Während eines Großteils ihrer Lehrkarriere verließ sich Carrie Stark auf Mathespiele, um ihre Schüler zu motivieren, in der Annahme, dass sie Konzepte wie die Multiplikation erlernen würden, wenn sie sie in Aktion sehen würden. Die Kinder hatten Spaß, aber der Unterricht blieb nie hängen.
Vor ein paar Jahren änderte sie ihren Ansatz und wandte sich einer direkteren Erklärung zu, nachdem sie eine Website zu einer Reihe evidenzbasierter Praktiken gefunden hatte, die als Wissenschaft der Mathematik bekannt sind.
„Ich konnte sehen, wie das Spiel mit der Multiplikation zusammenhängt, aber die Kinder stellten diese Zusammenhänge nicht her“, sagte Stark, ein Mathematiklehrer in einem Vorort von Kansas City. „Man muss die Inhalte explizit vermitteln.“
Während amerikanische Schulen daran arbeiten, die während der Pandemie eingebrochenen Mathematikergebnisse wieder in den Griff zu bekommen, drängen einige Forscher darauf, einer Reihe forschungsbasierter Methoden für den Mathematikunterricht mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Die Bewegung hat leidenschaftliche Unterstützer, steckt aber noch in den Kinderschuhen, insbesondere im Vergleich zu der auf Phonetik basierenden „Wissenschaft des Lesens“, die zu Veränderungen in der Herangehensweise von Klassenzimmern im ganzen Land an die Lese- und Schreibkompetenz geführt hat.
Experten sagen, dass die Mathematikforschung nicht so viel Geld oder Aufmerksamkeit erhalten hat, insbesondere über die Grundstufe hinaus. Mittlerweile funktioniert der Mathematikunterricht, den die Schulen derzeit nutzen, nicht so gut. Die USA liegen bei den Mathematikleistungen hinter anderen Ländern mit hohem Einkommen zurück, und in letzter Zeit schließen mehr Schüler die High School mit Defiziten in grundlegenden Mathematikkenntnissen ab.
Befürworter sagen, dass durch quantitative Forschung unterstützte Unterrichtspraktiken hilfreich sein könnten, aber sie rücken immer noch in den Fokus.
„Ich glaube nicht, dass sich die Bewegung bisher durchgesetzt hat. Ich denke, es ist eine Idee“, sagte Matthew Burns, Professor für Sonderpädagogik an der University of Missouri, der zu den Forschern gehörte, die bei der Schaffung einer Initiative mitgewirkt haben Website „Science of Math“. als Hilfsmittel für Lehrer.
Was ist die Wissenschaft der Mathematik?
Es gibt eine Debatte darüber, welche evidenzbasierten Praktiken zur Mathematik gehören, aber die Forscher sind sich über einige Kerngedanken einig.
Oberster Grundsatz: Matheunterricht muss sein systematisch Und explizit. Lehrer müssen klare und präzise Anweisungen geben und neue Konzepte in kleinen Abschnitten einführen, während sie gleichzeitig auf älteren Konzepten aufbauen. Solche Ansätze wurden von unterstützt Dutzende Studien hervorgehoben vom Institute of Education Sciences, einem Zweig des US-Bildungsministeriums, der Unterrichtspraktiken bewertet.
Diese Anleitung steht im Gegensatz zu explorativen oder forschenden Bildungsmodellen, bei denen die Schüler Konzepte selbst erforschen und entdecken und dabei vom Lehrer angestoßen werden. Es ist unklar, welche Ansätze in Schulen am häufigsten eingesetzt werden.
In gewisser Weise ähneln die Best Practices für Mathematik der Wissenschaft des Lesens, bei der der Schwerpunkt auf einer detaillierten, expliziten Unterweisung in Phonetik liegt, anstatt Kinder anhand von Bildern oder Kontexthinweisen erraten zu lassen, wie ein Wort zu lesen ist. Nachdem die Wissenschaft des Lesens an Bedeutung gewonnen hat, haben 18 Bundesstaaten in nur drei Jahren Gesetze verabschiedet, die vorschreiben, dass Klassenlehrer beim Leseunterricht evidenzbasierte Methoden anwenden.
Margie Howells, eine Grundschullehrerin für Mathematik in Wheeling, West Virginia, machte sich zunächst auf die Suche nach Best Practices, da es nicht so viele Ressourcen für Dyskalkulie, eine Lernbehinderung in Mathematik, gab wie für Legasthenie. Nachdem sie über die Wissenschaft der mathematischen Bewegung gelesen hatte, äußerte sie sich deutlicher zu Dingen, von denen sie annahm, dass die Schüler sie verstanden, wie zum Beispiel, dass die horizontale Linie in einem Bruch dasselbe bedeutet wie ein Divisionszeichen.
„Ich unterrichte viel mehr Vokabeln und Symbolerklärungen, damit die Schüler dieses eingebaute Verständnis haben“, sagte Howells, der an der Entwicklung eines wissenschaftsbasierten Nachhilfeprogramms für Schüler mit Dyskalkulie und anderen Lernstörungen arbeitet.
DIE SOGENANNTEN MATHE-KRIEGE
Einige Elemente des Mathematikunterrichts betonen Gesamtkonzepte. Bei anderen geht es darum, zu lernen, wie man Berechnungen durchführt. Im Laufe der Jahrzehnte wurden Auseinandersetzungen zwischen Denkrichtungen, die die eine oder andere befürworteten, als „Mathekriege“ bezeichnet. Ein Schlüsselprinzip der Wissenschaft der Mathematikbewegung besteht darin, dass beides wichtig ist und Lehrer sowohl das prozedurale als auch das konzeptionelle Verständnis fördern müssen.
„Wir müssen das alles gleichzeitig tun“, sagte Stark.
Wenn Stark ein Problem mit einer langen Division demonstriert, schreibt sie die Schritte zur Berechnung der Lösung auf, während die Schüler ein Diagramm oder Blöcke verwenden, um das Problem konzeptionell zu verstehen.
Stark hilft anderen Lehrern an ihrer Schule dabei, Schüler mit Schwierigkeiten zu unterstützen – etwas, wozu sie sich früher trotz 20 Jahren Unterrichtserfahrung nicht in der Lage fühlte. Die meisten Ressourcen, die sie online fand, schlugen lediglich verschiedene Mathe-Spiele vor. Also recherchierte sie online, meldete sich für spezielle Schulungen an und begann, sich mehr auf die Grundlagen zu konzentrieren.
Einer Fünftklässlerin, die Schwierigkeiten mit Brüchen hatte, brachte sie explizit äquivalente Brüche aus der dritten Klasse bei – zum Beispiel, warum zwei Viertel gleich einer Hälfte sind. Er arbeitete seit drei Jahren mit ihr zusammen, aber das war das erste Mal, dass sie ihn sagen hörte: „Jetzt verstehe ich es völlig!“
„Er war wirklich erfolgreich. Er war superstolz auf sich“, sagte Stark.
Dennoch stellen Skeptiker der Mathematikwissenschaft die Betonung des Lernens von Algorithmen, also der schrittweisen Vorgehensweisen bei der Berechnung, in Frage. Befürworter sagen, dass sie zusammen mit dem Auswendiglernen mathematischer Fakten (grundlegende Rechenoperationen wie 3×5 oder 7+9) und regelmäßigem Üben auf Zeit notwendig sind – Ansätze, die oft mit nervenaufreibenden Übungen und Arbeitsblättern verbunden sind.
Mathematik ist „eine kreative, künstlerische, spielerische und argumentationsreiche Aktivität. Und sie unterscheidet sich stark von Algorithmen“, sagte Nick Wasserman, Professor für Mathematikpädagogik am Teachers College der Columbia University.
Befürworter argumentieren, dass die Beherrschung mathematischer Fakten kreatives Problemlösen ermöglicht, indem das Arbeitsgedächtnis frei wird – und dass Forschen, Kreativität und Zusammenarbeit nach wie vor entscheidend für den Erfolg von Schülern sind.
„Wenn wir diese Dichotomie haben, entsteht eine unnötige und eine gefährliche Kluft“, sagte Elizabeth Hughes, Professorin für Sonderpädagogik an der Penn State und eine führende Vertreterin der Bewegung „Wissenschaft der Mathematik“. Die Leute haben das Bedürfnis, sich zwischen „Team-Algorithmen“ und „Team-Exploratorium“ zu entscheiden, aber „wir brauchen wirklich beides.“
EINE HÖHERE WICHTIGKEIT DES LESENS?
Best Practices sind eine Sache. Einige sind jedoch nicht der Meinung, dass es so etwas wie eine „Wissenschaft der Mathematik“ in der Art und Weise gibt, wie sie beim Lesen existiert. Es gebe einfach nicht das gleiche Forschungsvolumen, sagte der Bildungsforscher Tom Loveless.
„Lesen ist ein Thema, bei dem wir viel mehr gute, solide und kausale Forschung haben, die den Unterricht mit den Leistungen der Schüler in Verbindung bringen kann“, sagte er.
Für einige spiegelt der weniger fortgeschrittene Stand der Mathematikforschung gesellschaftliche Werte wider und zeigt, dass sich viele Lehrer selbst mehr für das Lesen interessiert fühlen. Viele Grundschullehrer zweifeln an ihren eigenen Mathematikkenntnissen und haben Angst davor, es zu unterrichten.
„Viele von uns werden bereitwillig zugeben, dass wir in Mathe nicht gut waren“, sagte Daniel Ansari, Professor für kognitive Neurowissenschaften an der Western University in Kanada. „Wenn ich Analphabet wäre, würde ich es keiner Menschenseele erzählen.“
Dennoch, so Ansari, gebe es genügend Forschungsergebnisse, um im Klassenzimmer etwas zu bewirken.
„Wir verstehen einige der Dinge, die wirklich funktionieren“, sagte er, „und wir wissen, einige der Dinge, für die es sich nicht lohnt, Zeit zu investieren.“
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