Zur Schülerzentrierung im Mathematikunterricht mit Computeralgebra-Systemen – eine empirische Untersuchung der CAS-Einführung an Thüringer Schulen mit Oberstufe

Matthias Müller (2014): Zur Schülerzentrierung im Mathematikunterricht mit Computeralgebra-Systemen – eine empirische Untersuchung der CAS-Einführung an Thüringer Schulen mit Oberstufe. Dissertation, Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Betreut durch Michael Schmitz.
Begutachtet durch Michael Schmitz, Michael Fothe und Torsten Fritzlar.
Erhältlich unter http://d-nb.info/1063331307/34
Tag der mündlichen Prüfung: 28.10.2014.

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Zusammenfassung

Mit Beginn des Schuljahres 2011/2012 wurde der Einsatz von CAS verpflichtend ab Klassenstufe 9 für alle Thüringer Schulen mit Oberstufe. In verschiedenen Studien wurde belegt, dass durch den Einsatz von CAS im Unterricht die Schülerzentrierung gesteigert wird. Diese Hypothese wird in der Dissertation unter den thüringischen Rahmenbedingungen untersucht.

Der im zweiten Kapitel ausgeführte theoretische Rahmen beinhaltet eine Begriffsklärung von CAS, fachdidaktische Theorien zum CAS-Einsatz im Unterricht, Betrachtungen zur Schülerzentrierung durch offenen Unterricht, sowie Aspekte der Entwicklung von CAS-Aufgaben. Anhand der Theorie werden drei Forschungshypothesen abgeleitet, die im Folgeteil der Arbeit empirisch überprüft und diskutiert werden.

• H1: Wenn CAS im Mathematikunterricht eingesetzt werden, dann kann im Unterricht eine größere Offenheit im Sinne der Schülerzentrierung beobachtet werden.
• H2: Wenn CAS im Mathematikunterricht eingesetzt werden, dann wird eine Bedeutungsverschiebung zwischen den mathematischen Hauptaktivitäten stattfinden.
• H3: Wenn Mathematikaufgaben unter Berücksichtigung der Möglichkeiten von CAS entwickelt werden, dann kann die Qualität der Aufgaben in Hinblick auf Schülerzentrierung, Binnendifferenzierung und Diagnosepotential erhöht werden.

In Kapitel 3 wird die Methodik bei der Datenerhebung und Auswertung der Längsschnittstudie im Untersuchungszeitraum 2011 bis 2013 beschrieben. Es kamen quantitative sowie qualitative Methoden zum Einsatz. Im Vordergrund stehen die Befragung der Lernenden, die Befragung der Lehrenden sowie die Entwicklung von CAS-Aufgaben.

Die Ergebnisse aus den Befragungen und aus den erprobten CAS-Aufgaben werden im vierten Kapitel dargestellt und im fünften und letzten Kapitel diskutiert. Auf Grundlage der vorliegenden Daten der Längsschnittstudie konnte Hypothese 2 widerlegt und Hypothese 3 verifiziert werden. Für eine Falsifikation von Hypothese 1 waren die erhobenen Daten zu widersprüchlich.

Die entwickelten CAS-Aufgaben stehen Mathematiklehrkräften online zur Verfügung.