Hofmann eFATHOM

Entwicklung und Evaluation einer multimedialen Lernumgebung für einen selbstständigen Einstieg in die Werkzeugsoftware FATHOM
1. Auflage 2012
ISBN: 978-3-8348-2419-6
Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 305 Seiten

Reihe: Studien zur Hochschuldidaktik und zum Lehren und Lernen mit digitalen Medien in der Mathematik und in der Statistik

Tobias Hofmann entwickelt eine multimediale Lernumgebung zur Einführung in die Stochastik- und Datenanalysesoftware FATHOM und evaluiert sie zielgerichtet mit Schülerinnen und Schülern sowie mit Studierenden. Die Lernumgebung eFATHOM vermittelt die Funktionen der Software und unterstützt Lernende dabei, sie zur stochastischen Problemlösung einzusetzen. Themenschwerpunkte sind die Einführung in die Datenauswertung und in die Simulation mit FATHOM, die in jeweils zwei Modulen durch Tutorial-Videos vermittelt werden, wobei Lernende die vorgestellten Handlungen aktiv nachvollziehen können.

Dr. Tobias Hofmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mathematik der Universität Kassel.

Autoren/Hrsg.

Hofmann, Tobias

Inhaltsverzeichnis

1;Geleitwort;6
2;Vorwort;8
3;Inhaltsverzeichnis;9
4;Einleitung;13
5;I Theoretische Grundlagen;19
5.1;1 Die stochastische Werkzeugsoftware Fathom;19
5.1.1;1.1 Erlernen von Fathom;20
5.1.1.1;1.1.1 Vorhandenes Lernmaterial für Fathom;20
5.1.1.2;1.1.2 Geeignetes Lernmaterial für Fathom-Neulinge;25
5.1.2;1.2 Simulieren mit Fathom;29
5.1.2.1;1.2.1 Simulationsarten;30
5.1.2.2;1.2.2 Simulationshilfen;40
5.1.3;1.3 Fathom-Kompetenzen;42
5.1.3.1;1.3.1 Allgemeine Fathom-Kompetenz;42
5.1.3.2;1.3.2 Formelkompetenz;43
5.1.3.3;1.3.3 Simulationskompetenz;43
5.1.3.4;1.3.4 Strategische und generalisierende Kompetenzen;44
5.2;2 Erlernen einer Werkzeugsoftware;45
5.2.1;2.1 Online-/Offline-Dokumentationen;45
5.2.2;2.2 Minimalistische Instruktion;47
5.2.2.1;2.2.1 Was ist Minimalismus?;48
5.2.2.2;2.2.2 Prinzipien des Minimalismus;48
5.2.2.3;2.2.3 Berücksichtigung des Minimalismus in eFathom;50
5.3;3 Theoretische Modelle des Wissenserwerbs mit digitalen Medien;53
5.3.1;3.1 Die Cognitive Load Theorie (CLT);54
5.3.1.1;3.1.1 Gedächtnispsychologische Grundlagen;54
5.3.1.2;3.1.2 Arten der kognitiven Belastung;55
5.3.1.3;3.1.3 Folgerung für die didaktische Gestaltung;56
5.3.1.4;3.1.4 Berücksichtigung der CLT in eFathom;62
5.3.2;3.2 Kognitive Theorie Multimedialen Lernens (CTML);64
5.3.2.1;3.2.1 Theoretische Grundannahmen;64
5.3.2.2;3.2.2 Hauptaspekte des Modells;65
5.3.2.3;3.2.3 Gestaltungs-Prinzipien für multimediales Lernen;67
5.3.2.4;3.2.4 Berücksichtigung der CTML in eFathom;71
6;II Die entwickelte multimediale Lernumgebung eFathom;74
6.1;4 Überblick über eFathom;74
6.1.1;4.1 Einführung in die Datenanalyse;74
6.1.1.1;4.1.1 Vermittelte Kompetenzen;74
6.1.1.2;4.1.2 Nicht behandelte Inhalte in Bezug auf die Datenanalyse;76
6.1.2;4.2 Einführung in die Simulation;76
6.1.2.1;4.2.1 Vermittelte Kompetenzen;76
6.1.2.2;4.2.2 Nicht behandelte Inhalte im Bezug auf die Simulation;77
6.2;5 Die Lerninhalte von eFathom;78
6.2.1;5.1 Modul 1 – Die erste statistische Auswertung;78
6.2.1.1;5.1.1 Fathom-Kompetenzen;78
6.2.1.2;5.1.2 Stochastische Inhalte;81
6.2.2;5.2 Modul 2 – Weitere Auswertungsmethoden;82
6.2.2.1;5.2.1 Fathom-Kompetenzen;83
6.2.2.2;5.2.2 Stochastische Inhalte;86
6.2.3;5.3 Modul 3 – Einfach Simulieren;87
6.2.3.1;5.3.1 Fathom-Kompetenzen;88
6.2.3.2;5.3.2 Stochastische Inhalte;89
6.2.4;5.4 Modul 4 – Simulationen mit Urnen;91
6.2.4.1;5.4.1 Fathom-Kompetenzen;93
6.2.4.2;5.4.2 Stochastische Inhalte;98
6.3;6 Das Makro-Design von eFathom;100
6.3.1;6.1 Die Struktur von eFathom;100
6.3.2;6.2 Die Lernelemente;101
6.3.2.1;6.2.1 Lernelement Einführung;101
6.3.2.2;6.2.2 Lernelement Praxis;104
6.3.2.3;6.2.3 Lernelement Wissen;107
6.3.2.4;6.2.4 Lernelement Aufgaben & Anwendungen;111
6.3.2.5;6.2.5 Lernelement Check-up;117
6.4;7 Weiterentwicklung des Simulationsplans;121
6.4.1;7.1 Das Simulationsschema;121
6.4.1.1;7.1.1 Grenzen des Simulationsschemas;125
6.4.2;7.2 Der graphische Simulationsplan;126
6.4.2.1;7.2.1 Die Ebenen des graphischen Simulationsplans;128
6.4.2.2;7.2.2 Die Schritte des graphischen Simulationsplans;130
6.4.2.3;7.2.3 Vorstellung des graphischen Simulationsplans in eFathom;133
6.5;8 Ausgewählte Prinzipien des Mikro-Designs;134
6.5.1;8.1 Paralleles Arbeiten;134
6.5.2;8.2 Video-tutorielle Einführung;137
6.5.3;8.3 Wenig Text;139
6.5.4;8.4 Ansprechendes Layout;140
6.5.5;8.5 Intuitive Bedienung;142
7;III Empirische Untersuchungen;146
7.1;9 Das Untersuchungsdesign;146
7.1.1;9.1 Evaluationstypen;146
7.1.1.1;9.1.1 Formative Evaluation;146
7.1.1.2;9.1.2 Summative Evaluation;147
7.1.2;9.2 Evaluation von eFathom;148
7.1.2.1;9.2.1 Leitfragen der Evaluation;148
7.2;10 Übersicht über die durchgeführten Studien;150
7.2.1;10.1 Tabellarischer Überblick über die Studien;150
7.2.2;10.2 Historische Verortung der Studien in der Entwicklungszeit von eFathom;151
7.3;11 Studie 1 – Formative Evaluation der Module 1 und 2;158
7.3.1;11.1 Das Untersuchungsdesign;158
7.3.2;11.2 Ergebnisse und Folgerungen;160
7.3.2.1;11.2.1 Schwierigkeiten im Umgang mit eFathom;160
7.3.2.2;11.2.2 Bearbeitungszeit der Einführungsmodule;163
7.3.2.3;11.2.3 Akzeptanz des Designkonzeptes von eFathom;164
7.3.2.4;11.2.4 Akzeptanz der Lerninhalte in den Lernelementen;169
7.4;12 Studie 2 – Evaluation von Modul 3 & Erhebung von Simulationskompetenzen;178
7.4.1;12.1 Das Untersuchungsdesign;178
7.4.2;12.2 Computernutzung;180
7.4.3;12.3 Teilstudie 2a – Formative Evaluation von Modul 3;180
7.4.3.1;12.3.1 Bearbeitungszeit von Modul 3;181
7.4.3.2;12.3.2 Navigationsverhalten;182
7.4.3.3;12.3.3 Arbeit mit den Tutorial-Videos;183
7.4.3.4;12.3.4 Bearbeitung der Simulationsaufgaben;189
7.4.3.5;12.3.5 Vermittelte Fathom-Kompetenzen durch Tutorial-Videos;215
7.4.3.6;12.3.6 Abschlussbemerkung zu Teilstudie 2a;218
7.4.4;12.4 Teilstudie 2b – Lernstandserhebung von Simulationskompetenzen;218
7.4.4.1;12.4.1 Analyse der Testaufgabe;219
7.4.4.2;12.4.2 Auswertung des Datenmaterials;222
7.5;13 Ausgewählte Aspekte aus weiteren Studien;229
7.5.1;13.1 Studie 3 – Evaluation aller Module & qualitative Akzeptanzstudie;229
7.5.1.1;13.1.1 Untersuchungsdesign;229
7.5.1.2;13.1.2 Teilstudie 3a – Formative Evaluation aller Module;231
7.5.1.3;13.1.3 Teilstudie 3b – Akzeptanzstudie von eFathom;235
7.5.2;13.2 Studie 4 – Experimentelle Feldstudie: eFathom vs. Printanleitung;242
7.5.2.1;13.2.1 Untersuchungsdesign;242
7.5.2.2;13.2.2 Analyse der Testaufgabe;243
7.5.2.3;13.2.3 Vorgehen bei der Auswertung;247
7.5.2.4;13.2.4 Ergebnisse aus der Vergleichsstudie;248
7.5.3;13.3 Studie 5 – Akzeptanzstudie von eFathom (2);253
7.5.3.1;13.3.1 Untersuchungsdesign;254
7.5.3.2;13.3.2 Auswertung des Fragebogens;255
7.5.4;13.4 Web-Studie mit Hilfe eines Analysewerkzeugs;269
7.5.4.1;13.4.1 Erhebungszeitraum und Datenauswahl;270
7.5.4.2;13.4.2 Begutachtete Variablen;270
7.6;14 Zusammenfassung und Ausblick;278
7.6.1;14.1 Erkenntnisse aus den durchgeführten Studien;278
7.6.1.1;14.1.1 Schwierigkeiten mit eFathom;278
7.6.1.2;14.1.2 Arbeitsweise mit eFathom;279
7.6.1.3;14.1.3 Akzeptanz von eFathom;283
7.6.1.4;14.1.4 Durch eFathom vermittelte Kompetenzen;284
7.6.2;14.2 Ausblick;285
7.7;Literaturverzeichnis;288