1 Einleitung Erster Teil: Theoretischer Hintergrund Warum Mathematik? - Bedeutung des Faches Mathematik... 14

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1 Inhaltsverzeichnis 3 INHALTSVERZEICHNIS 1 Einleitung Erster Teil: Theoretischer Hintergrund Warum Mathematik? - Bedeutung des Faches Mathematik Sieben Gründe für den Mathematikunterricht nach Heymann Allgemeinbildung nach Winter Bildungsstandards Allgemeine mathematische Kompetenzen Inhaltliche Leitideen Anforderungsbereiche Auswahl der mathematischen Themen Begriffsbildung Geometrische Körper Arbeiten mit dem Koordinatensystem Umfang und Flächeninhalt von Rechteck und Quadrat Bruchzahlen Grundvorstellungen von Brüchen Möglichkeiten zum Aufbau von Grundvorstellungen Wie funktioniert eigentlich das Lernen? Kognitive Neurowissenschaft... 45

2 4 Inhaltsverzeichnis Allgemein Die Methoden der Neurowissenschaft Anatomische und funktionelle Grundlagen Das zentrale Nervensystem Aufbau des Gehirns Kennzeichen des Gehirns Aufbau eines Neurons Neuronale Kommunikation Das Gehirn aus Sicht des Lehr- und Lernprozesses Der Cortex Das limbische System Der Hippocampus Die Amygdala Die Basalganglien Dopamin als Belohnungssystem Funktionsweise des Gehirns im Hinblick auf das Lernen Phasen der neuronalen Entwicklung Einflüsse der Umwelt auf die Entwicklung Neuronale Plastizität Definitionen von Lernen Aus Sicht der Neurowissenschaft Weitere Sichtweisen Schlussfolgerung... 73

3 Inhaltsverzeichnis 5 6 Folgerungen für die Schule aus Sicht der Neurowissenschaft Neurodidaktik Allgemein Neurodidaktik aus internationaler Sicht Prinzipien für ein gehirngerechtes Lernen Das Gehirn als ein individuelles und aktives System Neuronale Plastizität Bedeutung der Emotionen Vergleich mit anderen Didaktikmodellen Kritik an der Neurodidaktik Aktueller Stand und Zukunft Emotionen im schulischen Kontext Allgemeine Definition von Emotion State- und Trait-Emotionen Komponenten von Emotionen Beschreibung spezifischer Emotionen Freude Stolz Ärger Angst Scham Langeweile... 96

4 6 Inhaltsverzeichnis 7.5 Leistungsemotionen Definition Klassifikation von Lern- und Leistungsemotionen Entstehung von Lern- und Leistungsemotionen Wirkungen von Lern- und Leistungsemotionen Methoden zur Messung von Schüler-Emotionen Emotionales Erleben im Fach Mathematik Konsequenzen für die Schulpraxis Lernen durch sportliche Aktivität Definition von Bewegung und Sport Bewegung Sport Hirnbiologischen Erkenntnisse zum Einfluss von Bewegung Körperliche Aktivität in Zusammenhang mit limbischem System, Basalganglien und Dopaminhaushalt Körperliche Aktivität und exekutive Funktionen Optimierungsmöglichkeiten der Lernprozesse durch sportliche Aktivität Neuronale Vernetzung und mehrfache Codierung Einfluss der Bewegung auf die Emotionen Charakteristika des Sports und des Sportunterrichts Entspannte Atmosphäre Übertragung der Besonderheiten des Sportunterrichts auf den Mathematikunterricht

5 Inhaltsverzeichnis 7 9 Zusammenfassung Zweiter Teil: Empirische Untersuchung Untersuchungsziele Teilbereich A: Mathematikleistung Allgemeine Hypothesen Hypothesen bezogen auf das Interventionsprogramm Teilbereich B: Emotionales Erleben der Schüler im Fach Mathematik Allgemeine Hypothesen Hypothesen bezogen auf das Interventionsprogramm Zusammenfassender Überblick der Hypothesen Voruntersuchungen Fragebogen zur Verbindung der Fächer Mathematik und Sport Ziele und Instrumentenbeschreibung Methode und Stichprobe Ergebnisse des Expertenfragebogens Zusammenfassung Pilotstudie Ziele und Design Methode und Stichprobe der Pilotstudie Ergebnisse der Pilotstudie Zusammenfassung

6 8 Inhaltsverzeichnis 12 Hauptuntersuchung eine Interventionsstudie Untersuchungsdesign Stichprobe Erhebungsinstrumente AEQ-M Items zu Interesse und der persönlichen Bedeutsamkeit Items zur persönlichen Meinung des Projekts Demografische Daten Kognitiver Fähigkeitstest (KFT) Leistungsvariablen Untersuchungsdurchführung Unterrichtskonzepte Sport im Mathe-Unterricht (Treatment I) Intentionen Ablauf Exemplarische Darstellung einzelner Spiele und Übungen des Projekts Zusätzliche Mathe-Stunde (Treatment II) Statistische Auswertungsinstrumente Item- und Skalenanalysen zum MZP Fragebogenerhebung Leistungsvariablen Hypothesenüberprüfung

7 Inhaltsverzeichnis Ergebnisse zum Bereich A: Mathematikleistung Allgemeine Hypothesen Hypothesen in Bezug auf die Intervention Ergebnisse zum Bereich B: Emotionales Erleben der Schüler Allgemeine Hypothesen Hypothesen in Bezug auf die Intervention Zusammenfassung und Diskussion Leistungskomponenten Emotionales Erleben im Mathematikunterricht Kernaussage der vorliegenden Arbeit Limitationen Weiterführende Forschungsfragen und pädagogische Konsequenzen Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anhang Expertenfragebogen KFT - Kognitiver Fähigkeitstest (Version A) Mathematikleistungstest (Version A) MZP Fragebogen MZP Rückmeldung über das Projekt in einer Schülerzeitschrift Spiele- und Übungspool aus dem Projekt Sport im Mathe-Unterricht

8 10 Inhaltsverzeichnis 17.7 Sport im Mathe-Unterricht -Heft Lebenslauf