Entwicklung einer Lernapp zur Integralrechnung basierend auf didaktischen und lernpsychologischen Erkenntnissen

Masterarbeit aus dem Jahr 2022 im Fachbereich Didaktik - E-Learning, Note: 1,3, Technische Universität München, Sprache: Deutsch, Abstract: Im Verlauf dieser Arbeit soll die Beta-Version einer Android-Applikation zur Vermittlung der Integralrechnung entwickelt werden. Das Design der App sowie die Aufbereitung des Inhalts basieren auf aktuellen didaktischen und lernpsychologischen Erkenntnissen zum Lernen mit digitalen Medien. Die Entwicklung einer App ist mitunter sehr zeitaufwendig, weshalb in diesem Werk der Fokus auf einen ausgewählten unterrichtlichen Zugang gelegt wird. Die Applikation soll dennoch so konzipiert sein, dass sich weitere Themenblöcke und Übungsaufgaben nachträglich ergänzen lassen.
So wird, basierend auf der aktuellen Didaktik der Integralrechnung und wissenschaftlichen Theorien zur Informationsverarbeitung beim Menschen, zunächst analysiert und begründet, welcher der bekannten Zugänge zur Integralrechnung sich für die Vermittlung per App besonders eignet. Hier ist es notwendig, sich mit dem Drei-Speicher-Modell (Atkinson und Shiffrin, 1968) und dem Arbeitsgedächnismodell (Baddeley, 2000) auseinanderzusetzen. Nach diesen beiden Modellen ist das Arbeitsgedächtnis ein Speicher mit beschränkter Kapazität innerhalb des menschlichen Gedächtnisses, welcher Informationen temporär aufrechterhalten und verändern kann, um somit Prozesse des Verstehens, des Lernens und des logischen Denkens zu ermöglichen.
Die Theorie der kognitiven Belastung (Chandler und Sweller, 1991) postuliert an dieser Stelle, dass es bei einer Überschreitung der (begrenzten) Ressourcen des Arbeitsgedächtnisses zu Verstehens- und Speicherproblemen kommt. "Diese Belastung des Kurzzeitgedächtnisses ist abhängig von der individuellen Informationsverarbeitungskapazität und der Gestaltung der Lernmaterialien" (Schön und Ebner, 2013, S. 211). Für die Entwicklung der App wird zudem die kognitive Theorie des multimedialen Lernens (Mayer, 2014) als Fokussierung wesentlicher Aspekte der Theorie der kognitiven Belastung auf multimediale Lernumgebungen genutzt. Hier besteht die Herausforderung darin, die aktuelle Didaktik der Integralrechnung sowie die lernpsychologischen Erkenntnisse zu verknüpfen und daraus einen Lernpfad zu modellieren. Im Anschluss soll dieser Pfad in der App so dargestellt werden, dass eine Überlastung des Arbeitsgedächtnisses verhindert und ein effektives Lernen ermöglicht wird.