Wasserraketen-Contest : mathematisches Modellieren mithilfe der Videoanalyse von Bewegungen bereichern

Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel einen Lernpfad für Schüler*innen der Sekundarstufe II zu entwickeln, der die mathematische Modellierungskompetenz fördert. Der Lernpfad wurde gemäß der designbasierten Forschung in zwei Phasen erprobt und aufgrund den Erfahrungen überarbeitet. In der ersten Phase wurden Teile des Unterrichts mit einer freiwilligen Schülerin getestet und in der zweiten Phase wurde der überarbeitete Lernpfad in einer dritten Klasse einer Berufsbildenden Höheren Schule erprobt. Die Schüler*innen erarbeiten sich, wie Videos funktionieren, um dann eine Videoanalyse des Flugs ihrer selbstgebauten Wasserrakete durchzuführen. Für den erfolgreichen Bau der Raketen sind Grundkenntnisse über die Aerodynamik von Raketen notwendig. Die Daten aus der Erprobung wurden mithilfe einer qualitativen Inhaltsanalyse strukturiert und ausgewertet. Es konnte beobachtet werden, dass die Lernmotivation hoch war, was vor allem auf die Kontextwahl und den hohen Partizipationsgrad wegen der Experimente und den Wasserraketenbau zurückzuführen ist. Außerdem konnten Empfehlungen für Lehrpersonen, sogenannte Designprinzipien, abgeleitet werden, die den Lehrpersonen beim Entwickeln von Lernpfaden zur mathematischen Modellierung unterstützen sollen. Alle entstandenen Materialien sind im Anhang dieser Arbeit zu finden und dürfen unter Namensnennung frei verwendet werden.
This thesis aims to develop a learning trajectory for secondary school students that promotes mathematical modeling skills. The learning trajectory was tested in two phases according to the design-based research and revised based on the experiences. In the first phase, parts of the instruction were tested with a volunteer student and in the second phase, the revised learning trajectory was tested in a third grade class at a vocational high school. The students work out how videos work and then conduct a video analysis of the flight of their self-built water rocket. Basic knowledge of rocket aerodynamics is required to successfully build the rockets. The data from the testing was structured and analyzed using qualitative content analysis. It could be observed that the motivation to learn was high, which was mainly due to the choice of context and the high level of participation through experiments and water rocket construction. Furthermore, recommendations for teachers, so-called design principles, could be derived to support teachers in developing learning trajectories for mathematical modeling. All materials created can be found in the appendix of this thesis and may be used freely under attribution.
verfasst von Simon Stricker, BEd
in englischer Sprache
Masterarbeit Universität Innsbruck 2023