Individualisierung im Fach Mathematik: Effekte auf Leistung und Emotionen

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Tulis, Maria:
Individualisierung im Fach Mathematik: Effekte auf Leistung und Emotionen.
Bayreuth , 2010
( Dissertation, 2010 , Universität Bayreuth, Kulturwissenschaftliche Fakultät)

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Abstract

Computerbasierte Lernprogramme stellen eine sinnvolle und zunehmend praktikable Möglichkeit dar, Individualisierung im Mathematikunterricht umzusetzen. Welche Rolle Emotionen in diesen neuen Lernumgebungen – vor allem im Zusammenhang mit Fehlern und Misserfolg spielen, ist kaum geklärt. Die vorliegende Arbeit verfolgte mehrere Ziele: Zum einen ging es darum, Einsatzmöglichkeiten und Effekte computerbasierter Individualisierung auf Leistung und Emotionen von SchülerInnen zu untersuchen. Es wurde erwartet, dass durch das Programm Merlins Rechenmühle (MRM 2.0) deutlichere Leistungsverbesserungen erreicht werden als durch herkömmliche Übungsstunden (experimentelles Design innerhalb von 12 Versuchsklassen durch randomisierte Zuweisung zu Treatment- und Kontrollgruppe in jeder Klasse) und positive Veränderungen in den Mathematikemotionen, dem mathematischen Selbstkonzept, der Fachvalenz sowie der Einstellung zu Fehlern erzielt werden (Quasi-experimentelles Design durch Vergleich von 12 Versuchs- und 13 Kontrollklassen). Bei den Analysen wurden insbesondere Unterschiede zwischen leistungsschwachen und -starken SchülerInnen berücksichtigt. Zum anderen wurde die Bedeutung unterschiedlicher Fehlerkulturvariablen für Emotionen im Fach Mathematik analysiert. Neben Leistungstests am Beginn und am Ende der ersten Schuljahreshälfte, wurde das emotionale Erleben der SchülerInnen auf zwei Arten erhoben: (1) ein Fragebogen zur Erhebung habitualisierter (d.h. durch wiederholte Lernerfahrungen stabilisierter) Mathematikemotionen zu zwei Messzeitpunkten (prä-post) und (2) online-Erfassung der State-Emotionen in der computerbasierten Lernumgebung und im traditionellen Unterricht. Dabei wurde ein Augenmerk auf das prozessbezogene emotionale Erleben während der Arbeit mit dem Programm und insbesondere nach Erfolg und Misserfolg gelegt. Vorab wurden anhand einer Online-Befragung der Stellenwert und der Ablauf von Übungsstunden im Unterrichtsalltag aus Sicht von Mathematiklehrkräften erhoben, um Einsatzmöglichkeiten des Programms im Unterricht zu bestimmen. In einer Pilotstudie vor der eigentlichen Hauptstudie wurde zudem das Programm erstmals in der 5. Jahrgangsstufe einer Realschule eingesetzt und evaluiert. In der Hauptuntersuchung (N = 685 SchülerInnen) wurde MRM 2.0 in 12 Versuchsklassen (Hauptschule und Gymnasium) in den regulären Mathematikunterricht integriert. Die Ergebnisse zeigten signifikante Gewinne in der Mathematikleistung nach der Intervention – sowohl beim Vergleich zwischen Versuchs- und Kontrollklassen, als auch beim Vergleich zwischen Versuchs- und Warte-Kontrollgruppen innerhalb der Versuchsklassen. Für die Nachtestleistung konnte ein Transfereffekt und ein Effekt der vermehrten Bearbeitung von Textaufgaben (unter Kontrolle des Leistungsniveaus) gefunden werden. Zudem wurden mit MRM 2.0 in vergleichbarer Zeit wesentlich mehr Aufgaben aktiv (und individuell) bearbeitet. Beim Vergleich zwischen Versuchs- und Kontrollklassen berichteten die SchülerInnen der Versuchsklassen (und insbesondere jene, die sich in herkömmlichen Übungsstunden überfordert fühlten) nach der Intervention höhere Freude sowie weniger Langeweile und Ärger. Tendenziell zeigten sich auch positive Effekte in der Fehler-Lernorientierung und der Fachvalenz zugunsten der Versuchsklassen. Zu Beginn leistungsschwache SchülerInnen wiesen zudem nach den Übungsstunden mit MRM 2.0 ein höheres mathematisches Selbstkonzept auf. Während der Arbeit mit dem Programm dominierten positive Emotionen (auch bei leistungsschwachen SchülerInnen und Mädchen!), wobei von keinem Novitätseffekt auszugehen ist. Zwischen den prozessbezogen erhobenen Emotionen im Unterricht (States) und den mit Fragebogen erfassten (habitualisierten) Emotionen (Traits) wurden mittlere, positive Zusammenhänge gefunden. In Verbindung mit den Fragebogen-Befunden zu geschlechts- und leistungsspezifischen Unterschieden, die sich in den State-Emotionen nicht widerspiegelten, gewinnt die Erfassung situationsbezogener Emotionen an Bedeutung. Vor allem für Maßnahmen zur Förderung positiver Emotionen im Unterrichtsfach Mathematik bzw. der Motivation von Leistungsschwachen und Schülerinnen sind die gefundenen Ergebnisse bemerkenswert. Darüber hinaus wurde die Bedeutsamkeit einer positiven Einstellung zu Fehlern sowohl für State- als auch Trait-Emotionen deutlich: Analysen von Erfolgs- und Misserfolgssituationen bestätigten die Hypothese, dass SchülerInnen, die Fehlern konstruktiv und lernzielorientiert begegnen, auch in Misserfolgssituationen eine positive Emotionsbilanz aufrechterhalten.

Abstract in weiterer Sprache

Computer-based learning environments provide opportunities for individualized practice in mathematics. There is a lack of research on students’ emotions in such learning environments – especially with respect to emotional experiences following failure during individualized practice. The present work addressed multiple goals: First of all, effects of computer-based individualized practice (CBT) on performance and students’ emotions were investigated. We expected more learning gains of students using Merlins Math Mill (MMM 2.0) compared to traditional practice (experimental design with randomized treatment- and control condition in 12 math classes) and positive effects on students’ math-related emotions, self-concept of ability, subject value and attitudes towards making mistakes (quasi-experimental design comparing 12 experimental classes and 13 control classes). In particular, differences between high- and low achieving students were considered. Secondly, the impact of positive attitudes towards mistakes and error climate on domain specific emotions was investigated. Performance measures (pre- and post-test) were assessed before and after the intervention/after the first half of the school year, respectively. In addition, (1) students’ habitualized domain specific emotions were measured with questionnaires (pre-post) and (2) state-emotions during CBT and traditional practice were assessed. Especially emotional experiences after success and failure were analyzed. Before the implementation of MMM in regular math classes, an online-survey addressing math teachers was conducted. In a pilot study, MMM was evaluated after it was used as a tool for additional individualized practice in grade 5. In the main study (N = 685 students) MMM was used in 12 classes (Hauptschule and Gymnasium) during regular math lessons. Regarding the effectiveness of CBT, results showed that students of the CBT-condition outperformed students of the traditional-practice-condition (experimental- versus control-classes as well as treatment- versus control group in each CBT class). Transfer effects for posttest performance were found and performance gains of the CBT-classes were due to increased solving of word problems (controlled for prior achievment). Furthermore, more problems were solved actively in the CBT condition compared to traditional practice. The expected positive effects of CBT (compared to control classes) on students’ habitualized emotions in mathematics were found for enjoyment and reduced boredom. Furthermore, there was a significant interaction between students’ perceived excessive demands in traditional lessons and reduced anger after CBT. By trend, positive effects on students’ attitudes towards making mistakes and subject value were found. Especially low achieving students reported higher mathematical self-concept after the intervention. Primarily positive emotions were reported during CBT (even from low achievers and girls!), controlling for novelty effect. A moderate, positive association between state- and trait/habitualized emotions were found. Gender differences and differences between high- and low achieving students were found for trait emotions measured with questionnaires, but not for state-emotions. These results emphasize the need for process-related measures of students’ emotional experiences during learning processes and provide educational implications to foster positive/beneficial academic emotions (in particular of students with negative motivational patterns). Finally, results highlight the relationship between students’ emotions and attitudes towards making mistakes: Analyses of students’ emotional resposes to success and failure experiences support the view that positive attitudes towards making mistakes are linked with experiencing positive emotions even after failure.