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E-Book

eFATHOM

Entwicklung und Evaluation einer multimedialen Lernumgebung für einen selbstständigen Einstieg in die Werkzeugsoftware FATHOM

Autor	Tobias Hofmann
Verlag	Vieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr	2012
Seitenanzahl	305 Seiten
ISBN	9783834824196
Format	PDF
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	56,64 EUR

Tobias Hofmann entwickelt eine multimediale Lernumgebung zur Einführung in die Stochastik- und Datenanalysesoftware FATHOM und evaluiert sie zielgerichtet mit Schülerinnen und Schülern sowie mit Studierenden. Die Lernumgebung eFATHOM vermittelt die Funktionen der Software und unterstützt Lernende dabei, sie zur stochastischen Problemlösung einzusetzen. Themenschwerpunkte sind die Einführung in die Datenauswertung und in die Simulation mit FATHOM, die in jeweils zwei Modulen durch Tutorial-Videos vermittelt werden, wobei Lernende die vorgestellten Handlungen aktiv nachvollziehen können.

Dr. Tobias Hofmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mathematik der Universität Kassel.

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Inhaltsverzeichnis

Geleitwort	6
Vorwort	8
Inhaltsverzeichnis	9
Einleitung	13
I Theoretische Grundlagen	19
1 Die stochastische Werkzeugsoftware Fathom	19
1.1 Erlernen von Fathom	20
1.1.1 Vorhandenes Lernmaterial für Fathom	20
1.1.2 Geeignetes Lernmaterial für Fathom-Neulinge	25
1.2 Simulieren mit Fathom	29
1.2.1 Simulationsarten	30
1.2.2 Simulationshilfen	40
1.3 Fathom-Kompetenzen	42
1.3.1 Allgemeine Fathom-Kompetenz	42
1.3.2 Formelkompetenz	43
1.3.3 Simulationskompetenz	43
1.3.4 Strategische und generalisierende Kompetenzen	44
2 Erlernen einer Werkzeugsoftware	45
2.1 Online-/Offline-Dokumentationen	45
2.2 Minimalistische Instruktion	47
2.2.1 Was ist Minimalismus?	48
2.2.2 Prinzipien des Minimalismus	48
2.2.3 Berücksichtigung des Minimalismus in eFathom	50
3 Theoretische Modelle des Wissenserwerbs mit digitalen Medien	53
3.1 Die Cognitive Load Theorie (CLT)	54
3.1.1 Gedächtnispsychologische Grundlagen	54
3.1.2 Arten der kognitiven Belastung	55
3.1.3 Folgerung für die didaktische Gestaltung	56
3.1.4 Berücksichtigung der CLT in eFathom	62
3.2 Kognitive Theorie Multimedialen Lernens (CTML)	64
3.2.1 Theoretische Grundannahmen	64
3.2.2 Hauptaspekte des Modells	65
3.2.3 Gestaltungs-Prinzipien für multimediales Lernen	67
3.2.4 Berücksichtigung der CTML in eFathom	71
II Die entwickelte multimediale Lernumgebung eFathom	74
4 Überblick über eFathom	74
4.1 Einführung in die Datenanalyse	74
4.1.1 Vermittelte Kompetenzen	74
4.1.2 Nicht behandelte Inhalte in Bezug auf die Datenanalyse	76
4.2 Einführung in die Simulation	76
4.2.1 Vermittelte Kompetenzen	76
4.2.2 Nicht behandelte Inhalte im Bezug auf die Simulation	77
5 Die Lerninhalte von eFathom	78
5.1 Modul 1 – Die erste statistische Auswertung	78
5.1.1 Fathom-Kompetenzen	78
5.1.2 Stochastische Inhalte	81
5.2 Modul 2 – Weitere Auswertungsmethoden	82
5.2.1 Fathom-Kompetenzen	83
5.2.2 Stochastische Inhalte	86
5.3 Modul 3 – Einfach Simulieren	87
5.3.1 Fathom-Kompetenzen	88
5.3.2 Stochastische Inhalte	89
5.4 Modul 4 – Simulationen mit Urnen	91
5.4.1 Fathom-Kompetenzen	93
5.4.2 Stochastische Inhalte	98
6 Das Makro-Design von eFathom	100
6.1 Die Struktur von eFathom	100
6.2 Die Lernelemente	101
6.2.1 Lernelement Einführung	101
6.2.2 Lernelement Praxis	104
6.2.3 Lernelement Wissen	107
6.2.4 Lernelement Aufgaben & Anwendungen	111
6.2.5 Lernelement Check-up	117
7 Weiterentwicklung des Simulationsplans	121
7.1 Das Simulationsschema	121
7.1.1 Grenzen des Simulationsschemas	125
7.2 Der graphische Simulationsplan	126
7.2.1 Die Ebenen des graphischen Simulationsplans	128
7.2.2 Die Schritte des graphischen Simulationsplans	130
7.2.3 Vorstellung des graphischen Simulationsplans in eFathom	133
8 Ausgewählte Prinzipien des Mikro-Designs	134
8.1 Paralleles Arbeiten	134
8.2 Video-tutorielle Einführung	137
8.3 Wenig Text	139
8.4 Ansprechendes Layout	140
8.5 Intuitive Bedienung	142
III Empirische Untersuchungen	146
9 Das Untersuchungsdesign	146
9.1 Evaluationstypen	146
9.1.1 Formative Evaluation	146
9.1.2 Summative Evaluation	147
9.2 Evaluation von eFathom	148
9.2.1 Leitfragen der Evaluation	148
10 Übersicht über die durchgeführten Studien	150
10.1 Tabellarischer Überblick über die Studien	150
10.2 Historische Verortung der Studien in der Entwicklungszeit von eFathom	151
11 Studie 1 – Formative Evaluation der Module 1 und 2	158
11.1 Das Untersuchungsdesign	158
11.2 Ergebnisse und Folgerungen	160
11.2.1 Schwierigkeiten im Umgang mit eFathom	160
11.2.2 Bearbeitungszeit der Einführungsmodule	163
11.2.3 Akzeptanz des Designkonzeptes von eFathom	164
11.2.4 Akzeptanz der Lerninhalte in den Lernelementen	169
12 Studie 2 – Evaluation von Modul 3 & Erhebung von Simulationskompetenzen	178
12.1 Das Untersuchungsdesign	178
12.2 Computernutzung	180
12.3 Teilstudie 2a – Formative Evaluation von Modul 3	180
12.3.1 Bearbeitungszeit von Modul 3	181
12.3.2 Navigationsverhalten	182
12.3.3 Arbeit mit den Tutorial-Videos	183
12.3.4 Bearbeitung der Simulationsaufgaben	189
12.3.5 Vermittelte Fathom-Kompetenzen durch Tutorial-Videos	215
12.3.6 Abschlussbemerkung zu Teilstudie 2a	218
12.4 Teilstudie 2b – Lernstandserhebung von Simulationskompetenzen	218
12.4.1 Analyse der Testaufgabe	219
12.4.2 Auswertung des Datenmaterials	222
13 Ausgewählte Aspekte aus weiteren Studien	229
13.1 Studie 3 – Evaluation aller Module & qualitative Akzeptanzstudie	229
13.1.1 Untersuchungsdesign	229
13.1.2 Teilstudie 3a – Formative Evaluation aller Module	231
13.1.3 Teilstudie 3b – Akzeptanzstudie von eFathom	235
13.2 Studie 4 – Experimentelle Feldstudie: eFathom vs. Printanleitung	242
13.2.1 Untersuchungsdesign	242
13.2.2 Analyse der Testaufgabe	243
13.2.3 Vorgehen bei der Auswertung	247
13.2.4 Ergebnisse aus der Vergleichsstudie	248
13.3 Studie 5 – Akzeptanzstudie von eFathom (2)	253
13.3.1 Untersuchungsdesign	254
13.3.2 Auswertung des Fragebogens	255
13.4 Web-Studie mit Hilfe eines Analysewerkzeugs	269
13.4.1 Erhebungszeitraum und Datenauswahl	270
13.4.2 Begutachtete Variablen	270
14 Zusammenfassung und Ausblick	278
14.1 Erkenntnisse aus den durchgeführten Studien	278
14.1.1 Schwierigkeiten mit eFathom	278
14.1.2 Arbeitsweise mit eFathom	279
14.1.3 Akzeptanz von eFathom	283
14.1.4 Durch eFathom vermittelte Kompetenzen	284
14.2 Ausblick	285
Literaturverzeichnis	288

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