Forschungsprojekte

Weitere Aktivitäten und Forschungsprojekte im Bereich der Digitalisierung

Stand: 08/2018

Supporting young children’s numeracy and enhancing the Mathematics Pedagogical Content Knowledge of teachers via the use of a custom designed mathematics app (Prof. Dr. Silke Ladel)

The purpose of this research is to trial the app [Place Value Chart App https://itunes.apple.com/au/app/place-value-chart/id568750442?mt=8] designed by Kortenkamp (2012) to measure how it can be used to support the teaching and learning of mathematics in primary schools in Germany and Australia.  

Current research conducted in Germany by Ladel and Kortenkamp (2013, 2014, 2015 & 2016) proposes the use of Artifact Centric Activity Theory (ACAT) as a design principle for creating mathematics apps. Likewise, in an Australian context, Larkin has used a range of methodological tools (including Cluster Analysis and Productive Pedagogies) to evaluate the usefulness of Geometry or Number apps (Larkin, 2016; 2017; 2018). Both these lines of research have contributed significantly to the theoretical body of knowledge regarding the potential positive affordances of mathematics apps. 

What is missing in both educational contexts is: a) An evaluation of the practical application of the Place Value Chart App in classrooms; and b) An assessment of the usefulness of the ACAT tool in helping classroom teachers evaluate apps; and c) The impact of the app and the tool to direct their teaching practice with resultant improved outcomes for student learning of mathematics. The project will conduct a school trialing in eight schools, four located in Germany (2 in Schwäbisch Gmünd, 2 in Potsdam), and four located in Australia (2 in Brisbane, 2 in Gold Coast). The trials will run all eight places in 2019 with follow-up trials in 2020. The following table lists the 4x2 weeks of personal contact between the Australian and German researchers. This work program is completed by pre-trial electronic exchange and project/experimentation planning and post-trial data analysis and reporting, as well as the preparation of project reports and joint scientific publications aimed at international journals in mathematics education.

Using the ACAT Framework to evaluate the design of geometry apps: An exploratory study (Prof. Dr. Silke Ladel)

It is an increasingly common phenomenon that elementary school students are using mobile applications (apps) in their mathematics classrooms. Classroom teachers, who are using apps, require a tool, or a set of tools, to help them determine whether or not apps are appropriate and how enhanced educational outcomes can be achieved via their use. In this project we investigate whether Artifact Centric Activity Theory (ACAT) can be used to create a useful tool for evaluating apps, present a review guide based on the theory and test it using a randomly selected geometry app [Pattern Shapes] built upon different (if any at all) design principles. In doing so we broaden the scope of ACAT by investigating a geometry app that has additional requirements in terms of accuracy of external representations, and depictions of mathematical properties (e.g. reflections and rotations), than is the case for place value concepts in [Place Value Chart] which was created using ACAT principles and has been the primary app evaluated using ACAT. We further expand the use of ACAT via an independent assessment of a second app [Click the Cube] by a novice, using the ACAT review guide. Based on our latest research, we argue that ACAT is highly useful for evaluating any mathematics app and this is a critical contribution if the evaluation of apps is to move beyond academic circles and start to impact student learning and teacher pedagogy in mathematics.  

Online-Tutorials (Prof. Dr. Silke Ladel)

Obwohl der Bedarf groß ist, bilden sich deutsche Lehrpersonen weniger fort als beispielsweise Lehrpersonen in Mexiko oder Korea. Laut Umfragen fehlt nicht nur das passende Angebot, sondern die Fortbildungen vertragen sich oft auch nicht mit den Stundenplänen. Gründe gegen die Teilnahme an Fortbildungen sind insbesondere zeitlicher und räumlicher Natur. Auch die Qualität sorgt oft für Unzufriedenheit bei den Teilnehmern. Deshalb gilt es ein Angebot zu schaffen, dass es Lehrpersonen ermöglicht an Fortbildungen teilzunehmen, die zeitlich sowie örtlich unabhängig sind und deren Qualität sichergestellt ist. Durch ein evaluiertes Fortbildungskonzept von Online-Tutorials kombiniert mit Präsenzphasen können sich Lehrpersonen an einem selbstgewählten Ort in angenehmer Lernatmosphäre zu einer selbstgewählten Uhrzeit fortbilden. Präsenzphasen sorgen für den persönlichen Austausch und die Reflexion auch in der Gruppe. Ziel dieses Forschungsprojekts, das in Kooperation mit der aim Heilbronn-Franken umgesetzt wird, ist es, qualitätsgeprüftes Material zu entwickeln, das über ein evaluiertes Fortbildungskonzept von Lehrpersonen oder auch von Studierenden genutzt wird. 

PRO-AD: Kreatives Problemlösen mithilfe algorithmischen Denkens (Prof. Dr. Silke Ladel)

Problemlösefähigkeiten und Kreativität sind in der heutigen Lebenswelt sehr gefragt. Routinetätigkeiten werden immer mehr von Automaten übernommen und abgenommen, so dass komplexere Tätigkeiten u.a. die Fähigkeit des strukturierten Herangehens an Probleme sowie die Fähigkeit des Auffindens verschiedener Lösungswege bedarf. Diese Fähigkeiten können durch algorithmisches Denken gefördert werden. Im Projekt Pro-AD arbeiten Studierende und Kinder kreativ an spannenden und interessanten Themen und lösen herausfordernde Problemstellungen. Algorithmisches Denken wird mit Robotern wie z.B. dem Blue-Bot, der bereits für Kinder im Kindergartenalter geeignet ist, oder dem Ozo-Bot, der Farbcodes erkennt, erarbeitet.

Als eine Lehrveranstaltung zu diesem Forschungsprojekt findet im WS2018/19 das Seminar „Computer im Mathematikunterricht“ statt, das gemeinsam von Prof. Dr. Silke Ladel und Dr. Axel Blessing geleitet wird.

DAMA:Den Alltag mathematisch anreichern durch Augmented Reality (Prof. Dr. Silke Ladel)

Lernen ist ein Prozess der Kreativität und der Interaktion. Voraussetzung dafür, dass Lernen stattfindet, ist das Interesse am Fach bzw. den fachlichen Inhalten. Eine Möglichkeit dieses Interesse aufrecht zu erhalten und zu fördern, ist der Einsatz digitaler Medien. Eine aktuelle Technologie ist die Augmented Reality (AR), zu Deutsch die erweiterte Realität. Mit Hilfe von digitalen Medien wie Tablets wird die Realität in der Virtualität aufgezeichnet und um Inhalte ergänzt. Auf diese Weise können Schülerinnen und Schüler sowohl anhand physischer als auch virtueller Arbeitsmittel lernen, wodurch die Potenziale beider in der Kombination, nutzbar werden. Ziel des Forschungsprojekts ist es zu erforschen, ob und wie AR-Lernumgebungen gestaltet sein sollten, um das mathematische Lernen im Zuge der Digitalisierung zu fördern. Didaktische Konzepte und pädagogische Begleitmaterialien werden entwickelt, die Lehrkräften, Eltern und anderen Lehrenden die Möglichkeiten von AR verdeutlichen, und aufzeigen, wie AR-Lernumgebungen zielorientiert eingesetzt werden können

Mathematische Lernpfade an der Remstal-Gartenschau (Prof. Dr. Silke Ladel)

Ziel mathematischer Wanderpfade ist es, den Schülerinnen und Schülern zu ermöglichen aktiv Mathematik im Freien zu betreiben, in ihrer jeweiligen natürlichen Umgebung. Technische Möglichkeiten wie GPS-Lokalisierung und mobiler Internetzugang erlauben es den Nutzern über die webbasierte interaktive App „MathCityMap“ zu kommunizieren, also z.B. Hilfestellungen zu geben und Lösungen zu kontrollieren. An der Aufgabenentwicklung der App „MathCityMap“ können sich Lehrperson oder Forscher beteiligen. So werden Studierende für die Remstal-Gartenschau mathematische Wanderpfade für die Bearbeitung mit der App „MathCityMap“ entwickeln und evaluieren, die für Dritt- bis Fünftklässler mathematische Herausforderungen entlang der Rems beinhalten. Die Wanderwege können von jeder Privatperson gegangen und die Aufgaben in der freien Natur gelöst werden.