Der Einsatz des 3D-Drucks im Mathematikunterricht

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

Dem Arbeiten mit konkreten Arbeitsmitteln kommt im zeitgemäßen entdeckend organisierten Mathematikunterricht eine wachsende Bedeutung zu. Ein tatsächliches Umgehen mit konkreten realen Objekten und damit die Betonung einer sogenannten enaktiven Ebene wird ermöglicht. Angehende Mathematiklehrerinnen und -lehrer haben in dem beschriebenen Seminar die Möglichkeit Erfahrungen mit mathematischen Lehr-Lern-Situationen in Bezugnahme digitaler Werkzeuge z.B. 3D-Druck zu sammeln, sowie daraus Anregungen für eigene Forschungsprojekte (z.B. Studienprojekte, Abschlussarbeiten) zu erhalten.

Im Mathematikunterricht spielen geeignete Anschauungsmaterialien eine entscheidende Rolle. Für angehende Mathematiklehrerinnen und -lehrer scheint die 3D-Druck-Technologie viel Potenzial zur Entwicklung dieser Anschauungsmaterialien zu haben. Wird in den Grundschulen bereits mit Arbeitsmitteln wie Steckwürfeln, Rechengeld, Rechenwendeltreppen und Hundertertafeln gearbeitet, findet das Arbeiten in den Sekundarstufen häufig eher auf einer ikonischen und symbolischen Ebene statt – dieser Bereich wird deshalb spezifisch in den Blick genommen.

Für den differenzierten und inklusionsorientierten Mathematikunterricht ergeben sich durch die Möglichkeit der selbstständigen Herstellung mathematischer Objekte Chancen zur individuellen Gestaltung und damit ein gezieltes Eingehen auf Schülerinnen und Schüler.

Das Seminar „Einsatz des 3D-Drucks im Mathematikunterricht“ unterstützt Lehramtsstudierenden vor einem theoretischen Hintergrund einen adäquaten Umgang mit fassbaren (mathematischen) Objekten zu vermitteln. Für einen reflektierten Umgang mit 3D-Druckprozessen ist auf der einen Seite ein hohes Maß an technischer Kompetenz und auf der anderen Seite eine Einbettung in derzeitige curriculare Vorgaben notwendig – dieses wird im Seminar thematisiert.

Mit Blick auf die durch die Bundesregierung und weiterer Institutionen geforderte Digitalisierungsoffensive in Deutschland (vgl. http://www.bpb.de/gesellschaft/kultur/zukunft-bildung/213441/digitalisierung-und-schule oder https://www.bmbf.de/de/wanka-deutschlands-schulen-fit-machen-fuer-die-digitale-welt-3419.html) weist das Seminar einen hohen Grad an Aktualität für den Lehrerberuf auf.

Das Lehrprojekt wird im Rahmen eines Seminares bereits mit Studierenden durchgeführt und ist im Studienplan verankert.

Verwendete Plattformen und Tools

Es werden sowohl Notebooks, als auch die entsprechende CAD-Software und 3D-Drucker genutzt.

Der Einsatz des 3D-Drucks im Mathematikunterricht (PDF)

Ansprechpartner und Ansprechpartnerin

Prof. Dr. Ingo Witzke
Fakultät IV – Department Mathematik
Didaktik der Mathematik

Felicitas Pielsticker
Fakultät IV – Department Mathematik
Didaktik der Mathematik

Kontakt
Prof. Dr. Ingo Witzke
witzke@mathematik.uni-siegen.de

Felicitas Pielsticker
pielsticker@mathematik.uni-siegen.de

Neue Medien im Mathematikunterricht (Mathematikdidaktik – Fachdidaktische Ergänzung/Vertiefung)

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

Da Kinder neuen Medien bereits in jungen Jahren ausgesetzt sind und diese verwenden, sollte die Vermittlung von Medienkompetenz so früh wie möglich beginnen. Durch die Medienerziehung in der Schule können wir Kinder auf eine Zukunft vorbereiten, die in allen Lebensbereichen von neuen Medien geprägt ist und Risikobewusstsein bei der Verwendung dieser schaffen.

Die Hauptaufgabe von (digitalen) Medien in der Bildung ist hauptsächlich die Unterstützung des Lehrers und seines Unterrichts. Digitale Medien werden als Bereicherung des Mathematikunterrichts, als „Mathematik Enhancement“, im Sinne der Allgemeinbildung gesehen. Die Bildung mit digitalen Medien kann einen positiven Lerneffekt liefern, wenn aktive Lernende geschaffen werden (vgl. Bachmair, 1979).

Unter anderem stellen Herselman & Botha (2014) fest, dass die teacher professional development (berufliche Weiterentwicklung der Lehrer, TPD) Komponente der ICT4RED Initiative (http://www.ict4red.co.za/), die in Südafrika durchgeführt wurde, diese zum Erfolg machte. ”Attendance was high and teachers started their own co-creation of content, lessons plans and sharing this in communities of practice with similar teachers in their area.“ (Herselman & Botha, 2014).

In Kooperation mit dem Council for Scientific and Industrial Research (CSIR), der University of South Africa (UNISA) und der University of Pretoria werden Konzepte zu Fortbildungen und Workshops für Lehrer/-innen und Studierende im Kontext von digitalen Medien in der Lehre und Informations- und Kommunikationstechnologie für die Entwicklungszusammenarbeit (ICT4D) entwickelt und erprobt. (Dies geschah unter anderem auch im Rahmen meiner DAAD-geförderten Kurzzeitdozentur.)

Die Durchführung von TPDs in der Art von ICT4RED in Schulen und speziell während der Lehrerausbildung kann zur Optimierung der Lehre beitragen. Eine solche Komponente wird durch diese Seminare fachbegleitend in das Lehramtstudium integriert, um möglichst viele Lehrkräfte erreichen und auf den späteren Schulunterricht und den Umgang mit digitalen Medien vorbereiten zu können.

Im Rahmen solcher fachdidaktischer Seminare könnten Studierende des Lehramtes Medienkompetenzen für den Mathematikunterricht erwerben und gleichzeitig Material für die Lehreraus- und Weiterbildung generieren. Die Ergebnisse solcher Seminare können als Open Educational Resources (OER) in Wikiversity festgehalten werden. Durch die Erstellung eines Wikis zu einem Seminar oder einer Vorlesung innerhalb von Wikiversity durch Studierende können sowohl fachliche Inhalte (Lernen durch Autorentätigkeit), als auch Medienkompetenzen erworben werden.

Beispiele für die Verwendung von Wikiversity in meiner Lehre sind folgende:
https://de.wikiversity.org/wiki/OpenSource4School
https://de.wikiversity.org/wiki/Kryptologie_-_Mathematische_Vertiefung_(PH_Freiburg_SS_2017)
https://en.wikiversity.org/wiki/E-Proof

Um den Studierenden die erworbenen Kompetenzen zu zertifizieren, werden Open Badges über ein freies Badge Management System verliehen. (vgl. Niehaus et al., 2017)

Zur Weiterentwicklung und Optimierung der TPDs wird fachdidaktische Entwicklungsforschung betrieben.

Literatur

  • Bachmair, B. (1979): Medienverwendung in der Schule. Analyse- und Planungsbeispiele für den Unterricht mit audiovisuellen Medien. Berlin: Volker Spiess.
  • Herselman, M. & Botha, A. (2014). Designing and implementing an Information Communication Technology for Rural Education Development (ICT4RED) initiative in a resource constrained environment: Cofimvaba school district, Eastern Cape, South Africa. Pretoria, South Africa: CSIR Meraka.
  • Niehaus, E., Platz, M., Botha, A. & M. Herselman: Using Digital Badges in South Africa informing the validation of a multi-channel Open Badge system at a German University, in IST-Africa 2017 Conference Proceedings, Paul Cunningham and Miriam Cunningham (Eds), IIMC International Information, Management Corporation, 2017.

Verwendete Plattformen und Tools

Wikiversity, Android Tablets, Android Smartphones, Laptops (bring-your-own-device); OpenSource Software und OpenContent (Open Educational Ressources)

Neue Medien im Mathematikunterricht (PDF)

Ansprechpartnerin

Vert. Prof. Dr. Melanie Platz
Fakultät IV – Department Mathematik
Didaktik der Mathematik

Kontakt
Melanie Platz
platz@mathematik.uni-siegen.de

Digitale Lehre und digitales Lernen

Kurzbeschreibung des Lehrprojekts

Durch digitale Innovationen in der Hochschullehre sollen die Lehramtsstudierenden der Romanistik in mehrfacher Hinsicht profitieren. In einem Inverted Classroom-Seminar (SoSe 2018) machen Studierende (erste) Erfahrungen mit digital unterstützter Lehre zum Thema Digitalisierung im Fremdsprachenunterricht. Sie erleben in diesem Lehrprojekt also die praktische Realisierung theoretischer Konzeptionen digital unterstützter Lehre. Das hierdurch neu erworbene Wissen sollen sie in Workshopphasen des Seminars direkt anwenden, in dem sie digitale Unterrichtselemente für den Fremdsprachenunterricht konzipieren und erstellen. Diese Unterrichtselemente werden sie im darauffolgenden Wintersemester (WiSe 2018/2019) an einer Siegener Schule im Fremdsprachenunterricht einsetzen und anschließend im Rahmen ihrer zum Modul gehörenden Prüfungsleistung evaluieren. Sie bekommen damit die Gelegenheit, Ideen für den digital unterstützten Fremdsprachenunterricht zu entwickeln und unter Begleitung im Sinne des forschenden Lernens zu erproben. Sie werden nicht nur mit verschiedene Plattformen, Apps und Tools kennen lernen, sondern auch Fragen des Datenschutzes (vor allem im Kontext Schule) und Vor-/Nachteile unterschiedlicher Hardware erörtern (BYOD, Handys, Tablets, Laptops, Desktop-PCs, interaktive Whiteboards). Die Studierenden führen parallel zum Seminar ein ePortfolio, in dem sie nach jeder Seminarsitzung den individuellen Erkenntniszugewinn und offen gebliebene Fragen dokumentieren, ihre Erfahrungen reflektieren, sich austauschen, ihre digitalen Unterrichtselemente ablegen/verlinken, sie mit ihren Kommiliton*innen teilen und sich gegenseitig dazu Feedback geben. Somit trägt das Inverted Classroom-Seminar unmittelbar zur Professionalisierung der angehenden Lehrkräfte bei.
Darüber hinaus wird das Lehrprojekt in die Forschung zur Reflexiven Lehrerbildung eingebunden. Am Lehrstuhl von Frau Prof. Dr. Dagmar Abendroth-Timmer sind bereits einige Forschungsprojekte gelaufen (Blended Learning-Projekte INFRAL, CONFORME, Paris-Siegen und Berlin-Paris-Siegen), die aus der Sicht der Reflexiven Lehrerbildung zur Professionalisierung von Lehramtsstudierenden beigetragen haben. Sowohl die Ergebnisse der Begleitforschung als auch die Erfahrungen und Ergebnisse der Studierenden sollen über eine Lehrerfortbildung (4. Siegener Spanischlehrertag 2018) und ggf. eine Publikation ein breiteres Publikum erreichen. Somit ist eine ständige Weiterentwicklung gesichert.

Das Lehrprojekt befindet sich in der Planung und soll im SoSe 2018 beginnen.

Eingesetzte Plattformen und Tools

moodle, evtl. mahara, Arsnova/socrative/polleverywhere, H5P/playposit, edmodo, Logineo (angefragt), superteachertools.us, simpleapps.eu, etherpad, Actionbound/Biparcours, OER, ggf. moocs, voxopop, Wikis, Voki, popplet, ClipFlair, Tellagami, FaceRig

Digitale Lehre und digitales Lernen (PDF)

Ansprechpartner und Ansprechpartnerin

Prof. Dr. Dagmar Abendroth-Timmer & Martin Wolter, WMA Philosophische Fakultät – Romanisches Seminar
Didaktik der französischen und spanischen Sprache und Kultur

Kontakt
Martin Wolter
wolter@romanistik.uni-siegen.de