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Interactive Learning Environments for Mathematical Topics

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iconZusammenfassungen

Ruedi ArnoldIn the information society an efficient and effective use of computers and their capabilities play a central role. An understanding of important computer science concepts should therefore be part of general education today. But concepts of computer science are often abstract and thus inherently difficult to understand and teach. Fortunately, it is precisely the computer itself that, due to dynamic visualizations, interactive simulations, and immediate feedback, allows an easier access to abstract topics.
As part of this dissertation the system “InfoTraffic” was developed which contains three new interactive learning environments targeted at propositional logic, queuing theory, and dynamic systems. The three programs are embedded into the common scenario of “traffic control” and consistently use a virtual-enactive and everyday-life-based approach to introduce abstract topics in education. InfoTraffic thus contributes among other things to an increase of the significance of logic in general education.
InfoTraffic was developed according to engineering science methods including insights from teaching practice and educational science. The experience gained lead to pragmatic recommendations for the development of interactive learning environments. Along with teaching materials the system is freely available online and it is already in use in high schools, universities, and teacher education.
Von Ruedi Arnold in der Dissertation Interactive Learning Environments for Mathematical Topics (2007)
Ruedi ArnoldIn der Informationsgesellschaft kommt der effizienten und effektiven Nutzung des Computers und seiner Möglichkeiten eine zentrale Rolle zu. Ein Verständnis für wichtige informatische Konzepte gehört deshalb heute zur Allgemeinbildung. Informatische Konzepte sind allerdings oft abstrakt und daher inhärent schwierig zu verstehen und zu unterrichten. Es ist aber gerade der Computer selbst, der dank dynamischen Visualisierungen, interaktiven Simulationen und unmittelbaren Rückmeldungen einen leichteren Zugang zu abstrakten Themen ermöglicht.
Das im Rahmen dieser Dissertation entwickelte System “InfoTraffic” umfasst drei originäre interaktive Lernumgebungen zu Aussagenlogik, Warteschlangentheorie und dynamischen Systemen. Die drei Programme sind eingebettet in das gemeinsame Szenario “Verkehrssteuerung” und nutzen konsequent einen virtuell-enaktiven, das heisst handlungsorientierten, und alltagsbezogenen Ansatz zur Einführung abstrakter Themen im Unterricht. InfoTraffic leistet damit unter anderem einen Beitrag zur Erhöhung des Stellenwerts von Logik in der Allgemeinbildung.
InfoTraffic wurde nach ingenieurswissenschaftlichen Methoden unter Einbezug von Erkenntnissen aus der Schulpraxis und der Lehr- und Lernforschung entwickelt. Die gemachten Erfahrungen führen zu pragmatischen Empfehlungen zur Entwicklung von interaktiven Lernumgebungen. Das System ist samt Unterrichtsmaterialien online frei verfügbar und wird bereits an Gymnasien und Hochschulen sowie in der Lehrerausbildung eingesetzt.
Von Ruedi Arnold in der Dissertation Interactive Learning Environments for Mathematical Topics (2007)

iconKapitel Unter den anklickbaren Kapiteln finden Sie Informationen über einzelne Teile des gewählten Werks.

  • 1. Introduction and Contributions
  • 2. Didactic Concepts for Interactive Learning Environments
  • 3. LogicTraffic: Safe Intersections and Propositional Logic
  • 4. QueueTraffic: Traffic Jam and Queuing Theory
  • 5. DynaTraffic: Markov Chains and Analysis of Dynamic Systems
  • 6. On the Development of Interactive Learning Environments
  • 7. Evaluation, Use and Experience
  • 8. Results and Outlook

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Personen
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Ruedi Arnold, B. S. Bloom, Astrid Blumstengel, Markus Brändle, Torsten Brinda, Jerome S. Bruner, Richard E. Clark, Peter Denning, DBRC Design-Based Research Collective, Erich Gamma, Werner Hartmann, Richard Helm, Ralph Johnson, Alan Kay, Birgitta Kopp, Brenda Laurel, Heinz Mandl, Friedemann Mattern, Richard E. Mayer, Michael Näf, Jürg Nievergelt, Jean Piaget, Raimond Reichert, Rolf Schulmeister, Vincent Tscherter, John Vlissides

Begriffe
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Allgemeinbildunggeneral education, Computercomputer, Entdeckendes Lerneninquiry learning, Informationsgesellschaftinformation society, Lernumgebung, Logiklogic, Simulation, Unterrichtsmaterial, virtuell-enaktiv, Visualisierungvisualization, Wissenschaftscience
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Bücher
Jahr UmschlagTitelAbrufeIBOBKBLB
1936  Das Erwachen der Intelligenz beim Kinde (Jean Piaget) 5, 5, 4, 11, 5, 4, 3, 4, 5, 4, 8, 9334395928
1956  Taxonomy of educational objectives (B. S. Bloom) 3, 3, 5, 12, 8, 3, 5, 5, 6, 3, 8, 6952562631
1960   The Process of Education (Jerome S. Bruner) 5, 5, 3, 10, 9, 6, 5, 4, 10, 4, 9, 7681672303
1991Computers as Theatre (Brenda Laurel) 4, 2, 2, 1, 7, 3, 1, 1, 6, 1, 6, 21752513
1995    Design Patterns (Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides) 3, 3, 3, 8, 13, 7, 5, 5, 9, 6, 10, 5401353915
1996     Grundlagen hypermedialer Lernsysteme (Rolf Schulmeister) 22, 22, 16, 20, 18, 16, 14, 11, 18, 103, 17, 161192061614834
1998     Entwicklung hypermedialer Lernsysteme (Astrid Blumstengel) 6, 6, 5, 11, 9, 7, 3, 7, 4, 5, 12, 72011475260
2001   Multimedia Learning (Richard E. Mayer) 1, 1, 1, 13, 7, 4, 1, 4, 5, 2, 8, 243182743
2003     Theory of Computation as a Vehicle for Teaching Fundamental Concepts of Computer Science (Raimond Reichert) 4, 4, 2, 13, 8, 5, 4, 2, 4, 2, 9, 645661478
2003  Programmieren mit Kara (Raimond Reichert, Jürg Nievergelt, Werner Hartmann) 5, 5, 3, 12, 10, 5, 4, 2, 5, 4, 9, 6177862734
2004    Didaktisches System für objektorientiertes Modellieren im Informatikunterricht der Sekundarstufe II (Torsten Brinda) 6, 6, 6, 12, 10, 6, 4, 4, 5, 6, 8, 3135731557
2004     Exorciser (Vincent Tscherter) 4, 4, 1, 13, 8, 3, 2, 5, 7, 3, 7, 924691251
2005  Unterrichtskonzepte für informatische Bildung (Steffen Friedrich) 30, 30, 30, 24, 24, 22, 15, 19, 25, 21, 22, 2461416244789
2006    GraphBench (Markus Brändle) 3, 3, 3, 7, 6, 6, 2, 1, 3, 1, 6, 11241740
2006    Informatikunterricht planen und durchführen (Werner Hartmann, Michael Näf, Raimond Reichert) 12, 12, 11, 18, 11, 13, 9, 11, 10, 11, 13, 1831167182412
2007Die Informatisierung des Alltags (Friedemann Mattern) 2, 1, 2, 2, 3, 2, 1, 1, 1, 4, 6, 2372318
2007  INFOS 2007 - Didaktik der Informatik in Theorie und Praxis (Sigrid E. Schubert) 14, 14, 10, 16, 17, 10, 6, 13, 18, 7, 13, 95428992132
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Texte
Jahr UmschlagTitelAbrufeIBOBKBLB
1975   Interactive Systems for Education (Jürg Nievergelt) 1, 1, 1, 1, 6, 3, 2, 1, 1, 5, 6, 29202978
1991   Computers, Networks and Education (Alan Kay) 1, 1, 3, 5, 4, 1, 3, 1, 4, 1, 5, 3112531122
1994   Media Will Never Influence Learning (Richard E. Clark) 3, 1, 1, 2, 6, 4, 2, 2, 1, 3, 4, 3251231469
2002    Taxonomie der Interaktivität von Multimedia (Rolf Schulmeister) 3, 3, 5, 10, 9, 11, 9, 4, 9, 4, 10, 112312111804
2003    Design-based research (DBRC Design-Based Research Collective) 2, 3, 3, 2, 5, 2, 4, 1, 4, 5, 4, 414104382
2003    Great principles of computing (Peter Denning) 1, 1, 3, 9, 8, 9, 7, 2, 6, 2, 13, 835188448
2004    On the Learning in E-Learning (Raimond Reichert, Werner Hartmann) 1, 1, 2, 6, 6, 3, 1, 2, 4, 1, 7, 33353854
2005   Entdeckendes Lernen im Informatik-Unterricht (Ruedi Arnold, Raimond Reichert, Werner Hartmann) 3, 3, 3, 1, 5, 2, 2, 2, 2, 4, 7, 351431134
2006    Blended Learning: Forschungsfragen und Perspektiven (Heinz Mandl, Birgitta Kopp) 5, 5, 2, 4, 3, 2, 4, 2, 7, 2, 3, 53145462
2007   LogicTraffic (Ruedi Arnold, Werner Hartmann) 3, 1, 1, 1, 8, 4, 1, 2, 1, 5, 7, 53235411
2007   Pragmatische Empfehlungen zur Entwicklung von interaktiven Lernumgebungen (Ruedi Arnold, Werner Hartmann) 1, 4, 2, 2, 1, 6, 4, 3, 2, 4, 4, 37273468

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iconBeat und Diese Doktorarbeit

Beat hat Diese Doktorarbeit während seiner Zeit am Institut für Medien und Schule (IMS) ins Biblionetz aufgenommen. Beat besitzt kein physisches, aber ein digitales Exemplar. Eine digitale Version ist auf dem Internet verfügbar (s.o.). Es gibt bisher nur wenige Objekte im Biblionetz, die dieses Werk zitieren.

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