Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) im Mathematikunterricht der Primarstufe eröffnet vielversprechende Möglichkeiten zur Unterstützung individueller Lernprozesse. KI-gestützte Apps bieten Potentiale für die Unterstützung und Entlastung von Lehrkräften, indem sie beispielsweise bei der Diagnostik unterstützen, Aufgaben passend auswählen, individuell anpassen, und Schüler: innen beim mathematischen Problemlösen mit lernförderlichem Feedback begleiten. Zugleich ergeben sich jedoch erhebliche Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf ethische Fragestellungen, Datenschutz und die Sicherstellung der fachdidaktischen Qualität KI-generierter Rückmeldungen und Interaktionen. Dieser Vortrag reflektiert den aktuellen Forschungsstand zum Einsatz von KI in Anwendungen für den Mathematikunterricht der Grundschule und präsentiert erste Erfahrungen mit selbstentwickelten Prototypen die im Rahmen fachdidaktischer Entwicklungsforschung weiter untersucht und optimiert werden sollen. Anhand konkreter Beispiele werden Potenziale sowie Grenzen und notwendige Rahmenbedingungen für den erfolgreichen Einsatz und die Ausgestaltung von KI-gestützten Apps im Mathematikunterricht diskutiert. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Frage, wie eine fachdidaktisch sinn- volle und verantwortungsvolle Integration von KI gestaltet werden kann.

In the Middle School Mathematics and the Institutional Settting of Teaching project (2007 – 2015), colleagues and I partnered with four, large school districts who were engaged in ambitious instructional improvement efforts in middle-grades mathematics (youth ages 12 – 14). Our intent was to generate an empircially-grounded theory of action for instructional improvement at scale. In this presentation, I will share about the background of the project, the various lines of inquiry and key findings, and how those findings informed a theory of action. In addition, I will share key learnings about how our team organized coherent and complementary lines of inquiry, and developed measures to assess critical aspects of improving instruction at scale.

Spätestens seit der Corona-Pandemie stehen digitale Weiterentwicklungen der Hochschullehre verstärkt im Fokus: Beim Blended Learning werden digitale und Präsenzformate sinnvoll miteinander kombiniert. Im Inverted Classroom dient das Selbststudium der Vorbereitung, während die Präsenzzeit für gemeinsames Arbeiten genutzt wird. Hybride Formate ermöglichen es Studierenden, entweder online oder vor Ort an synchronen Sitzungen teilzunehmen. Durch die Integration digitaler Plattformen in diese Methoden können auch Personen außerhalb der Hochschule Zugang zu den Lehrveranstaltungen erhalten. In diesem Vortrag wird das Lehrkonzept eines hybriden Inverted Classrooms in einer Mathematikveranstaltung für das Grundschullehramt vorgestellt und sowohl fachdidaktisch als auch lernpsychologisch motiviert. Die Verknüpfung von Lehre und Wissenschaftskommunikation im Social Web wird zur Diskussion gestellt.

Algebraisches Denken ist in der Grundschule untrennbar mit der Leitidee Muster, Strukturen und funktionaler Zusammenhang verwoben, die ja bekanntlich einen wesentlichen Kern des Mathematikunterrichts ausmacht und alle anderen Leitideen durchzieht. Algebraisches Denken bedeutet, Muster zu erkunden und die ihnen zugrunde liegenden Strukturen, d. h. mathematischen Eigenschaften und Relationen, zu verstehen. Im Vortrag wird zunächst eine Charakterisierung des algebraischen Denkens und eine damit verbundene Differenzierung der Begriffe Muster und Strukturen grundgelegt. Anschließend werden Einblicke in Studien vorgestellt, in der Verallgemeinerungsprozesse mit Fokus auf Strukturen in den arithmetischen Themenfeldern Operationen und Funktionen aus epistemologischer Perspektive betrachtet werden.

Under the name practical rationality of mathematics teaching, my colleagues and I have sought to describe elements of tacit knowledge of mathematics teaching that regulate teachers’ action and serve as sources of justification for action in the mathematics class-room. I will describe instruments developed to do this research and results that connect constructs of practical rationality (e.g., norms and obligations) with measures of teacher knowledge.

Ein konzeptuelles Verständnis des Stellenwertsystems bildet eine zentrale Grundlage für den Aufbau arithmetischer Kompetenzen. Besonders am Übergang von der Primar- zur Sekundarstufe ist es bedeutsam, da der Umgang mit erweiterten Zahlenräumen zunehmend abstrakt erfolgt. Dennoch zeigen viele Schülerinnen und Schüler am Ende der Grundschulzeit deutliche Schwierigkeiten im Stellenwertverständnis. Daher erscheint es notwendig, dieses Verständnis und damit verbundene Fehlermuster differenziert zu untersuchen: Welche Muster lassen sich identifizieren, und wie konsistent treten sie individuell auf? Wie hängt das Stellenwertverständnis mit anderen arithmetischen Kompetenzen wie Zahlverständnis, Zahlenfolgen oder schriftlicher Subtraktion zusammen? Der Vortrag stellt Ergebnisse eines Forschungsprojekts vor, das ein Erhebungsinstrument entwickelte und in mehreren Untersuchungen anwendete.