Forschung

Der Kern der Forschungstätigkeiten besteht in der Entwicklung, Erprobung und Evaluation von Lernumgebungen und Unterrichtskonzeptionen, welche auf Innovationen ausgerichtet sind. Die Entwicklungsarbeit hat systemisch-evolutionären Charakter mit dem Bestreben, Design, empirische Forschung, Lehreraus- und -fortbildung sowie Unterrichtsentwicklung zu verbinden. Unter Publikationen finden Sie einige Schriften zum Download.

Folgende Forschungs- und Entwicklungsprojekte prägen die Arbeit an der Professur für Didaktik der Mathematik:

Schul- und Unterrichtsentwicklung

Mathematikunterricht in heterogenen und inklusiven Klassen

Anknüpfend an eine mehrjährige Forschungstätigkeit in diesem Bereich, werden die Ergebnisse und Konzepte zum Mathematikunterricht in heterogenen und inklusiven Klassen weiterentwickelt und auf andere Schulkontexte übertragen und nutzbar gemacht. Die Konzepte und dabei entwickelten Materialien gehen ihrerseits in die Lehre, in wissenschaftliche Abschlussarbeiten und die Konzeption von Fortbildungen ein. Teile des Gesamtprojektes in enger Kooperation mit der Carl-von-Ossietzky-Schule (Gemeinschaftsschule) in Berlin Kreuzberg statt.

Entwicklungsforschung an der Freien Evangelischen Schule Dresden

Seit 2023 unterstützt die Professur für Didaktik die Schul- und Unterrichtsentwicklung der Freien Evangelischen Schule Dresden im Hinblick auf Differenzierung und Lernen in heterogenen Gruppen. In diesem Zusammenhang werden auch Studierende in Unterrichtsentwicklungsprozesse im Rahmen ihre wissenschaftlichen Abschlussarbeit eingebunden.

Diagnose und Förderung 

• Initiiert durch das Projekt GemeinschaftUnterstützt der TU Dresden fand (2019-2020) in Kooperation mit der 139. Grundschule in DD-Gorbitz ein Projekt zu Diagnose und Förderung in einem pädagogisch fordernden und heterogenen Schulkontext statt. Das Projekt wurde gemeinsam mit Frank Beier (ZLSB, Graduiertenforum, TUD) und Elisa Wagner (Grundschulpädagogik, TUD) durchgeführt. Ein Artikel zum Projekt findet man im Universitätsjournal der TU Dresden in der Ausgabe 12/19 auf Seite 5 unten (abgeschlossen).
• Design-Based Research Projekt: Erarbeiten eines Schulkonzepts zu Diagnose und Differenzieren in Anlehnung an das neuseeländische „Numeracy Project“ (wurde teilweise gefördert durch das Deutsche Zentrum für Lehrerbildung Mathematik).
  Hierbei handelte es sich um ein Entwicklungsforschungsprojekt in Zusammenarbeit mit der Carl-von-Ossietzky Schule - einer Sekundarschule in Berlin-Kreuzberg. Die Kooperationsschule ist eine Gemeinschaftsschule, in der gemeinsames Lernen von der 1. bis zur 13. Klasse verwirklicht wird. Durch den Status einer „Gemeinschaftsschule“ findet keine äußere Differenzierung in G- und E-Kurse statt. Dadurch sind die Lehrkräfte vor besondere Herausforderungen bezüglich Heterogenität und Binnendifferenzierung gestellt. Im Entwicklungsforschungsprojekt wurde der Unterricht in den neuen 7. Klassen ein Schuljahr lang begleitet, diagnostische Verfahren entwickelt und angewendet, Material für binnendifferenzierten Unterricht entwickelt und ein Konzept für die Erstellung differenzierter Klassenarbeiten erarbeitet und evaluiert.

Entwicklungsforschung an der Universitätsschule Dresden

Seit dem WS 21/22 werden theoriebasiert Unterrichtsmaterialien in Kooperation mit der Universitätsschule Dresden entwickelt und umgesetzt. Hierbei werden Studierende in den Forschungs- und Entwicklungsprozess einbezogen (forschendes Lernen). Die Prozesse werden von der Forschungsstelle Universitätsschule begleitet.

Projekt: Aufbauendes fachliches Lernen als Basis von Binnendifferenzierung in Lerngruppen mit ausgeprägter Heterogenität – exemplarisch erarbeitet am Beispiel der Prozentrechnung und der Idee des Anteils (abgeschlossen)

Dieses Projekt fand in Kooperation mit Dirk Bresinsky und Annett Veit QUA-LiS NRW im Rahmen von SINUS NRW statt. Neben der Arbeit an einer Konzeption basierend auf der mehrjährigen Forschungsarbeit an einer Berliner Gemeinschaftsschule wurden  Curricula und Unterrichtsmaterialien theoriebasiert entwickelt, erprobt und in speziellen Lehrerfortbildungsformaten weitergegeben und auf ihre Wirksamkeit hin überprüft.

Didaktik der Analysis

Einen Schwerpunkt der Forschungsarbeit bildet die Umgestaltung des Analysisunterrichts auf inhaltlicher und methodischer Ebene. Hierbei arbeiten wir an einem Gesamtkonzept für den Analysisunterricht und an der Frage der sinnvollen und fruchtbaren Einbindung digitaler Werkzeuge auch im Hinblick auf die Entwicklung von Vorstellungen vom Grenzwert. Durch die Anbindung der Professur an das Institut für Analysis werden insbesondere Probleme zum Übergang Schule - Hochschule behandelt. Eine Kooperation besteht in diesem Projekt mit dem Centre for Educational Research in Mathematics and Technology (CERMAT), welches unter der Leitung von Prof. Dr. Ulrich Kortenkamp an der Universität Potsdam angesiedelt ist. Einige digitale Lernumgebungen zum Thema finden Sie hier.

Entwicklung von Lehrwerken und Unterrichtsmaterialien für den Mathematikunterricht

Die Professur wirkt in vielfacher Weise bei der Entwicklung und Erstellung von Lehrwerken zum Mathematikunterricht mit: Einige Publikationen.

Konzeption und Erforschung von Lehrerfortbildungsformaten

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit mündet u.a. in die Entwicklung von Lehrerfortbildungsformaten. Hierbei wurden und werden Konzepte für Mathematiklehrerfortbildungen in Sachsen gemeinsam mit der Professur für Didaktik der Universität Leipzig, dem Arbeitskreis Schul-Mathematik der sächsischen Universitäten, den Fachberater/innen Gymnasium und Ausbildungsstätten Sachsens entwickelt. Insbesondere wurden Angebote für Junglehrer/innen geschaffen, um die dritte Phase der Lehrerbildung zu begleiten. (Bisheriges Fortbildungsangebot der Professur).

Hochschulmathematikdidaktik

Mathematische Algorithmen begReifen durch Tutorials und Aufgabenfeedback (MARTA2)

(Gefördert durch den Fond Digitales Lehren und Lernen 2024/25 an der TU Dresden, 9/2024 - 8/2025, gemeinsam mit Dr. Christian Zschalig)

Fortsetzung des Projektes MARTA, das 2021/22 im Digital-Fellowship-Programm gefördert wurde. Auf den Erfahrungen und der Expertise des Vorgängerprojektes wird aufgebaut. Dieses Mal stehen nicht nur Algorithmen im Zentrum, sondern auch wesentliche mathematische Konzepte, bei denen "Standardbeweise" eine Rolle spielen.

Mathematische Algorithmen begReifen durch Tutorials und Aufgabenfeedback (MARTA)

(Gefördert im Digital-Fellowship-Programm Sachsen 7/21 - 12/22, gemeinsam mit Dr. Christian Zschalig)

Die Studienabbruchzahlen in der Mathematik sind hoch und die Gründe dafür sind vielseitig. Im Vorhaben sollen einige Ursachen durch einen Flipped-Classroom Ansatz verbunden mit formativen Feedbackelementen adressiert werden. Hierbei werden Video-Tutorials mit kognitiv aktivierenden Elementen konzipiert, umgesetzt und mit randomisierten und leistungsdifferenzierten ONYX-Aufgaben inklusive formativem Assessment verbunden. Inhaltlich werden prozedurale Wissenselemente algebraischer Themen zunächst in einer Veranstaltung für Lehramt umgesetzt, die sich besonders für einen Flipped-Classroom-Ansatz eignen. Die entstandenen digitalen Elemente werden für weitere Lehrveranstaltungen zur Verfügung gestellt. Zentrale Ziele sind die Erhöhung lernwirksamen Feedbacks, der Selbstständigkeit der Studierenden und  deren Selbstwirksamkeitserwartung. Durch den Flipped-Classroom-Ansatz soll besonders der Raum für aktive Auseinandersetzung mit Konzepten der Algebra in der Übung geschaffen werden.

Integration materieller mathematischer Modelle in handlungsorientierte Lehrkonzepte für das Lehramt Mathematik (Sonderförderung durch die Gesellschaft von Freunden und Förderern der TU Dresden, 10/18 - 9/19)

In Kooperation mit der AG Geometrische Modellierung und Visualisierung  (Prof. Dr. Daniel Lordick und Robert Päßler, TUD) und dem Erlebnisland Mathematik werden für Studierende des Lehramts Mathematik durch Einbeziehung und Weiterentwicklung der Sammlung mathematischer Modelle innovative und handlungsorientierte Lehrkonzepte entwickelt und evaluiert (mehr).

Lehrinnovationen und hochschuldidaktische Workshops

In der Arbeitsgruppe werden Lehrkonzepte für die Ausbildung zukünftiger Mathematiklehrer/innen entwickelt und erprobt. Hierbei spielt die besondere Verbindung zwischen Fachausbildung und fachdidaktischer Ausbildung eine wesentliche Rolle, um den Professionsbezug stärker herauszustellen und dem Phänomen der Doppelten Diskontiunuität in der Mathematiklehrerbildung entgegenzuwirken. 

Die Entwicklungsarbeit beruht auf Vorarbeiten im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts im Rahmen des Programms "Hochschulforschung als Beitrag zur Professionalisierung der Hochschullehre - Zukunftswerkstatt Hochschullehre" SAiL-M (beendet: Februar 2012) und auf der gemeinsamen Konzeption und Durchführung von hochschuldidaktischen Workshops in Kooperation mit Prof. Dr. Walther Paravicini.

Übergang Schule-Hochschule

Im Rahmen der Übergangsproblematik Schule-Hochschule arbeitet die Professur mit dem Arbeitskreis Schul-Mathematik der sächsischen Universitäten und den Fachberater/innen Mathematik für Gymnasien des Landes Sachsen zusammen. Die Entwicklungsfelder betreffen derzeit vor allem die Themen: Lehrplanentwicklung, Fortbildungskonzepte zu mathematischem Basiswissen, Unterstützung von Junglehrer/innen und Eingangstests für mathematikhaltige Studiengänge. Eine erste Pressemitteilung zum Thema finden Sie hier.

Die Entwicklungsarbeit beruht in Teilen auf Vorarbeiten zu mathematischen Vorkursen, die in Kooperation mit Dr. Jörn Schnieder, Prof. Dr. Walther Paravicini und Andreas Fest stattfanden (siehe Publikationen).