Schukajlow | Didaktik der Mathematik

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Forschungsprojekt OModA-E (seit 2025)

Förderinstitution:

Offene Aufgaben, die mehrere Lösungen zulassen, sind schon lange wichtige Bestandteile des Fachunterrichts in Mathematik und den Naturwissenschaften. Diesen Aufgaben werden lernförderliche Eigenschaften zugeschrieben. Eine wichtige Art von offenen Aufgaben bezieht sich auf realitätsbezogene Problemstellungen, die mithilfe mathematischer Modellierungen bearbeitet werden (Modellierungsaufgaben). In der bisherigen Forschung wurden offene Aufgaben untersucht, die nicht alle für die Lösung notwendigen Angaben enthalten. In diesen Aufgaben ist somit der Anfangszustand des Problems offen. Im vorliegenden Antrag sollen Aufgaben mit offenem Endzustand erforscht werden, in denen unterschiedliche Faktoren (z. B. zeitliche und finanzielle) bei der Beantwortung der Fragestellung herangezogen werden können. Die Effekte (1) von auf die Anforderungen offener Aufgaben zugeschnittenen Instruktionen und (2) des Unterrichts mit Aufgaben mit offenem Endzustand auf kognitive und motivationale Konstrukte werden analysiert. In der experimentellen Instruktionsstudie werden die Effekte von Instruktionen a) zur Identifikation von den Faktoren, die die Offenheit des Endzustands bestimmen, b) zum Aufstellen eines mathematischen Modells und c) zum Interpretieren und Validieren mathematischer Ergebnisse untersucht. Anschließend wird in einer quasi-experimentellen Unterrichtsstudie der Unterricht mit Aufgaben a) mit offenem und b) mit geschlossenem Endzustand im Feld hinsichtlich seiner Wirkungen auf das Interesse und die Leistungen kontrastiert. Das Hauptziel des Antrags ist die Untersuchung der kognitiven Anforderungen von Modellierungsaufgaben mit offenem Endzustand und der Wirkungen und Wirkmechanismen von Interventionsmaßnahmen (Instruktion bzw. Unterricht) auf deren Bearbeitung. Dadurch soll auch zum übergeordneten Ziel beigetragen werden, Erkenntnisse über offene Aufgaben in einer selbständigkeitsorientierten Unterrichtsform zu gewinnen.

Forschungsprojekt OModA (2020-2024)

Offene Problemstellungen, die mehrere Lösungen zulassen, sind schon lange wichtige Bestandteile des Fachunterrichts in Mathematik und Naturwissenschaften. Diesen Problemstellungen werden lernförderliche Eigenschaften zugeschrieben. Eine wichtige Art von offenen Aufgaben bezieht sich auf die realitätsbezogenen Problemstellungen, die mithilfe mathematischer Modellierungen bearbeitet werden (Modellierungsaufgaben) und nicht alle für die Lösung notwendigen numerischen Angaben enthalten. In diesen Aufgaben ist der Anfangszustand des Problems offen. Die Bearbeitung von offenen Modellierungsaufgaben im Schulunterricht soll Lernende darauf vorbereiten, ihr mathematisches Wissen im Alltag und im Beruf zu verwenden. Im Anschluss an Forschungen zum mathematischen Modellieren, zu offenen Aufgaben und selbständigkeitsorientierten Lehr-Lern-Formen wird im OModA-Projekt untersucht, welche Effekte (1) eine auf die Anforderungen der offenen Aufgaben zugeschnittene Instruktion und (2) der Unterricht mit offenen Modellierungsaufgaben auf kognitive und motivationale Faktoren hat. In der experimentellen Instruktionsstudie werden die Effekte der Instruktion zur Identifikation von fehlenden Informationen und die Wirkungen der Festlegung dieser Informationen untersucht. Anschließend werden in einer quasi-experimentellen Unterrichtsstudie der Unterricht mit offenen Modellierungsaufgaben und der Unterricht mit geschlossenen realitätsbezogenen Aufgaben im Feld kontrastiert. Das Projekt ist in kognitiven und motivationalen Theorien und Konzeptionen verankert und soll neue Erkenntnisse über die Bedeutsamkeit der Offenheit von Modellierungsaufgaben im selbständigkeitsorientierten Unterricht für die kognitive und motivationale Entwicklung von Schülerinnen und Schüler bringen. Ein weiteres Ziel des Projekts ist, Wirkmechanismen der Behandlung von offenen Aufgaben im selbständigkeitsorientierten Unterricht zu untersuchen und Faktoren zu identifizieren, die die Effektivität des Unterrichts mit offenen Modellierungsaufgaben beeinflussen.