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Projekte

ab SoSe 2018 Im Fokus des Projekts Symm@Math steht die Erforschung des Erwerbs
von inhaltlichen Vorstellungen zum Symmetriebegriff und
der Identifikation diesbezüglicher Fehlvorstellungen. Im Sinne eines
Design-Based-Research Projektes sollen Fehlvorstellungen identifiziert,
produktive Aufgaben zur Erzeugung eines kognitiven Konfliktes
konzipiert und deren Nutzung durch Schülerinnen und Schüler untersucht
werden. Hierbei sollen in weiteren Untersuchungen die Güte der
produktiven Aufgaben zum Aufbau elaborierter Vorstellungen verbessert
werden. Diese Aufgabentypen werden auch handlungsorientiert
gestaltet, um in heterogenen Gruppen bspw. zur Thematisierung der
Drehsymmetrie eingesetzt werden zu können. Im Rahmen eines ersten
Design-Experiments in einer 6. Kasse einer Hauptschule konnten
unterschiedliche Fehlvorstellungen zur Achsen- und Drehsymmetrie
identifiziert werden. Vorschläge zu produktiven Aufgabentypen, die
speziell einen kognitiven Konflikt mit der zugrundeliegenden Fehlvorstellung
provozieren und erste Evaluationen zu deren Verwendung
liegen ebenfalls vor. Im nächsten Schritt werden Klassen der Jahrgangsstufen
5 und 6 in den Zahlenraum der Universität Paderborn
eingeladen, um das erarbeitete Konzept zur Behandlung der Drehsymmetrie
erstmals zu Jahresbeginn 2019 zu erproben. Die Heinz-
Nixdorf-Gesamtschule in Paderborn hat bereits ihr Interesse bekundet
und wird im Frühjahr 2019 am Projekt teilnehmen.
Forschungsfragen (Auswahl):
Welche inhaltlichen Vorstellungen und Fehlvorstellungen zur Achsenund
Drehsymmetrie können bei Lernenden der frühen Sekundarstufe
I identifiziert werden?
Gemäß welcher Design-Elemente sind substantielle Aufgaben zu konzipieren,
damit Lernende tragfähige Vorstellungen zur Symmetrie
aufbauen und Fehlvorstellungen überwinden können?
Methoden: Design-Based-Research Projekt, das evtl. durch halbstandardisierte
Interviews ergänzt wird
Projektpartnerin: Prof. Dr. Uta Häsel-Weide (Universität Paderborn,
inklusiver Mathematikunterricht)
  Das Projekt mamdim (Mathematik lernen mit digitalen Medien in
der Hochschuleingangsphase) untersucht die Nutzung und Wirkung
von digitalen Medien beim Lernen von Mathematik beim Übergang
zur Hochschule. Zentral sind dabei neben Wirkungszusammenhängen
die Untersuchung der konkreten Lern- und Kommunikationsprozesse
der Lernenden. Die digitalen Medien und Konzepte der Kooperationspartner
aus Bielefeld, Cottbus, Offenburg und Pforzheim, die
u. a. in der Psychologie, den Wirtschaftswissenschaften und der
Informatik konzipiert wurden, werden vergleichend untersucht. In
allen konzipierten Einführungs- bzw. Brückenkursen steht die Auseinandersetzung
am gemeinsamen Inhalt der deskriptiven Statistik
(Lagemaße und Streumaße) im Fokus der Untersuchung. Hierbei
werden Lernprozesse von einzeln Lernenden und Dyaden analysiert
und miteinander verglichen. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die
Analyse von Kommunikationsprozessen bei der Bearbeitung der Materialien
dar. Darüber hinaus ist ein weiteres Ziel des Projektes die
Untersuchung von Sichtweisen der Nutzerinnen und Nutzer hinsichtlich
der Verwendung und Bearbeitung von fokussierenden Fragen in
digitalen Lernmedien zur Unterstützung des Lernprozesses, um u. a.
die digitalen Medien konzeptuell verbessern zu können.
Forschungsfragen (Auswahl):
Inwieweit stellen sich bestimmte digitale Formate (Lehrvideo, Screencast,
interaktives pdf-Dokument) bei der Behandlung ausgewählter
mathematischer Inhalte zur deskriptiven Statistik bei vergleichbaren
Ausgangskompetenzen der Probanden als besonders lernförderlich
heraus? Inwiefern ist die Wirkung dieser Formate abhängig von der
Bearbeitungsform von einzeln Lernenden oder Dyaden? Welchen Einfluss
hat die Kommunikation von Dyaden während der Bearbeitung
eines digitalen Mediums auf den Lernzuwachs?
Welche Ausprägungen weisen Studierende der Studieneingangsphase
hinsichtlich Leistungsmotivation, Interesse, Selbstkonzept und Selbstwirksamkeit
in beschreibender Statistik auf und inwieweit hängen
diese Ausprägungen mit dem sozialen Kontext (einzelne Lernende/
Dyade) und den fokussierenden Fragen zusammen?
Methoden: Dominanz quantitativer Methoden, insbesondere Korrelationsanalysen, Mittelwertanalysen, Signifikanztests
ProjektpartnerIn: Prof. Alexander Salle, Dr. Stefanie Schumacher
(beide Universität Osnabrück)                                                                         Weitere Projektbeteiligte: Prof. Mathias Bärtl (Hochschule Offenburg), Dr. Sarah Bebermeier (Universität Bielefeld), Dr. Ralph Hofrichter (Hochschule Pforzheim), Christian Steinert (Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg)
Aktuell sind bereits einige Ergebnisse des mamdim-Projektes publiziert,
vgl. Publikationen. Der Abschlussband mit weiteren
zentralen Ergebnissen und Beiträgen erscheint im Jahr 2019 beim
Springer-Verlag. Die Beiträge befinden sich bereits im externen
Reviewprozess.
seit SoSe 2018 Das Projekt StinMa (Start in höhere Mathematik) ist in der Hochschuldidaktik angesiedelt und untersucht die Einstellungen von Studierenden des Lehramts Grundschule hinsichtlich deren Motivation
und Einstellung in Bezug auf Hochschulmathematik und Schulmathematik.
Weiterhin werden innerhalb der Veranstaltung Elemente der Zahlentheorie und Algebra, welche im letzten Mastersemester für die Studierenden des Grundschullehramtes angeboten wird, Verstehenshürden und Misskonzepte zum Umgang mit dem Gruppenbegriff analysiert. Das Projekt setzt bei Studierenden des Grundschullehramtes an, um aus diesen Ergebnissen auch Handlungsmöglichkeiten für die Thematisierung des Gruppenbegriffs in anderen Studiengängen abzuleiten und insbesondere um handlungsorientierte und inhaltlich verankerte Materialien (z. B. zur Symmetriegruppe oder Restklassengruppe) zu entwickeln, welche in vorbereitenden Kursen für MINT-Studiengänge auch in der Schule eingesetzt werden können, um zur Reduktion der Übergangsproblematik Schule/Hochschule beizutragen. Erste Datenerhebungen aus dem vergangenen Sommersemeser liegen vor und die Ergebnisse werden voraussichtlich im Jahr 2019 publiziert. Die Datenerhebung wird im kommenden
Sommersemester in der gleichen Veranstaltung mit modifizierten
Items fortgesetzt.
Forschungsfragen (Auswahl):
Wie kann die generelle Leistungsmotivation von Studierenden des
Grundschullehramtes eingeschätzt werden? Gibt es hierbei Unterschiede
zwischen Studierenden, die das Fach mit/ohne Vertiefung in
mathematischer Grundbildung studieren?
Inwiefern unterscheidet sich das Selbstkonzept, die Selbstwirksamkeit
und das Interesse von Studierenden des Grundschullehramtes, wenn
diese Aspekte hinsichtlich auf a) die Mathematik wie sie inhaltlich
und methodisch an der Grundschule und der Sekundarstufe 1 gelehrt
wird und b) die Mathematik wie sie inhaltlich und methodisch an
der Hochschule gelehrt wird, untersucht werden? Gibt es hierbei Unterschiede
zwischen Studierenden, die das Fach mit/ohne Vertiefung
in mathematischer Grundbildung studieren?
Welche Verstehenshürden und Misskonzepte können beim Erlernen
des mathematischen Gruppenbegriffs beobachtet werden?
Welche inhaltlichen Beispiele von Gruppen sind geeignet, um einen
kompetenten Umgang mit dem abstrakten Gruppenbegriff zu ermöglichen?
Inwiefern gelingt es Studierenden dieser Kohorte nach der
Thematisierung des abstrakten Gruppenbegriffs, neue und bislang
nicht bekannte Strukturen auf deren Gruppenstruktur zu untersuchen?
Wie können Materialien für den Schulunterricht in der
Sekundarstufe II gestaltet werden, um auf inhaltlicher Ebene den
Gruppenbegriff zu thematisieren?
Methoden: Fragebogen, induktive Kategorienbildung (qualitativ),
halbstandardisierte Interviews
Projektpartner: Für die weitere Arbeit noch offen, Interesse an der
Zusammenarbeit wurde bereits von mehreren Mitgliedern des khdm
bekundet
seit WiSe 2018/19 Das Projekt VerNut (Vergleich der Nutzung externer Repräsentationsformen)
befindet sich zur Zeit im Aufbau. Hierbei soll die Nutzung
durch Schülerinnen und Schüler von externen Repräsentationsformen
wie Zeichnungen, Rechnungen, Tabellen und verbalen Beschreibungen
bei der Beantwortung problemhaltiger Textaufgaben analysiert
und verglichen werden. Im Bereich der Grundschule liegen hierzu
bereits Untersuchungen in der Dissertation von Frau Jun. Prof. Nina
Sturm vor, in der auch die Wirksamkeit eines gezielten Trainings zur
Verbesserung der Problemlösefähigkeit bei gleichzeitiger Verwendung
externer Repräsentationsmöglichkeiten gezeigt werden konnte. Im
Projekt soll untersucht werden, ob und inwiefern externe Repräsentationen
für die Lösung der gleichen Aufgaben von Schülerinnen
und Schülern der Sekundarstufe I genutzt werden und inwiefern sich
diese von der Verwendung der Grundschüler unterscheiden. In einem
weiteren Schritt soll untersucht werden, inwiefern ein an das
erfolgreiche Training der Grundschule adaptiertes Training auch die
Problemlösefähigkeiten der Schülerinnen und Schüler in der Sekundarstufe
I verbessern kann.
Forschungsfragen (Auswahl):
Welche Indikatoren zeichnen in Abhängigkeit des verwendeten Hilfsmittels
(Zeichnungen, Rechnungen, Tabelle, verbale Beschreibung)
eine gute Lösung einer Problemlöseaufgabe aus?
Inwiefern korreliert die Selbsteinschätzung der Aufgabenschwierigkeit
durch die Lernenden vor der Bearbeitung mit der zur Aufgabenlösung
konstatierten Problemlösekompetenz?
Inwiefern unterscheiden sich die Lösungswege von leistungsstärkeren
und leistungsschwächeren Lernenden über die Richtigkeit des Ergebnisses
hinaus?
Welche Strategien und Hilfsmittel benutzen die Lernenden zur Lösung
der Teufelsaufgabe (eine für Schülerinnen und Schüler der
Primarstufe schwierige Aufgabe, die durch Rückwärtsarbeiten gelöst
werden kann)?
In welcher Hinsicht sind die Ergebnisse der Schülerinnen und Schüler
der Primarstufe (aus der Dissertation Sturm und den darüber hinaus
gestellten Forschungsfragen) auf Lernende der Sekundarstufe I
übertragbar?
Methoden: Korrelationsanalysen, Regressionsanalysen, Faktorenanalysen
(quantitativ), induktive Kategorienbildung (qualitativ)
Projektpartnerin: Jun. Prof. Dr. Nina Sturm (Pädagogische
Hochschule Ludwigsburg)
ab SoSe 2019 PEGASUS(Sek I)
Das Projekt PEGASUS (Positive Beispiele zu negativen Zahlen - Unterrichtsstudien zur Steigerung der individuellen Förderung in inklusiven Lerngruppen der Sekundarstufe I) befindet sich momentan im Aufbau. Im Projekt PEGASUS werden verschiedene didaktische Modelle zur Einführung grundlegender Rechenoperationen mit negativen Zahlen in multiprofessionellen Teams aus Regelschullehrkräften, Lehrkräften der sonderpädagogischen Förderung sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Mathematikdidaktik und der inklusionsbezogenen Unterrichtsforschung entwickelt, mehrfach erprobt und optimiert. Unterrichtsstudien (engl. Lesson Studies) berücksichtigen in besonderer Weise die Ausgangslage des Systems Lehrkräfte/Lerngruppe als auch die Merkmale wirksamer LehrerInnenfortbildungen. Das Projekt knüpft unmittelbar an das gemeinschaftliche Projekt Positive Beispiele zu negativen Zahlen an der Laborschule Bielefeld an, das zwischen 2011 und 2015 durchgeführt wurde. Die Laborschule Bielefeld ist eine inklusive Versuchsschule des Landes Nordrhein-Westfalen. Aufbauend auf den existierenden Vorarbeiten ist ein Förderantrag bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft geplant, der spätestens bis zum Frühsommer 2020 eingereicht werden soll. Das auf drei Jahre ausgerichtete Projekt umfasst ein Fördervolumen (ohne Overhead) von rund 350.000
Methoden: noch offen
Projektpartner: Prof. Dr. Harry Kullmann (momentan noch Universität
Koblenz Landau, Ruf an die Universität Paderborn auf die Professur für Sonderpädagogische Förderung und Inklusion mit dem Schwerpunkt Schulentwicklungs- und Unterrichtsforschung), Reto
Friedli (Schulleiter der Peter Gläsel Schule Detmold)
WiSe 2014/15 - WiSe 17/18 Projekt mamdim (Mathematiklernen mit digitalen Medien)
Innerhalb des vom BMBF geförderten Projektes wurde die Nutzung von
interaktiven digitalen Medien beim Lernen von Mathematik beim Übergang
zur Hochschule untersucht. Der Förderzeitraum ist mittlerweile
beendet und der Abschlussband zum Reviewverfahren eingereicht. Da
die Arbeit nach dem Förderzeitraum am Projekt weiterhin andauert, erfolgt
die genauere Darlegung der Ziele und des Vorgehens im Abschnitt
Aktuelle Projekte.
Projektpartner: Prof. Dr. Alexander Salle (Universität Osnabrück)
Weitere Projektbeteiligte: Prof. Mathias Bärtl (Hochschule Offenburg),
Dr. Sarah Bebermeier (Universität Bielefeld), Dr. Ralph Hofrichter
(Hochschule Pforzheim); Christian Steinert (Brandenburgische
Technische Universität Cottbus-Senftenberg)
WiSe 2011/12 - WiSe 2015/16 Positive Beispiele zu negativen Zahlen – Unterrichtstudien zum individualisierten Mathematikunterricht in inklusiven Lerngruppen
Das zentrale Vorgehen bestand in der Erprobung von Unterrichtsstudien
im inklusiven Mathematikunterricht der Laborschule Bielefeld (Versuchsschule
des Landes Nordrhein-Westfalen) anhand des ursprünglich in Japan
entwickelnden methodischen Vorgehens von Lessons Studies, wobei
Lehrpersonen und Forschende eng kooperieren und Unterrichtsstunden
gemeinsam reflektieren. Das mathematikdidaktische Ziel bestand in der
Konzeption von innovativem und speziell auf die Lernenden bezogenem
Unterrichtsmaterial zum Umgang mit ganzen Zahlen sowie der Evaluation
des Unterrichts. Es wurden zwei komplette Reihen zum Umgang
mit ganzen Zahlen in der Sekundarstufe 1 und eine Intervention in
der Primarstufe durchgeführt, wobei eine Videographierung aller Unterrichtsstunden stattfand und teilweise im Team-Teaching unterrichtet
wurde.
Methoden: Leistungstests, teilstandardisierte Interviews, Evaluationsinstrumente
zur Erhebung der Einschätzung der partizipierenden Schülerinnen
und Schüler
Zentrale Ergebnisse: Diverse konkrete Unterrichtsvorschläge zur Thematisierung ganzer Zahlen, auch für inklusive Lerngruppen, Identifikation
von Fehlvorstellungen und Verständnishürden
Projektpartner: Prof. Dr. Rudolf vom Hofe (Fakultät für Mathematik),
Prof. Dr. Harry Kullmann (Wissenschaftliche Einrichtung der Laborschule,
Fakultät für Erziehungswissenschaft)
Weitere Projektbeteiligte: Paula Althoff (Lehrerin an der Laborschule),
Reto Friedli (Lehrer an der Laborschule), Frauke Viehmeister
(Lehrerin an der Laborschule)
WiSe 2012/13 –SoSe 2014 Kooperation im hochschuldidaktischen Bereich zur Unterstützung der
Technischen Fakultät an der Universität Bielefeld bei der Konzeption von
speziellen Kursen zur Erhöhung der Bestehensquote in Nachklausuren
zu einführenden Mathematikvorlesungen in Informatikstudiengängen.
Innerhalb des Projektes erfolgten Auswertungen von Klausurbearbeitungen
zu individuellen Fehlermustern insbesondere zur Integralrechnung.
Anhand der Analysen wurde der entsprechende Kurs modifiziert, sodass
die Bestehensquote signifikant gesteigert und die Kurskonzeption nachhaltig
verbessert werden konnte.
Methoden: teilnehmende Beobachtung, induktive Kategorienbildung
von Fehlermustern bei Klausurbearbeitungen
Zentrale Ergebnisse: signifikante Steigerung der Bestehensquote in
der Abschlussklausur, Identifikation von Fehlermustern beim Lösungsprozess
von Aufgaben zur partiellen Integration und zur Integration
durch Substitution
Weitere Projektbeteiligte: Dr. Dirk Frettlöh (Universität Bielefeld,
Technische Fakultät)
SoSe 2012 – WiSe 2013/14 Projekt in Kooperation mit dem Berufskolleg Tor 6 zur Diagnose und Förderung von lernschwachen Schülerinnen und Schülern, welche sich bislang im existierenden Bildungssystem nicht integrieren konnten
   
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