frACTIONs
Motivated Action in Learning Fractions with Digital Tools
Das Projekt frACTIONs untersucht, wie digitale Lernumgebungen – insbesondere ein elektronisches Lehrbuch zum Bruchrechnen – Motivation, Emotionen und Lernerfolg von Schülerinnen und Schülern beeinflussen. Ziel ist es, besser zu verstehen, durch welche Mechanismen interaktive, adaptive und feedbackbasierte Lernangebote das Lernen unterstützen. Dabei werden insbesondere sogenannte Mediationseffekte erforscht: also, ob und wie Motivation und emotionales Engagement den positiven Einfluss digitaler Tools auf den Lernerfolg vermitteln. Die Studien zeigen, dass digitale Lernumgebungen die Motivation und Aktivität der Lernenden steigern und so zu besseren Lernergebnissen führen.
Förderung
- Gefördert durch die Daimler und Benz Stiftung in Kooperation mit der Reinhard-Frank-Stiftung
- Projektnummer: 32-08/20
- Förderzeitraum: 15.02.2021 – 14.02.2025
Projektbeschreibung
Das Projekt „frACTIONs – Motivated Action in Learning Fractions with Digital Tools“ leistet einen Beitrag zur evidenzbasierten Begleitung der Digitalisierung des Mathematikunterrichts. Ziel ist es, zu verstehen, wie digitale Lernumgebungen Lernprozesse, Motivation und Emotionen beim Bruchrechnen beeinflussen. Digitale Werkzeuge bieten durch Merkmale wie Interaktivität, Adaptivität und automatisiertes Feedback besondere Potenziale für den Mathematikunterricht (Hillmayr et al., 2020). Frühere Studien zeigen, dass sie insbesondere beim Aufbau von Bruchzahlverständnis effektiv sind (Kiili et al., 2018; Reinhold et al., 2020). Lehr-lernpsychologisch wird angenommen, dass diese Merkmale motivierend wirken und damit die sogenannte Angebotsnutzung (Helmke, 2010) – also die aktive Auseinandersetzung mit Lernmaterialien – fördern. Diese gesteigerte Nutzung kann wiederum zu besseren Lernergebnissen führen (Heckhausen & Heckhausen, 2010).
Im Rahmen von frACTIONs werden diese Mediationseffekte empirisch untersucht: Inwiefern erklären Motivation und emotionales Engagement den Einfluss digitaler Lernumgebungen auf den Lernerfolg? Dazu wurden mehrere experimentelle Interventionsstudien in Schulen durchgeführt, die zwischen der Erarbeitung neuer Inhalte (z. B. „Teil mehrerer Ganzer“) und der Übung bekannter Inhalte (z. B. „Erweitern und Kürzen“) unterscheiden. Die Forschung baut auf der etablierten Lernplattform ALICE:fractions(www.alice.edu.tum.de) auf und erweitert diese um neue adaptive und simulationsbasierte Komponenten. Erste Ergebnisse zeigen, dass digitale Lernumgebungen Motivation und Engagement signifikant steigern und so zu besseren Lernleistungen führen (Oppmann et al., 2025; Oppmann et. al., eingereicht). Strukturmodellanalysen belegen, dass dieser Effekt durch ein erhöhtes motivational-emotionales Engagement vermittelt wird (Reinhold et al., 2021). Damit liefert frACTIONs empirische Evidenz dafür, dass motiviertes Handeln eine zentrale Rolle im digital gestützten Mathematikunterricht spielt.
An der Pädagogischen Hochschule Freiburg wird das Projekt koordiniert und empirisch umgesetzt. Hier wird die an der TUM entstandene digitale Lernumgebung in realen Unterrichtssituationen erprobt und wissenschaftlich begleitet. Die Forschenden untersuchen, wie Schülerinnen und Schüler adaptive Rückmeldungen, Simulationen und explorative Aufgaben nutzen, und wie sich diese Nutzung auf Motivation, Emotion und Leistung auswirkt. Dabei kommen besonders quantitative Prozessdatenanalysen zum Einsatz.
Ausgewählte Projektbezogene Veröffentlichungen
Oppmann, M.-M., Beege, M., & Reinhold, F. (2025). Stimulating individual learning of the concept of fraction equivalence: How students utilize adaptive features in digital learning environments mediates their effect. Learning and Instruction, 98, 102118. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2025.102118
Oppmann, M.-M., & Reinhold, F. (2023). Motivational and emotional engagement mediates the effect of features of educational technology in mathematics classrooms. In M. Ayalon, B. Koichu, R. Leikin, L. Rubel & M. Tabach (Hrsg.), Proceedings of the 46th Conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education (S. 435–442, Bd. 3). PME.
Reinhold, F., Hoch, S., Schiepe-Tiska, A., Strohmaier, A., & Reiss, K. (2021). Motivational and emotional orientation, engagement, and achievement in mathematics. A case study with one sixth-grade classroom working with an electronic textbook on fractions. Frontiers in Education, 6, 588472. https://doi.org/10.3389/feduc.2021.588472
