Mathe-Lernen fast wie von selbst: Traum oder Wirklichkeit? Forscher aus Bremen arbeiten derzeit genau daran!
Der Spaß an komplizierten Formeln und abstrakten mathematischen Konzepten ist nicht Jedem in die Wiege gelegt. Im Leben führt jedoch kaum ein Weg an ihnen vorbei – und im Studium schon mal gar nicht: Das Statistik-Seminar gilt nicht umsonst häufig als eine der höchsten Hürden auf dem Weg zum Bachelor. Nun zeigt sich jedoch ein Hoffnungsschimmer am Horizont der grauen Mathematik-Welt: Wissenschaftler der Universität Bremen wollen das Lernen künftig deutlich intuitiver machen und damit auch den weniger vergeistigten Menschen einen leichteren Weg zum Verständnis zeigen.
Eins jedoch vorweg: Für Dein Statistik-Seminar wird diese Innovation wahrscheinlich nicht rechtzeitig ausgereift sein. Aber spätestens, wenn Du Deinen Kindern eines Tages bei den Hausaufgaben helfen möchtest, könnte sie Gold wert sein.
2000 Jahre Frust mit Gleichungen
Die Wissenschaftler legen ihren Fokus zunächst auf die Algebra. Deren Konzepte wurden zwar bereits vor rund 2000 Jahren das erste Mal beschrieben, stellen aber für viele Schülerinnen und Schüler noch immer eine große Herausforderung dar. Und sie nehmen eine zentrale Rolle in der Bildung ein: „Alles, was ab der 8. Klasse in Mathematik gelehrt wird, ist algebraisch unterlegt“, erklärt Prof. Angelika Bikner-Ahsbahs von der Arbeitsgruppe Didaktik in der Mathematik an der Uni Bremen. Ein gutes Verständnis der Konzepte sei daher nicht nur wichtig für ein Studium in den Naturwissenschaften, sondern beispielsweise auch für die Berufsschule.
Zur Erinnerung: Algebra ist der Teil der Mathematik, in dem die Gleichungen mit den sogenannten Unbekannten gelöst werden sollen, beispielsweise „x + 2 = 3“.
Ein Verbundprojekt unter Federführung des Technologie-Zentrums Informatik und Informationstechnik der Universität Bremen (TZI) soll den Lernenden in Zukunft helfen, die Konzepte mit verschiedenen Sinnen zu begreifen. Dafür werden im Projekt „Multimodal Algebra Lernen“ (MAL) neueste Erkenntnisse aus der Mathematikdidaktik mit den technischen Lösungen des TZI zusammengeführt. Zwei weitere Bremer Institute steuern ihr Know-how bei – und die Bundesregierung finanziert das Vorhaben mit 1,4 Millionen Euro, denn auch sie hat ein Interesse daran, dass alle Bürger die Beträge für ihre Steuererklärungen fehlerfrei zusammenrechnen können.
Verstehen mit dem ganzen Körper
Ziel des Projekts MAL ist es, ein Algebra-Lernsystem zu entwickeln, das abstrakte Konzepte interaktiv und körperlich erfahrbar vermittelt. Das Lernen findet auf diese Weise nicht nur „im Kopf“ statt, sondern im ganzen Körper – fühlend, sehend und hörend. Dafür werden berührbare Lernelemente entwickelt, die Algebra-Konzepte wie beispielsweise Zahlen oder Variablen darstellen und mit Informationstechnologie ausgestattet sind. Die Lernenden können diese Objekte anordnen oder das System über Gesten steuern – und sie erhalten dabei per Ton- oder Lichtsignal eine Rückmeldung, ob sie auf der richtigen Spur sind.
Ergänzt werden können diese „Smart Objects“, die in der Arbeitsgruppe Digitale Medien von Prof. Rainer Malaka entwickelt werden, durch Displays auf interaktiven Tischen oder Tablet-PCs. „Dabei geht es nicht um klassisches E-Learning, sondern um die Nutzung möglichst vieler Sinne, die das Lernen unterstützen“, erklärt TZI-Geschäftsführer Dr. Gerald Volkmann. Das System soll in der Lage sein, den Wissensstand der Anwender automatisch zu erfassen, indem die Lösungswege und die Geschwindigkeit analysiert werden. Eine spielerische Gestaltung der Übungen kann darüber hinaus helfen, die Motivation zu fördern.
Die benötigten Technologien müssen jedoch zunächst entwickelt werden. Damit der praktische Nutzen gewährleistet ist, geht die technische Entwicklung mit der Didaktikforschung in diesem Projekt Hand in Hand. Ein relativ junges Feld ist dabei das Experimentieren mit Gesten beim Lernen: „Die Forschung in der Didaktik zeigt zunehmend, wie wichtig Gesten für das Verständnis der Mathematik sein können“, erklärt Prof. Bikner-Ahsbahs. Ein einfaches Beispiel ist das Anzeigen von prozentualen Verhältnissen mit den Händen. „Mit unseren Gesten verstehen wir manchmal schon Dinge, die dem Kopf noch gar nicht bewusst sind“, so Bikner-Ahsbahs.
Ethische Fragen sollen dieses Mal vorher geklärt werden
Um die Erkenntnisse nach Projektende in die Klassenräume zu überführen, ist die Verlagsgruppe Westermann als Projektpartner eingebunden – dort werden die Lerninhalte entwickelt, an bestehende Lehrwerke angepasst und den Schulen zugänglich gemacht. Ebenfalls dabei ist das Bremer Beratungsunternehmen xCon Partners, das unter anderem sein Know-how im Einsatz von Datenbrillen und anderen „Wearables“ – also am Körper tragbaren, interaktiven Technologien – beisteuert.
Das Institut für Informationsmanagement Bremen fokussiert sich unterdessen auf die Wahrung der ethischen, rechtlichen und sozialen Aspekte beim Einsatz der neuen Technologien im Unterricht. Ziel ist es, bereits im Entwicklungsprozess sicherzustellen, dass diese Faktoren angemessen berücksichtigt werden und nicht erst – wie so oft bei technischen Produkten – im Nachhinein.
Eines Tages werden ähnliche Methoden und Technologien voraussichtlich auch in die mathematiklastigen Uni-Seminare vordringen. Wer aktuell an der Statistik scheitert, erhält vielleicht in zehn bis zwanzig Jahren einen ganz neuen Zugang zu der Materie.
Foto: TZI
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