Funktionales Denken fördern − Experimentieren mit gegenständlichen Materialien oder Computer-Simulationen?

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Michaela Lichti (2018): Funktionales Denken fördern − Experimentieren mit gegenständlichen Materialien oder Computer-Simulationen?. Dissertation, Universität Koblenz-Landau.
Betreut durch Jürgen Roth.
Begutachtet durch Jürgen Roth, Bärbel Barzel und Manfred Schmitt.
Erhältlich unter https://www.springer.com/gp/book/9783658236205
Note: summa cum laude.


Zusammenfassung

Diese Arbeit setzt sich mit der Frage auseinander, wie man das funktionale Denken, das von großer Relevanz für den Mathematikunterricht wie auch den Alltag ist, von Beginn an möglichst effektiv und umfassend fördern kann. Gegeneinander getestet wurde dazu der Einsatz von gegenständlichen Materialien und Computer-Simulationen im Rahmen von Experimenten.

Zunächst wird der notwendige theoretische Hintergrund dargestellt. Hierzu wird das Verständnis von den Begrifflichkeiten Funktion und funktionales Denken erläutert. Es folgt eine Betrachtung von Experimenten im Mathematikunterricht sowie die Zusammenstellung der Vorteile von gegenständlichen Materialien und Computer-Simulationen. Die Charakteristika des funktionalen Denkens, von Experimenten, gegenständlichen Materialien und Computer-Simulationen werden abschließend mittels des Instrumental Approach miteinander vernetzt. Ihr Einsatz zur Förderung des funktionalen Denkens wird so begründet.

Basierend auf einer Operationalisierung der Struktur funktionalen Denkens wird die Entwicklung eines Tests zu dessen Messung (Studie I) vorgestellt. Dieser zielte auch darauf ab, die theoretisch angenommene dreidimensionale Struktur des funktionalen Denkens (vgl. Vollrath, 1989) psychometrisch nachzuweisen. Es entstand ein reliabel messender und als valide anzusehender Test. Es zeigte sich, dass funktionales Denken psychometrisch als eindimensionales Konstrukt aufzufassen ist.

Es schließt sich die Darstellung einer Interventionsstudie, die Experimente, gegenständliche Materialien und Computer-Simulationen umfasst, zur Förderung des funktionalen Denkens an (Studie II). Es zeigte sich, dass beide Medien einen signifikanten Zuwachs des funktionalen Denkens hervorriefen, wobei der durch Simulationen erzeugte Zuwachs signifikant stärker ausfiel als der durch gegenständliche Materialien hervorgebrachte.

Abschließend wird eine qualitative Inhaltsanalyse von schriftlich vorliegenden Schülerdokumenten aus der Intervention vorgestellt, die durch erneute Betrachtung quantitativer Daten unterfüttert wird. Es stellte sich heraus, dass gegenständliche Materialien und Computer-Simulationen unterschiedliche Aspekte des funktionalen Denkens zu beeinflussen scheinen. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass eine gemeinsame und aufeinander abgestimmte Verwendung von gegenständlichen Materialien und Computer-Simulationen als effektivste und umfassendste Methode angesehen werden sollte, um funktionales Denken zu fördern.

Auszeichnungen

  • Dissertationspreis 2019 des Fachbereichs 7: Natur- und Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau
  • Dissertationspreis 2019 der Universität Koblenz-Landau, Campus Landau

Kontext

Literatur

Lichti, M. (2019). Funktionales Denken fördern – Experimentieren mit gegenständlichen Materialien oder Computer-Simulationen. Dissertation, Wiesbaden: Springer Spektrum

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