Algebra können - Lernwirksame digitale Lernkontrollen

Beschreibung

Selbstgesteuerte Lernformen sind zeitgemäss. Lernen findet jedoch immer in sozialer Auseinandersetzung statt. Die Beziehung zwischen Lehrenden und Lernenden ist zentral. Digitale Methoden ermöglichen es den Lernenden, Inhalte selbstständig zu vertiefen und zu festigen. Gleichzeitig schaffen sie zeitliche Ressourcen für Lehrende, um den individuellen Austausch mit den Lernenden zu intensivieren.
Für den Algebra-Unterricht bedeutet dies, dass Lernende digitale Aufgaben benötigen, die (1.) direktes Feedback geben und (2.) Möglichkeiten zur weiteren Festigung bieten. Darüber hinaus sollte die Lehrperson (3.) Einblicke in den Lernprozess erhalten, um gezielt auf Schwierigkeiten eingehen zu können.

Traditionelle Schulbuchaufgaben können dies nicht vollständig leisten. Die Rückmeldung ist auf die Lösung der Aufgabe reduziert, zusätzliche Übungsmöglichkeiten erfordern oft den Input der Lehrperson, und diese sieht nur in Ausschnitten, wo die Lernenden Schwierigkeiten haben. Digitale Lernkontrollen helfen den Lernenden, ihren eigenen Lernfortschritt einzuschätzen. Mit dem Plugin Stack können für mathematische Aufgaben detaillierte Rückmeldungen generiert werden, die über ein einfaches "richtig" oder "falsch" hinausgehen und Fehlerquellen aufzeigen.

Dieses Potenzial möchten wir für den Unterricht nutzen. Ähnliche Ansätze verfolgen das Lern-Navi (lernnavi.ch) oder die interaktiven Aufgaben der Khan Academy (khanacademy.org). Sie werden aber unseres Wissens - zumindest im Gymnasium - wenig eingesetzt. Die Gründe dafür sind vielfältig: hohe Lizenzkosten, fehlende Passung der Aufgaben zum etablierten Unterricht, fehlende Anpassungsmöglichkeiten der Aufgaben und die fehlende Kontrolle über die generierten Daten. Um einen breiteren Einsatz im Unterricht zu ermöglichen, verfolgen wir zwei Kernziele:

1. Inhaltliche Passung: Die Lernkontrollen sollen genau zu den Inhalten des Algebraunterrichts des Untergymnasiums passen. Dies soll durch die Orientierung an der Aufgabensammlung "Arithmetik und Algebra" gewährleistet werden, die bereits in mehr als zehn Schulen des Kantons eingesetzt wird.

2. Einfacher und modularer Zugang mit Möglichkeiten zur Anpassung: Um möglichst viele Lehrpersonen anzusprechen, sollen die Lernkontrollen als Vorlagen und Bausteine zur Verfügung gestellt werden.

Unsere Module sollen flexibel im Unterricht eingesetzt werden können. Gleichzeitig soll das Format der Aufgaben offen sein, um Fachschaften die Möglichkeit zu geben, Anpassungen in der Zusammenstellung der Aufgaben, aber auch in den Aufgaben selbst vorzunehmen. Unser Projekt bietet damit einen neuen Ansatz: Die Aufgaben orientieren sich an den Inhalten, die im Untergymnasium im Kanton ZH unterrichtet werden. Gleichzeitig können die Sammlungen und Aufgaben von verschiedenen Fachschaften an den Schulen selbst, also dezentral, weiterentwickelt werden.

Didaktisch-methodisches Konzept

Für einen breiten Einsatz im Gymnasium sind digitale Hilfsmittel gefragt, die flexibel eingesetzt werden können. Die von uns entwickelten formativen Assessments sind nicht an ein bestimmtes Lernsetting gebunden. Die modular aufgebauten Lernkontrollen funktionieren gut in einem Unterricht, in dem die Lernenden einen Grossteil der Aufgaben selbst auswählen und bearbeiten (selbstgesteuerter Unterricht). Die Lehrperson hat anschliessend die Möglichkeit, auf die Ergebnisse (Erfolg / Misserfolg / Schwierigkeiten) einzugehen und gemeinsam mit den Lernenden die nächsten Lernaufgaben auszuwählen. Andererseits können die Tests auch als formatives Assessment in einem stärker im Gleichschritt organisierten Unterrichtsgeschehen eingesetzt werden. In diesem Fall reserviert die Lehrperson z. B. zwei Lektionen, um ein Kapitel mit Hilfe des digitalen Tests abzuschliessen und eine Nachbereitung zu organisieren, um Lernlücken zu schliessen.

Ist eine summative Beurteilung erwünscht, kann diese kohärent zur Form der Lernkontrollen in der Lernplattform Moodle durchgeführt werden. Unser grundsätzliches Ziel ist es, dass die Lernkontrollen schliesslich so zur Verfügung stehen, dass sie möglichst breit eingesetzt werden können. Der Unterricht in der Unterstufe ist, zumindest nach unserer Erfahrung, oft noch stark von klassischen Settings des Mathematikunterrichts geprägt: Frontale Vermittlung und Übungsphasen. Die Lernkontrollen können aber auch dort zu einer intensiveren Auseinandersetzung mit Lernzielkontrollen anregen.

Die Lehrperson nimmt beim Abschliessen von (Teil-)Kapiteln stärker als sonst die Rolle des Lernbegleiters ein. Die Technik ermöglicht es, wiederholbare, aber in der Aufgabenstellung variierende Lernkontrollen durchzuführen. Bei klassischen Lernkontrollen auf Papier kann eine Lehrperson den Korrektur- und Feedbackaufwand nicht leisten. Dies übernehmen die Aufgaben in Moodle selbst. Die Lehrperson kann sich dann darauf konzentrieren, mit Lernenden Ergebnisse möglichst individuell zu besprechen und diese bei der Planung des weiteren Lernens (Lücken schliessen) zu unterstützen.

Wirkung

Die Inhalte unserer Lernkontrollen orientieren sich an der Aufgabensammlung "Arithmetik und Algebra" des Vereins zur Förderung der Mathematik. Sie wird in den Untergymnasien des Kantons Zürich breit eingesetzt. Das Projekt wird explizit vom Herausgeber der Sammlung unterstützt. Aufgrund des modularen Aufbaus und des offenen Formats wird unser Produkt aber auch für Nutzer anderer Aufgabensammlungen einsetzbar sein.
Moodle ist eine Open-Source-Software und im Kanton Zürich gibt es derzeit Bestrebungen, Moodle für noch mehr Schulen attraktiv zu machen. Wir möchten unser Produkt so gestalten, dass es auch für unerfahrene Moodle-Nutzer leicht zugänglich ist. Kurse können so zum Beispiel einfach in Moodle als lokale Datei importiert werden. Zu jedem inhaltlichen Abschnitt, z. B. zur Wurzelrechnung, soll es Tests unterschiedlicher Länge bzw. inhaltlicher Tiefe geben, z. B. Test 1 (basal), Test 2 (erweitert), Test 3 (komplett). Damit können Lehrpersonen das Angebot je nach eigener Moodle-Kompetenz auf mehreren Ebenen nutzen:

1. Nutzung der vordefinierten Tests (basal/erweitert/komplett)
2. Anpassung der Aufgabenauswahl (Löschen, Erweitern mit Hilfe der Fragensammlung)
3. Anpassung einzelner Fragen (erfordert Kompetenzen im Umgang mit Stack) 

SAMR-Modell
Im SAMR-Modell befinden wir uns im Bereich Redefinition, weil wir mit den interaktiven Aufgaben Formate anbieten, welche analog so nicht möglich wären.