Uni-Studie untersucht: So lösen Schüler Matheaufgaben

Matheaufgaben lösen: Dies kann auf ganz unterschiedliche Weise geschehen. Doch wie gehen eigentlich Schüler beim Lösen von mathematischen Aufgaben genau vor? Und wo haben sie Schwierigkeiten? Diese Fragen haben sich Studierende des Fachbereichs Mathematik der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität (RPTU) gemeinsam mit Professor Dr. Stefan Ruzika gestellt. 

Welches Ziel die Mathe-Studie verfolgt

Die Studie wurde an fünf Schulen aus Rheinland-Pfalz durchgeführt. Unter rund 100 Schülern hat das Forscher-Team mithilfe einer Eyetracking-Studie untersucht, wie Schüler beim Lösen von Matheaufgaben vorgehen. Mit den gesammelten Daten will das Team zeigen, wie die Diagnosefähigkeit adaptiver Lernsysteme durch eine Echtzeitauswertung von Blickdaten verbessert werden kann. 

Ziel der Studie ist es, mögliche Schwierigkeiten beim Lösen der Matheaufgaben aufzudecken und daraus Hinweise zur Förderung von fachspezifischem und fächerübergreifendem Lernen abzuleiten.

Wissenswertes über die Mathe-Studie

Für die Studie lösten die Schüler neun mathematische Aufgaben zum graphischen Differenzieren am Computer. Dabei wurden die Blickbewegungen der Teilnehmenden mithilfe eines am Monitor montierten Eyetrackers aufgezeichnet. Im Anschluss sahen die Schüler ein Video ihrer eigenen Augenbewegungen und legten ihren Lösungsweg und ihren Denkansatz dar. Anhand der Aufzeichnungen wird im nächsten Schritt untersucht, inwiefern die Blickbewegungen der Schüler Aufschlüsse über kognitive Prozesse während des Lösens der Matheaufgaben geben können. 

Um die Blickdaten auswerten zu können, werden folgende Techniken verwendet: 

• mathematische Optimierung

• Datenanalyse

• maschinelles Lernen 

Dadurch kann festgestellt werden, welche Lösungsstrategien beim Bearbeiten der Aufgabe eingesetzt wurden. 

Motiviert wird das Vorhaben durch ein U.EDU-Teilprojekt (U.EDU steht für Unified Education bzw. Medien¬bildung entlang der Lehrer¬bildungs¬kette). Das Projekt „MAL-i“ (Mathematical Adaptive Learningsystems Enhanced by Eye-Tracking) hat zum Ziel, die Diagnosefähigkeit adaptiver Lernsysteme (externer Link) zu verbessern. 

Solche adaptiven Systeme kamen häufig in der Corona-Pandemie als Übungsinstrument im Distanzunterricht zum Einsatz. Sie sammeln Daten über die Nutzer, um zum Beispiel passendes Feedback auszuwählen. Diese Rückkopplung erfolgt bislang meist ergebnisbezogen und beläuft sich im Wesentlichen auf Aussagen wie „richtig“ oder „falsch“. Durch eine zusätzliche Erfassung sensorbasierter Daten könnte das Feedback in der Zukunft differenzierter werden und Lernende im Lernprozess unterstützen.

Hier zahlt sich der Einsatz von Eyetracking-Technologie doppelt aus. Denn zum einen kann ein solches System nicht nur Wahrnehmungs- und Verarbeitungsprozesse sichtbar machen und mögliche Fehler frühzeitig erkannt werden, zum anderen kann so auch im Lösungsprozess interveniert werden. Durch das Einblenden von Rückmeldungen oder Hilfen könnten Lernende wichtige Informationen erhalten, die zum Lernerfolg beitragen.

Mit professioneller Mathe-Hilfe die Mathe-Note Mathematik schnell verstehen

Neben der oben beschriebenen Exetracking-Technologie gibt es weitere Methoden, die Schüler und Studierende beim Lösen von Matheaufgaben unterstützen. Dazu gehört beispielsweise das Lernen anhand von Lösungen. Dabei verinnerlicht man den Lösungsweg der Matheaufgaben und wendet diesen bei anderen, ähnlichen Aufgaben selbstständig an, Dies ist eine effektive und Methode, um Mathe besser zu verstehen. 

Wir helfen Schülern, Studierenden und Azubis dabei Mathe mit den richtigen Lösungen zu verstehen. Sende uns einfach deine Matheaufgaben via Mail an info@matheloeser.com oder nutze unseren praktischen Aufgaben-Service.