Volume 37(June 2005) Number 3ZDMZentralblatt für Didaktik der MathematikInternational Reviews on Mathematical Education
Structural stability and dynamic geometry: some ideas on
situated proofs In this paper we survey the historical and contemporary connections in mathematics between classical "conceptual" tools versus modern computing tools. In this process we highlight the interplay between the inductive and deductive, experimental and theoretical, and propose the notion of situated proofs as a didactic tool for the teaching of geometry in the 21st century. *** Dieser Artikel konfrontiert vor einem historischem und aktuellen
Hintergrund überblicksartig die Spannung zwischen ‚klassischen’ und modernen
Computerwerkzeugen. In diesem Zusammenhang wird das Zusammenspiel zwischen
Induktion und Deduktion, zwischen Experimentellem und Theorie herausgearbeitet,
und für ein Konzept des kontextuellen Beweisens als didaktisches Werkzeug der
Geometrielehre im 21. Jahrhundert plädiert. On high-school students’ use of graphic calculators in
mathematics When students are working with hand held technology, such as graphic calculators, we usually only see the outcomes of their activities in the form of a contribution to a written solution of a mathematical problem. It is more difficult to capture their process of thinking or actions as they use the technology to solve the problem. In this paper we report on two case studies that follow the progress of students as they solve mathematical problems. We use software that works in the background of the graphic calculator capturing the students’ keystrokes as they use the calculator. The aim of the research studies described in this paper was to provide insights into the working styles of these students. Through a detailed analysis of their graphic calculator keystrokes, interviews and associated written solutions we will discuss the effectiveness of their solution strategies and the efficiency of their use of the technology and identify some barriers to the use of graphic calculators in mathematical problem solving. *** Wenn Schüler sich nicht netzbasierter Technologie
bedienen, etwa graphikfähige Taschenrechner benutzen, so sehen wir gewöhnlich
nur die Ergebnisse ihrer Aktivitäten als Beitrag zur ihrer schriftlichen
Aufgabenlösung. Es ist schwierig, den Denkprozess als solchen einzufangen. In
diesem Beitrag verfolgen wir in zwei Fallbeispielen diese Prozesse. Dabei
bedienen wir uns einer Software im Hintergrund, durch die das Betätigen der
Tasten aufgezeichnet wird. Ziel unserer Analyse ist es, Einsicht in die
Arbeitsstile der Schüler zu gewinnen. Auf der Basis dieser Aufzeich-nungen,
unter Zuhilfenahme von Interviews und aufgrund der schriftlichen Aufgabenlösung
diskutieren wir sowohl die Effektivität ihrer Lösungsstrategien als auch die der
eingesetzten Technologie; dadurch können wir Barrieren identifizieren, die einem
Einsatz des graphikfähigen Taschenrechners beim mathematischen Problemlösen
entgegen stehen. An empirical taxonomy of problem posing processes This article focuses on the construction, description and testing of a theoretical model of problem posing. We operationalize procesess that are frequently described in problem solving and problem posing literature inorder to generate a model. We name these processes editing quantitative information, their meanings or relationships, selecting quantitative information, comprehending and organizing quantitative information by giving it meaning or creating relations between provided information, and translating quantitative information from one form to another. The validity and the applicability of the model is empirically tested using five problem-posing tests with 143 6th grade students in Cyprus. The analysis shows that three different categories of students can be identified. Category 1 students are able to respond only to the comprehension tasks. Category 2 students are able to respond to both the comprehension and translation tasks, while Category 3 students are able to respond to all types of tasks. The results of the study also show that students are more successful in first posing problems that involve comprehending processes, then translation processes and finally editing and selecting processes. *** Gegenstand des Artikels ist die Konstruktion, Beschreibung und das Testen
eines theoretischen Modells für das Problemstellen. Die eigentlich hinlänglich
bekannten Prozesse, die in der Literatur über Problemlösen und Problemstellen
beschrieben werden, sind Ausgangspunkt für eine Operationalisierung. Die Autoren
unterscheiden die folgenden Prozesse: Editieren quantitativer Informationen, das
Zuweisen von Bedeutungen oder Beziehungen, das (bewusste) Auswählen von
quantitativen Informationen, das Verstehen und Organisieren quantitativer
Informationen (durch inhaltliche Zuordnung von Bedeutung oder
Kontextherstellung) und das Übersetzen von Informationen in andere Kontexte. Die
Validität und die Brauchbarkeit des Modells werden anhand von fünf Tests des
Problemstellens bei 143 Schülern (Klasse 6) in Zypern getestet. Die Analyse
zeigt, dass drei unterschiedliche Kategorien von Schülern identifiziert werden
können. Bei Gruppe 1 handelt es sich um Schüler, die lediglich auf die
Verstehensaufgabe reagieren, während sich Gruppe 2 aus Schülern zusammensetzt,
die sowohl den Kontext erfassen als auch eine Übersetzung vornehmen. Schüler aus
Gruppe 3 reagieren auf alle Typen der Aufgabe. Die Ergebnisse der Studie belegen
überdies, dass Schüler bei erstmaligem Problemstellen erfolgreicher mit
Kontexten umgehen, bei denen es um Verstehensprozesse geht, als dass sie
Übersetzungsprozesse oder schließlich Auswahlprozesse umsetzen können. Comparing adult mathematical literacy with
PISA students: results of a pilot study In Germany, very little empirical data about the mathematical competence of adults is available. The aim of this study is to test the level of mathematical competence in an adult sample. For this purpose, a mathematics test was constructed using the PISA mathematics framework as a guideline. The test consisted of fourteen public items from the mathematics test in PISA 2000. The study was implemented by carrying out house visits (Germany). The sample was comprised of 64 adults (90 % women, age: 41 years). The test results were scaled in the metric of PISA 2000. Compared with the average German student competencies in PISA 2000, the average competency in the adult sample was on the same level as the fifteen-year-old comprehensive secondary school student (at a German Gymnasium). Further analysis shows that the mathematics competency level in the adult sample is positively connected to the individual vocational education degree. *** Über mathematische Kompetenz von Erwachsenen in Deutschland
liegen bislang nur wenig empirische Daten vor. Ziel dieser Studie ist es, an
einer Stichprobe von Erwachsenen das Niveau von mathematischer Kompetenz zu
erfassen. Dazu wurde in Anlehnung an die Rahmenkonzeption des Mathematiktests
PISA 2000 ein Test zur Erfassung von mathematischer Grundbildung bei Erwachsenen
konzipiert. Der Test bestand aus vierzehn Items des Mathematiktests PISA 2000.
Die Durchführung der Studie erfolgte im Rahmen von individuellen Hausbesuchen in
Kooperation mit der Universität Bielefeld. Die Stichprobe bestand aus 64
Erwachsen (90 % weiblichen Geschlechts, Altersdurchschnitt 41 Jahre). Im
Vergleich mit den Schülerleistung aus PISA 2000, entspricht das
durchschnittliche Kompetenzniveau der Erwachsenenstichprobe dem Niveau der
fünfzehnjährigen Gymnasiasten in PISA 2000. Weitere Analysen zeigen einen
positiven Zusammenhang zwischen Berufabschluss und erreichtem Kompetenzniveau. On middle-school students’ comprehension of randomness and chance variability
in data Understanding variability in empirical data is at the core of statistical reasoning and thinking. Of particular interest is how students’ comprehension of chance and variability develops over time. This article reports the results of a cross-sectional study that examined how students’ statistical literacy evolves with increasing age. Our results are discussed and related to earlier studies with children by Fischbein and Green and with adults by Sedlmeier. Our study replicates in a modified form earlier investigations in other countries and confirms for German students conclusions from earlier studies. In particular, there are no indications of an improvement with increasing age. Our findings are consistent with findings in judgment research. *** Im Zentrum statistischen Denkens steht der Umgang mit Variabilität in
empirischen Daten und die Fähigkeit, mit Hilfe des Zufallsbegriffs nicht
erklärte Variation in Daten zu modellieren. Die vorliegende Studie berichtet von
einer Querschnittsuntersuchung von 222 Schülern der Klassenstufen 5, 7 und 9 zur
Entwicklung des Verständnisses von Zufall und Variabilität. Dazu wurde anhand
geeigneter Aufgaben untersucht, wie stark statistische Kompetenz bei Schülern
ausgeprägt ist und ob sie sich mit zunehmenden Alter der Schüler verändert. Die
Ergebnisse werden zu vergleichbaren früheren Untersuchungen bei Kindern von
Fischbein und Green und bei Erwachsenen von Sedlmeier in Beziehung gesetzt. Die
Studie repliziert in modifizierter Form frühere Untersuchungen in anderen
Ländern und bestätigt für deutsche Schüler woanders gefundene Resultate.
Insbesondere liegen keinerlei Anzeichen für eine Verbesserung des Verständnisses
von Zufall und Variabilität mit zunehmendem Alter der Schüler vor. Die
Ergebnisse sind konsistent mit Befunden aus der Urteilsforschung bei
Erwachsenen. New Brunswick pre-service teachers communicate with
schoolchildren about mathematical problems: CAMI project The use of technology becomes an important didactical resource of communication in the mathematics classroom. In our paper, we are going to present an Internet project CAMI that allows schoolchildren from New Brunswick Canada to get access to the bank of rich mathematical problems, send their solutions electronically and get a personal comment from university students. A didactical potential of the CAMI virtual community will be discussed. *** Die Nutzung von Technologie wird eine wichtige didaktische
Kommunikationsressource im Mathematikunterricht. In unserem Artikel stellen wir
ein Internet-Projekt namens CAMI vor, welches Schulkindern aus dem kanadischen
New Brunswick einen Zugang zu einer Aufgabendatenbank ermöglicht, wobei sie ihre
Lösungen elektronisch versenden können und einen persönlichen Kommentar von
Universitätsstudenten zurückbekommen. Ein didaktisches Potential der virtuellen
CAMI-Gemeinschaft wird diskutiert. Investigating and ordering quadrilaterals and their analogies in space –
problem fields with various aspects Problem fields with one or two generating problems and possibilities of varying existing problems give a good chance for self-activities of students and can be used for reaching different general aims. In this paper some topics concerning quadrilaterals will be presented. I hope they will animate teachers for more problem orientation in mathematics education. First we will reflect about different types of convex and non-convex quadrilaterals and possibilities of ordering them. Then we focus on middle-quadrilaterals and types of quadrilaterals with special middle-quadrilaterals as well as their logical ordering. Finally we investigate the analogies in space to the parallelogram and its sub-types and order them in the "house of parallelepipeds". *** Problemfelder mit einem oder zwei Ausgangsproblemen und Möglichkeiten der
Variation vorliegender Probleme ermöglichen Selbstaktivitäten von Schülerinnen
und Schülern sowie den Erwerb bzw. die Festigung verschiedener allgemeiner
Lernziele. Zur Anregung von Lehrerinnen und Lehrer für mehr Problemorientierung
im Mathematikunterricht werden hier einige Themen rund ums Viereck dargestellt.
Zuerst wird über verschiedene Typen konvexer und nicht-konvexer Vierecke und
deren logische Ordnung reflektiert. Danach steht das Mittenviereck und Typen von
Vierecken mit speziellen Mittenvierecken im Mittelpunkt der Überlegungen.
Schließlich werden räumliche Analoga zum Parallelogramm und seinen Untertypen
untersucht und im "Haus der Parallelepipede (Spate)" geordnet. Features of mathematical activities ininterdisciplinary, project-based learning Stefan Halverscheid, Bremen (Germany) Project-based learning in mathematics education leads to mathematical activities that are uncommon in regular lessons at school. Among these activities, the following are identified and examined more closely:
Also, implications for the design of project-based learning environments are developed. *** Projektlernen in Mathematik führt zu mathematischen Aktivitäten, die in traditionellen Unterrichtsformen nur selten angetroffen werden. Unter diesen werden
herausgearbeitet und genauer untersucht. Darauf aufbauend
werden Folgerungen für das Design von Umgebungen für das Projektlernen
entwickelt. Word problems and mathematical understanding - Results of
a teaching experiment in grade 2 One issue in the ongoing discussion about mathematics education in primary schools is how to improve weaker pupils‘ mathematical understanding. Two different training programmes for the solution of word problems were developed, each was tested in three classes of second graders; in addition, there were three control classes. One of the programmes focussed on pupils’ real-life action-related behaviour, while the other programme was based on abstract and symbolic activities. Results indicate that pupils on lower levels of academic achievement profit most from the programme with abstract and symbolic activities, whereas the progress of the pupils in the action-related programme actually was less effective than the progress of the teaching methods used by teachers in the control classes. *** Die Förderung des mathematischen Verständnisses in der
Grundschule - Ergebnisse einer Interventionsstudie im 2. Schuljahr Mathematics achievement and interest in mathematics from a differential
perspective In this article, we present results of an empirical study with 500 German students of grades 7 and 8. The study focussed on students’ mathematics achievement and their interest in mathematics as well as on the relation between these two constructs. In particular, the results show that the development of an individual student’s achievement between grade 7 and grade 8 depends on the achievement level of the specific classroom and therefore on the specific mathematics instruction. Interest in mathematics could be regarded a predictor for mathematics achievement Moreover, our findings suggest that the students show hardly any fear of mathematics independent of their achievement level. *** In diesem Beitrag wird über eine empirische Studie mit über 500 Schülerinnen
und Schülern der Jahrgangsstufen 7 und 8 berichtet. Im Fokus stehen dabei die
fachlichen Leistungen und das fachspezifische Interesse der Jugendlichen sowie
der Zusammenhang zwischen diesen beiden Konstrukten. Die Ergebnisse zeigen unter
anderem, dass die individuelle Leistungsentwicklung von Jahrgangsstufe 7 zu 8
abhängig von der Klassenebene und damit vom Unterricht ist. Interesse und
Leistung korrelieren erwartungsgemäß. Zudem ist auffällig, dass die Schülerinnen
und Schüler unabhängig von ihrer individuellen Leistung kaum Angst vor dem Fach
Mathematik haben. The structure of students' emotions experienced during a mathematical
achievement test Several models have been developed in order to categorize the numerous expressions that people use in order to describe their emotional experiences. The focus of the present study is on one of these theoretical classifications proposed by Pekrun (1992) specifically concerning emotions which are directly related to learning and achievement in mathematics. In his model, emotions are classified according to their valence (positive vs. negative) and their level of activation. In testing the assumptions of this model, we investigated students’ enjoyment, anxiety, anger and boredom experienced before, during, and after the completion of a math test. Correspondence analyses which were used to generate a graphical illustration of structural interrelationships between these emotions provide empirical support for the theoretical classification. *** Vielfältige Modelle wurden bislang entwickelt, um die
zahlreichen Ausdrücke zu kategorisieren, die zur Beschreibung emotionalen
Erlebens verwendet werden. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf einer
theoretischen Klassifizierungen von Pekrun (1992), die insbesondere auf
Emotionen im mathematischen Lern- und Leistungskontext bezogen sind. Demnach
werden Emotionen entsprechend ihrer Valenz (positiv vs. negativ) und ihrer Art
der Aktivierung klassifiziert. Beim Testen der Modellannahmen untersuchten wir
die selbstberichteten Emotionen Freude, Angst, Ärger und Langeweile von
Schülerinnen und Schülern vor, während und nach der Bearbeitung eines
mathematischen Leistungstests. Zur Auswertung wird die Korrespondenzanalyse
verwendet, um eine graphische Abbildung der strukturellen Verbindungen zwischen
Emotionen und dem Leistungsniveau in dem mathematischen Test zu generieren.
Dabei soll insbesondere ein empirischer Beleg für die theoretische
Klassifikation des emotionalen Erlebens während der Bearbeitung eines
mathematischen Leistungstests erbracht werden. With a focus on 'Grundvorstellungen'. Part 1: a theoretical integration into
current concepts Current comparative studies such as PISA assess individual achievement in an attempt to grasp the concept of competence. Working with mathematics is then put into concrete terms in the area of application. Thereby, mathematical work is understood as a process of modelling: At first, mathematical models are taken from a real problem; then the mathematical model is solved; finally the mathematical solution is interpreted with a view to reality and the original problem is validated by the solution. During this cycle the main focus is on the transition between reality and the mathematical level. Mental objects are necessary for this transition. These mental objects are described in the German didactic with the concept of 'Grundvorstellungen'. In the delimitation to related educational constructs, 'Grundvorstellungen' can be described as mental models of a mathematical concept. *** Gegenwärtige Vergleichsstudien in Mathematik schließen
aufgrund der gemessenen Leistungen auf ein individuelles Merkmal, das durch das
Konzept der Kompetenz operationalisiert wird. Diese spezielle Sichtweise wird
durch das Verständnis einer mathematischen Grundbildung konkretisiert, bei dem
Kompetenzen im Umgang mit Mathematik in zumeist anwendungsbezogenen Kontexten
erfasst werden. Dabei wird mathematisches Arbeiten als ein
Modellierungskreislauf aufgefasst, bei dem mathematische Modelle aus
Umweltbezügen herausgelöst, innermathematisch verarbeitet und wieder im Hinblick
auf den Umweltbezug interpretiert werden müssen. In diesem Zyklus ist die
Übersetzung zwischen realer und mathematischer Ebene eine zentrale Tätigkeit,
die nur dann gelingen kann, wenn mentale Objekte vorhanden sind, die diese
Übertragungen ermöglichen. Solche mentalen Objekte werden in der deutschen
Mathematik-Didaktik als Grundvorstellungen bezeichnet, wobei sich in Abgrenzung
zu verwandten pädagogischen Konstrukten Grundvorstellungen als mentale Modelle
mathematischer Inhalte beschreiben lassen. With a focus on 'Grundvorstellungen'. Part 2: 'Grundvorstellungen' as a
theoretical and empirical criterion The first part of this serial pointed out the integration of the German concept 'Grundvorstellungen' into current concepts, especially its central position as a mediator between reality and mathematics. The next stage is therefore to explain the use of the proportion and percentage calculations within this concept and how it can be used as a criterion to detect the demands of mathematical problems. Firstly, we will take a look at a classification of mathematical items. This classification shows the complexity of the mathematical item in respect of 'Grundvorstellungen'. The consequences of this consideration have hierarchical levels of demand on these items. Furthermore to show how to describe and interpret these results on the basis of these levels, we refer to selected results of the PISA 2000 comparative study *** Im ersten Teil dieser Reihe wurde die zentrale Bedeutung
mathematischer Grundvorstellungen als Brückenglied zwischen realen Sachkontexten
und mathematischen Inhalten betont. In diesem Teil soll nun am Beispiel der
Proportionalität und Prozentrechnung dargestellt werden, wie das theoretische
Konstrukt als Kriterium bei der Anforderungsanalyse von Mathematikaufgaben
genutzt werden kann. Das heißt, für den Bereich der Proportionalität und
Prozentrechnung wird aufgezeigt, wie man Aufgaben danach klassifizieren kann,
wie komplex der zu deren erfolgreichen Bearbeitung notwendige Einsatz
mathematischer Grundvorstellungen ist. Es ergeben sich hierarchisch aufeinander
aufbauende Anforderungsstufen. Vor diesem Hintergrund soll abschließend auf
ausgewählte Befunde aus der Vergleichsstudie PISA verwiesen werden, zu deren
Interpretation und Beschreibung die Anforderungsstufen herangezogen werden
konnten. A classification of teacher interventions in mathematics teaching One of the best-known quotes in pedagogical literature is Maria Montessoris "Help me to do it myself." This citation can be applied to many open questions. For example, how to help students working autonomously on cognitively demanding tasks is not only an unanswered question in didactical literature, but there has also been relatively little research done in this area. This article reflects upon qualitatively oriented studies from the German research project DISUM and selected literature about "teacher interventions". Based on this, we propose, from a mathematically didactic point of view, a multi-dimensional framework, which allows us to identify central aspects of teacher interventions. *** Einer der wohl bekanntesten Sätze Maria Montessoris "Hilf mir
es selbst zu tun" wirft auch heute, Jahrzehnte später, noch zahlreiche
didaktische Fragen auf. So ist in der mathematikdidaktischen Forschung bisher
die Frage wie man Schülerinnen und Schüler in ihrem
selbständig-keitsorientierten Lösungsprozess insbesondere bei kognitiv
anspruchsvollen Aufgaben adäquat unterstützen kann nicht nur unbeantwortet
geblieben sondern auch nahezu unerforscht. Der Artikel versucht unter
Berücksichtigung von qualitativen Laborstudien aus dem aktuellen
DFG-Forschungsprojekt DISUM1 und unter Heranziehung ausgewählter
Literatur zum Thema "teacher interventions" zu einer eigenen,
mathematik-didaktisch geprägten Typisierung von Lehrerinterventionen zu
gelangen. Reflecting mathematics: an approach to achieve mathematical literacy Mathematics plays a dominant role in today’s world. Although not everyone will become a mathematical expert, from an educational point of view, it is key for everyone to acquire a certain level of mathematical literacy, which allows reflecting and assessing mathematical processes important in every day live. Therefore the goal has to be to open perspectives and experiences beyond a mechanical and tight appearance of the subject. In this article a framework for the integration of reflection and assessment in the teaching practice is developed. An illustration through concrete examples is given. *** Mathematik ist in unserer Welt auf vielfältige Weise präsent.
Was an dieser Mathematik müssen allgemeingebildete Lai/inn/en verstehen, um
mathematisch mündig zu sein. Aus der Bildungsperspektive mathematischer
Mündigkeit werden Reflektieren und Beurteilen von Mathematik als wichtige
Tätigkeiten im Unterricht begründet. Es wird ein Rahmenkonzept für Reflexion im
Unterricht ausgearbeitet und an Beispielen für den Unterricht konkretisiert. Mit
dem Ansatz ist die Hoffnung verbunden, das oft starre und mechanistische Bild
von Mathematik schrittweise in Richtung eines diskursiven Mathematikbildes
wandeln zu können. Developing reflectiveness in mathematics classrooms – An aim to be
reached in several ways The importance of reflection has been emphasized in many conceptions of mathematics education and mathematical literacy. Beyond that, this article emphasizes the importance of reflectiveness, not as an activity or an ability, but as an attitude to be aimed at. The article shows examples and ways to approach this big aim of reflectiveness. It is not only a matter of initiating reflection on different levels, but also a matter of developing an individual disposition for questioning. For this, sense reflections and self reflections play a key role. *** Entwicklung von Nachdenklichkeit im Mathematikunterricht – Ein Ziel mit
mehreren Wegen. Dem Prozess des Nachdenkens wird in vielen Bildungskonzepten
ein hoher Stellenwert eingeräumt, hier soll darüber hinaus auch die damit
verbundene Haltung der Nachdenklichkeit als wichtiges Bildungsziel in den Blick
genommen werden. In dem Beitrag sollen Beispiele und Wege aufgezeigt werden, dem
Ziel Nachdenklichkeit näher zu kommen. Wichtig ist dabei nicht nur die gezielte
Anregung von Reflexion auf unterschiedlichen Ebenen, sondern auch die
Entwicklung einer Fragehaltung. Dazu werden Zugänge über Sinn- und
Selbstreflexion vorgestellt. On the teaching and learning of Dienes’ principles Zoltan Dienes’ principles of mathematical learning have been an integral part of mathematics education literature and applied both to the teaching and learning of mathematics as well as research on processes such as abstraction and generalization of mathematical structures. Most extant textbooks of cognitive learning theories in mathematics education include a treatment of Dienes’ seminal contributions. Yet, there are no available studies at the tertiary level on how students internalise the meaning of Dienes’ principles. This paper explores post-graduate mathematics education student’s understanding of Dienes’ principles and their ability to reflexively apply the principles to their own thinking on structurally similar problems. Some implications are offered for university educators engaged in the training of future researchers in the field. *** Zoltan Dienes’ Grundzüge des Mathematiklernens sind mittlerweile ein nicht
mehr wegzudenkender Beitrag in der fachdidaktischen Literatur; sie sind
bedeutsam sowohl für Lehr- und Lernprozessen als auch für die Forschung, die
sich mit der Abstraktion und der Verallgemeinerung von mathematischen Strukturen
beschäftigt. Auch die meisten Lehrbücher zur Kognition von Lernprozessen
erwähnen Dienes’ Beiträge. Es ist allerdings erstaunlich, dass bislang Studien
fehlen, die sich unter Zugrundelegung von Dienes’ Ansätzen mit dem tertiären
Bereich beschäftigen. In dem vorliegenden Aufsatz wird der Versuch unternommen,
diese Prinzipien von postgraduierten Mathematikern reflektieren und dabei auf
eigene, strukturell ähnliche Probleme wie bei Dienes anwenden zu lassen. Diese
Analyse hat erste interessante Folgerungen für spätere Untersuchungen deutlich
gemacht, was die universitäre Ausbildung von Mathematikdidaktikern anbetrifft. |