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Kompetenzmessungen im Bereich der statistischen Grundbildung haben gezeigt, dass Lernerfolge durch hierarchische Modelle beschrieben werden können. Empirische Studien, die sich auf mögliche Einflussfaktoren konzentrieren, sind jedoch rar. In dieser Arbeit analysieren wir die Leistungen der Schülerinnen und Schüler in Bezug auf die Kompetenz unter Verwendung von Modellen und Darstellungen in statistischen Kontexten, ein Kernelement statistischer Grundbildung. Wir untersuchen weiter, inwieweit mehrere Lernervariablen wie Leseverständnis und allgemeine kognitive Fähigkeiten mit dieser Kompetenz zusammenhängen. Dazu wurden 503 deutsche Achtklässler mit einem entsprechenden Kompetenzmaß und standardisierten psychometrischen Tests zum Leseverständnis und zu allgemeinen kognitiven Fähigkeiten untersucht. In die Analyse flossen zusätzliche Informationen über Noten in Mathematik und den sozioökonomischen Status ein. Die Ergebnisse weisen auf die Kompetenz der Studierenden hin, Modelle und Repräsentationen in statistischen Kontexten zu verwendenist innerhalb unserer Stichprobe relativ homogen und zeigt hohe Lösungsquoten bei grundlegenden Aufgaben und wenig Erfolg bei den schwierigsten Aufgaben. Multilevel-Regressionen deuten darauf hin, dass diese Kompetenz eher mit allgemeinen kognitiven Fähigkeiten, aber weniger mit dem Leseverständnis zusammenhängt. Implikationen werden im Hinblick auf die theoretische und praktische Ebene diskutiert.
Hintergrund
Funktionales Denken wird als spezifisches Denken in Zusammenhängen, Abhängigkeiten und Veränderungen charakterisiert. Daher ist es über die Mathematik hinaus auch für andere (MINT-)Fächer sowie für Alltagssituationen von entscheidender Bedeutung. Insbesondere der Umgang mit unterschiedlichen Funktionsdarstellungen und der Wechsel zwischen ihnen sind funktionsbezogene Kernkompetenzen, die für die Bildung angemessener Konzepte und die flexible Problemlösung in unterschiedlichen Situationen entsprechend benötigt werden. Daher untersuchte diese Studie Studenten ( N = 856) Kompetenzen im Zusammenhang mit repräsentationalen Veränderungen elementarer Funktionen und insbesondere eingeschätzt, welche Veränderungen den Studierenden besonders leicht oder schwer fallen. Darüber hinaus wurden mögliche Schullaufbahn- und Geschlechtsunterschiede durch die Durchführung von DIF-Analysen im Rahmen der Rasch-Modellierung untersucht. Die Datenerhebung erfolgte mittels eines Papier-Bleistift-Tests, der durchgeführt wurde, nachdem die Studierenden die Unterrichtseinheit zu linearen Funktionen im Mathematikunterricht absolviert hatten.
Ergebnisse
Insgesamt wurde festgestellt, dass die Schüler über begrenzte Kompetenzen in Bezug auf repräsentative Veränderungen elementarer Funktionen verfügen. Es gab kein klares Muster hinsichtlich der Arten von Repräsentationsänderungen, die ihnen schwer oder leicht fielen. Darüber hinaus schnitten Mädchen bei rein mathematischen Aufgaben besser ab, während Jungen bei einer komplexen Modellierungs- und Problemlösungsaufgabe besser abschnitten. Klassen aus dem akademischen Track erzielten bessere Ergebnisse bei Aufgaben mit situativem Kontext als ihre Klassenkameraden aus dem nicht-akademischen Track, die bei rein mathematischen Aufgaben relativ gut abschnitten.
Schlussfolgerungen
Diese Ergebnisse implizieren, dass verschiedene Repräsentationen und Repräsentationsänderungen in den Funktionsunterricht aufgenommen werden sollten, um die Schüler beim Aufbau eines reichhaltigen Funktionskonzepts und flexibler Problemlösungsfähigkeiten zu unterstützen und so die curricularen Anforderungen zu erfüllen und didaktischen Überlegungen Rechnung zu tragen. Insbesondere die Vermittlung von Funktionen sollte durch Mischaufgaben mit und ohne situativen Kontext und den entsprechenden Darstellungswechseln ausgewogener gestaltet werden. Diese Erkenntnisse sollten Lehrende, insbesondere Lehrende in nicht-akademischen Bildungsgängen, dazu motivieren, situativen Kontexten im Funktionsunterricht eine stärkere Rolle zu geben, um das Lernen ihrer Schülerinnen und Schüler zu fördern und eine Brücke zwischen Mathematik und realen Situationen zu schlagen.
A crucial aspect of learning about (linear) functions is being able to change between graph and equation. Common German and Slovak textbooks propose different procedures for these representational changes. Within a sample of 49 German and 56 Slovak teachers, we analyzed if these different procedures can also be observed in the teachers’ corresponding knowledge of content and students, i. e. if the teachers expected different student strategies and errors. The results confirm this assumption and emphasize the importance to consider this teacher's knowledge in a country-specific way and being careful when comparing such knowledge of teachers from different countries.