Mathematik

Einsatz digitaler Medien im Mathematikunterricht

Mit Digitalen Medien sind große Erwartungen zur Unterstützung und Neugestaltung von Lehr-Lern-Prozessen verbunden. Auch für den Mathematikunterricht werden verschiedene Potenziale digitaler Medien für das Mathematiklernen diskutiert. Aber wie kann das angenommene Potenzial im realen Mathematikunterricht konkret wirksam gemacht werden? Der Lehrstuhl für Didaktik der Mathematik an der Ludwig-Maximilians-Universität forscht dazu, welcher Einsatz digitaler Medien einen konkreten Mehrwert für das fachliche Lernen im Mathematikunterricht hat, wie dieser Mehrwert im Unterricht nutzbar gemacht werden kann und wie Lehrkräfte beim Einsatz digitaler Medien unterstützt werden können.

Bedingungsfaktoren für die Wirkung digitaler Medien

Die Wirkung digitaler Medien im Unterricht wird, wie bei anderen Lernmaterialien auch, von verschiedenen Bedingungsfaktoren beeinflusst. Neben übergreifenden Bedingungen sind hier für den Mathematikunterricht drei Bereiche besonders relevant. Zunächst ist von Interesse, (1) inwiefern die eingesetzten digitalen Lernmaterialien geeignet sind, um aktive Lernprozesse in Bezug auf die zu lernenden Begriffe und Zusammenhänge anzuregen. Während es für klassische Mathematikaufgaben bereits erste Ansätze zur Messung der Qualität der Lernmaterialien gibt (z. B. Jordan et al., 2008), steht eine systematische Erweiterung auf digitale Medien und deren Mehrwert noch aus. Schon bei traditionellen Mathematikaufgaben zeigt sich, dass (2) das Professionswissen der Lehrkraft die Auswahl, den Einsatz und die Wirksamkeit dieser Aufgaben bedingt (z. B. Baumert et al., 2010; Förtsch et al., 2016; Hammer, 2015). Es wird jedoch angenommen, dass Lehrkräfte weiteres, spezifisches Wissen, sogenanntes technologiebezogenes Professionswissen, sowie positive Einstellungen zu deren Potenzial und Einsatz benötigen, um digitale Lernmaterialien wirksam einzusetzen (Forschungsgruppe Lehrerbildung Digitaler Campus Bayern, 2017; Schmidt et al., 2009). Nicht zuletzt erscheint es plausibel, dass auch (3) die individuellen Voraussetzungen der Lernenden die Nutzung digitaler Lernmaterialien beeinflussen. Hier rücken neben der Vertrautheit im Umgang mit digitalen Technologien vor allem das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler zu den mathematischen Inhalten sowie motivationale Merkmale in den Blick.

Forschungsziel des Projekts DigitUS

Ein Ziel des Projekts DigitUS ist es, das Zusammenspiel dieser Bedingungsfaktoren für den effektiven Einsatz digitaler Medien im Mathematikunterricht empirisch zu überprüfen und Gelingensbedingungen zu identifizieren. Dazu wird neben den Voraussetzungen auf der Ebene der Lernenden und der Lehrenden auch der konkrete Unterricht mit in den Blick genommen, um zu untersuchen wie – unter entsprechend günstigen Bedingungen – digitale Medien individuelles und gemeinsames Lernen positiv beeinflussen können. Für den Mathematikunterricht ist dabei von besonderem Interesse, wie digitale Lernmaterialien gezielt für den Erwerb von begrifflichem Wissen, aber auch von prozessbezogenen Kompetenzen zur funktionalen Nutzung dieses Wissens eingesetzt werden können.

Im Rahmen des Projekts DigitUS ist es uns außerdem ein Anliegen, die Integration digitaler Medien an bayerischen Schulen zu unterstützen, in einen Austausch mit den Lehrkräften über das Potenzial digitaler Medien und die Gestaltung von digitalen Lernmaterialien zu kommen und einen Beitrag zu leisten, dass digitale Medien Lernprozesse im Mathematikunterricht unterstützen. Unser Ziel ist es, die Potenziale im realen Unterricht gemeinsam konkret nutzbar zu machen.

Literatur

• Baumert, J., Kunter, M., Blum, W., Brunner, M., Voss, T., Jordan, A., Klusmann, U., Krauss, S., Neubrand, M., & Tsai, Y. M. (2010). Teachers’ Mathematical Knowledge, Cognitive Activation in the Classroom, and Student Progress. American Educational Research Journal, 47(1), 133-180.
• Forschungsgruppe Lehrerbildung Digitaler Campus Bayern (2017). Kernkompetenzen von Lehrkräften für das Unterrichten in einer digitalisierten Welt. Zeitschrift für Medienpädagogik, 61(4), 65–74.
• Förtsch, C., Werner, S., von Kotzebue, L., & Neuhaus, B. J. (2016). Effects of Biology Teachers’ Professional Knowledge and Cognitive Activation on Students’ Achievement. International Journal of Science Education, 38(17), 2642-2666.
• Hammer, S. (2015). Professionelle Kompetenz von Mathematiklehrkräften im Umgang mit Aufgaben in der Unterrichtsplanung (Dissertation, Ludwig-Maximilian-Universität München).
• Jordan, A., Krauss, S., Löwen, K., Blum, W., Neubrand, M., Brunner, M., Kunter, M., & Baumert, J. (2008). Aufgaben im COACTIV-Projekt: Zeugnisse des kognitiven Aktivierungspotentials im deutschen Mathematikunterricht. Journal für Mathematik-Didaktik, 29(2), 83-107.
• Schmidt, D. A., Baran, E., Thompson, A. D., Mishra, P., Koehler, M. J., & Shin, T. S. (2009). Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK): The Development and Validation of an Assessment Instrument for Preservice Teachers. Journal of Research on Technology in Education, 42(2), 123-149.