Uni-Forscher entwickeln interaktive Objekte für den Unterricht

Mit den Sinnen Mathe pauken

Intelligent und interaktiv: Im Rahmen des „Mal“-Projektes statten die Wissenschaftler geometrische Objekte mit Informationstechnologie aus, um Schülern die abstrakte Algebra anschaulich zu vermitteln. - Foto: TZI/Uni Bremen

Bremen - Von Viviane Reineking. Algebraische Konzepte wurden bereits vor rund 2000 Jahren das erste Mal beschrieben. Das Rechnen mit Unbekannten in Gleichungen – so eine stark vereinfachte Beschreibung der Algebra – stellte schon viele Schülergenerationen vor große Herausforderungen. Bremer Informatiker und Mathedidaktiker erarbeiten jetzt gemeinsam Lösungen, um die abstrakte Materie mit verschiedenen Sinnen begreifbar zu machen.

4x(–2 + 3x) = –8x + 12x2 – diese Matheaufgabe gehört sicherlich zu den einfacheren. Allerdings falle es vielen Menschen in allen Ausbildungsphasen schwer, abstrakte Algebra-Konzepte wie Gleichungen und Variablen nachzuvollziehen und anzuwenden. Das weiß Prof. Angelika Bikner-Ahsbahs von der Arbeitsgruppe „Didaktik in der Mathematik“ der Uni Bremen. Die Forscherin beschäftigt sich mit der Wissenschaft vom Lehren und Lernen von Mathematik, darunter mit Lehrmethoden und dem Lernverhalten von Schülern.

In dem Projekt „Multimodal Algebra Lernen“ (Mal) werden unter der Leitung des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik der Uni (TZI) den Angaben nach neueste Erkenntnisse aus der Mathedidaktik mit technischen Lösungen des TZI zusammengebracht, um Schülern und Lehrern künftig Lernen und Lehren zu erleichtern und die Algebra künftig intuitiver zu verstehen. Denn auch für Lehrkräfte, so die Uni, sei es oft schwierig, den abstrakten Stoff zu vermitteln.

Gewählt haben die Forscher die Algebra, da sie eine zentrale Rolle in der Bildung einnehme: „Alles, was ab der achten Klasse in Mathematik gelehrt wird, ist algebraisch unterlegt“, so Bikner-Ahsbahs. Sie zu verstehen, sei daher nicht nur wichtig für ein Studium etwa in den Naturwissenschaften, sondern beispielsweise auch für die Berufsschule.

Die Projektteilnehmer wollen deshalb bis 2019 ein Lernsystem entwickeln, das die Algebra interaktiv und mit dem Körper erfahrbar vermittelt. Damit sollen Schüler nicht nur mit dem Kopf lernen, sondern auch, indem sie fühlen, sehen und hören. Bestehen soll es aus „Smart Objects“, berührbaren Lernelementen, die zum Beispiel Zahlen oder Variablen darstellen und mit Informationstechnologie ausgestattet sind. Ein Ton- oder Lichtsignal zeigt den Schülern an, ob sie auf der richtigen Spur sind. Interaktive Tische mit Displays und Tablet-PCs könnten die „intelligenten Objekte“ ergänzen. „Dabei geht es nicht um klassisches E-Learning, sondern um die Nutzung möglichst vieler Sinne, die das Lernen unterstützen“, sagt TZI-Geschäftsführer Dr. Gerald Volkmann.

Automatische den Wissensstand erkennen

Indem das System Lösungswege und Geschwindigkeit analysiert, soll es automatisch den Wissensstand der Anwender erkennen können und so individuelles Lernen ermöglichen. Die Übungen werden spielerisch gestaltet, um die Schüler zu motivieren.

Bei der Entwicklung der Technologien arbeiten die Informatiker mit den Didaktikern zusammen. Prof. Bikner-Ahsbahs und ihr Team untersuchen, wie die Lernprozesse mit den neuen Methoden konkret ablaufen und welche Ansätze besonders vielversprechend sind. Mit der Abteilung „Biometrie“ des Kompetenzzentrums für klinische Studien der Uni Bremen entwickeln die Forscher ein Konzept zur Bewertung dieser Lernprozesse.

Ein relativ junges Feld ist dabei das Experimentieren mit Gesten beim Lernen: „Die Forschung in der Didaktik zeigt zunehmend, wie wichtig Gesten für das Verständnis der Mathematik sein können“, so Bikner-Ahsbahs. Ein einfaches Beispiel sei das Anzeigen von prozentualen Verhältnissen mit den Händen. „Mit unseren Gesten verstehen wir manchmal schon Dinge, die dem Kopf noch gar nicht bewusst sind“, so die Wissenschaftlerin weiter.

Ein Schulbuchverlag entwickelt die Lerninhalte, ein Bremer Beratungsunternehmen stellt sein Wissen im Einsatz von Datenbrillen und am Körper tragbaren interaktiven Technologien („Wearables“) zur Verfügung und das Institut für Informationsmanagement Bremen beschäftigt sich mit der Frage der ethischen und rechtlichen Aspekte beim Einsatz der intelligenten Technologien im Unterricht.

www.math.uni-bremen.de/didaktik

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