Demonstrations- und vorgegebene Schüler-Experimente als Ausgangspunkt mathematischer Begriffsbildung. Eine empirische Untersuchung der Wirksamkeit

Titel: Demonstrations- und vorgegebene Schüler-Experimente als Ausgangspunkt mathematischer Begriffsbildung. Eine empirische Untersuchung der Wirksamkeit

Doktorandin:    Sandra Ganter, PH Freiburg
Betreuer:         Prof. Dr. Bärbel Barzel (Mathematik und ihre Didaktik), PH Freiburg

Im Fach Mathematik kommt der mathematischen Begriffsbildung eine Schlüsselrolle zu. Teil vieler Unterrichtsprinzipien und –konzeptionen in der Mathematikdidaktik ist die Forderung, dass mathematisch-naturwissenschaftliche Begriffsbildung durch reale Handlungen vertieft wird. Es wird dafür argumentiert, dass der Erkenntnisgewinn durch das Wechselspiel von reflektierter Aktion und Reaktion getragen sein soll. Naturwissenschaftliches Experimentieren, das der Demonstration eines bestimmten Phänomens dient, kann ein solches Wechselspiel anregen und zu mathematischen Fragestellungen und Konzepten führen.

Im Rahmen des Projekts soll untersucht werden, inwieweit sich Experimente besser zum Einstieg in funktionales Denken  eignen als die klassische Methode. Ziel der Studie ist die empirisch theoriegeleitete Überprüfung, inwieweit Experimente durch eine Unterrichtseinheit zum Thema Funktionen helfen, den Funktionsbegriff und die verschiedenen Grundvorstellungen (Funktion als Kovariation, als Zuordnung und als Objekt) wahrzunehmen und auszubilden. 

Ein Teilziel ist die Entwicklung eines empirisch fundierten Messinstruments zur Beschreibung der verschiedenen Grundvorstellungen, um die potentielle Ausbildung der Grundvorstellungen im späteren  Prä-Post-Kontrollgruppen-Design evaluieren zu können.

Die Sichtung und Klassifizierung von Experimenten, die für den Zugang zum Funktionsbegriff  Relevanz haben, wurde  im Herbst 2008 durchgeführt. Hieraus wurde eine Unterrichtssequenz sowie ein Vor- und Nachtest entwickelt, die mit Hilfe einer systematischen Expertenbefragung (Delphi-Studie) evaluiert wurde.

Eine Quasi- experimentelle Pilotstudie wurde im Herbst 2008 mit dem Ziel der Gewinnung von Items zur Beschreibung der verschiedenen Grundvorstellungen durchgeführt. Die Unterrichtseinheit wurde in einer 9. Hauptschulklasse  mit Video- und Tonaufnahme  dokumentiert.

In der Hauptstudie wird in Klassenstufe 7 (Hauptschule) der Vergleich eines Experimenten-integrierten Zugangs zum Funktionsbegriff (Treatment, 3 Klassen) mit einem klassischen Zugang ohne Einbezug von Experimenten (Non-Treatment, 3 Klassen) durchgeführt. Die Ausdifferenzierung der verschiedenen Grundvorstellungen werden mit Hilfe eines Prä-Post-Test gemessen und durch Video- und Tonanalyse qualitativ untersucht.