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GeoGebra und Tabellenkalkulation im Bereich elementarer Funktionen – Wirksamkeit eines fachdidaktischen Seminars auf die Entwicklung digitaler Werkzeugkompetenzen und auf die Veränderung technologiebezogener Überzeugungen von Mathematik-Lehramtsstudierenden

  • Angesichts der Forderung, dass Schülerinnen und Schüler (bspw. in Rheinland-Pfalz) ab Klassenstufe 7 selbständig mit Dynamischer Geometrie-Software und einem Tabellenkalkulationsprogramm arbeiten müssen, kommt Lehrkräften eine besondere Rolle bei der Integration digitaler Mathematikwerkzeuge (DMW) in den Mathematikunterricht zu. Dies lässt sich z.B. in Bezug auf die Leitidee L4 (Funktionaler Zusammenhang) exemplarisch umsetzen, da sich zur Förderung des funktionalen Denkens der Einsatz von digitalen Mathematikwerkzeugen anbietet. Im Rahmen des QLB- Projektes MoSAiK des Bundesministeriums für Bildung und Forschung wurden im Teilprojekt Digitale Forschungswerkstatt Multiple Repräsentationen im Mathematikunterricht Werkzeugkompetenzen von Studierenden der Lehrämter RS plus, Gymnasium und Berufsbildende Schule bezogen aufAngesichts der Forderung, dass Schülerinnen und Schüler (bspw. in Rheinland-Pfalz) ab Klassenstufe 7 selbständig mit Dynamischer Geometrie-Software und einem Tabellenkalkulationsprogramm arbeiten müssen, kommt Lehrkräften eine besondere Rolle bei der Integration digitaler Mathematikwerkzeuge (DMW) in den Mathematikunterricht zu. Dies lässt sich z.B. in Bezug auf die Leitidee L4 (Funktionaler Zusammenhang) exemplarisch umsetzen, da sich zur Förderung des funktionalen Denkens der Einsatz von digitalen Mathematikwerkzeugen anbietet. Im Rahmen des QLB- Projektes MoSAiK des Bundesministeriums für Bildung und Forschung wurden im Teilprojekt Digitale Forschungswerkstatt Multiple Repräsentationen im Mathematikunterricht Werkzeugkompetenzen von Studierenden der Lehrämter RS plus, Gymnasium und Berufsbildende Schule bezogen auf die beiden DMW GeoGebra und Tabellenkalkulation und technologiebezogene Überzeugungen am Beispiel der elementaren Funktionen der Sekundarstufe I beforscht. Dazu wurde ein spezifisches fachdidaktisches Seminar, welches die Förderung von Bedienkompetenzen der beiden DMW und eine darauf aufbauende Unterrichtsplanung und Erprobung von Unterrichtsstunden beinhaltete, konzipiert. Vor und nach Besuch des Seminars wurden von 55 Studierenden Bedien- und Auswahlkompetenzen der beiden Softwares anhand eines selbstentwickelten Kompetenztestes gemessen. Darüber hinaus wurden die Teilbereiche TK, TPK und TCK des TPACK-Modells, Selbstwirksamkeitsüberzeugungen sowie technologiebezogene Überzeugungen in Bezug auf Vor- und Nachteile des Einsatzes von DMW anhand eines Studierenden-Fragebogens erhoben. Die Seminarintervention erzielte einen signifikanten Effekt auf die Entwicklung der Bedienkompetenzen der Studierenden für die Werkzeuge GeoGebra und Tabellenkalkulation. Ergebnisse einer qualitativen Inhaltsanalyse mit quantitativen Elementen zeigten, dass insbesondere die Visualisierungs- und Kontrollfunktion von den Studierenden als Vorteile der beiden DMW beim Unterrichten von funktionalen Zusammenhängen gesehen werden. Als Nachteil wurde am häufigsten eine Gefahr für händische Rechenverfahren genannt. In Bezug auf die benötigte Zeit beim Benutzen der Technologie wurde einerseits eine Ersparnis durch den Einsatz von GeoGebra und Tabellenkalkulation erwartet, andererseits ein hoher Aufwand befürchtet, wenn die Schüler nicht über die notwendigen Werkzeugkompetenzen verfügen.show moreshow less
  • In view of the requirement that students (e.g. in Rhineland-Palatinate) from grade 7 onwards have to work independently with dynamic geometry software (e.g. GeoGebra) and a spreadsheet program, teachers have a special role in the integration of digital mathematics toolsin mathematics lessons. For example this can be implemented, with regard to the guiding idea L4 (Functional connection), since the use of digital mathematics tools is recommended to promote functional thinking. Within the qualitive offensive for pre-service-teacher training, which has been established by the Ministry of Education, the project MoSAiK provided a Digital Research Workshop Multiple Representations in Mathematics Education using the topic of elementary functions on secondary school level. On the one hand this workshop examined tool skills ofIn view of the requirement that students (e.g. in Rhineland-Palatinate) from grade 7 onwards have to work independently with dynamic geometry software (e.g. GeoGebra) and a spreadsheet program, teachers have a special role in the integration of digital mathematics toolsin mathematics lessons. For example this can be implemented, with regard to the guiding idea L4 (Functional connection), since the use of digital mathematics tools is recommended to promote functional thinking. Within the qualitive offensive for pre-service-teacher training, which has been established by the Ministry of Education, the project MoSAiK provided a Digital Research Workshop Multiple Representations in Mathematics Education using the topic of elementary functions on secondary school level. On the one hand this workshop examined tool skills of students in relation to the two softwares GeoGebra and spreadsheets that apply for secondary schools, high schools and vocational schools. On the other hand (technology-related) beliefs of the students were researched according to the function concept. For that reason a specific didactic workshop, which included on the one hand the fostering of operating skills for the tools GeoGebra and spreadsheet and on the other hand the subsequent planning and teaching of lessons had been conceived. Before and after attending the workshop the operating and selection skills in both tools have been measured in a sample of 55 students using a self-developed competency test. In addition, the sub-areas TK, TPK and TCK of the TPACK-framework, self-efficacy beliefs and technology-related beliefs regarding the advantages and disadvantages of using digital mathematics tools were collected using a student questionnaire. The workshop intervention achieved a significant effect on the development of the students' operating skills for both tools – GeoGebra and spreadsheet. The results of a qualitative content analysis with quantitative elements show that in particular the visualizing of functions and the checking of results were viewed as advantages of the digital tools when teaching functional thinking. The most frequently cited disadvantage was a danger to manual calculation methods. With regard to the time required, on the one hand, savings were expected when using digital tools, but on the other hand, there were fears of high expenditure if pupils do not have the necessary tool skills.show moreshow less

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Metadaten
Author:Ralf Holzmann
URN:urn:nbn:de:hbz:kob7-25987
DOI:https://doi.org/10.82549/opus4-2598
Place of publication:Koblenz
Referee:Peter Ullrich, Ute Sproesser
Advisor:Peter Ullrich
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2025/10/16
Date of first Publication:2025/10/16
Publishing Institution:Universität Koblenz, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Universität Koblenz, Fachbereich 3
Date of final exam:2025/09/18
Release Date:2025/10/16
Tag:Didaktischer Mehrwert; Digitale Mathematikwerkzeuge; Digitale Werkzeugkompetenzen; Fachdidaktik Mathematik; Funktionen; GeoGebra; Kompetenzen; Kompetenztest; Lehr-Lern-Labor; Lehramt Mathematik; Lehrerprofessionswissen; Qualitätsoffensive Lehrerbildung; Repräsentationswechsel; Selbstwirksamkeit; Selbstwirksamkeitsüberzeugungen; TPACK-Modell; Tabellenkalkulation; Technologiebezogene Überzeugungen; Theorie-Praxis-Verknüpfung; Werkzeugkompetenzen; Überzeugungen
GND Keyword:FunktionGND; GeoGebraGND; KompetenzGND; Lehr-Lern-LaborGND; SelbstwirksamkeitGND; TabellenkalkulationGND; ÜberzeugungGND
Page Number:472
Note:
Im Rahmen der vorliegenden Dissertationsschrift ist digitales Begleit- und Videomaterial entstanden, das auf Anfrage vom Autor zur Verfügung gestellt werden kann. Siehe hierzu die Hinweise im Abschnitt 17.10 Digitaler Anhang.
Institutes:Fachbereich 3 / Mathematisches Institut
Licence (German):Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG
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