Fakultät Humanwissenschaften

Didaktik der Mathematik & Informatik

 Projekte

Laura Birklein (Promotionsprojekt)

EfEKt Effekte durch den Einsatz einer App zur mathematischen Frühförderung auf die Entwicklung mathematischer Kompetenzen

In der nationalen und internationalen mathematikdidaktischen Literatur finden sich etliche Hinweise darauf, welche Kompetenzen Kindergartenkinder bis Schulbeginn entwickelt haben sollten, um ihnen einen guten Start im Mathematikunterricht der Schule zu ermöglichen (z. B. Wittmann 2009, Steinweg 2013, 2008, NAEYC & NCTM 2010). Ebenso gibt es Forschungen in der Entwicklungspsychologie, die einige dieser Kompetenzen als prädikativ für schulische Leistungen nachweisen konnten (Dornheim 2008).
Im Rahmen des Projekts MaiKe („Mathematik im Kindergarten entdecken“) wurde in Zusammenarbeit zwischen Prof. Dr. Weth (FAU Erlangen-Nürnberg) und Prof. Dr. Steinweg (Otto-Friedrich-Universität Bamberg) eine App zur mathematischen Frühförderung entwickelt, die den aktuellen fachdidaktischen Erkenntnisstand berücksichtigt und die Entwicklung mathematischer Kompetenzen aufgrund tragfähiger arithmetischer und geometrischer Grundvorstellungen in den Mittelpunkt stellt. MaiKe ist eine App zur mathematischen Förderung für Kinder im Alter von 4 bis 6 Jahren zum individuellen, selbstbestimmten Einsatz in Kitas und Familie.
Der Fokus des Projekts liegt darin, die App MaiKe durch Einsatz in verschiedenen Kindertagesstätten in divergenten Setting im Hinblick auf mögliche Lerneffekte zu evaluieren.

Eva Dietz  (Promotionsprojekt)

ProMa Professionalisierung mathematischer und mathematikdidaktischer Kompetenzen im tertiären Bereich

Professionswissen inkludiert für alle Lehrämter auch Fachwissen. Fachwissen ist im Studium für Lehramt Grundschule (Mathematik als Didaktikfach) oft unterrepräsentiert. Forschungsergebnisse zeigen als Konsequenz durchschnittliche bzw. unterdurchschnittliche Leistungen von Grundschullehrkräften in diesem Kompetenzbereich gegenüber den Leistungen bei Gymnasiallehrkräften (TEDS-M, MT21). Es lässt sich somit eine hohe Bedeutung des tertiären Bereichs in der Kompetenzbildung von Grundschullehrkräften in Inhalten des mathematischen Fachwissens herausarbeiten. Im Mittelpunkt des Projekts steht die theoretische Ausarbeitung eines fachbezogenen Fortbildungskonzepts auf Grundlage der Standards für die Lehrerbildung im Fach Mathematik (Empfehlungen von DMV, GDM, MNU 2008), welches im Rahmen einer Akzeptanzstudie erprobt wird.

Dr. Janik

Kreativität im Unterricht Lehrkräfte, die sich vorgenommen haben, dass ihre Schüler auch schöpferische Leistungen vollbringen (können), müssen argumentationszugänglich angeben können, was genau ihre Schüler zeigen (können) sollen, damit mit Recht behauptet werden kann, hier werde (hier sei) kreativ gehandelt (worden). Kreativität braucht zudem ein kongeniales Verständnis vom Lehren, denn Kreativität tritt nur dann auf, wenn ausgewählte Aufgaben/Probleme mit einem exquisiten Lehrgestus präsentiert werden, wenn Lernen in extraordinärer Weise angestachelt wird. In Erinnerung an Sokrates wird mit Studierenden innerhalb der Universität und in Schulklassen (Primar- und Sekundarstufe) dieser Sachverhalt bearbeitet.

Xenia Lamprecht (Promotionsprojekt)

FeDeR Förderung und Diagnose in differenten Rahmenbedingungen

Vor dem Hintergrund eines inklusiven Mathematikunterrichts werden Diagnose und Förderkonzepte zu allen mathematischen Inhaltsbereichen der Grundschule virulent.
In einer Pilotuntersuchung werden Test- und Aufgabenformate, die auf der Grundlage von Forschungsergebnissen und bereits vorliegender Konzeptionen zur Förderung entwickelt werden, in der Einzelförderung mathematischer Fähigkeiten und Fertigkeiten an einem exemplarischen Inhaltsbereich erprobt. Das konsequent weiterentwickelte Gesamtkonzept wird in einer Interventionsstudie in differenten Settings, d. h. sowohl in der  Einzelförderung als auch in Fördereinheiten in heterogenen Gruppen eingesetzt. Es soll insbesondere der Frage nachgegangen werden, ob die methodische Form der Förderung Divergenzen in der abschließenden Effektstudie hervorruft.

Barbara Ott (Promotionsprojekt)

FlexiS Flexibler Skizzengebrauch - 'Darstellen' als Prozessbezogene Kompetenz in Mathematik

Die Bildungsstandards Mathematik führen verschiedene mathematische Kompetenz als Prozessziele an (KMK 2004). Am Beispiel der Kompetenz Darstellen werden Entwicklungsverläufe und Fördermöglichkeiten erforscht.
Neben symbolischen, schriftlichen und mündlichen Darstellungsformen sind Skizzen im Mathematikunterricht von großer Bedeutung. Sie ermöglichen es, die Struktur mathematischer Aufgaben, die Lösungen oder die dazu angestellten Überlegungen festzuhalten und zu verdeutlichen. Sie spielen somit sowohl im Lösungsprozess als auch bei der Präsentation von Aufgaben oder Lösungen eine wichtige Rolle. Eine Pilotuntersuchung, widmet sich der Frage, inwieweit die inhärenten mathematischen Strukturen paradigmatischer Aufgaben in spontanen Kinderzeichnungen (Skizzen, Darstellungen) zu den entsprechenden Aufgaben wiedererkennbar sind. Das Projekt arbeitet im Weiteren mit einer Interventionsstudie, die im Pre-Post-Testdesign (Quasi-Längsschnitt) die Förderung des flexiblen Skizzen- und Tabellengebrauchs thematisiert.

Eva-Maria Plackner (Promotionsprojekt in Kooperation mit der FAU Erlangen-Nürnberg)

InForM Innovative Formen der Leistungsmessung im Mathematikunterricht

Im Rahmen einer explorativen Studie wird eine innovative Möglichkeit der Leistungsmessung erprobt, in einzelnen Parametern variiert und deren Auswirkungen auf das gezeigte Wissen der Lernenden untersucht. In einer schriftlichen Sachstandsanalyse wird der Frage nachgegangen, wie die Leistungen der Kinder im Unterrichtsalltag von Lehrpersonen derzeit konkret ermittelt und wie insbesondere die Zeugnisnoten (Mathematik) errechnet werden. Eine Analyse von Klassenarbeiten der Lehrpersonen, die an der Stichprobe teilgenommen haben, wird im Zusammenspiel mit Selbstauskünften zu Einstellungen zur Mathematik vorgenommen. Zudem wird durch exemplarische Erprobung von speziell entwickelten Fortbildungsmodulen die Implementation innovativer Formen der Leistungsmessung erforscht.

Prof. Dr. Steinweg

Die im Folgenden beschriebenen Forschungsschwerpunkte sind nicht hierarchisch und auch nicht chronologisch, sondern integrativ zu verstehen. In Projekten wird mal der eine und mal der andere Schwerpunkt intensiv in den Fokus gerückt. Alle bleiben jedoch jeweils aktuell von großem Interesse und fließen insbesondere auch in die Lehre und Nachwuchsförderung ein. Oftmals können auch Überschneidungen identifiziert werden, die wechselseitige Synergien bedingen.

Frühe mathematische Bildung

Schon seit den frühen 1990er Jahren gilt mein Interesse dem Bereich des Schulanfangs und der mathematischen Bildung im Kindergartenalter. Während in den Anfängen auch in der damals aktuellen Fachdidaktik das Interesse maßgeblich auf der Feststellung von Vorkenntnissen und ihrer Bedeutung für die Ausgestaltung des Anfangsunterrichts mit der erkannten Heterogenität stand, ist im 21. Jahrtausend der Fokus auf das Design von Lern- und Anregungsumgebungen im Kindergarten selbst verlagert worden. Innerhalb der Projekte KiDZ und TransKiGS konnte ich meine Forschungen in diesem Gebiet vorantreiben und insbesondere die Bedeutung der Professionalisierung von Erzieherinnen und Erziehern herausarbeiten. Im Projekt TransKiGS wurde darüber hinaus auch der Unterricht in der Schulanfangsphase in den Blick genommen, demzufolge wurde Anregungsmaterialien im Sinne eines fließenden Übergangs vom Kindergarten bis zum Ende der Jahrgangsstufe 2 entwickelt. Die Grundvoraussetzung anschlussfähiger Bildung wurde dabei auch in Dokumentationsmaterialien (Lerndokumentation Mathematik; vgl. Publikationen) deutlich.

  • seit 2014 Überarbeitung der Lerndokumentation Mathematik und Adaption an neuen RLP Berlin
  • seit 2012 "MaiKe - Mathematik im Kindergarten entdecken" ein Kooperationsprojekt der Mathematikdidaktiken der Otto-Friedrich-Universität und der FAU Erlangen-Nürnberg
  • seit 2012 Wissenschaftliche Beratung und Begleitung der Weiterentwicklung und Normierung der Lernausgangslagenuntersuchung Berlin (LauBe) Teilbereich Mathematik
  • 2006 - 2010  TransKiGS  Konzeptionelle Mitarbeit und wissenschaftliche Begleitforschung im Programm TransKiGS zur Stärkung der Bildungs-Erziehungsqualität in Kindertageseinrichtungen und Grundschulen der Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung (BLK) für das Land Berlin (10.000 € p.a.)
  • 2004 - 2009  Fachwissenschaftliche Begleitung im Kompetenzbereich Mathematik im Projekt KiDZ - Kindergarten der Zukunft der Stiftung Bildungspakt Bayern

IMSE - International Mathematics and Science Education

Das Projekt reagiert auf das seit langem erkannte Defizit, dass besonders Teile der Lehramtsstudierenden (soweit sie nicht Fremdsprachen studieren) Auslandsmobilitäten deutlich weniger in Anspruch nehmen als die Studierenden anderer Fachrichtungen.
Das Projekt geht zurück auf eine entsprechende explizite Empfehlung einer “Task Force Internationalisierung” der Fakultät Humanwissenschaften. Hier soll die Förderung primär die konzeptionellen Arbeiten an einem neuartigen Angebot ermöglichen; der innovative Charakter des Vorhabens liegt auch darin, ein Kombination (Naturwissenschaften und Englisch-Kompetenz) zu ermöglichen, die regulär nicht kombiniert werden kann.
Eine zertifizierte Ausbildung, die für den bilingualer Unterricht in ausgewählten Schulfächern qualifiziert ist ein Zusatzwert, der für viele Studierende des Lehramtes attraktiv ist.
Der Masterstudiengang IMSE M.Ed. (International Mathematics and Science Education) hat den internen Gremienweg durchlaufen und wurde zum Studienbeginn ab WS 16/17 genehmigt.

Mathematik als Wissenschaft von den Mustern

Insbesondere in der Promotion, aber auch bereits vorab in der Mitarbeit im Projekt mathe 2000 standen Zahlenmuster und Zahlbeziehungen und ihre Bedeutung für die Kompetenzentwicklung von Kindern im Arithmetikunterricht im Mittelpunkt. Die Bedeutung beziehungsreicher, operativer Aufgabenstellungen wurde auch im Projekt SINUS (hier insbesondere Modul 1) vertieft erforscht.
In der Übersetzung der bundeweiten Bildungsstandards in eben solche tragfähigen Aufgaben, konnte die Expertise in die Entwicklungsarbeit von Aufgaben und Lernumgebungen sowie in die Beratung der Mitglieder der Projektgruppe Süd im Projekt ESMaG fruchtbar gemacht werden.

  • seit 2005      Mitarbeit im Programm SINUS-Transfer und SINUS-Transfer Grundschule der Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung (BLK) zur Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts
  • 2005 - 2006 ESMaG Wissenschaftliche Beraterin der Regionalgruppe Süd im Projekt ESMaG „Evaluation der Standards Mathematik in der Grundschule“ des IQB (Instituts zur Qualitätsentwicklung im Bildungswesen) Berlin
  • 1995 - 2004  Mitarbeiterin im Projekt „mathe 2000“

Algebraisches Denken und pre-algebraische Herangehensweisen bei Kindern  im Primarbereich

Im Anschluss an die Beschäftigung mit Zahlbeziehungen, ist der Forschungsschwerpunkt auf algebraische Denkentwicklungen auch als konsequente Erweiterung zu verstehen. Für ein algebraisches Verständnis von Gleichungen, von der konkreten (arithmetischen) Lösung, dem Ergebnis, abgerückt werden. Dies beginnt damit, Beziehungen zwischen Zahlen zu sehen, ohne das Ergebnis zu bestimmen bzw. bestimmen zu müssen. Ebenso können Gleichungen als Deutungen bzw. Übersetzungen von geometrischen Mustern bzw. von verbalen Ausdrücken (Zahlenrätseln) gesehen werden. Die Gleichung wird dabei als Verkürzung bzw. als ‚andere Sprache‘ kennen gelernt. Gleichheit kann auch darin bestehen, dass auf eine bestimmte Zahl Operationen ausgeübt werden, die jeweils die gleiche Wirkung haben. Dabei ist zu beachten, dass sich Operationen und Gegenoperationen aufheben und eine Operation auch durch verschiedene Teiloperationen ersetzt werden kann und umgekehrt.
Der Fokus der Untersuchung im Projekt Kinder auf dem Weg zur Algebra, das in einem Pre-Post-Testdesign angelegt ist und begleitend einen Quasi-Längsschnitt mit qualitativen Analysen von Videointerviews nutz, liegt darauf, Erweiterungen und Veränderungen der Sichtweise des Symbols des Gleichheitszeichens und der Veränderung der Sicht von Gleichungen als arithmetische ‚Ausführungsaufgaben‘ zu beziehungsreichen, algebraischen Aufgaben herauszuarbeiten. Universitätsinterne Forschungsmittel konnten die Auswertungen der Daten unterstützen. Die Ergebnisse wurden in einem Buchprojekt (vgl. Publikationen) veröffentlicht.

Professionalisierung - Kompetenzentwicklung und Kompetenzerfassung bei Lehramtsstudierenden und Lehrpersonen

In jüngsten bildungswissenschaftlichen Studien wurde die Bedeutung der Fachkompetenzen bei Lehrerinnen und Lehrern herausgestellt und damit die Schlussfolgerung nahe gelegt, die universitäre Ausbildung in diesem Sinne neu zu bewerten. Unter dem Schlagwort der Hochschuldidaktik kursieren etliche Ansätze, die den augenscheinlich gewachsenen Ansprüchen an Lehrpersonen gerecht zu werden versuchen. Insbesondere in Bezug auf fachliche Kompetenzen bleibt die Definition jedoch vielfach naturgemäß unpräzise, wenn sie aus bildungswissenschaftlicher Expertise heraus erwächst. Der aktuelle beantragte Forschungsansatz (BMBF und DFG) möchte hingegen die fachliche Fundierung dieser Definition in den Mittelpunkt stellen.
Ein weiterer Aspekt der Professionalisierung liegt in der Entwicklung geeigneter Instrumente zur Erfassung der passiven Kompetenzen (ggf. träges Wissen) und ebenso ihrer Performanz durch Lehrerinnen und Lehrern. Die vorliegenden Instrumente bleiben auch hier zumeist unspezifisch und thematisieren allgemeine Qualitäten von Unterrichtsgestaltung und -durchführung. Für die DFG Projektgruppe BiKS konnten erste Instrumente gezielt für den mathematischen Unterricht (hier in der Schulanfangsphase bis Ende Jahrgang 2) entwickelt werden. Die Adaption dieser ersten Instrumente für den Mathematikunterricht in weiteren Jahrgangsstufen bietet Potenziale für die Zukunft.

  • 2015            Mitantragstellung BMBF Qualitätsoffensive Lehrerbildung - Strukturmaßnahme "Lebenslanges Lernen" / Konzeptionierung der Lehrerbildung als lebenslanges Lernen
  • 2011            Mitantragstellung BMBF Forschungsvorhaben zum Themenfeld „Kompetenzmodellierung und Kompetenzerfassung im Hochschulsektor“ (gesamt ca. 650.000 €)
  • 2009/2010    Werkverträge für die Entwicklung fachdidaktischer Instrumente im Rahmen des DFG-Projekts BiKS „Bildungsprozesse, Kompetenzentwicklung und Selektionsentscheidungen im Vor- und Grundschulalter“