Ein moderner Mathematikunterricht, der die neuen Herausforderungen der Elementaren Datenanalyse als Teil der Leitidee „Daten und Zufall“ ernst nimmt und dabei auch den Anforderungen des Arbeitskreis Stochastik der GDM (2003) umsetzt, kommt um den Einsatz digitaler Werkzeuge nicht herum. Diese sind notwendig, um die Forderung, datenbasierten und problemorientierten Aufgabenstellungen zu integrieren, umzusetzen (vgl. Garfield & Ben-Zvi, 2009).
Die Software, die in diesem Kontext am weitesten verbreitet eingesetzt wird, ist das Tabellenkalkulationsprogramm Excel von Microsoft, welche offensichtliche Schwäche in Bezug auf die Elementare Datenanalyse mit sich bringt:
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Der Umgang mit Rohdaten ist mit größeren Hindernissen verbunden. Rohdaten müssen zunächst in einen aggregierten Zustand zusammengefasst.
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Histogramme werden aus pragmatischen Gründen als Säulendiagramme ohne Abstand zwischen den einzelnen Säulen erstellt.
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Die Erstellung von Boxplots und Punktdiagrammen ist nur mit großem (zeitlichen) Aufwand zu leisten.
Insgesamt ist mit diesen Schwäche die Entwicklung eines explorativen Arbeitsstils, wie in Biehler (1997) in seinen Kriterien an eine gute Software für den Stochastikunterricht fordert, nicht möglich.
In Vorbereitung auf eine Moderatorenqualifikation in NRW im Rahmen des Deutschen Zentrums für Lehrerbildung (DZLM) zum Thema Elementare Datenanalyse in der Sek. I unter der Leitung von Rolf Biehler (Biehler et al., 2013) entwickelten Thomas Wassong und Ruben Loest Tools, die die oben genannten Mängel soweit reduzieren, dass die Entwicklung eines explorativen Arbeitsstils möglich wird. Die Tools haben den Namen „Elementare Daten-Analyse mit Excel und LibreOffice“ (EDA-EL) bekommen. Im Zentrum der Entwicklung der Tools stand die Idee, Datenanalyse per Copy'n'Paste in Excel zu ermöglichen. Hintergrund des Projektes war es, ausgewählte Aufgaben aus Biehler et al. (2011) auch in Excel zu lösen. Dabei wurden verschiedene Techniken identifiziert, die immer wieder verwendet wurden und nur mit großem Aufwand realisiert werden konnten. Für solche Situationen wurden die vorliegenden EDA-EL-Tools entwickelt.
Im Rahmen der Examensarbeit von Ruben Loest (2013) entstand zudem eine multimediale Lernumgebung, die die Verwendung der Tools durch Videotutorials erklärt. Neben der reinen Verwendung der Tools werden auch die technischen Hintergründe der Tools erläutert, so dass eine Anpassung an die eigenen Bedürfnisse möglich und gewollt ist.
Um eine rechtlich unbedenkliche Nutzung der Tools zu ermöglichen, stehen die Tools unter der Creative-Commons-Lizenz CC-BY-NC-SA in der Version 4.0.
Über Rückmeldungen zu den Tools, Probleme, Weiterentwicklungswünsche, … freuen wir uns sehr und bitten dafür um die Nutzung der Kontaktdaten. Sollte Sie an einer Nutzung der Tools interessiert sein, die durch die NC-Option der Creatice-Commons-Lizenz verhindert wird, so können Sie sich ebenfalls mit uns in Verbindung setzen.
Literatur:
Arbeitskreis Stochastik der GDM. (2003). Empfehlungen zu Zielen und zur Gestaltung des Stochastikunterrichts. Stochastik in der Schule, 23(3), 21–26.
Biehler, R. (1997). Software for Learning and for Doing Statistics. International Statistical Review, 65(2), 167–189.
Biehler, R., Hofmann, B., Maxara, C., Prömmel, A. (2011). Daten und Zufall mit Fathom: Unterrichtsideen für die S1 mit Software-Einführung. Braunschweig: Bildungshaus Schulbuchverlage / Westermann Schroedel Diesterweg Schönigh Winklers GmbH.
Biehler, R., Kuzle, A., Oesterhaus, J., & Wassong, T. (2013). Stochastikfortbildner fortbilden: ein projektorientiertes Konzept zur Multiplikatorenqualifikation. In G. Greefrath, F. Käpnick, & M. Stein (Eds.), Beiträge zum Mathematikunterricht 2013 (pp. 148–151). Münster: Verlag für wissenschaftliche Texte und Medien. Retrieved from http://www.mathematik.uni-dortmund.de/ieem/bzmu2013/Einzelvortraege/BzMU...
Garfield, J., & Ben-Zvi, D. (2009). Helping Students Develop Statistical Reasoning: Implementing a Statistical Reasoning Learning Environment. Teaching Statistics, 31(3), 72–77.
Loest, R. (2013). Daten mit interaktiven Excel-Arbeitsblättern analysieren - Entwicklung einer multimedialen Lernumgebung für Lehrkräfte der Sekundarstufe I. Universität Paderborn.
Verwendete Datensätze: Im Zentrum der Tools und der Lernumgebung steht der Muffins-Datensatz (vgl. Biehler, R., Kombrink, K. & Schweynoch, S. (2003). MUFFINS - Statistik mit komplexen Datensätzen - Freizeitgestaltung und Mediennutzung von Jugendlichen. Stochastik in der Schule 23 (1), 11-26). Er basiert auf einer Befragung von über 500 Schülern der 11. Klasse unterschiedlicher Gymnasien bezüglich des Freizeit– und Medienverhaltens im Jahr 2000. Muffins bedeutet hier Medien– und Freizeitgestaltung für interessanten Stochastikunterricht (vgl. Biehler, R., Hofmann, B., Maxara, C., Prömmel, A. (2011). Daten und Zufall mit Fathom: Unterrichtsideen für die S1 mit Software-Einführung. Braunschweig: Bildungshaus Schulbuchverlage / Westermann Schroedel Diesterweg Schönigh Winklers GmbH). Weitere Informationen finden Sie hier.
Ferner wird in Aufgabe 3 des Kapitels „Anwendung der Tools“ der Datensatz Textlaenge.xlsx verwendet. Er stammt ebenfalls von Prof. Dr. Rolf Biehler und wird in dem eben genannten Buch „Daten und Zufall mit Fathom“ verwendet.