Gegenständliche Materialien oder Computer-Simulationen - Was Funktion(iert)?

Funktionales Denken fördern -

Gegenständliche Materialien oder Computer-Simulationen?

 

Doktorandin: Michaela Scheuring

Betreuer: Prof. Dr. Jürgen Roth

 

Relevanz

 

Funktionale Zusammenhänge sind Bestandteil des Mathematikunterrichts einer jeden Jahrgangsstufe, sie sind relevant für Unterrichtsfächer wie Biologie, Chemie oder Sozialkunde und ebenso im Alltag, z.B. wenn eine Tasse Kaffee abkühlt. Jedoch erkennen Schülerinnen und Schüler nur selten, dass es sich um funktionale Zusammenhänge handelt. Ihr funktionales Verständnis weist oft Schwächen auf und bedarf der Förderung. Diese Studie befasst sich mit der Frage, ob diese Förderung mit Realexperimenten oder Simulationen geschehen sollte.

 

Theoretischer Hintergrund

 

Funktionales Verständnis wird in drei grundlegende Aspekte unterteilt (Vollrath 1989). Der Zuordnungsaspekt umfasst, dass jedem x (die unabhängige Variable) genau ein y (die abhängige Variable) zugeordnet wird. Der Kovariationsaspekt beschreibt das Änderungsverhalten einer Funktion. Er bezieht sich auf die Frage, in welcher Weise sich die abhängige Variable verändert, wenn man die unabhängige variiert. Der Objektaspekt charakterisiert, dass eine Funktion als Ganzes in den Blick genommen und als eigenständiges Objekt behandelt wird. Um das funktionale Verständnis von Schülerinnen und Schülern fördern zu können, muss man diese Aspekte berücksichtigen. Besonders der Kovariationsaspekt bereitet üblicherweise Schwierigkeiten (Rolfes et al. 2013) und bedarf besonderer Aufmerksamkeit.

 

Methode

 

Experimente stellen eine Möglichkeit dar, funktionales Denken zu fördern. Hierbei kann man zwischen Experimenten mit gegenständlichen Materialien und Experimenten mit Simulationen (GeoGebra) unterscheiden. Im Rahmen dieses Projekts wird empirisch untersucht, ob unter Verwendung dieser beiden Zugangsweisen Lernfortschritt im funktionalen Denken von Schülerinnen und Schülern der Jahrgangsstufe 6 hervorrufen werden kann und sich dieser mit Blick auf die verschiedenen Medien gegebenenfalls unterscheidet. Nach der Entwicklung eines Tests zur Messung des funktionalen Denkens werden zunächst im Rahmen einer Vorstudie die geeigneten gegenständlichen Materialien und die entsprechenden Simulationen ausgewählt bzw. gestaltet. In der Hauptstudie wird mittels einer Interventionsstudie im Pre-/Posttest–Design untersucht, ob die beiden Medien einen eventuell unterschiedlich großen Einfluss auf das funktionale Denken der Schülerinnen und Schüler haben. Nach möglichen Ursachen für Unterschiede in den Lernfortschritten der Schülerinnen und Schüler werden mittels qualitative Inhaltsanalyse basierend auf den schriftlich vorliegenden Schülerantworten aus der Intervention untersucht werden.

Literaturverzeichnis

  • Rolfes, T., Roth, J. & Schnotz, W. (2013). Der Kovariationsaspekt von Funktionen in der Sekundarstufe I. In G. Greefrath, F. Käpnick, M. Stein & G. Greefrath (Hrsg.), Beiträge zum Mathematikunterricht 2013. Vorträge auf der 47. Tagung für Didaktik der Mathematik ; Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik vom 4.3.2013 bis 8.3.2013 in Münster (S. 834–837). Münster: WTM Verl. für Wiss. Texte u. Medien; IEEM Institut für Entwicklung und Erforschung des Mathematikunterrichts. Zugegriffen 12.08.2015.
  • Vollrath, H.-J. (1989). Funktionales Denken. Journal für Mathematikdidaktik (10), 3–37.