Förderung repräsentationaler Flexibilität durch das Vergleichen mehrerer Repräsentationen: Effekte und Wirkmechanismen im Mathematikunterricht der S2

Beschreibung

Das Projekt RepFlex-S2 untersucht, wie repräsentationale Flexibilität im gymnasialen Mathematikunterricht der Sekundarstufe II gezielt gefördert werden kann. Ausgangspunkt ist der besondere Anspruch an die gymnasialen Maturitätsschulen in der Schweiz: Sie haben den Auftrag, die allgemeine Studierfähigkeit zu sichern. Für das Fach Mathematik bedeutet dies, dass Lernende mathematisches Wissen nicht nur reproduzieren, sondern in neuen Situationen flexibel und aufgabenangemessen anwenden können. Der revidierte Rahmenlehrplan für gymnasiale Maturitätsschulen nennt repräsentationale Flexibilität denn auch ausdrücklich als relevantes Bildungsziel.

Das Projekt verfolgt drei Hauptziele. Erstens soll repräsentationale Flexibilität für den curricularen Bereich «quadratische Funktionen» theoretisch präzisiert und empirisch operationalisiert werden; darauf aufbauend werden geeignete Interventions- und Messinstrumente entwickelt. Zweitens soll geprüft werden, inwiefern Vergleichsaufgaben im Vergleich zu einer inhaltlich äquivalenten Kontrollbedingung zu einem grösseren Lernzuwachs in repräsentationaler Flexibilität sowie in prozeduralem und konzeptuellem Wissen führen. Drittens soll untersucht werden, welche dyadischen Lernprozesse die Effekte der Intervention erklären und welche Schlussfolgerungen sich für die Gestaltung lernwirksamer Vergleichsaufgaben ableiten lassen.

Damit geht das Projekt in mehrfacher Hinsicht über den aktuellen Stand der Forschung hinaus. Vergleichsaufgaben wurden bislang vor allem zur Förderung von Strategieflexibilität untersucht. RepFlex-S2 überträgt dieses instruktionale Prinzip systematisch auf den Vergleich mathematischer Repräsentationen und damit auf die Förderung repräsentationaler Flexibilität. Zudem liegen für den gymnasialen Mathematikunterricht der Sekundarstufe II bislang kaum experimentelle Interventionsstudien vor, die repräsentationale Flexibilität unter schulnahen Bedingungen untersuchen. Schliesslich verbindet das Projekt die Prüfung von Haupteffekten mit der Analyse von Wirkmechanismen und liefert damit nicht nur Wirksamkeitsbefunde, sondern auch Erklärungswissen zu lernwirksamen Vergleichsaufgaben.

Methodisch ist das Projekt als randomisierte Interventionsstudie mit rund 300 Lernenden des 10. Schuljahres aus etwa 15 gymnasialen Klassen angelegt. Für den Inhaltsbereich «quadratische Funktionen» werden zwei inhaltlich äquivalente Versionen eines Selbstlernmaterials entwickelt: eine Experimentalversion mit Vergleichsaufgaben und eine Kontrollversion ohne explizite Vergleichsfragen. Die Materialien werden vorab pilotiert; eine ergänzende Eye-Tracking-Pilotierung dient dazu, visuelle Aufmerksamkeitsprozesse und gestaltungsbedingte Schwierigkeiten bei der Bearbeitung der Vergleichsaufgaben zu analysieren. In der Hauptstudie werden Prätest, Posttest und Follow-up-Test erhoben. Der Leistungstest erfasst repräsentationale Flexibilität, prozedurales Wissen und konzeptuelles Wissen. Ergänzend werden die dyadischen Diskussionen während der Bearbeitung audiografiert, um vergleichende, begründende und metakognitive Aussagen als potenzielle Wirkmechanismen zu analysieren.