Projekte | Prof. Dr. Katrin Vorhölter

Projekte

Aktuelle Projekte

Nachhaltig handeln - MINT4all

Laufzeit: 2022-2025

Das Projekt verfolgt das Ziel, die im Orientierungsrahmen Globale Entwicklung beschriebenen Kompetenzen fächerübergreifend zu entwickeln. Realweltliche gesellschaftliche Probleme sind so komplex, dass sich das Problem bei einer additiven und fachspezifischen Bearbeitung für Lernende nur begrenzt erschließt, und Vernetzungen nur schwierig stattfinden können. Dieses erarbeitet Lösungen für eine möglichst starke Integration der Fachperspektiven ohne dabei den für Schulen oft schwer veränderbaren organisatorischen Rahmen eines fächergetrennten MINT-Angebots aufzuheben. Es soll untersucht werden, welche Wirkung ein fächerintegrierender Unterrichtsansatz im Vergleich zum herkömmlichen fächergetrennten Unterrichten in Hinblick auf fachbezogene und fachübergreifende Wissens- und Kompetenzentwicklung zeigt, inwiefern die entwickelte Lernumgebung aus Sicht der Lehrkräfte geeignet ist, um im Regelunterricht eingesetzt zu werden, und welche Arten von Hindernissen rekonstruiert werden können.

Zur Beantwortung der aufgestellten Fragen bzw. der Überprüfung der Hypothesen soll eine Pre-Post-Interventionsstudie durchgeführt werden, für die sowohl eine fächerübergreifende als auch eine fächergetrennte Lernumgebung konzipiert wird.   

Für die Beantwortung der Frage nach der Wirkung beider Lernumgebungen in Hinblick auf fachbezogene und fachübergreifende Wissens- und Kompetenzentwicklung werden etablierte Skalen zusammengeführt und adaptiert. Zusätzlich werden mithilfe von ConceptMaps der Grad der Vernetzung des Wissens rekonstruiert. Die Sichtweise der Lehrkräfte soll einerseits durch standardisierte Kurzfragebögen nach jeder Stunde erfolgen. Darüber hinaus wird die Sichtweise der beteiligten Lehrkräfte durch leitfadengestützte Interviews zu unterschiedlichen Zeitpunkten evaluiert.

Basierend auf dem aufgearbeiteten Forschungsstand und identifizierten Forschungslücken werden die folgenden Forschungsfragen abgeleitet:

1. Welche Wirkung zeigt ein fächerübergreifender Unterrichtsansatz im Vergleich zum herkömmlichen fächergetrennten Unterrichten in Hinblick auf fachbezogene und fachübergreifende Wissens- und Kompetenzentwicklung?
   1. Wie entwickeln sich die mathematischen Modellierungskompetenzen der Schüler:innen im Gruppenvergleich?
   2. Welche Effekte zeigen fächerübergreifende und fächergetrennte Unterrichtsansätze in Bezug auf das intendierte umweltbewusste Verhalten, Einstellungen und fachspezifische Wissen zum Klimawandel?
   3. Entstehen im fächerintegrierten Unterricht signifikant mehr Vernetzungen als im fächergetrennten Unterricht?
2. Ist die entwickelte Lernumgebung aus Sicht der Lehrkräfte geeignet, um im Regelunterricht eingesetzt zu werden? Welche Arten von Hindernissen können rekonstruiert werden
   
   Link zur Projekthomepage: https://uhh.de/ew-mint4all

Förderung der professionellen Wahrnehmung von Studierenden im Bereich mathematischer Modellierung

Laufzeit: seit 2017

Mathematisches Modellieren stellt sowohl für Schülerinnen und Schüler als auch für Lehrkräfte oft eine Herausforderung dar, da meist eine Vielfalt an Lösungswegen möglich ist und Schwierigkeiten auftreten können, die nicht antizipiert worden sind. Daher ist es in diesem Kontext besonders wichtig, dass Lehrkräfte in der Lage sind, Unterrichtssituationen spontan, selektiv und genau wahrzunehmen, zu interpretieren und zu einer angemessenen Handlungsentscheidung zu kommen. Diese Kompetenz wird als professionenelle Unterrichtswahrnehmung bzw. Noticing bezeichnet.

In diesem Projekt soll die professionelle Unterrichtswahrnehmung von Lehramtsstudierenden durch regelmäßige Videoanalysen und Einsatz weiterer Praxisartefakte gefördert werden. 55 Studierende wurden vor und nach einem Seminar zum mathematischen Modellieren mithilfe eines neu entwickelten Videotests befragt.

Zielsetzung

Die Antworten der Studierenden zu beiden Messzeitpunkten sollen Aufschluss darüber geben, ob, wie und inwieweit sich die professionelle Unterrichtswahrnehmung beim mathematischen Modellieren durch Videos  fördern lässt.

Publikationen

• Alwast, A. & Vorhölter, K. (2023). Pre-service Teachers’ Knowledge and Noticing Competencies for Teaching Mathematical Modelling Regarding Students’ Use of Metacognitive Strategies. In G. Greefrath, S. Carreira & G. A. Stillman (Hrsg.), Advancing and Consolidating Mathematical Modelling (S. 207–222). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-031-27115-1_13
• Alwast, A., Greefrath, G., Siller, H.‑S. & Vorhölter, K. (2022). Professionelle Kompetenzen von angehenden Lehrpersonen zum Lehren mathematischen Modellierens – Konzeptionen und Instrumente. In N. Buchholtz, B. Schwarz & K. Vorhölter (Hrsg.), Springer eBook Collection. Initiationen mathematikdidaktischer Forschung: Festschrift zum 70. Geburtstag von Gabriele Kaiser (1. Aufl., S. 155–171). Springer . https://doi.org/10.1007/978-3-658-36766-4_8
• Vorhölter, K. & Alwast, A. (2021). Chancen und Schwierigkeiten von Modellierungstagen aus Sicht von Lehrerinnen und Lehrern. In M. Bracke, M. Ludwig & K. Vorhölter (Hrsg.), Realitätsbezüge im Mathematikunterricht. Neue Materialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht 8. Springer  https://doi.org/10.1007/978-3-658-33012-5_2
• Alwast, A. & Vorhölter, K. (2020). Wie verändert sich die professionelleUnterrichts-wahrnehmung von Studierenden? In H.-S. Siller, W. Weigel & J. F. Wörler (Hrsg.), Beiträge zum Mathematikunterricht 2020. WTM - Verlag für Wissenschaftliche Texte und Medien. https://eldorado.tu-dortmund.de/bitstream/2003/39297/1/BzMu2020_ALWAST-id174.pdf
• Alwast, A. & Vorhölter, K. (2019). Enhancing future teachers’ situation-specific modelling competencies by using staged videos. In Uffe Thomas Jankvist, Marja van den Heuvel-Panhuizen & Michiel Veldhuis (Hrsg.), Proceedings of the Eleventh Congress of the European Society for Research in Mathematics Education (CERME11). Freudenthal Group. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02408672
• Alwast, A. & Vorhölter, K. (2021). Measuring pre-service teachers’ noticing competencies within a mathematical modeling context – an analysis of an instrument. Educational Studies in Mathematics. Vorab-Onlinepublikation. https://doi.org/10.1007/s10649-021-10102-8
  Alwast, A. & Vorhölter, K. (2021). Development of pre-service teachers’ noticing competencies within a mathematical modelling context: a case study. Quadrante(30), 293–314. https://doi.org/10.48489/QUADRANTE.23659

Förderung metakognitiver Modellierungskompetenzen von Schülerinnen und Schülern

Projektlaufzeit: seit 2016

Die Bedeutung und der Nutzen von Metakognition beim Bearbeiten komplexer Aufgaben sind weitgehend anerkannt. Für das Bearbeiten von Modellierungsproblemen konnte nachgewiesen werden, dass metakognitive Strategien hilfreich beim Überwinden von Problemen sind und dass fehlendes metakognitives Wissen oft einhergeht mit Fehlkonzepten bzgl. des Modellierungsprozesses. Metakognitive Modellierungskompetenzen bilden entsprechend eine Teilfacette von Modellierungskompetenzen.

Im Rahmen des Projekts wurde daher eine Lernumgebung zur Förderung metakognitiver Modellierungsstrategien entwickelt und mit 21 Klassen der 9. und 10. Jahrgangsstufe aus Hamburg evaluiert. Kern der Lernumgebung bilden 6 Modellierungsprobleme, deren Bearbeitung jeweils eine Doppelstunde in Anspruch nimmt.

Zielsetzung

Das Forschungsprojekt zielt darauf, die Effektivität einer Lernumgebung hinsichtlich der Förderung metakognitiver Modellierungskompetenzen zu überprüfen. Zudem werden die Sichtweisen der Lehrpersonen und der Schülerinnen und Schüler auf den Einsatz metakognitiver Strategien mittels der qualitativen Inhaltsanalyse nach Kuckartz (2016) rekonstruiert.

Publikationen

Vorhölter, K.; Kaiser, G. (2013): Metakognitive Kompetenzen in Modellierungsprozessen. In I. Bausch, G. Pinkernell und O. Schmitt (Hrsg.), Unterrichtsentwicklung und Kompetenzorientierung. Festschrift für Regina Bruder (S. 195–205). Münster: WTM.

Vorhölter, K. & Kaiser, G. (2016): Theoretical and pedagogical considerations in promoting students’ metacognitive modeling competencies. In C. R. Hirsch & A. R. McDuffie (Hrsg.), Mathematical modeling and modeling mathematics (S. 273–280). Reston,VA: NCTM.

Vorhölter, K. (2017): Measuring metacognitive modelling competencies. In G. A. Stillman, W. Blum & G. Kaiser (Hrsg.), Mathematical modelling and applications. Crossing and researching boundaries in mathematics education (S. 175–185). Cham: Springer. Doi: 10.1007/978-3-319-62968-1_15

Vorhölter, K. (2018): Analyse der Struktur selbstberichteter metakognitiver Modellierungskompetenzen. In P. Bender und T. Wassong (Hrsg.), Beiträge zum Mathematikunterricht 2018. Münster: WTM Verlag für wissenschaftliche Texte und Medien.

Vorhölter, K. (2018): Conceptualization and measuring of metacognitive modelling competencies: Empirical verification of theoretical assumptions. ZDM Mathematics Education, 50(1-2), 343–354. Doi: 10.1007/s11858-017-0909-x

Wendt, L. & Krüger, A. (2018): Bedeutung und Nutzen metakognitiver Strategien beim Bearbeiten mathematischer Modellierungsprobleme – Die Sichtweisen von Lehrkräften und Lernenden. In Fachgruppe Didaktik der Mathematik der Universität Paderborn (Hrsg.),  Beiträge zum Mathematikunterricht 2018 (S. 1959-1962). Münster: WTM-Verlag.

Vorhölter, K. (2019): Enhancing metacognitive group strategies for modelling. ZDM Mathematics education, 51(4), 703–716. Doi: 10.1007/s11858-019-01055-7

Vorhölter, K., Krüger, A. & Wendt, L. (2019): Metacognition in mathematical modeling – an overview. In S. A. Chamberlin & B. Sriraman (Hrsg.), Affect in mathematical modeling (S. 29–51). Cham: Springer. Doi: 10.1007/978-3-030-04432-9_3

Vorhölter, K. (2019): Förderung metakognitiver Modellierungskompetenzen. In I. Grafenhofer & J. Maaß (Hrsg.), Neue Materialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht 6 (S. 175–184). Wiesbaden: Springer.  https://doi.org/ 10.1007/978-3-658-24297-8_16

Krüger, A., Vorhölter, K. & Kaiser, G. (2020): Metacognitive strategies in group work in mathematical modelling activities - the students´ perspective. In G. A. Stillman, G. Kaiser & C. Lampen (Hrsg.), Mathematical modelling, education and sense making (S. 311-321). Cham: Springer.

Wendt, L., Vorhölter, K. & Kaiser, G. (2020): Teachers’ perspective on metacognitive strategies during mathematical modelling processes. In G. A. Stillman, G. Kaiser & C. Lampen (Hrsg.), Mathematical modelling education and sense making (S. 335-346). Cham: Springer

Vorhölter, K., Krüger, A., & Wendt, L. (2020). Metakognition als Teil von Modellierungskompetenz aus der Sicht von Lehrenden und Lernenden. In G. Greefrath, & K. Maaß (Eds.), Modellierungskompetenzen – Diagnose und Bewertung (pp. 189–218). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-60815-9_9

Krüger, A. (2021). Metakognition beim mathematischen Modellieren: Strategieeinsatz aus Schülerperspektive. Springer.

Vorhölter, K. (2021): Metacognition in mathematical modeling: the connection between metacognitive individual strategies, metacognitive group strategies and modeling competencies. Mathematical Thinking and Learning, 1–18. doi.org/10.1080/10986065.2021.2012740

Vorhölter, K., & Krüger, A. (2021). Metacognitive strategies in modeling: comparison of the results achieved with the help of different methods. Quadrante, 30(1), 178–197. https://doi.org/10.48489/QUADRANTE.23653

Wendt, L. (2021): Reflexionsfähigkeit von Lehrkräften über metakognitive Schülerprozesse beim mathematischen Modellieren. Springer Fachmedien Wiesbaden.

Wendt, L., Krüger, A., Stillman, G.A. (2022): Teachers’ Perception of and Reflection on Students’ Metacognitive Knowledge in Mathematical Modelling Processes. In: Buchholtz, N., Schwarz, B., Vorhölter, K. (Hrsg.) Initiationen mathematikdidaktischer Forschung. Springer Spektrum, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-36766-4_7