Laufende Projekte

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    ViMo2 (seit 2024)

    Die empirischen Befunde zur Wirksamkeit von Zeichenaufforderungen zur Förderung der Modellierungskompetenzen von Schüler:innen im Bereich der Geometrie sind gemischt und es deutet sich an, dass das skizzenspezifische Strategiewissen (kurz: Skizzenwissen) eine wichtige Rolle spielt. Im Rahmen der ersten Förderphase („ViMo 1“) bestätigte sich, dass das deklarative Skizzenwissen (d.h. das Wissen über die Merkmale einer guten Skizze) eine notwendige, jedoch nicht hinreichende Voraussetzung für das Zeichnen qualitativ guter Skizzen und das Lösen einer Modellierungsaufgabe ist. Das übergeordnete Ziel des Fortsetzungsprojekts „ViMo 2“ ist es daher zu untersuchen, welche Rolle das prozedurale Skizzenwissen (d. h. das Wissen über das Vorgehen bei der Konstruktion und Nutzung einer Skizze im Modellierungsprozess) für die effektive Anwendung von Skizzen und für Modellierungsleistungen von Schüler:innen im Bereich der Geometrie spielt. Neben prozeduralen Skizzenwissensanteilen werden deklaratives Skizzenwissen sowie kognitive, metakognitive und motivationale Bedingungsfaktoren berücksichtigt. Im Rahmen des Fortsetzungsprojekts sind theoretische, empirische und praxisrelevante Erkenntnisse in den folgenden Bereichen zu erwarten: Erstens liefert das Projekt Erkenntnisse über die Förderung mathematischer Modellierungskompetenzen im Bereich der Geometrie. Zweitens liefert das Projekt einen Beitrag zur Forschung zu selbsterstellten Skizzen. Im Vergleich zur ersten Förderphase verspricht die Erfassung und Analyse von Blickbewegungen zusätzliche Erkenntnisse über die Wirkmechanismen von Zeichenaufforderungen beim Modellieren auf der Ebene der Strategieanwendung. Der Einsatz von EMME (Eye Movement Modeling Examples) verspricht außerdem Hinweise auf das Potenzial dieser innovativen Instruktionsform in Mathematik und Naturwissenschaften. Drittens liefert das Projekt einen Beitrag zur Lernstrategieforschung. Wir erwarten, dass im theoretischen Modell von Borkowski et al. (2000) postulierte Zusammenhänge durch die Unterscheidung von deklarativen und prozeduralen Skizzenwissensanteilen am Beispiel der Strategie der selbst erstellten Skizze bestätigt und erweitert werden können. Auf praktischer Ebene entsteht viertens eine im Unterricht einsetzbare Lernumgebung zum Modellieren.

    Projektbeteiligte: Prof. Dr. Stanislaw Schukajlow-Wasjutinski, Jun.-Prof. Dr. Johanna Schönherr (Uni Paderborn), Dr. Jascha Quarder, Pia Köhler, Oliver Baumann (Uni Paderborn)

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    Die Bedeutung der Skizzenqualität bei der Lösung nichtlinearer Geometrieprobleme (seit 2021)

    Das Projekt knüpft an drei Studien an, die sich mit dem Thema der Visualisierungen zu nichtlinearen Geometrieproblemen beschäftigen. In diesen Studien wurde ein überraschend negativer Effekt selbsterstellter Skizzen auf die mathematische Leistung von Schülerinnen und Schülern bei der Lösung nichtlinearer Geometrieprobleme festgestellt, wobei sich das Phänomen der sogenannten linearen Übergeneralisierungen als besonders bedeutsame Fehlerquelle erwiesen hat.
    In diesem Projekt sollen zunächst Faktoren identifiziert werden, die zu dem beschriebenen negativen Effekt beitragen. Unter anderem soll die Untersuchung der Blickbewegung bei der Lösung nichtlinearer Geometrieaufgaben Erkenntnisse darüber liefern, wie selbsterstellte Skizzen bei der Aufgabenbearbeitung verwendet werden. Anschließend sollen Interventionsmaßnahmen, die einen positiven Effekt der Skizzenerstellung auf die Lösungsqualität bewirken, abgeleitet und überprüft werden.

    Projektbeteiligte: Prof. Dr. Stanislaw Schukajlow-Wasjutinski, Prof. Dr. Gilbert Greefrath, Jun.-Prof. Dr. Janina Krawitz (Uni Köln), Gudula Volbers

Abgeschlossene Projekte

  • Die Rolle der Position der Fragestellung beim Textverstehen von mathematischen Modellierungsaufgaben - Zwei empirische Studien mit Befragungen und Eye-Tracking-Technologie

    Das Verstehen der Realsituation in Modellierungsaufgaben ist eine notwendige Bedingung für einen korrekten Lösungsprozess. Eine Determinante des Textverstehens ist das Leseziel. Durch dieses kann die Aufmerksamkeit beim Lesen und Verstehen eines Textes auf lesezielrelevante Informationen gerichtet werden. Das Leseziel sollte sich konkretisieren lassen, indem die zu einer Modellierungsaufgabe zugehörige Fragestellung dem Aufgabentext vorangestellt wird. Frühere Studien zeigen, dass die Spezifizierung des Leseziels über die Voranstellung von Fragestellungen vor den Text positive Effekte auf das Leseverhalten, das Textverstehen und die Effizienz dabei induzieren kann. In zwei Studien mit Lernenden der gymnasialen Oberstufe und aus Erweiterungskursen der Realschule wurde überprüft, inwiefern diese Ergebnisse sich auf Modellierungsaufgaben übertragen lassen. In Studie 1 (N = 192) wurde der Einfluss der Position der Fragestellung auf die Lese- und Bearbeitungsdauer, das Textverstehen unddas Mathematisieren bei Modellierungsaufgaben untersucht. In Studie 2 (N = 75) wurde zudem überprüft, inwiefern die Position der Fragestellung das Leseverhalten und die Aufmerksamkeitsallokation auf (ir-)relevante Informationen in den verschiedenen Phasen des Leseprozesses beeinflusst.

    Projektbeteiligte: Prof. Dr. Stanislaw Schukajlow-Wasjutinski, Dr. Valentin Böswald

  • Dekorative und repräsentative Bilder beim mathematischen Modellieren (seit 2019)

    Der Fähigkeit, realitätsbezogene Aufgaben zu bearbeiten, wird eine hohe Bedeutung beigemessen. Realistische Bilder, die zusammen mit Textaufgaben präsentiert werden, bieten eine Möglichkeit den Realitätsbezug von Modellierungsaufgaben zu verstärken. In bisherigen Studien konnte bereits festgestellt werden, dass Bildern mit verschiedenen Funktionen auch ein differenzierter Nutzen zum Lösen und Verstehen der Aufgabe zugewiesen wird. Unklar ist, ob und inwiefern Bilder während des Modellierens wirklich verwendet werden. Die quantitative Analyse von Blickbewegungsdaten soll in diesem Projekt Aufschluss über die Verwendung verschiedener Bilder und die Auswirkungen auf den Modellierungsprozess liefern.

    Projektbeteiligte: Prof. Dr. Stanislaw Schukajlow-Wasjutinski, Dr. Marcus Schmitz