Entdeckendes Lernen im geflippten Mathematikunterricht: Vorstellung einer fachdidaktischen Entwicklungsstudie - Stefanie Schallert-Vallaster
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Entdeckendes Lernen im geflippten Mathematikunterricht: Vorstellung einer fachdidaktischen Entwicklungsstudie Stefanie Schallert-Vallaster stefanie.schallert@virtuelle-ph.at
Überblick
Wo alles begann…
IMST-Projekt 2016/17
IMST-Projekt 2017/18
Was assoziieren Sie mit Flipped Classroom? https://answergarden.ch/2108113
Definition: Flipped Classroom Abeysekera and Dawson (2015) define a flipped classroom as follows: "(1) move most information-transmission out of class, (2) use class time for learning activities that are active and social and (3) require students to complete pre-/ and/or post-class activities to fully benefit from in-class work" (p. 3).
„Klassischer“ Flipped Classroom Hausübungsphase: Präsenzphase:
Auch eine Flipped Classroom-Umsetzung Präsenzphase: Hausübungsphase:
Lehrkräftefortbildung
Bildquelle: Pixabay.comForschung zu flipped learning gemeinsam mit Robert Weinhandl
Problemstellung
Entdeckendes Lernen vs.
& Flipped ClassroomProblemstellung
Bildquelle: Pixabay.comForschungslücke
Bildquelle: Pixabay.com5E inquiry model (Bybee et al. 2006)
Engage
Evaluate Explore
Elaborate ExplainHauptforschungsfrage How can a design heuristic focusing on inquiry-based flipped classroom scenarios support secondary mathematics teachers in developing lesson plans?
Subforschungsfragen 1. To what extent does the presented design heuristic support secondary mathematics teachers in developing flipped classroom lesson plans that are in line with the 5E inquiry model? 2. How do secondary mathematics teachers adopt the presented design heuristic regarding the use and arrangement of in-class and out-of-class phases in flipped classroom scenarios in their lesson plans? 3. How should flipped classroom scenarios be designed to foster inquiry-based learning in secondary mathematics education? 4. How do secondary mathematics teachers intend to use GeoGebra in their lesson plans for 5E-based flipped classroom scenarios?
Methodologischer Rahmen Wang and Hannafin (2005) define design-based research as “a systematic but flexible methodology aimed to improve educational practices through iterative analysis, design, development, and implementation, based on collaboration among researchers and practitioners in real-world settings, and leading to contextually-sensitive design principles and theories” (pp. 6-7).
Ablauf der fachdidaktischen Entwicklungsstudie
Erstellung eines
Prototyps der Design
Heuristik
Analyse der Daten & Einsatz der Design
Verbindung zu Heuristik in der
Einsatz der Design existierender Lehrkräftefortbildung
Theoretische
Heuristik in der Literatur herstellen
Fundierung mittels
Lehrkräftefortbildung Literaturrecherche
Überarbeitung der Überarbeitung der
Design Heuristik & Design Heuristik &
Analyse der Daten & Prinzipien anhand der Prinzipien anhand der
Verbindung zu Analyse der Resultate des 2. Zyklus Resultate des 1. Zyklus
existierender Problemstellung
Literatur herstellen
1. Zyklus: Juni 2018 – November 2019 2. Zyklus: Dezember 2019 – Juni 2020Kontext - 3-wöchiges asynchrones Online-Seminar, das über die Virtuelle Pädagogische Hochschule angeboten wurde - LMS: Moodle - Geschätzter Workload: 15 Stunden - Betreuung durch erfahrene Online-Tutorin
Teilnehmende
Mathematik-Lehrkräfte, die in der Sekundarstufe in
Österreich Mathematik unterrichten (freiwillige Teilnahme):
- 1. Zyklus: 22 Lehrpersonen (18 Lehrpersonen haben
eine Unterrichtsplanung hochgeladen und ihr
Einverständnis gegeben)
- 2. Zyklus: 24 Lehrpersonen (19 Lehrpersonen haben
eine Unterrichtsplanung hochgeladen und ihr
Einverständnis gegeben)Design Prinzipien
Image source: Pixabay.comDesign Prinzipien “If you want to design a flipped classroom scenario, which should foster students to learn mathematics through inquiry, you are advised to…”
Resultate
Design Prinzipien
Design Heuristik
Didaktische Muster (auch
zum Technologieeinsatz)Publikationen
Finale Design Heuristik
1. Subforschungsfrage To what extent does the presented design heuristic support secondary mathematics teachers in developing flipped classroom lesson plans that are in line with the 5E inquiry model?
1. Subforschungsfrage
Beispiel „Herleitung der Formel für die Oberfläche eines Drehkegels“
5E-Phase HÜ-Phase Präsenzphase
Engagement - Vorwissen bzgl. Drehkegel wird - Lehrperson beantwortet Fragen aus
mittels Online-Ressource (Website der HÜ-Phase
mit Online-Aktivitäten) aktiviert. - Lehrperson präsentiert das
Lernszenario (GeoGebra-Applet zur
Abwicklung), mit dessen Hilfe die
Lernende die Formel für die Oberfläche
eines Drehkegels herleiten sollen.
Exploration - - Lernende erkunden die GeoGebra-
Ressource und stellen Vermutungen
auf, wie die Oberfläche eines
Drehkegels berechnet werden kann.Beispiel „Herleitung der Formel für die Oberfläche eines Drehkegels“
5E-Phase HÜ-Phase Präsenzphase
Explanation - YouTube-Video (Dauer: 2,5 min) - Lehrperson beantwortet Fragen aus
- Erklärung mit eigener Vermutung der HÜ-Phase
abgleichen und auftretende
Fragen notieren
Elaboration - - Schulbuchbeispiele in Partnerarbeit
lösen
Evaluation - Selbstüberprüfung: Berechnung -
Oberfläche eines Drehkegels mit
selbstgewählten Werten und
Überprüfung der Ergebnisse
mit einem Online-Kegelrechner.2. Subforschungsfrage How do secondary mathematics teachers adopt the presented design heuristic regarding the use and arrangement of in-class and out-of-class phases in flipped classroom scenarios in their lesson plans? (a) pre out-of-class phases to engage students (b) in-class phases for student-centred learning activities (c) post out-of-class phases for consolidation
3. Subforschungsfrage How should flipped classroom scenarios be designed to foster inquiry-based learning in secondary mathematics education?
4. Subforschungsfrage
How do secondary mathematics teachers intend to use GeoGebra in their lesson plans for 5E-
based flipped classroom scenarios?
- In 24 der 37 Unterrichtsplanung beabsichtigten die
Lehrkräfte, GeoGebra einzusetzen.
- Beispiel:
- Engagement out-of-class: Screencast (= inquisitive
video according to Voigt et al., 2020) demonstrating
GeoGebra applet4. Subforschungsfrage
How do secondary mathematics teachers intend to use GeoGebra in their lesson plans for 5E-
based flipped classroom scenarios?
- Beispiel:
- Exploration in-class: Dynamic GeoGebra worksheet
with guiding question4. Subforschungsfrage
How do secondary mathematics teachers intend to use GeoGebra in their lesson plans for 5E-
based flipped classroom scenarios?
- Beispiel:
- Explanation out-of-class: demonstrating the
GeoGebra applet to be explored and explaining
underlying concepts or theories (= illustrative video
according to Voigt et al., 2020)4. Subforschungsfrage
How do secondary mathematics teachers intend to use GeoGebra in their lesson plans for 5E-
based flipped classroom scenarios?
- Beispiel:
- Elaboration out-of-class: providing GeoGebra
construction records to give students the
opportunity to compare their solution approach with
a sample solution4. Subforschungsfrage
How do secondary mathematics teachers intend to use GeoGebra in their lesson plans for 5E-
based flipped classroom scenarios?
- Beispiel:
- Evaluation out-of-class: providing dynamic
GeoGebra worksheet with automated feedback for
self-assessmentMögliche weitere Forschungsaktivitäten - Design Prinzipien sind kontextabhängig und sollten in anderen Kontexten validiert werden - Untersuchen, wie Lehrer ihre Unterrichtspläne in der Praxis umsetzen - Untersuchen, wie Lehrkräfte bei der Evaluierungsphase von 5E-basierten Flipped- Classroom-Szenarien unterstützen werden Image source: Pixabay.com können
Image source: Pixabay.com
Literaturverzeichnis Meine Dissertation ist verfügbar unter: https://epub.jku.at/obvulihs/download/pdf/6212610?originalFilename=true Abeysekera, L., & Dawson, P. (2015). Motivation and cognitive load in the flipped classroom: Definition, rationale and a call for research. Higher Education Research & Development, 34(1), 1–14. https://doi.org/10.1080/07294360.2014.934336 Bakker, A. (2018). Design research in education: A practical guide for early career researchers. Abingdon, Oxon, New York, NY: Routledge. Retrieved from https://www.taylorfrancis.com/books/9781351329422 Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gardner, A., Van Scotter, P., Powell, J. C., Westbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness. Colorado Springs, CO: BSCS, 5, 88–98. McKenney, S., & Reeves, T. C. (2018). Conducting educational design research: Routledge. https://doi.org/10.4324/9781315105642 Schallert, S., & Weinhandl, R. (2019). Exploring critical aspects of students’ mathematics learning in technology-enhanced and student-led flipped learning environments. In U. T. Jankvist, M. Van den Heuvel-Panhuizen, & M. Veldhuis (Eds.), Proceedings of the Eleventh Congress of the European Society for Research in Mathematics Education. Utrecht, Netherlands: Utrecht University. Retrieved from https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02428813/
Literaturverzeichnis Schallert, S., & Lavicza, Z. (2020). Implementing augmented reality in flipped mathematic classrooms to enable inquiry-based learning. In B. Barzel, R. Bebernik, L. Göbel, M. Pohl, H. Ruchniewicz, F. Schacht, & D. Thurm (Eds.), Proceedings of the 14th International Conference on Technology in Mathematics Teaching – ICTMT 14. Essen, Germany: University Duisburg-Essen. https://doi.org/10.17185/DUEPUBLICO/70747 Schallert, S., Lavicza, Z., & Vandervieren, E. (2020). Merging flipped classroom approaches with the 5E inquiry model: a design heuristic. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, Advance online publication. https://doi.org/10.1080/0020739X.2020.1831092 Schallert, S., Lavicza, Z., & Vandervieren, E. (2021). Towards inquiry-based flipped classroom scenarios: a design heuristic and principles for lesson planning. International Journal of Science and Mathematics Education. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s10763-021-10167-0 Schallert, S., & Lavicza, Z. (in press). Investigating mathematics teachers’ intended use of GeoGebra in inquiry-based flipped classroom scenarios. International Journal for Technology in Mathematics Education.
Literaturverzeichnis Wang, F., & Hannafin, M. J. (2005). Design-based research and technology-enhanced learning environments. Educational Technology Research and Development, 53(4), 5–23. https://doi.org/10.1007/BF02504682 Weinhandl, R., Schallert, S., & Lavicza, Z. (2019). Merging flipped learning approaches and learning with ePortfolios in secondary mathematics education. In E. Triantafyllou (Ed.), Gaming Elements and Educational Data Analysis in the Learning Design of the Flipped Classroom (pp. 5–24). Aalborg Universitetsforlag. Weinhandl, R., Lavicza, Z., & Schallert, S. (2020). Towards flipped learning in upper secondary mathematics education. Journal of Mathematics Education, 5(1), 1–15. https://doi.org/10.31327/jme.v5i1.1114 Weinhandl, R., Lavicza, Z., Hohenwarter, M., & Schallert, S. (2020). Enhancing flipped mathematics education by utilising GeoGebra. International Journal of Education in Mathematics, Science and Technology, 8(1), 1–15. https://doi.org/10.46328/ijemst.v8i1.832 Van den Akker, J. (2013). Curricular development research as specimen of educational design research. In P. Tjeerd & N. Nienke (Eds.), Educational design research. Part A: An introduction (pp. 53– 70). Enschede, The Netherlands: SLO. Voigt, M., Fredriksen, H., & Rasmussen, C. (2020). Leveraging the design heuristics of realistic mathematics education and culturally responsive pedagogy to create a richer flipped classroom calculus curriculum. ZDM. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s11858-019-01124-x
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