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On the Influence of Mathematical Thinking Styles on Learners’ Modeling Behavior

Zum Einfluss Mathematischer Denkstile auf das Modellierungsverhalten von Lernenden

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Abstract

Analyzing modeling processes with a cognitive psychological perspective is much neglected in the national and international discussion on mathematical modeling. In this paper, I will report about the COM2-project (Cognitive psychological analysis of modelling processes in mathematics lessons) which had the goal to investigate pupils’ and teachers’ cognitive processes during modeling activities in mathematics lessons. In this article, the focus lies on the pupils’ behavior, whose individual modeling routes were reconstructed. These routes are described in detail and the influence of the mathematical thinking styles of pupils on these modeling routes is shown.

Zusammenfassung

Die Analyse von Modellierungsprozessen unter einer kognitionspsychologischen Perspektive wurde sowohl in der nationalen als auch internationalen Modellierungsdiskussion sehr vernachlässigt. In diesem Artikel soll über das KOM2-Projekt (Kognitionspsychologische Analysen von Modellierungsprozessen im Mathematikunterricht) berichtet werden, bei dem das Ziel war, Modellierungsprozesse von Lehrenden und Lernenden im Mathematikunterricht unter einer kognitiven Perspektive zu untersuchen. In diesem Artikel liegt der Fokus auf dem Verhalten der Schülerinnen und Schüler, deren individuelle Modellierungsverläufe rekonstruiert wurden. Diese werden im Detail beschrieben und es wird verdeutlicht, inwiefern mathematische Denkstile der Lernenden Einfluss auf diese Verläufe haben.

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Notes

  1. The COM2-projects started in the beginning of 2005. This project was funded for one year from the German Research Society as a post-doctoral project within the Graduate Research Group on Educational Experience and Learner Development at University of Hamburg.

  2. The complete questionnaire will be published in my Habilitation “Wege zur Innenwelt des mathematischen Modellieren” (“Ways to the inner world of modeling”), 2010, Vieweg+Teubner Verlag.

References

  • Asendorpf, J. (2004). Psychologie der Persönlichkeit: Aktualisierte und überarbeitete Auflage, vol. 3. Berlin: Springer.

    Google Scholar 

  • Blum, W. (2006). Modellierungsaufgaben im Mathematikunterricht – Herausforderung für Schüler und Lehrer. In A. Büchter et al. (Eds.), Realitätsnaher Mathematikunterricht – vom Fach aus und für die Praxis (pp. 8–23). Hildesheim: Franzbecker.

    Google Scholar 

  • Blum, W., & Leiß, D. (2005). Modellieren im Unterricht mit der “Tanken”-Aufgabe. Mathematik lehren, 128, 18–21.

    Google Scholar 

  • Blum, W., & Leiß, D. (2007). How do teachers deal with modeling problems? In C. Haines, P. Galbraith, W. Blum, & S. Khan (Eds.), Mathematical modeling (ICTMA 12): education, engineering and economics (pp. 222–231). Chichester: Horwood.

    Google Scholar 

  • Blum, W., et al. (2002). ICMI Study 14: Applications and modeling in mathematics education—discussion document. Journal für Mathematikdidaktik, 3/4, 262–280.

    Google Scholar 

  • Blum, W., Drüke-Noe, C., Hartung, R., & Köller, O. (Hrsg.) (2006). Bildungsstandards Mathematik: konkret – Sekundarstufe I. Berlin: Cornelsen.

    Google Scholar 

  • Blum, W., et al. (2007). Modeling and applications in mathematics education. New York: Springer.

    Book  Google Scholar 

  • Borromeo Ferri, R. (2004a). Mathematische Denkstile: Ergebnisse einer empirischen Studie. Hildesheim: Franzbecker.

    Google Scholar 

  • Borromeo Ferri, R. (2004b). Mathematical thinking styles and word problems. In H.-W. Henn & W. Blum (Eds.), Pre-conference proceedings of the ICMI study 14: applications and modeling in mathematics education (pp. 47–52). Dortmund.

  • Borromeo Ferri, R. (2004c). Vom Realmodell zum mathematischen Modell: Übersetzungsprozesse aus der Perspektive mathematischer Denkstile. In Beiträge zum Mathematikunterricht (pp. 109–112). Hildesheim: Franzbecker.

    Google Scholar 

  • Borromeo Ferri, R. (2005). Modellieren – aus kognitiver Perspektive betrachtet. In H.-W. Henn, & G. Kaiser (Eds.), Mathematikunterricht im Spannungsfeld von Evolution und Evaluation (pp. 31–40). Hildesheim: Franzbecker.

    Google Scholar 

  • Borromeo Ferri, R. (2006). Theoretical and empirical differentiations of phases in the modeling process. Zentralblatt für Didaktik der Mathematik, 38(2), 86–95.

    Article  Google Scholar 

  • Borromeo Ferri, R. (2007a). Modeling from a cognitive perspective: Individual modeling routes of pupils. In C. Haines, P. Galbraith, W. Blum, & S. Khan (Eds.), Mathematical modeling (ICTMA 12): education, engineering and economics (pp. 260–270). Chichester: Horwood.

    Google Scholar 

  • Borromeo Ferri, R. (2007b). Personal experiences and extra-mathematical knowledge as an influence factor on modeling routes of pupils. In D. Pitta-Pantazi & G. Philippou (Eds.), CERME 5—proceedings of the fifth congress of the European society for research in mathematics education (pp. 2080–2089).

  • Borromeo Ferri, R., & Wissmach, B. (2009). Gruppenverläufe beim mathematischen Modellieren. In E. Vásárhelyi (Ed.) Beiträge zum Mathematikunterricht 2008 (pp. 69–72). Hildesheim: Franzbecker.

    Google Scholar 

  • Engelkamp, J., & Zimmer, H. (2006). Lehrbuch der kognitiven Psychologie. Göttingen: Hogrefe.

    Google Scholar 

  • Flick, U. (1999). Qualitative Sozialforschung, eine Einführung. Reinbek: Rowohlt.

    Google Scholar 

  • Galbraith, P., & Stillman, G. (2006). A framework for identifying blockages during transitions in the modeling process. Zentralblatt für Didaktik der Mathematik, 38(2), 143–162.

    Article  Google Scholar 

  • Galbraith, P., Stillman, G., Brown, J., & Edwards, I. (2007). Facilitating middle secondary modeling competencies. In C. Haines, P. Galbraith, W. Blum, & S. Khan (Eds.), Mathematical modeling (ICTMA 12): education, engineering and economics (pp. 130–140). Chichester: Horwood.

    Google Scholar 

  • Hörmann, G. (1993). Gruppenkonzepte – Überblick über Hauptströmungen und Entwicklungstendenzen. In H. Gudjons (Ed.) Handbuch Gruppenunterricht (pp. 84–110). Weinheim: Beltz.

    Google Scholar 

  • Johnson, D., & Johnson, R. (1999). Learning together and alone: cooperative, competitive and individualistic learning. New York: Prentice Hall.

    Google Scholar 

  • Kaiser, G., & Sriraman, B. (2006). A global survey of international perspectives on modeling in mathematics education. Zentralblatt für Didaktik der Mathematik, 38(3), 302–310.

    Article  Google Scholar 

  • Kintsch, W., & Greeno, J. (1985). Understanding word arithmetic problems. Psychological Review, 92(1), 109–129.

    Article  Google Scholar 

  • Leiß, D. (2007). Hilf mir es selbst zu tun. Lehrerinterventionen beim mathematischen Modellieren. Hildesheim: Franzbecker.

    Google Scholar 

  • Leiß, D., Blum, W., & Messner, R. (2007). Die Förderung selbständigen Lernens im Mathematikunterricht – Problemfelder bei ko-konstruktiven Lösungsprozessen. Journal für Mathematikdidaktik, 28(3/4), 224–248.

    Google Scholar 

  • Lesh, R., & Doerr, H. (Eds.), (2003). Beyond constructism—models and modeling perspectives on mathematics problem solving, learning and teaching. Mahwah: Erlbaum.

    Google Scholar 

  • Matos, J., & Carreira, S. (1995). Cognitive processes and representations involved in applied problem solving. In C. Sloyer, W. Blum, & I. Huntley (Eds.), Advances and perspectives in the teaching of mathematical modeling and applications (ICTMA 6) (pp. 71–80). Yorklyn: Water Street Mathematics.

    Google Scholar 

  • Matos, J., & Carreira, S. (1997). The quest for meaning in students’ mathematical modeling. In K. Houston, W. Blum, I. Huntley, & N. Neill (Eds.), Teaching and learning mathematical modeling (ICTMA 7) (pp. 63–75). Chichester: Horwood.

    Google Scholar 

  • Muhr, T. (1996). Textinterpretation und Theorieentwicklung mit ATLAS/ti. In W. Bos, & C. Tarnai (Eds.), Computerunterstützte Inhaltsanalyse in den empirischen Sozialwissenschaften (pp. 229–243). Münster: Waxmann.

    Google Scholar 

  • Piaget, J., & Inhelder, B. (1971). Mental imagery in the child. London: Routledge & Kegan Paul.

    Google Scholar 

  • Reusser, K. (1997). Erwerb mathematischer Kompetenzen. In F. Weinert, & A. Helmke (Eds.), Entwicklung im Grundschulalter (pp. 141–155). Weinheim: Beltz.

    Google Scholar 

  • Riding, R. (2001). The nature and effects of cognitive style. In R. Sternberg, & L.-F. Zhang (Eds.), Perspectives on thinking, learning and cognitive styles (pp. 47–72). London: Erlbaum.

    Google Scholar 

  • Riding, R., & Rayner, S. (1998). Cognitive styles and learning strategies. London: David Fulton.

    Google Scholar 

  • Schmidt, C. (1997). “Am Material”: Auswertungstechniken für Leitfadeninterviews. In B. Friebertshäuser, & A. Prengel (Eds.), Handbuch qualitativer Forschungsmethoden in der Erziehungswissenschaft (pp. 544–568). Weinheim: Juventa.

    Google Scholar 

  • Skemp, R. (1987). The psychology of learning mathematics. Hillsdale: Erlbaum.

    Google Scholar 

  • Sternberg, R. (1997). Thinking styles. New York: Cambridge University Press.

    Book  Google Scholar 

  • Sternberg, R., & Zhang, L.-F. (Eds.), (2001). Perspectives on thinking, learning, and cognitive styles. London: Lawrence Erlbaum.

    Google Scholar 

  • Stillman, G. (2010, in press). Applying metacognitive knowledge and strategies in applications and modeling tasks in secondary schools. In G. Kaiser, W. Blum, R. Borromeo Ferri, & G. Stillman (Eds.), Trends in teaching and learning mathematical modeling (ICTMA14). New York: Springer.

  • Strauss, A., & Corbin, J. (1996). Grounded theory, Grundlagen Qualitativer Sozialforschung. Weinheim: Beltz.

    Google Scholar 

  • Treilibs, V. (1979). Formulation processes in mathematical modeling. Philosophy, Masterarbeit. Nottingham, University of Nottingham.

  • Treilibs, V., Burkhardt, H., & Low, B. (1980). Formulation processes in mathematical modeling. Nottingham: Shell Center for Mathematical Education.

    Google Scholar 

  • Weidle, R., & Wagner, A. (1994). Die Methode des Lauten Denkens. In G. Huber, & H. Mandl (Eds.), Verbale Daten, (2nd edn., pp. 81–103). Weinheim: Psychologie Verlags Union.

    Google Scholar 

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Borromeo Ferri, R. On the Influence of Mathematical Thinking Styles on Learners’ Modeling Behavior. J Math Didakt 31, 99–118 (2010). https://doi.org/10.1007/s13138-010-0009-8

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