MatheVital

Visual Interactive Tools for Advanced Learning
Bei MatheVital handelt es sich um eine frei zugängliche Sammlung interaktiver Materialien für den Unterricht in mathematiknahen Fächern auf verschiedenen Stufen. Durch Einsatz geeigneter Simulations -Umgebungen wird den Studierenden ein konkreter, stark visuell orientierter Zugang und quasi haptischer Umgang mit ansonsten relativ abstrakten Sachverhalten ermöglicht.

Hören Sie mehr über MatheVital im Podcast mit Prof. Dr. Dr. Jügern Richter-Gebert.

Ziele und Inhalte

MatheVital versucht Mathematik für Lernende greifbar zu machen, indem es Anschauungsmaterialien zur Verfügung stellt, die ein hohes Interaktivitätsniveau aufweisen. Durch die Arbeit mit den Simulationen und Animationen sollen die Studierenden zu weiterführenden Fragen angeregt werden. Die Materialien sind Plattform-unabhängig über das Internet nutzbar und lassen sich in verschiedene Lehr-/Lernkontexte integrieren. Mit Hilfe des Tools Cinderella können Lehrende selbst Materialien erstellen, und über die Plattform zur Verfügung stellen.


Didaktisches Konzept

Die Materialien veranschaulichen Ursachen- und Wirkungszusammenhänge komplexer mathematischer Themenfelder. Anhand virtueller Experimente können Studierende sich verschiedenen Wissensgebieten der Mathematik problemorientiert und explorativ annähern. Die im Rahmen von MatheVital erstellten Module unterstützen somit einerseits den Lernenden, indem sie Vertiefungsmaterial zur Eigenarbeit bieten. Andererseits liefern Sie einem Dozenten Anschauungsmaterial, das im Unterricht verwendet werden kann.


Abbildung 1: Beispiele für Simulationen

Curriculare Verankerung

Die Module eignen sich für die Einbindung in verschiedenen Fachbereichen und Leistungsstufen.
Zukünftig sollen spezifische Materialien für grundlegende Mathematikvorlesungen sowie für verschiedene Seminarkurse angeboten werden.

Technik

Zugang
Die Materialien sind über das Portal MatheVital frei zugänglich. Die Quelldateien für die Applets können herunter geladen und bearbeitet werden.

Nutzen
Die Lehr-/Lernmaterialien gliedern sich in mehrere mathematische Themengebiete. In jedem Themengebiet werden einzelne inhaltliche Module bereitgestellt (je nach Thema existieren bis zu 25 Module). In jedem Modul werden mehrere interaktive Grafiken und Simulationen zur Verfügung gestellt, die einen speziellen Problemkreis anschaulich macht und anhand welcher die Studierenden sich explorativ dem Thema nähern können. Zusätzlich wird das Themengebiet textuell und ggf. anhand von Formeln beschrieben. Zum Teil wird weiteres Bildmaterial zur Verfügung gestellt. Die Sammlung umfasst fünf im Wesentlichen abgeschlossene Kurse (Stand 2008). Die Sammlung der Themengebiete wird ständig erweitert.

Benötigte Software
Um die mit Cinderella hergestellten Applets im Browser zu benutzen muss Java ab Version 1.6 zur Verfügung stehen. Sollte dies nicht der Fall sein, lässt sich dies einfach als Plugin installieren. 

Entwicklung
Zur Erstellung der Applets wurde die von J. Richter-Gebert (TU München) und U. Kortenkamp (PH Schwäbisch Gmünd) entwickelte interaktive Mathematik-Software Cinderella verwendet. Mit diesem Computerprogramm zur Mathematikvisualisierung lassen sich interaktive Visualisierungen für viele mathematische und physikalische Themenbereiche erstellen. Das Programm stellt, neben einem Modul zur dynamischen Geometrie, Möglichkeiten zur Physiksimulation und eine mathematiknahe Programmierumgebung (Skriptsprache) zur Verfügung. Im Geometrieteil können durch den so genannten „Zugmodus“ freie Punkte und Geraden beliebig verschoben werden, der Rest der Zeichnung läuft automatisch mit. Die Kombination mit Scriptsprache und Physikengine ermöglicht es, visuell-interaktives Material auch für viele weitere Bereiche zu erstellen (Algebra, Analysis, Stochastik, Numerik, Physik, diskrete Mathematik etc.).

Kosten

Die Lehrmaterialien von MatheVital sind frei zugänglich und nutzbar. Um selbst interaktive Applets herstellen zu können, kann man sich zunächst eine Demoversion von Cinderella kostenlos herunterladen und installieren. Eine Linzens kann ab 49,95€ erworben werden.

Zielgruppe

Schüler und Studierende verschiedener Leistungsstufen

Rahmenbedingungen

Die in MatheVital bereit gestellten Lehr-/Lernmaterialien sind webbasiert und lassen sich flexibel im Rahmen unterschiedlicher Lehrszenarien nutzen. 

Ergebnisse

Lehrevaluationen ergaben, dass Studierende die über MatheVital zur Verfügung gestellten Materialien als sehr hilfreich empfanden.

Zum Projekt

Website

http://www.mathe-vital.de

Institution

Technische Universität München

Ansprechpartner/in

Prof. Dr. Dr. Jürgen Richter-Gebert
TU München
Boltzmanstr. 3
85747 Garching

E-mail: richter@ma.tum.de

Zeitraum

Die strukturierte Lehrmaterialsammlung MatheVital gibt es seit Sommer 2007, die Software Cinderella seit 16 Jahren.

Förderung

MatheVital wurde 2008 mit dem MEDIDAPRIX ausgezeichnet. Die für die Erstellung der Applets verwendete Visualisierungssoftware Cinderella wurde unter anderem mit dem European Academic Software Award und mit dem Deutschen Bildungssoftwarepreis ausgezeichnet.

Beteiligungen und Kooperationen

MatheVital entstand im Rahmen einer Fachbereichsinitiative, in deren Rahmen begonnen wurde, visuell interaktives Begleitmaterial für Mathematikvorlesungen zu erstellen. Eine Kooperation besteht unter anderem mit der PH Schwäbisch Gmünd. Die entstandenen Materialien können von allen Hochschulen genutzt werden. Ein Austausch über Einsatzszenarien und Bedarfe wird angestrebt.

Kategorisierung

Lehrfunktion

  • Informationsvermittlung
  • Wissenserarbeitung
  • Üben u. Anwenden
  • Wissenstransfer
  • Motivation

Medieneinsatz

  • Hypertext
  • PDF
  • Simulation
  • Animation

Fachbereich

  • Informatik
  • Naturwissenschaft und Mathematik

Lehrszenarien

  • Vorlesung
  • Übung
  • Tutorium
  • Seminar

Kategorie