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ITEM: KA2 ERASMUS-PROJEKT
INNOVATIVER MATHEMATIKUNTERRICHT – ITEM
Projektreferenznummer: 598587-EPP-1-2018-EL-EPPKA2-CBHE-JP - ENV2
Ziel des Projekts
Verbindungen zum realen Leben und zu Anwendungen können geschaffen werden, wenn Mathematik durch Alltagsgeschichten und technologische Errungenschaften vermittelt wird. Mathematik wird als wesentlich und unverzichtbar für die Bewältigung großer Herausforderungen in Wissenschaft, Technologie und Gesellschaft anerkannt: Hochleistungsrechnen, Big Data, Quantencomputing, Finanzmathematik und Biomathematik, um nur einige zu nennen.
Europa hat kürzlich erkannt, dass Mathematik ein wesentlicher Bestandteil der europäischen Forschungs- und Innovationslandschaft ist, und das Bewusstsein für die Bedeutung mathematischer Kompetenzen bei Studierenden ist gestiegen. Der Mathematikunterricht ist nicht nur in Europa, sondern auch in den Nachbarländern eine Herausforderung. Deshalb konzentriert sich das ITEM-Projekt auf die Mathematikausbildung.
Das ITEM-Konsortium hat den bisherigen Stand der Arbeiten zur Erreichung der Projektziele untersucht und festgestellt, dass es neben einigen wissenschaftlichen Publikationen und wenigen Berichten der Europäischen Kommission kein anderes ähnliches Projekt gibt, das sich im Rahmen eines Erasmus+-Aufrufs zur Hochschulbildung mit Mathematikausbildung befasst. Angesichts der Bedeutung von Mathematik zur Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen und zur Verbesserung der Beschäftigungsfähigkeit junger Menschen wird das ITEM-Projekt erhebliche Auswirkungen auf Universitäten, Lehrkräfte, Studierende und die Wirtschaft insgesamt haben.
Das Projekt basiert auf den Erfahrungen der CTU, wo durch methodische Änderungen im Mathematikunterricht die Durchfallquote drastisch gesenkt wurde: von etwa 50 % auf 20 %. Gespräche mit dem Personal der CTU offenbarten die methodischen Änderungen, die für diesen Erfolg verantwortlich sind.
Das ITEM-Projekt wird die Kompetenzen und Erfahrungen der europäischen Partner in modernen Unterrichtsmethoden (offline und online) nutzen, um die Mathematikvermittlung an den beteiligten Hochschulen in den Partnerländern zu verbessern; so sollen besser beschäftigungsfähige Absolventen hervorgebracht werden, die in der Lage sind, technologische Fortschritte in ihren Ländern voranzutreiben. Wir sind zudem überzeugt, dass das im Projekt gewonnene Wissen und die Erfahrungen auch den Programmländern helfen werden, ihre Strategien und Werkzeuge für den Mathematikunterricht zu optimieren. Mathematik und Statistik haben in allen beteiligten Partnerländern (Israel, Kosovo* und Usbekistan) nationale Priorität.
Hauptziel dieses Erasmus-Projekts ist es, diese methodischen Änderungen an Hochschulen in drei Regionen umzusetzen: Westbalkan, Israel und Usbekistan sowie in zwei Programmländern: Griechenland und Nordmazedonien (Teststandorte).
Ziele
1. Verbesserung des Mathematikniveaus von Erstsemestern in Informatik und Elektrotechnik
2. Senkung der Durchfallquote in Mathematikfächern
3. Den Studierenden zeigen, dass Mathematik für ihr gewähltes Studienfach relevant ist
4. Das Selbstvertrauen der Studierenden im Umgang mit Mathematik stärken
Das ITEM-Projekt plant die Entwicklung und Erprobung innovativer Lern- und Lehrmethoden sowie neuer Ansätze (lernergebnisorientierte und IKT-basierte Praktiken), um die mathematischen Fähigkeiten der Studierenden zu fördern. Insbesondere wird das ITEM-Projekt
(1) Mathematikmodule des ersten Studienjahres (Lineare Algebra und Analysis I) mit realen Problemen aus Ingenieurwesen, Informatik, Robotik, KI, maschinellem Lernen, Biologie, Medizin, Datenanalyse, Finanzen und Sport verknüpfen;
(2) Mathematiklehrkräfte bei der Einführung neuer didaktischer Ansätze wie Problemorientiertes Lernen (PBL) und Projektbasiertes Lernen (POPBL) unterstützen, um den Unterricht interaktiver zu gestalten;
(3) Lehrkräfte und Studierende in Workshops im Einsatz dynamischer Lernwerkzeuge (z. B. Smartphones) zur Visualisierung und Simulation realer Probleme schulen;
(4) Software zur Überwachung und Bewertung des Lernfortschritts (personalisiertes Lernen) entwickeln;
(5) Software zur Analyse der Lernaktivität (z. B. Moodle-Nutzung) entwickeln, um frühzeitig Studierende mit Schwierigkeiten zu identifizieren und gezielt zu unterstützen;
(6) das Selbstvertrauen der Studierenden in ihre mathematischen Fähigkeiten stärken und
(7) Lehrmaterialien (Handbuch, Video-Vorlesungen, Aufzeichnungen von Trainings/Workshops) erstellen, um Hochschullehrkräfte zu schulen und Studierenden Leitfäden zum erfolgreichen Mathematikstudium bereitzustellen. Diese Materialien werden (durch eine gemeinsame Lizenz geschützt) über die Bildungsplattform (MOODLE) des Projekts öffentlich zugänglich gemacht.
Das ITEM-Konsortium umfasst Mathematiker, Physiker, Ingenieure, Biologen und Pädagogen, die gemeinsam an der Umsetzung der Projektziele arbeiten. Dies wird nicht nur die Art und Weise verändern, wie Mathematik gelehrt wird, sondern auch andere bedeutende Kurse wie MINT-Fächer beeinflussen.
Wir möchten die Arbeit der CTU in zwei Hauptbereichen ausweiten:
1. Unterstützung von Studierenden, die dem Lerntempo nicht folgen können
2. Die Methodik in einer Weise strukturieren und automatisieren, dass auch Hochschulen mit begrenzten Ressourcen sie einfach übernehmen können
In diesem Projekt werden zwei zentrale Mathematikfächer des ersten Studienjahres behandelt:
1. Analysis 1 (Differential- und Integralrechnung mit einer Variablen)
2. Einführung in die Lineare Algebra (bis zu Eigenwerten, Eigenvektoren und SVD)
Vorläufiger Zeitplan
15. November 2018: Projektbeginn
November 2018 – April 2019: Vorbereitungsphase
Mai 2019 – April 2020: Entwicklungsphase
Januar 2020 – August 2021: Testphase in drei Hochschulen (Usbekistan, Kosovo und Israel)
Juli 2020 – Oktober 2020: Vorbereitung der vollständigen Umsetzung
September 2020 – Juni 2021: Umsetzung in allen Teststandorten
Juli 2021 – Oktober 2021: Projektabschluss, Auswertung, Verbreitung