schüler auszuwirken.

Innovative Konzepte dafür sollen in den kommenden drei Jahren im Projekt „Die Zukunft des MINT-Lernens" hervorgebracht werden. Die Projektpartner sind die Humboldt-Universität zu Berlin, die Technische Universität Kaiserslautern, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, die Universität Koblenz-Landau und die Universität Würzburg. Sie waren siegreich aus einem bundesweiten Auswahlverfahren hervorgegangen.

Allgemeine Informationen zum Projekt:

Die Zukunft des MINT-Lernens

Informationen zu Teilprojekten des Instituts für Mathematik

  • DiLeSaM (Digitale Lernumgebungen im Sach- und Mathematikunterricht)

   

Graduiertenkolleg Unterrichtsprozesse

Im Graduiertenkolleg wird zu den Themen Lehr- und Lernprozesse geforscht. Dadurch, dass die Fachdidaktiken, Psychologie und empirische Pädagogik zusammenarbeiten, ist die Forschung interdisziplinär. Die interdisziplinäre Orientierung manifestiert sich auch in der Rekrutierung der Graduierten: Für möglichst jedes Projekt werden unterrichtserfahrene Lehrkräfte einerseits und theoretisch sowie forschungsmethodisch gut ausgebildete Universitätsabsolventen der Psychologie und Pädagogik andererseits gewonnen, die in den Projekten gemeinsam forschen und von ihrer Expertise wechselseitig profitieren. Auf diese Weise wird versucht, Brücken zwischen Theorie und Praxis zu schlagen. Der interdisziplinäre Brückenbau ermöglicht eine forschungsmethodisch und theoretisch-konzeptuell multiperspektivische Analyse von Lehr-Lern-Prozessen. Forschungsmethodisch bedeutet Multiperspektivität, dass unterschiedliche Varianten der Bedingungskontrolle (also Feldforschung, Feldexperimente und Laborexperimente) realisiert und in diesem Rahmen multiple Erhebungsverfahren eingesetzt werden. Theoretisch-konzeptuell bedeutet Multiperspektivität, dass auch projektübergreifend konzeptionelle Verknüpfungen zwischen den beteiligten Disziplinen hergestellt werden.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:
Upgrade
 Informationen zu Teilprojekten des Instituts für Mathematik:
Funktionales Denken
Lernmaterialien in Inklusionsklassen
Förderung diagnostischer Kompetenz in der Lehramtsbildung
Realexperiment oder Simulation - Was Funktion(iert)?

   

Modulare Schulpraxiseinbindung als Ausgangspunkt zur individuellen Kompetenzentwicklung

Ziel des Vorhabens ist eine Modulare Schulpraxiseinbindung als Ausgangspunkt zur individuellen Kompetenzentwicklung (MoSAiK) in der ersten Phase der Ausbildung von zukünftigen Lehrerinnen und Lehrern an der Universität Koblenz-Landau. Für das Vorhaben wurde ein holistischer Ansatz zur Professionsentwicklung in der Lehrerbildung mit empirischer Begleitforschung entwickelt, der neben den curricular verankerten Schulpraktika weitere praxisnahe Elemente in die Module der Lehramtsstudiengänge integriert.

Für die Studierenden bilden diese Elemente ein Mosaik, das im Gesamtbild die Anforderungen des Berufsfeldes und Möglichkeiten ihrer Bewältigung zeigt. Die individuelle professionelle Kompetenz der Studierenden wird anhand vielfältiger Anforderungssituationen gefördert, wobei Inklusion als leitendes Prinzip gesehen wird. Fünf Zielfelder konkretisieren das Vorhaben:

  • Weiterentwicklung des bestehenden Lehr-Lern-Angebots als Verknüpfung von Theorie und Praxis
  • verstärkte Einbindung von Praxiselementen und interdisziplinären Lehrveranstaltungen
  • Etablierung von bestehenden Beratungsangeboten, ein Monitoring und systematische Begleitung von Studierenden,   um ihre individuelle Entwicklung präventiv zu unterstützen
  • (Weiter-)Entwicklung von Strukturen und Konzepten für Diagnostik, Differenzierung, Lerngelegenheiten und Unterricht in Kooperation von Sonderpädagogik, Bildungswissenschaften und Fachdidaktiken
  • Transfer von bildungswissenschaftlichen und fachdidaktischen sowie interdisziplinären Forschungserkenntnissen in die Lehramtsstudiengänge.

MoSAiK besteht aus vier Schwerpunkten, in denen insgesamt 17 Forschungsprojekte umgesetzt werden.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:

Mosaik

  • Informationen zu Teilprojekten des Instituts für Mathematik:

Videomaterial als Diagnose- und Reflexionsinstrument im Lehr-Lern-Labor und Großveranstaltungen

   

Diagnose und Adaption medial analysieren und nachhaltig trainieren

Ziel des Projekts DiAmant ist die empirisch abgesicherte Beschreibung von Effekten auf die Diagnose- und Adaptationsfähigkeit von Lehrpersonen, um effiziente Analyse- und Trainingsprogramme entwickeln zu können. Dazu ist die Erforschung domänenspezifischer und fachübergreifender diagnostischer Kompetenz(en) notwendig. Um die entsprechenden Kompetenzen messen und fördern zu können, wird ein digitales Tool bestehend aus Videovignetten, Zusatzinformation, -materialien und Analyse- bzw. Handlungsauftrag (ViViAn) entwickelt und evaluiert, das gleichzeitig als Assessment-Instrument sowie Lern- und Forschungsumgebung dient.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:

DiAmant

  • Informationen zu Teilprojekten des Instituts für Mathematik:

Schule-Unterricht-Lernen

DiAmant: Diagnose und Adaption medial analysieren und nachhaltig trainieren

   

Videovignetten zur Analyse von Unterrichtsprozessen

Mit dem von uns entwickelten Video-Tool ViviAn „Videovignetten zur Analyse von Unterrichtsprozessen“ bieten wir Lehramtsstudierenden die Möglichkeiten, Gruppenarbeitsprozesse von Schülerinnen und Schülern zu analysieren. Neben dem Video stellen wir den Studierenden weitere Materialien zur Verfügung. Darunter befinden sich die mit der Lernumgebung angestrebten Lernziele, die Aufgabe an der die Schülerinnen und Schüler in der gefilmten Situation arbeiten sowie die dabei entstandenen Schülerdokumente. Die Zusatzinformationen können jederzeit parallel zum Video abgerufen werden. Dadurch verfügen ViviAn-Nutzer annährend über die gleichen Informationen, wie eine Lehrkraft, die die Situation im Unterricht beobachtet. Anhand von leitenden Diagnoseaufträgen setzen sich die Studierenden intensiv mit der Situation auseinander und verknüpfen somit das erworbene fachdidaktische Wissen mit der Praxis. Mit dieser Homepage möchten wir Ihnen Einblick in unser Video-Tool ViviAn ermöglichen.

Die Entwicklung von ViviAn wird unterstützt durch die Deutsche Telekom Stiftung.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:

ViviAn

   

Arbeitskreis Lehr-Lernlabore-Mathematik

Auf der GDM-Tagung 2015 in Basel haben sich an einem Arbeitskreis Lehr-Lern-Labore Mathematik (AK LLL) interessierte GDM-Mitglieder zum ersten Mal getroffen. Noch im selben Jahr wurde der AK LLL auf der 1. Herbsttagung des AK Lehr-Lern-Labore Mathematik (AK LLL) vom 26. bis 27.09.2015 in Landau formal als Arbeitskreis der GDM gegründet.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:

AK LLL

Oberseminar Südwest

Das Oberseminar Südwest ist eine gemeinsame Veranstaltung von MathematikdidaktikerInnen aus Hochschulen in Frankfurt, Heidelberg, Landau, Mainz, Paderborn, Saarbrücken und Weingarten. 

Das Oberseminar Südwest findet zweimal jährlich im Wechsel in Saarbrücken und Landau ganztägig statt und dient der offenen Diskussion aktueller unterrichtsrelevanter Forschung und Lehre zu Theorie und Praxis des Mathematikunterrichts, insbesondere der DoktorandÍnnenbildung.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:

Oberseminar Südwest

Fachbereichskolleg des Fachbereichs 7

Das Fachbereichskolleg Bildung und Umwelt fördert, bündelt und entwickelt Kooperationen innerhalb des Fachbereichs 7 an der Schnittstelle Umwelt-Bildung. Das langfristige Ziel des  Kollegs ist es, durch den sukzessiven Aufbau von Kooperationen koordinierte interdisziplinäre Forschungsprojekte bis hin zur erfolgreichen Beantragung von Drittmitteln, z.B. bei der DFG, zu entwickeln. Mitglieder des Fachbereichkollegs sind  Forschungsgruppen, in denen mehrere WissenschaftlerInnen, idealerweise aus mindestens zwei verschiedenen Instituten des Fachbereichs 7, miteinander kooperieren. Forschungsgruppen sind langfristig angelegt, entwickeln koordinierte Kooperationsprojekte und tragen mit ihrer Zielsetzung zum Fachbereichsprofil (Zusammenarbeit fachdidaktische und umweltwissenschaftliche Forschung) bei und verstärken durch ihre Forschung die nationale und internationale Sichtbarkeit des Fachbereichs.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:

Fachbereichskolleg

  • Informationen zu Teilprojekten des Instituts für Mathematik:

Schülerlabore

CampusSchule

CampusSchule verbindet die universitäre Lehre und Forschung mit den Herausforderungen der schulpädagogischen Praxis. In interdisziplinärer Zusammenarbeit kooperieren darin seit 2011 Lehrkräfte mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, um wissenschaftliche Erkenntnisse im Rahmen einer modernen Lehrerbildung sowie in pädagogisch-praktischen Problemlösungen zu gewinnen wie auch einzubeziehen.

Die Leitidee von CampusSchule ist es, vor dem Hintergrund zunehmender Heterogenität in der Gesellschaft, ein allgemeines und konkret anwendbares Modell für die Verknüpfung von universitärer Forschung und Lehre mit der Praxis öffentlicher Schulen zu entwickeln. Dafür werden zunächst langfristige institutionalisierte Kooperationen mit Campus-Schulen verschiedener Schularten auf- und ausgebaut. Perspektivisches Ziel ist der Aufbau eines Netzwerkes CampusSchule, d.h. eines Verbundes aller Campus-Schulen und weiterer interessierter öffentlicher Schulen im südpfälzischen Raum, in denen CampusSchule-Projekte im Rahmen gemeinsamer, wissenschaftlich fundierter Forschung sowie Schul- und Unterrichtspraxis durchgeführt werden.

  • Allgemeine Informationen zum Projekt:

CampusSchule

 

Daten- und Simulationsgestützte Exploration, Analyse und Behandlung von Gefäßverengungen zur Prävention von ischämischen Schlaganfällen

MLgSA: Machine Learning gegen SchlagAnfälle 

Verbundprojekt des Bundesministerium für Bildung und Forschung, Maßnahme ''Mathematik für Innovation'',

Projektpartner:

  • Universität Jena,
  • Technische Universität Kaiserslautern,
  • Universität Koblenz-Landau

Ziel des Verbundprojekts MLgSA ist die Entwicklung von informatischen und mathematischen Analysewerkzeugen für die Verbesserung klinischer Behandlungspfade bei der Exploration, Analyse und Behandlung von Gefäßverengungen, um das daraus resultierende Risiko des ischämischen Schlaganfalls zu reduzieren. Dazu entwickeln wir neue Methoden der Blutflusssimulation und des Maschinellen Lernens sowie neue Optimierungsverfahren für Fluid-Struktur Interaktion (FSI). Basierend auf akquirierten Bilddaten werden wir ein 3D-Modell der Halsschlagader generieren. Darauf aufbauend ist es das Ziel, das Modell für die Blutflusssimulation aufzubereiten und ein Programm zu entwickeln, welches einerseits erlaubt das 3DModell mit den simulierten Blutflussdaten zu explorieren, als auch mit Methoden des Maschinellen Lernens eine Empfehlung für einen operativen Eingriff zu erhalten. Letzteres werden wir mit unseren klinischen Partnern umsetzen, die uns eine Vielzahl klinischer Datensätze zur Verfügung stellen, die - ergänzt um die simulationsbasierten Daten - die Grundlage für eine Einteilung in Schlaganfall- und Nicht-Schlaganfallpatienten bilden. Dies ist die Basis für die Berechnung eines Klassifikators. 

Das Teilprojekt der Universität Koblenz-Landau am Campus Landau entwickelt numerische 3D Modelle und Simulationstools für hämodynamische Strömungen in der Karotis unter Einbeziehung von Fluid-Struktur Interaktion für nicht-Newtonsche Fluide. Die Simulationsergebnisse komplementieren die Patientendaten und werden für das Training der ML-Algorithmen exportiert. Außerdem werden die numerischen Simulationen in Kooperation mit dem Teilprojekt am Campus Koblenz  für die  Optimierungsmethoden für Fluid- Struktur Interaktion Probleme verwendet.

Promotions-/Habilitationsprojekte am Institut für Mathematik

Hier finden Sie Informationen zu den verschiedenen Projekten am Institut für Mathematik der Universität Landau:

Promotions-/Habilitationsprojekte

In diesem Abschnitt finden sich Forschungsprojekte der Didaktik der Grundschulmathematik.

Das Projekt MatheStark knüpft an das Konzept der PriMa Lernwerkstatt an. Es richtet sich an Kinder, die während der Corona-Pandemie die Lust am Mathematiklernen weitgehend verloren haben und einen deutlichen Leistungsabfall im Unterricht zeigen. Diesen sollen spezielle Angebote in Form materialgestützter Lernumgebungen gemacht werden.

MatheStark ist ein vom BMBF gefördertes Projekt im Rahmen des Schülerlabor-Förderprogramms Ease-Corona.


Mehr Informationen zum Projekt MatheStark

 

Dass Kinder bereits vor Schulbeginn Interesse an mathematischen Fragestellungen entwickeln und in alltäglichen Zusammenhängen Mathematik lernen, ist heute unumstritten. Allerdings hat sich auch gezeigt, dass die mathematischen Kompetenzen bereits zu Schulbeginn sehr heterogen sind. Dieser Befund gewinnt an Brisanz, wenn man hinzunimmt, dass die mathematischen Vorerfahrungen zu Schulbeginn einer der stärksten und besten Prädiktoren für weiteres schulisches Mathematiklernen sind. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass alle Kinder bereits vor Schulbeginn in ihrem Mathematiklernen unterstützt werden. Dabei übernehmen Kindertagesstätten angesichts sehr unterschiedlicher Ressourcen der Elternhäuser eine zunehmend wichtige Funktion.

Im Rahmen des Projekt werden Kindertagesstätten und Grundschulen in und um Landau dabei unterstützt, qualitätsvolle mathematische Lerngebote für Kinder im letzten Kindergartenjahr anzubieten. Für die Lernangebote verwenden wir Spiele mit mathematischem Potenzial.

Unterstützungsbausteine sind Fortbildungen für die Fach- und Lehrkräfte und die Bereitstellung von Spielekisten. Im Rahmen des Projekts sollen bereits bestehende Lernangebote weiter entwickelt und evaluiert werden. Studierenden sind in das Projekt eingebunden. Dies dient der Vorbereitung auf spätere Kooperationstätigkeiten von Kindertagesstätten und Grundschulen.

Ziel des Projektes ist es weiter, in einem eng umrissenen Rahmen herauszufinden, ob sich eine Lernbegleitung beim Spielen in Form verbaler Unterstützungsmaßnahmen positiv auf die mathematischen Kompetenzen (Basiskompetenzen Zahlverständnis) von Schulanfängern auswirkt. Es soll insbesondere untersucht werden, ob sich Unterschiede zu einem unbegleiteten Spielen zeigen.
Das Projekt wird vom Pfälzischen Lehrerwaisenstift gefördert und ist ein CampusSchule-Projekt.

Mehr Informationen zum Projekt und zum angegliederten Promotionsprojekt MaReKS (Anja Herrmann)

 

Im Rahmen der Fortbildungsreihe in Kooperation mit dem Landesinstitut für Pädagogik und Medien (Saarland) wurden konkrete Unterrichtssequenzen zur Leitidee Größen und Messen entwickelt, die ausgehend von der Erfassung des jeweiligen Lernstandes der Grundschulkinder die Vielfalt der Lernenden im Blick haben. Vorschläge für die Diagnose und die Entwicklung mathematischer Kompetenzen unter besonderer Berücksichtigung der Heterogenität werden bereichsbezogen nach den mathematischen Größenbereichen Längen, Geld, Zeit, Gewichte, Flächeninhalte und Rauminhalte erarbeitet und erprobt. Eine zentrale Frage bei der Durchführung der Unterrichtssequenzen ist die Einbeziehung von Lern- und Förderangeboten für die gesamte Klasse (natürliche Differenzierung, offene Lernangebote).

Mehr Informationen zum Projekt

 

Im Rahmen der Fortbildungsreihe am Pädagogischen Landesinstitut in Speyer wurden konkrete Unterrichtssequenzen entwickelt, die ausgehend von der Erfassung des jeweiligen Lernstandes der Grundschulkinder die Vielfalt der Lernenden im Blick haben. Vorschläge für die Diagnose und die Entwicklung mathematischer Kompetenzen unter besonderer Berücksichtigung der Heterogenität werden bereichsbezogen nach den mathematischen Leitideen Raum und Form, Zahlen und Operationen, Größen und Messen sowie Daten, Häufigkeit und Wahrscheinlichkeit erarbeitet und erprobt. Eine zentrale Frage bei der Durchführung der Unterrichtssequenzen ist die Einbeziehung von Lern- und Förderangeboten für die gesamte Klasse (natürliche Differenzierung, offene Lernangebote).

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Anschauungsmittel und damit verbundene konkrete Handlungen von SchülerInnen nehmen im arithmetischen Anfangsunterricht einen hohen Stellenwert ein. Die Perspektive der Lehrenden auf Arbeitsmittel und ihr didaktisches Potential wurde in diesem Zusammenhang bisher noch wenig erforscht. In einer qualitativen Studie wurde anhand von Leitfadeninterviews untersucht, welche Überlegungen Lehrkräfte bei der Auswahl von Anschauungsmitteln anstellen und welche Überzeugungen die Basis ihres unterrichtlichen Handelns bilden. Zu klärende Fragen waren unter anderem, welche Kriterien Lehrende der Verwendung von Arbeitsmitteln zugrunde legen, in welchen Funktionen sie im Unterricht eingesetzt werden und wie Lehrkräfte den Einsatz einführen, begleiten oder eine Ablösung vom Material unterstützen.

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Obwohl MultiplikatorInnen in den staatlichen Fortbildungssystemen eine große Bedeutung zukommt, gibt es kaum Forschung diesbezüglich und demzufolge zahlreiche Forschungsdesiderata. Exemplarisch wird deshalb die Situation in Baden-Württemberg genauer betrachtet werden. In einer schriftlichen Befragung wurden Daten zur Berufsbiographie, zur aktuellen berufliche Situation und zu den Fortbildungsaktivitäten der MultiplikatorInnen für den Mathematikunterricht an Grundschulen erhoben. Eine anschließende Interviewstudie gibt Einblick, in welcher Weise MultiplikatorInnen für den Mathematikunterricht an Grundschulen ihre Fortbildungen planen und gestalten, welche Überzeugungen dahinterstehen und welches Rollenverständnis sie haben.

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