Computerbasierte Vermittlung transferierbaren Fertigkeitswissens zur Lösung mathematischer Textaufgaben

Empirische Studien zum Lernen und Problemlösen zeigen, dass Schwierigkeiten bei der Bearbeitung mathematischer Textaufgaben oftmals dann auftreten, wenn diese (a) in einen anderen semantischen Kontext eingebettet sind als die Beispiele, anhand derer das relevante Wissen zuvor vermittelt wurde, oder wenn diese (b) nicht mit einem aus der Lernsituation bekannten Lösungsweg zu bearbeiten sind, sondern eine Modifikation des zuvor erworbenen Wissens vorgenommen werden muss. Ausgehend davon wurde im Rahmen des Promotionsprojektes das Ziel verfolgt, Schülern mathematisches Wissen dergestalt zu vermitteln, dass sie (a) dieses unabhängig von der semantischen Kontexteinbettung der Aufgaben anwenden können und (b) erlernte Lösungswege flexibel modifizieren können. Dazu wurden mathematische Textaufgaben auf Basis oberflächlicher und struktureller Aufgabenmerkmale in Relation zu Lernbeispielen typisiert und es wurde argumentiert, dass die erfolgreiche Bearbeitung von oberflächlich unähnlichen Testaufgaben die Verfügbarkeit strukturmerkmalsbasierter Aufgabenschemata voraussetzt, während Lerner zur Bearbeitung strukturell abweichender Testaufgaben über eine verständnisbasierte Repräsentation von Aufgabenkategorien verfügen sollten. In einer ersten Studie wurde nachgewiesen, dass Lerner ohne instruktionale Unterstützung nur unzureichend dazu in der Lage sind, strukturmerkmalsbasierte oder gar verständnisbasierte Wissensrepräsentation aufzubauen. In einer Folgestudie mit 59 Schülern eines Gymnasiums wurde zum einen ein Tool eingesetzt, welches Lerner zum Vergleich von Lösungsbeispielen zwischen unterschiedlichen Aufgabenkategorien der Algebra aufforderte. Zum anderen wurden dynamische Visualisierungen der ausgearbeiteten Lernbeispiele präsentiert. Es wurde vermutet, dass durch das Vergleichstool die Induktion strukturmerkmalsbasierter Aufgabenschemata gefördert wird, wohingegen dynamische Visualisierungen den Aufbau verständnisbasierter Aufgabenschemata unterstützen sollten. Es zeigte sich, dass das Vergleichstool die Leistung bei der Bearbeitung von oberflächlich unähnlichen Textaufgaben nicht verbesserte. Die Präsentation dynamischer Visualisierungen verbesserte hingegen sowohl die Leistung bei der Bearbeitung von oberflächlich unähnlichen Testaufgaben vor allem aber auch die Performanz bei der Lösung von Aufgaben, welche sich in strukturellen Merkmalen von den Lernbeispielen unterschieden.