Das SAFE Tool dient der Selbstdiagnose und geführten Förderung schulischer Basiskompetenzen in der Mathematik. Lernende werden kompetenzorientiert angeleitet, eigenständig Inhalte zu wiederholen und gegebenenfalls wieder zu erarbeiten. Exemplarisch geschieht dies in der Thematik mathematischer Funktionen. SAFE bietet eine digitale Lernumgebung, in der Lernende selbst überprüfen können, wie gut sie bestimmte Kompetenzen beherrschen (z. B. Funktionsgraphen zu gegebenen Situationen zeichnen).

Das große Potenzial liegt darin, dass Lernende mit Hilfe von Selbstdiagnosen für eigene Stärken und Schwächen sensibilisiert und Metakognitionen angeregt werden. Damit übernehmen sie Verantwortung für den eigenen Lernprozess und lernen, diesen zu steuern¹. Zudem sind positive Effekte auf Lernleistungen nachgewiesen.² Allerdings werden bei vielen digitalen Angeboten abgegebene Antworten automatisch evaluiert, sodass bei diesen nur bedingt von Selbstdiagnose gesprochen werden kann³.

Ziel des SAFE Tools ist daher, dass Lernende eigene Aufgabenlösungen selbstständig reflektieren, Fehler erkennen und gezielt individuelle Schwächen ausgleichen. Obwohl es vielfältig einsetzbar ist (z. B. zur Klausurvorbereitung, im Schulunterricht), liegt der Fokus im Projekt darauf, Studienanfänger*innen den Übergang von der Schule in die Hochschule zu erleichtern.

¹ Vgl. u. a. Bürgermeister & Saalbach 2018; Schütze, Souvignier & Hasselhorn 2018.

² Vgl. Andrade 2010; Brown & Harris 2013.

³ Vgl. Ruchniewicz & Barzel 2019.

Verschiedene Versionen des SAFE Tools wurden entwickelt und anschließend empirisch mithilfe von Einzelinterviews mit Studierenden in der Studieneingangsphase sowie Schüler*innen verschiedener Altersstufen erprobt und evaluiert. Dadurch wurde zum einen das SAFE Tool forschungsbasiert weiterentwickelt. Zum anderen wurden Erkenntnisse darüber gewonnen, wie Selbstdiagnoseprozesse verlaufen, welche (Fehl-)Vorstellungen beim Zeichnen von Funktionsgraphen auftreten und wie digitale Medien das Mathematiklernen unterstützen können.

Das SAFE Tool ist eine iPad Applikation mit fünf Elementen, welche über eine Hyperlinkstruktur miteinander verbunden sind: Test, Check, Info, Üben und Erweitern. Lernende beginnen mit der Bearbeitung der offenen Test-Aufgabe und sehen sich eine mögliche Musterlösung in Form einer dynamisch-verlinkten Darstellung der gegebenen Situation sowie eines zugehörigen Funktionsgraphen an (Abb. 1 und 2).

Im Check evaluieren sie ihre Lösung selbstständig mithilfe vorgegebener Beurteilungskriterien (Abb. 3 und 4). Wird ein Fehler festgestellt, kann eine zugehörige Info gelesen und/oder ein passendes Üben bearbeitet werden. Sind alle Checkpunkte abgehakt, können zwei weitere Üben- und eine Erweitern-Aufgabe bearbeitet werden (Abb. 5 und 6).

Besonders ist, dass SAFE Lernenden kein verifizierendes Feedback bezüglich ihrer Leistungen vom System automatisiert bereitstellt, sondern sie bei der Selbstdiagnose unterstützt, indem metakognitive und selbstregulative Handlungen angeregt werden. So werden Checkpunkte (Abb. 4) oder Musterlösungen (Abb. 6) vorgegeben, welche mit eigenen Aufgabenlösungen verglichen werden müssen, um die Korrektheit einer Antwort selbst zu prüfen.

Erste Ergebnisse der Interviewanalysen lassen vermuten, dass:

metakognitiv:

• SAFE Lernende zur Reflexion eigener Lösungen, Fehlvorstellungen und Begründungen anregt,
• dies insbesondere durch dynamisch-verlinkte und multiple Darstellungen sowie vorgegebene Beurteilungskriterien und Musterlösungen unterstützt wird,
• Prozesse der Selbstdiagnose und Selbstförderung gelingen können, sofern ausreichend Vorwissen vorhanden ist und Lernende bereit sind, sich auf einer metakognitiven Ebene mit eigenen Denkprozessen auseinander zu setzen.

inhaltlich:

• Lernende durch SAFE verstehensrelevante Aspekte stärker fokussieren (z. B. Wahrnehmen der gemeinsamen Veränderung zweier Größen),
• selbst Studierenden Kenntnisse zum Zeichnen von Funktionsgraphen fehlen, z. B.:

1. die Eindeutigkeit einer Funktion wird in graphischen Darstellungen missachtet, obwohl diese Funktionseigenschaft benannt und in der gegebenen Situation interpretiert werden kann.
2. die Deutung eines Graphen als Repräsentation eines mathematischen Modells zur Beschreibung einer Beziehung zwischen Größen gelingt nicht, wenn Lernende von visuellen Faktoren einer Situationsbeschreibung abgelenkt werden.