Individuelle Lern- und Lehrunterstützung mit der Smartphone-App TeachMatics

Motivation Mathematik-Förderung Handy-App TeachMatics Aufgaben/Klausuren Demo
Individuelle Lern- und Lehrunterstützung mit der
Smartphone-App TeachMatics
Dr. Mathias Magdowski
Lehrstuhl für Elektromagnetische Verträglichkeit
Institut für Medizintechnik
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg
22. Juni 2016
Lizenz: cba CC BY-SA 3.0 (Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen)
Smartphone-App TeachMatics 1

Mathematik als Werkzeug
Von „Klebeband“ – Selbst aufgenommen, Bild-frei,
https://de.wikipedia.org/w/index.php?curid=3065013

Beispiele von Studenten
Der Klassiker:
sin x
x

Der Klassiker:
sin ¡x
¡x

In einer Übung „Grundlagen der Informationstechnik“:
Dozent: Die Datenrate beträgt 64 kbit
s , wie viel kB
s sind das?

s , wie viel kB
s sind das?
Student: Das kann ich nicht rechnen, dazu brauche ich
meinen Taschenrechner.

s , wie viel kB
s sind das?
Dozent: Aber Sie müssen doch nur 64 durch 8 teilen!

s , wie viel kB
s sind das?
Student: Na gut, ich probiere es mal.

s , wie viel kB
s sind das?
(rechnet)

s , wie viel kB
s sind das?
(rechnet)
Ich hab’s, es sind 0,8 kB
s , oder?

In einer Übung „Grundlagen der Elektrotechnik“:
Aufgabe: Der Strom ist gegeben: i(t) = 100 mA 1 − e− t
1 ms .
Die Spannung kann mit u(t) = L · di(t)
dt berechnet
werden.

1 ms .
dt berechnet
werden.
Student A: (rechnet an der Tafel und erklärt super)
Die Spannung ist:
u(t) = L · 100 mA · − e− t
1 ms · − 1
1 ms .

1 ms .
dt berechnet
werden.
Student A: (rechnet an der Tafel und erklärt super)
Die Spannung ist:
u(t) = L · 100 mA · − e− t
1 ms · − 1
1 ms .
Student B: Das wir den Strom dort irgendwie eingesetzt
haben, habe ich ja verstanden, aber wo ist das dt
hin?

Deﬁzite und Ursachen
Deﬁzite:
1. Mathematik Sekundarstufe 1
2. allgemeine „Studierfähigkeit“
3. Heterogenität

Defizite und Ursachen
Defizite:
1. Mathematik Sekundarstufe 1
2. allgemeine „Studierfähigkeit“
3. Heterogenität
Ursachen:
Unterschiedliche Zugangswege zur Hochschule
problematischer Übergang Schule −→ Hochschule
falsche Erwartungen an das Studium
„Überflutung“ mit Wissen

Gliederung
Motivation
Möglichkeiten der Mathematik-Förderung
Smartphone-App TeachMatics
Aufgabentypen und Klausuren
Demonstration

Möglichkeiten der
Mathematik-Förderung

Mathematik-Vorkurse
Grundkurs – Fit fürs Studium:
eine Woche, für alle Studiengänge
Zahlen, Rechenoperationen, Funktionen, Gleichungen und
Ungleichungen, Differenzieren und Integrieren
Aufbaukurse – Fit für die . . . :
Technische Mechanik
Physik
Finanzmathematik und Statistik
Lineare Algebra und Analysis
Elektro- und Medizintechnik

Grundkurs – Fit fürs Studium:
Vorlesung:
09:15–12:00 Uhr im Audimax (mit 30-minütiger Pause)
Übung:
13:00-14:30 Uhr in Kleingruppen bis max. 25 Leute
Aufteilung nach Studienrichtung
Zuordnung erfolgt am Montag vor der Vorlesung
Tutoren aus höheren Semestern

Aufbaukurs – Fit für die Elektro- und Medizintechnik
Vorlesung (9 bis 11 Uhr):
Mo: Zahlen und Funktionen
Di: Differentialrechnung
Mi: Integralrechnung
Do: Vektorrechnung
Fr: Matrizenrechnung

Übung (12 bis 14 Uhr):
getrennt nach Elektro- und Medizintechnikern
allein rechnen, in Kleingruppen diskutieren
Student schreibt Lösungsweg an
eventuell mit Hilfestellung
andere Studenten sind aufmerksamer
Hemmschwelle für Fragen sinkt

Computerübung (14 bis 16 Uhr):
-1
-0.8 -0.6 -0.4
-0.2 0 0.2
0.4 0.6
0.8 1 -2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
-3
-2
-1
0
1
2
3
(a) GNUplot (b) Maxima
(c) GNU Octave (d) GeoGebra
„Gnuplot ellipsoid“, lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons
„Maximalogo“, lizenziert unter GPL über Wikimedia Commons
„Gnu-octave-logo“ von John W. Eaton, lizenziert unter GPL über Wikimedia Commons
„Geogebra“ von Markus Hohenwarter, Michael Borcherds, lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons

Hausaufgaben (freie Einteilung):
ausgedruckte Aufgabenzettel
Hilfestellung per Smartphone-App TeachMatics von
MassMatics
Lösungstipps und -hinweise für jede Aufgabe
Kontrolle der Zwischen- und Endergebnisse
anonymes Feedback zu jeder Aufgabe möglich
„TeachMatics Logo“, © durch MassMatics UG, Wolmirstedt, Deutschland

Statements von Studenten
„Hausaufgaben + App war super. Etwas mehr
Informationen für Erstsemester-Studenten wären
wünschenswert, evtl. jeden Morgen zu einem Thema 5
Minuten.“
„Aufgrund Umzug habe ich die Hausaufgaben verpasst.
Können Sie mir diese bitte schicken, da die App dazu echt
mega-gut ist.“

MatheSupport (semesterbegleitend)
Für alle Studiengänge mit Mathematik-Bezug:
Konsultation: Sprechstunde für Ihre Fragen
Training: grundlegendes Rechentraining mit Anleitung
(im WiSe)
Repetitorium: langfristige Klausurvorbereitung mit Anleitung
(in SoSe)
siehe:
http://www.math.ovgu.de/Studium/MatheSupport.html

Lernformen
Präsenzlernen vs. Selbstlernen

Lernmotivation
Lern-
motivation
Aufmerk-
samkeit
Relevanz
Zufrie-
denheit
Selbst-
vertrauen

Lernerfolg
Lernerfolg
Vorwissen
Motivation
Betreuung/
Anleitung
Quellen

Didaktisches Konzept
Übung macht den Meister
Hilfe nach Maß und Hilfe zur Selbsthilfe
Leicht verdauliche Aufbereitung
Rückmeldung und Nutzerstatistiken

Bedienung
Bildschirmfotos mit freundlicher Genehmigung der MassMatics UG, Wolmirstedt, Deutschland

Plattformen
(a) Apple iOS
von Apple Inc. iOS page, Gemeinfrei,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?
curid=26617097
(b) Google Android
von Google, CC BY 3.0, https://commons.
wikimedia.org/w/index.php?curid=44801497

Benutzerfreundlichkeit
voll skalierbar
automatische Anpassung an die maximale Breite des
Endgeräts
Zoom ohne Qualitätsverlust

Aufgabentypen
Lineare Algebra: Matrizen, Gleichungssysteme,
Vektorräume
Analysis: Folgen, Reihen, Differential- und
Integralrechnung, Funktionen
Grundlagen fürs Studium: Summen und Produkte,
Vektorrechnung, Vorbereitungskurs
Statistik/Stochastik: absolute/relative Häuﬁgkeit, Lage-
und Streuungsmaße, Verteilungen

Einbindung eigener Inhalte
Technologie:
Inhalt in LATEX (auch außerhalb der App nutzbar)
MathJax zur Darstellung der Formeln
EPUB3 kompatibel
Lizenzierung:
universitätsintern
Creative Commons

Klausuren
auf Basis von Multiple-Choice-Fragen
mit Zeitbegrenzung
für jeden Studenten nur einmal zugänglich

Demonstration
Benutzerbereich:
Download/Installation der App
Bearbeiten von Aufgaben
Lösen einer Klausur
Administrationsbereich:
Erstellen von Aufgabenblättern
Erstellen einer Klausur
Auswertung einer Klausur

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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