individuelle lern- und lehrunterstützung mit der smartphone-app teachmatics
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Motivation Mathematik-Förderung Handy-App TeachMatics Aufgaben/Klausuren Demo
Individuelle Lern- und Lehrunterstützung mit derSmartphone-App TeachMatics
Dr. Mathias MagdowskiLehrstuhl für Elektromagnetische Verträglichkeit
Institut für MedizintechnikOtto-von-Guericke-Universität, Magdeburg
22. Juni 2016
Lizenz: cba CC BY-SA 3.0 (Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen)
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Mathematik als Werkzeug
Von „Klebeband“ – Selbst aufgenommen, Bild-frei,
https://de.wikipedia.org/w/index.php?curid=3065013
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Beispiele von Studenten
Der Klassiker:
sin xx
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Beispiele von Studenten
Der Klassiker:
sin �x
�x
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Beispiele von Studenten
In einer Übung „Grundlagen der Informationstechnik“:
Dozent: Die Datenrate beträgt 64 kbits , wie viel kB
s sind das?
Student: Das kann ich nicht rechnen, dazu brauche ichmeinen Taschenrechner.
Dozent: Aber Sie müssen doch nur 64 durch 8 teilen!Student: Na gut, ich probiere es mal.
(rechnet)
Ich hab’s, es sind 0,8 kBs , oder?
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Beispiele von Studenten
In einer Übung „Grundlagen der Informationstechnik“:
Dozent: Die Datenrate beträgt 64 kbits , wie viel kB
s sind das?Student: Das kann ich nicht rechnen, dazu brauche ich
meinen Taschenrechner.
Dozent: Aber Sie müssen doch nur 64 durch 8 teilen!Student: Na gut, ich probiere es mal.
(rechnet)
Ich hab’s, es sind 0,8 kBs , oder?
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Beispiele von Studenten
In einer Übung „Grundlagen der Informationstechnik“:
Dozent: Die Datenrate beträgt 64 kbits , wie viel kB
s sind das?Student: Das kann ich nicht rechnen, dazu brauche ich
meinen Taschenrechner.Dozent: Aber Sie müssen doch nur 64 durch 8 teilen!
Student: Na gut, ich probiere es mal.
(rechnet)
Ich hab’s, es sind 0,8 kBs , oder?
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Beispiele von Studenten
In einer Übung „Grundlagen der Informationstechnik“:
Dozent: Die Datenrate beträgt 64 kbits , wie viel kB
s sind das?Student: Das kann ich nicht rechnen, dazu brauche ich
meinen Taschenrechner.Dozent: Aber Sie müssen doch nur 64 durch 8 teilen!Student: Na gut, ich probiere es mal.
(rechnet)
Ich hab’s, es sind 0,8 kBs , oder?
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Beispiele von Studenten
In einer Übung „Grundlagen der Informationstechnik“:
Dozent: Die Datenrate beträgt 64 kbits , wie viel kB
s sind das?Student: Das kann ich nicht rechnen, dazu brauche ich
meinen Taschenrechner.Dozent: Aber Sie müssen doch nur 64 durch 8 teilen!Student: Na gut, ich probiere es mal.
(rechnet)
Ich hab’s, es sind 0,8 kBs , oder?
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Beispiele von Studenten
In einer Übung „Grundlagen der Informationstechnik“:
Dozent: Die Datenrate beträgt 64 kbits , wie viel kB
s sind das?Student: Das kann ich nicht rechnen, dazu brauche ich
meinen Taschenrechner.Dozent: Aber Sie müssen doch nur 64 durch 8 teilen!Student: Na gut, ich probiere es mal.
(rechnet)
Ich hab’s, es sind 0,8 kBs , oder?
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Beispiele von Studenten
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.
Student A: (rechnet an der Tafel und erklärt super)Die Spannung ist:u(t) = L · 100 mA ·
(− e−
t1 ms
)·(− 1
1 ms
).
Student B: Das wir den Strom dort irgendwie eingesetzthaben, habe ich ja verstanden, aber wo ist das dthin?
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Beispiele von Studenten
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.Student A: (rechnet an der Tafel und erklärt super)
Die Spannung ist:u(t) = L · 100 mA ·
(− e−
t1 ms
)·(− 1
1 ms
).
Student B: Das wir den Strom dort irgendwie eingesetzthaben, habe ich ja verstanden, aber wo ist das dthin?
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Beispiele von Studenten
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.Student A: (rechnet an der Tafel und erklärt super)
Die Spannung ist:u(t) = L · 100 mA ·
(− e−
t1 ms
)·(− 1
1 ms
).
Student B: Das wir den Strom dort irgendwie eingesetzthaben, habe ich ja verstanden, aber wo ist das dthin?
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Defizite und Ursachen
Defizite:
1. Mathematik Sekundarstufe 12. allgemeine „Studierfähigkeit“3. Heterogenität
Ursachen:
I Unterschiedliche Zugangswege zur HochschuleI problematischer Übergang Schule −→ HochschuleI falsche Erwartungen an das StudiumI „Überflutung“ mit Wissen
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Defizite und Ursachen
Defizite:
1. Mathematik Sekundarstufe 12. allgemeine „Studierfähigkeit“3. Heterogenität
Ursachen:
I Unterschiedliche Zugangswege zur HochschuleI problematischer Übergang Schule −→ HochschuleI falsche Erwartungen an das StudiumI „Überflutung“ mit Wissen
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Gliederung
Motivation
Möglichkeiten der Mathematik-Förderung
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Aufgabentypen und Klausuren
Demonstration
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Mathematik-Vorkurse
Grundkurs – Fit fürs Studium:
I eine Woche, für alle StudiengängeI Zahlen, Rechenoperationen, Funktionen, Gleichungen und
Ungleichungen, Differenzieren und Integrieren
Aufbaukurse – Fit für die . . . :
I Technische MechanikI PhysikI Finanzmathematik und StatistikI Lineare Algebra und AnalysisI Elektro- und Medizintechnik
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Grundkurs – Fit fürs Studium:
Vorlesung:
I 09:15–12:00 Uhr im Audimax (mit 30-minütiger Pause)
Übung:
I 13:00-14:30 Uhr in Kleingruppen bis max. 25 LeuteI Aufteilung nach StudienrichtungI Zuordnung erfolgt am Montag vor der VorlesungI Tutoren aus höheren Semestern
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Aufbaukurs – Fit für die Elektro- und Medizintechnik
Vorlesung (9 bis 11 Uhr):
Mo: Zahlen und FunktionenDi: DifferentialrechnungMi: IntegralrechnungDo: VektorrechnungFr: Matrizenrechnung
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Aufbaukurs – Fit für die Elektro- und Medizintechnik
Übung (12 bis 14 Uhr):
I getrennt nach Elektro- und MedizintechnikernI allein rechnen, in Kleingruppen diskutierenI Student schreibt Lösungsweg an
I eventuell mit HilfestellungI andere Studenten sind aufmerksamerI Hemmschwelle für Fragen sinkt
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Aufbaukurs – Fit für die Elektro- und Medizintechnik
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
00.5
11.5
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
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Aufbaukurs – Fit für die Elektro- und Medizintechnik
Hausaufgaben (freie Einteilung):
I ausgedruckte AufgabenzettelI Hilfestellung per Smartphone-App TeachMatics von
MassMaticsI Lösungstipps und -hinweise für jede AufgabeI Kontrolle der Zwischen- und EndergebnisseI anonymes Feedback zu jeder Aufgabe möglich
„TeachMatics Logo“, © durch MassMatics UG, Wolmirstedt, Deutschland
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Statements von Studenten
I „Hausaufgaben + App war super. Etwas mehrInformationen für Erstsemester-Studenten wärenwünschenswert, evtl. jeden Morgen zu einem Thema 5Minuten.“
I „Aufgrund Umzug habe ich die Hausaufgaben verpasst.Können Sie mir diese bitte schicken, da die App dazu echtmega-gut ist.“
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MatheSupport (semesterbegleitend)
Für alle Studiengänge mit Mathematik-Bezug:
Konsultation: Sprechstunde für Ihre FragenTraining: grundlegendes Rechentraining mit Anleitung
(im WiSe)Repetitorium: langfristige Klausurvorbereitung mit Anleitung
(in SoSe)
siehe:http://www.math.ovgu.de/Studium/MatheSupport.html
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Lernformen
Präsenzlernen vs. Selbstlernen
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Lernmotivation
Lern-motivation
Aufmerk-samkeit
Relevanz
Zufrie-denheit
Selbst-vertrauen
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Lernerfolg
Lernerfolg
Vorwissen
Motivation
Betreuung/Anleitung
Quellen
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Didaktisches Konzept
I Übung macht den MeisterI Hilfe nach Maß und Hilfe zur SelbsthilfeI Leicht verdauliche AufbereitungI Rückmeldung und Nutzerstatistiken
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Bedienung
Bildschirmfotos mit freundlicher Genehmigung der MassMatics UG, Wolmirstedt, Deutschland
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Bedienung
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Plattformen
(a) Apple iOSvon Apple Inc. iOS page, Gemeinfrei,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26617097
(b) Google Androidvon Google, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44801497
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Benutzerfreundlichkeit
I voll skalierbarI automatische Anpassung an die maximale Breite des
EndgerätsI Zoom ohne Qualitätsverlust
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Aufgabentypen
Lineare Algebra: Matrizen, Gleichungssysteme,Vektorräume
Analysis: Folgen, Reihen, Differential- undIntegralrechnung, Funktionen
Grundlagen fürs Studium: Summen und Produkte,Vektorrechnung, Vorbereitungskurs
Statistik/Stochastik: absolute/relative Häufigkeit, Lage-und Streuungsmaße, Verteilungen
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Einbindung eigener Inhalte
Technologie:
I Inhalt in LATEX (auch außerhalb der App nutzbar)I MathJax zur Darstellung der FormelnI EPUB3 kompatibel
Lizenzierung:
I universitätsinternI Creative Commons
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Klausuren
I auf Basis von Multiple-Choice-FragenI mit ZeitbegrenzungI für jeden Studenten nur einmal zugänglich
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Demonstration
Benutzerbereich:
I Download/Installation der AppI Bearbeiten von AufgabenI Lösen einer Klausur
Administrationsbereich:
I Erstellen von AufgabenblätternI Erstellen einer KlausurI Auswertung einer Klausur
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