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STEM Education

User meeting

Didaktikforschung in MINT-Fächern

  • May 14, 2024
  • Universität zu Köln, Deutschland

Event details

  • May 14, 2024

  • Universität zu Köln, Deutschland

    Physical

  • Deutsch

Event details

Wir freuen uns Sie am 14.05.2024 zu einem Tobii User Meeting für akademische Anwendungen im Themenbereich Didaktik in MINT-Fächern einzuladen. Während dieses kostenlosen Tobii User Meetings in entspannter Atmosphäre ermöglichen wir den Austausch von Eyetrackingforschern, Tobiinutzern und Interessenten, sowie das Netzwerken. Forscher präsentieren in kurzen Präsentationen und Fragerunden ihre jüngsten Forschungsprojekte.

Darüberhinaus stehen unterschiedliche Vorführgeräte zur Verfügung, um kurze Produktvorführungen zu ermöglichen.

Dieses User Meeting richtet sich an Forscher aus der Didaktik, insbesondere aus MINT-Fächern.

Wir bedanken uns recht herzlich bei Prof. Dr. Maike Schindler, Universität zu Köln, dass sie sich sowohl als Gastgeber bereitstellt, und ihr jüngstes Forschungsprojekt präsentieren wird.

Sollten wir Ihr Interesse geweckt haben, und sollten Sie die Möglichkeit haben persönlich in Köln teilzunehmen, so freuen wir uns auf Ihre Anmeldung.

Vorträge

Larissa Hahn, Georg-August Universität Göttingen

Eye-Tracking als Feedback-Methode in der Lehrkräftebildung

Die Fähigkeit, die Aufmerksamkeit von Lernenden auf relevante Informationen zu lenken, ist essentiell für (angehende) Lehrkräfte. Spezifisch für die Naturwissenschaften ist in diesem Zusammenhang vor allem die zielgerichtete Lenkung der Aufmerksamkeit während der Demonstration von Experimenten. Hierbei bietet Eye-Tracking die Möglichkeit, die visuelle Aufmerksamkeit von Lernenden während der Demonstration zu visualisieren. In diesem Vortrag wird ein Projekt vorgestellt, bei dem die Blickdaten von Lernenden als Anlass genutzt werden, um angehenden Physiklehrkräften Feedback zu ihrer Aufmerksamkeitssteuerung bei der Demonstration von Experimenten zu geben. Dieser Einsatz zielt darauf ab, Lehramtsstudierenden die Wirkung ihrer Experimentpräsentation sowie verbalen Moderation auf die visuelle Aufmerksamkeit der Schüler:innen vor Augen zu führen. Dies ermöglicht eine Selbstreflexion und kritische Analyse des eigenen Verhaltens, aus dem die Studierenden ihrerseits Konsequenzen für nachfolgende Unterrichtssituationen ziehen können.

Prof. Dr. Maike Schindler, Universität zu Köln

Mathematiklernen in Sonderpädagogik und Inklusion: Eye-Tracking und KI in der mathematikdidaktischen Forschung: Einblicke in Anwendungsmöglichkeiten

Eye-Tracking ist eine vielversprechende Forschungsmethode in der Mathematikdidaktik, die zunehmend an Bedeutung gewinnt. Das Interesse an Eye-Tracking wird durch die technischen Entwicklungen der letzten Jahre verstärkt, durch die Eye-Tracking unter anderem für den Einsatz mit Schüler*innen leichter anwendbar und präziser geworden ist. Jedoch ist die Auswertung von Eye-Tracking Daten sehr aufwendig, vor allem bei qualitativen Analysen von Vorgehensweisen von Schüler innen und bei Studien mit großen Teilnehmendenzahlen. Künstliche Intelligenz (KI) bietet hier Möglichkeiten der Unterstützung. Im Vortrag werden verschiedene Studien und Projekte – etwa zu Vorgehensweisen bei der Anzahlerfassung und am Zahlenstrahl – vorgestellt, in denen KI im Sinne von Unsupervised Machine Learning genutzt wurde, um Vorgehensweisen von Kindern zu identifizieren. Der Vortrag stellt darüber hinaus Möglichkeiten des supervised Machine Learning für die mathematikdidaktische Forschung dar.

Paula Fehlinger (Doktorandin), Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Didaktik der Physik: Kognitive Verarbeitungsprozesse beim Umgang mit indirekt proportionalen Funktionsgraphen

Der erste Vortrag gibt einen Überblick über Eye-Tracking-Metriken und ihre Relevanz für kognitive Verarbeitungsprozesse. Der Fokus liegt dabei auf dem Lesen von Diagrammen, insbesondere indirekt proportionalen Funktionsgraphen im mathematischen und thermodynamischen Kontext. Die Sakkadenrichtung als Eye-Tracking-Metrik wird als zentraler Aspekt hervorgehoben, wobei bestehende Analysen beleuchtet und identifizierte Probleme aufgezeigt werden. Durch die Anwendung der von-Mises-Wahrscheinlichkeitsdichte wird ein Lösungsansatz vorgestellt. Die Anwendung der von-Mises-Wahrscheinlichkeitsdichte ermöglicht eine genaue Charakterisierung der Sakkadenrichtungen in Polardiagrammen. Dies führt zu einer detaillierten Darstellung der Blickbewegungen und damit zur Untersuchung von Unterschieden im Umgang indirekt proportionaler Funktionsgraphen im mathematischen und thermodynamischen Kontext. Die detaillierte Analyse der Sakkadenrichtung ist ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Wechselwirkungen zwischen visueller Wahrnehmung und kognitiven Verarbeitungsprozessen.

Jun.-Prof. Dr. Bianca Watzka, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Didaktik der Physik: Blickdatengestützte Erkenntnisse der kognitiven Verarbeitung abstrakter Visualisierungen im Kontext Wetter

Der zweite Vortrag thematisiert die Rolle der Länge und Richtung von Blicksprüngen (Sakkaden) für das Verständnis und die Interpretation von Abbildungen, wobei das Thema Wind exemplarisch zur Veranschaulichung herangezogen wird. Durch die Weiterentwicklung etablierter Methoden wird ein neues Verfahren präsentiert, das speziell die Abhängigkeiten von Sakkadenlänge und -richtung berücksichtigt. Dieses Verfahren nutzt zweidimensionale Kerndichteschätzungen und Divergenzmaße, um differenzierte Unterschiede im Betrachtungsverhalten verschiedener Gruppen aufzuzeigen. Eine zentrale Erkenntnis ist die Möglichkeit, eine Expertenverteilung zu erstellen und quantitativ zu erfassen, wie Anfänger ihre Fähigkeiten zur Interpretation visueller Informationen verbessern können. Die Ergebnisse liefern eine Basis für die Entwicklung zielgerichteter Interventionen, die darauf abzielen, die Effizienz bei der Interpretation von Abbildungen zu steigern und somit die Verständlichkeit komplexer visueller Daten zu optimieren. Während die Untersuchung konkret auf Windabbildungen fokussiert, demonstriert die vorgestellte Methode exemplarisch die breite Anwendbarkeit unserer Forschungsansätze.

Dr. Sara Becker, Eberhard Karls Universität Tübingen

Mathematikdidaktik: Eye-Tracking als Forschungsmethode zur Analyse von kognitiven Informationsverarbeitungsprozessen beim Diagnostizieren und adaptiven Unterrichten

Eye-Tracking stellt eine herausragende Forschungsmethode dar, um Einblicke in kognitive Informationsverarbeitungsprozesse zu erhalten. In dem Vortrag werden zwei Studien vorgestellt, in denen mithilfe von Eye- Tracking kognitive Informationsverarbeitungsprozesse von angehenden und praktizierenden Mathematiklehrkräften analysiert wurden: in der ersten Studie wurde der Einfluss von Stress auf Wahrnehmungs- und Interpretationsprozesse quantitativ anhand von globalen und lokalen Blickbewegungsmaßen in Triangulation mit Retrospective Think Aloud Daten untersucht. In der zweiten Studie wurden anhand der Abfolge von Blicksprüngen Vorgehensweisen und Strategien beim adaptiven Unterrichten analysiert und insbesondere Unterschiede in diesen zwischen angehenden und praktizierenden Lehrkräften herausgearbeitet. Die Ergebnisse bieten methodische Implikationen, und eine Basis für praktische Implikationen für die Lehrkräfteausbildung.

Agenda

  • 10:00

    Begrüßung und Einführung

  • 10:20

    Prof. Dr. Maike Schindler: Eye-Tracking und KI in der mathematikdidaktischen Forschung: Einblicke in Anwendungsmöglichkeiten

  • 11:00

    Larissa Hahn: Eye-Tracking als Feedback-Methode in der Lehrkräftebildung

  • 11:30

    Pause

  • 11:45

    Jun.-Prof. Dr. Bianca Watzka: Blickdatengestützte Erkenntnisse der kognitiven Verarbeitung abstrakter Visualisierungen im Kontext Wetter

  • 12:15

    Paula Fehlinger: Kognitive Verarbeitungsprozesse beim Umgang mit indirekt proportionalen Funktionsgraphen

  • 13:00

    Mittagspause (kleine Speise und Getränke inkl.)

  • 14:00

    Dr. Sara Becker: Eye-Tracking als Forschungsmethode zur Analyse von kognitiven Informationsverarbeitungsprozessen beim Diagnostizieren und adaptiven Unterrichten

  • 14:30

    Produktvorführungen und Networking

  • 16:00

    Ende

Event details

  • May 14, 2024

  • Universität zu Köln, Deutschland

    Physical

  • Deutsch

Kurzbiografien der Vortragenden

  • Dr. Maike Schindler

    Dr. Maike Schindler

    Prof., Universität zu Köln

    Maike Schindler is a trained teacher specializing in mathematics and special education. After her studies, she worked as a teacher for five years, including two years at a high school, one year at a primary school and two years at a special needs school. She did her doctorate at the TU Dortmund University on the subject of inferentialism, a philosophical theory and its use in mathematics education research, a topic which she continued afterwards. After completing her doctorate with distinction at the TU Dortmund in 2013, she held substitute professorships at the universities in Hanover and Bochum. She has also been a postdoc at Örebro University in Sweden starting in 2014, where she continued to work on inferentialism and began her research on eye tracking. In 2017, she started as a junior professor at the University of Cologne and has been a full professor at the University of Cologne since 2021 for mathematics in special education and inclusion. Her research focuses on learning difficulties in mathematics, mathematical creativity and giftedness, mathematical problem posing and theories in mathematics education as well as eye tracking and AI in mathematics education research. She has co-authored various journal articles, is commmonly reviewer for international journals, is member of the Editorial Board of "Educational Studies in Mathematics", and has recently become Senior Editor of the "International Journal in Science and Mathematics Education".

  • Bianca Watzka

    Dr. Bianca Watzka

    Jun.-Prof., Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

    Jun.-Prof. Dr. Bianca Watzka studierte Mathematik und Physik auf Lehramt, absolvierte das 1. und 2. Staatsexamen und arbeitete als Lehrerin an einer Realschule in Baden-Württemberg. Sie wurde 2013 an der Pädagogischen Hochschule Ludwigsburg promoviert. In ihrer Dissertation beschäftigte sie sich mit kontextorientiertem Lernen im Bereich der Sensorik und bildbasierten Aufgabentypen. Anschließend war sie als Akademische Rätin / Oberrätin an der Ludwig-Maximilians-Universität München am Lehrstuhl für Didaktik der Physik tätig. Seit 2021 ist sie Mitherausgeberin der Lehrerzeitschrift Unterricht Physik und seit 2022 Professorin für Didaktik der Physik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Ihre Forschungsschwerpunkte konzentrieren sich auf die Wirkung der Authentizität beim kontextorientierten Lehren und Lernen und die blickdatengestützte Analyse von Lernprozessen beim Arbeiten mit abstrakten (authentischen) Visualisierungen.

  • Paula Fehlinger

    Paula Fehlinger

    (Doktorandin), Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

    Paula Fehlinger studierte Lehramt für die Fächer Mathematik und Physik an der Otto von-Guericke-Universität Magdeburg. Seit September 2023 ist sie Doktorandin in der Arbeitsgruppe Didaktik der Physik bei Bianca Watzka. Sie beschäftigt sich mit Lernschwierigkeiten und kognitiven Prozessen beim Umgang mit indirekt proportionalen Funktionsgraphen im mathematischen und thermodynamischen Kontext mit Hilfe der Blickdatenanalyse.

  • Tobii Pro Eye tracking in Education webinar event speaker Larissa Hahn

    Larissa Hahn

    wissenschaftliche Mitarbeiterin, Georg-August Universität Göttingen, Fakultät für Physik

    Larissa Hahn ist wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung der Didaktik der Physik an der Universität Göttingen. In ihrer Forschung nutzt sie Eye-Tracking vor allem für die Analyse von Lernprozessen und visuellen Strategien im Umgang mit verschiedenen Repräsentationen der Physik. Neben der Entwicklung und Untersuchung von Lehr-Lern-Materialien für die Studieneingangsphase ist sie außerdem an der Gestaltung innovativer Lehrkonzepte für die Physiklehrkräfteausbildung beteiligt.

  • Tobii event speaker

    Dr. Sara Becker

    Leitung des Arbeitsbereichs Innovative Bildungstechnologien, Eberhard Karls Universität Tübingen

    Sara Beckers Forschungsinteressen sind im Bereich der Beforschung von zukunftsweisenden Bildungstechnologien, um adaptives Lernen insbesondere im MINT-Unterricht, zu realisieren. Hierzu berücksichtigt sie sowohl die Produkt- als auch die Prozessperspektive durch die Einbindung innovativer technologischer Messansätze (z.B. Log-Files, Eye-Tracking).

  • Michael Schoeneis

    Michael Schoeneis

    Account manager, Medical Scientific Research, Tobii

    Michael is an Account Manager for Tobii, covering the Medical and Scientific Research segments in Germany. He has more than a decade of experience at Tobii and in the eye-tracking world, and has served a multitude of customer in diverse markets, segments and roles.

Teilnahme am User Meeting

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