Einleitung
A 1 Intention und Motivation
Als ich in meinem Studium des Lehramtes Mathematik und Physik die meisten Pflichtvorlesungen besucht hatte, begann ich, einen „Fahrplan“ für meine Prüfungsvorbereitungen zu entwerfen. Dabei machte mir das Fach Mathematik größeres Kopfzerbrechen als die Physik, da mir als ehemaligem Physikstudenten das Feld der Mathematik weitaus inhomogener und die einzelnen Disziplinen viel
selbständiger erschienen, als mir dies in der Physik vorkam. So versuchte ich, eine Art Verbindungsplan zu entwerfen, der Querverbindungen zwischen verschiedenen Gebieten der Mathematik aufzeigen konnte. Ich hoffte dadurch, das Lernen auf das Staatsexamen in Mathematik durch ein verstärkt vernetztes
Denken effektiver gestalten zu können.
Die Strukturkenntnisse und das Wissen über die Verbindungen zwischen den Teildisziplinen sind jedoch erst die Voraussetzungen zu einem erfolgreichen Lernen. In den Prüfungen selbst wird das bereichspezifische Wissen der Mathematik abgefragt. Dieses Wissen wird in der Lernpsychologie in die zwei Bereiche Prozedurales Wissen und Deklaratives Wissen unterteilt:
Das Prozedurale Wissen
Manchmal auch "Wenn-dann"-Wissen(1) genannt, steuert es die Ausführung von komplexen Handlungsfolgen (=Prozeduren) weitgehend automatisch, d.h. ohne große Aufmerksamkeitsanwendung und i.d.R. unbewußt. Die Handlungsabfolgen können dabei aus dem psychomotorischen Bereich (z. B. Radfahren) oder aus dem kognitiven Bereich stammen. In der Mathematik ist der kognitive Bereich von großer Bedeutung. Dazu zählen Problemlösestrategien
für bestimmte Aufgabentypen und die Fähigkeit, Lösungen inhaltlich
und formal richtig darzulegen. Dieses Wissen kann man sich im Bereich der Mathematik am besten durch selbständige Übung erwerben. Auch das Studium fremder Musterlösungen kann hier von Vorteil sein.
[...]
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1 nach der Vorlesung: Lernen und Denken; von Prof. Dr. M. Dreher, Wintersemester 95/96 am 15.1.96.
Inhaltsverzeichnis
A Einleitung
A 1 Intention und Motivation
A 2 Aufbau eines Lexikons
A 2.1 Objekte
A 2.1.1 Definition
A 2.1.2 Beispiel
A 2.1.2.i Eigenschaften
A 2.1.2.ii Aktionen
A 2.2 Elemente eines Lexikons
A 2.3 Gliederung eines Lexikons
A 3 Forderungen an MathLex
A 3.1 Logischer Aufbau
A 3.1.1 Strukturebenen
A 3.1.1.i Ebene 0
A 3.1.1.ii Ebene 1
A 3.1.1.iii Ebene 2
A 3.1.1.iv Ebene 3
A 3.1.1.v Ebene 4
A 3.1.2 Vorteile der Einteilung in Ebenen
A 3.2 Leistungsmerkmale
A 3.2.1 Themenzugang
A 3.2.2 Darstellungsfähigkeiten im Lexikon
A 3.2.2.i Verweisfähigkeit
A 3.2.2.ii Formeldarstellung
A 3.3 Inhalte der Themen
B Hauptteil
B 1 Grundlagen
B 1.1 Mögliche Systeme elektronischer Bücher
B 1.1.1 Vollständige Eigenprogrammierung
B 1.1.2 HTML Dokumente
B 1.1.3 Das Windows Hilfesystem
B 1.1.4 Entscheidung für das Windows Hilfesystem
B 1.2 Beschreibung der Windows Hilfe
B 1.2.1 Komponenten des Hilfesystems
B 1.2.2 Schritte zum elektronischen Buch
B 1.2.2.i Planung
B 1.2.2.ii Erstellung
B 1.2.2.iii Graphiken
B 1.2.2.iv Makros
B 1.2.2.v Compilierung
B 1.2.2.vi Testen und Fehlersuche
B 2 Entwicklung
B 2.1 Planung
B 2.1.1 Zielpublikum
B 2.1.2 Aufstellung der Themenbereiche
B 2.1.3 Struktur der Themen
B 2.1.4 Dateistrukturen
B 2.1.5 Themenentwurf
B 2.1.6 Themenhandhabung in einer Datenbank
B 2.1.6.i Einheitliche Speicherung
B 2.1.6.ii Aufbau der Datenbank
B 2.1.6.iii Liste der Hierarchie-Objekte
B 2.1.6.iv Eigenschaften der Hierarchie-Objekte
B 2.1.6.v Aktionen der Hierarchie-Objekte
B 2.1.6.vi Liste der Inhaltsobjekte
B 2.1.6.vii Eigenschaften der Inhaltsobjekte
B 2.1.6.viii Aktionen der Themenobjekte
B 2.1.7 Datenbankeingabe
B 2.2 Erstellung der Themen
B 2.2.1 Umsetzung der Datenbank
B 2.2.1.i Verzeichnisse
B 2.2.1.ii Themen
B 2.2.2 Umsetzung der Befehle
B 2.3 Erstellung der Graphiken
B 2.4 Zusatzprogramme
B 2.5 Compilierung
B 2.5.1 Projektdatei
B 2.5.2 Installation
B 2.6 Tests und Fehlersuche
B 2.6.1 Fachliche Fehler
B 2.6.2 Strukturelle Fehler
B 2.6.3 Programmtechnische Fehler
B 2.6.4 Testdurchführung
B 3 Elemente des Lexikons
B 3.1 Grundbestandteile
B 3.2 Aufbau der Verzeichnisse
B 3.3 Hypertextfunktionalität
B 4 Fachlicher Teil
B 4.1 Exemplarische Behandlung einiger Themen
B 4.1.1 Norm
B 4.1.2 Weg
B 4.1.3 Bogenlänge
B 4.2 Glossar
B 4.3 Allgemeine Bereiche
B 4.3.1 Bibliographischer Bereich
B 4.3.2 Historische Bereiche
B 4.3.2.i Personen
B 4.3.2.ii Ereignisse
B 4.3.3 Zusätzliche Objekte der allgemeinen Bereiche
B 4.3.4 Studienbezogene Bereiche
B 4.3.4.i Büchereien
B 4.3.4.ii Hochschulen
B 5 Anwendung des Lexikons
B 5.1 Demonstration von Suchvorgängen
B 5.1.1 Alphabetische Suche
B 5.1.2 Hierarchische Suche
B 5.1.3 Umherblättern
B 5.2 Zeittafeln
C Schlußbemerkung
C 1 Probleme
C 1.1 Allgemeine und technische Probleme
C 1.2 Schwierigkeiten fachlicher Natur
C 2 Synergie-Effekte
C 2.1 Redundanz der Inhalte
C 2.2 Bereichsübergreifende Zusammenhänge
C 2.3 Reversibilität der Querverweise
C 2.4 Personenbezogene Anmerkungen
C 2.5 Erstellung der Inhaltsverzeichnisse
C 2.6 Erstellung eines Karteisystems
C 3 Anmerkungen zum historischen Teil
C 3.1 Personen
C 4 Zusammenfassung
Zielsetzung und Themen der Arbeit
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Konzeption und Erstellung eines elektronischen Mathematiklexikons (MathLex), das Lehramtsstudierenden eine effektive Vorbereitung auf das Staatsexamen durch die Verknüpfung von Fachwissen mit einer benutzerfreundlichen, hierarchischen Suchstruktur ermöglicht.
- Entwicklung einer hierarchischen Objektstruktur zur Abbildung mathematischer Zusammenhänge.
- Implementierung von Hypertext-Funktionalitäten unter Nutzung des Windows-Hilfesystems.
- Erstellung einer objektorientierten Datenbank zur effizienten Verwaltung von Fachinhalten und Verweisen.
- Integration von mathematischen Formeln und graphischen Darstellungen in ein digitales Format.
- Optimierung der Lernprozesse durch didaktisch strukturierte Zugangswege und Synergie-Effekte innerhalb der Wissensdatenbank.
Auszug aus dem Buch
B 1.1.4 Entscheidung für das Windows Hilfesystem
Nach Abwägung der Vor- und Nachteile der drei Möglichkeiten fiel der Entschluß auf das Windows Hilfesystem, da das Lexikon so dem größtmöglichen Publikum zugänglich gemacht werden kann. Die komfortabel gestaltbaren Suchfunktionen waren ein weiterer Grund für die Entscheidung für das Windows Hilfesystem und gegen die HTML-Dokumente. Gegen die Eigenprogrammierung sprach vor allem ein Leitsatz der Programmierung, demzufolge Lösungen vorzuziehen sind, die Altbewährtes verwenden, statt bereits Vorhandenes neu zu programmieren.
Im nachhinein hat sich diese Entscheidung als richtig und zukunftsweisend herausgestellt. Auf den Betriebsystemen Windows NT und Windows 3.11 ist das Lexikon mit vollem Funktionsumfang lauffähig. In den Tests, die alle auf Anhieb bestanden wurden, waren keinerlei Änderungen oder Zusatzinstallationen nötig. Dies ist bei neuen Programmen selten der Fall.
Eine weitere Bestätigung lieferte Microsoft Ende 1995, als das neue Betriebssystem Windows 95 auf den Markt gebracht wurde. Windows 95 übernahm das Hilfesystem der Vorgängerversion Windows 3.1 ohne Änderungen. Alle Funktionen wurden weiterhin unterstützt, wenn auch die Optik wie Rahmen oder Farben geringfügig geändert wurden.
Zusammenfassung der Kapitel
A Einleitung: Beschreibt die Motivation des Autors zur Erstellung eines vernetzten Mathematiklexikons für die Staatsexamensvorbereitung sowie die theoretischen Grundlagen der Wissensorganisation.
B Hauptteil: Erläutert detailliert die Wahl des technischen Systems, die Datenbankentwicklung, die Erstellung der Themeninhalte und die spezifischen Bedienfunktionen von MathLex.
C Schlußbemerkung: Reflektiert die während der Entwicklung aufgetretenen technischen und fachlichen Herausforderungen sowie die erzielten Synergie-Effekte und den Nutzen der elektronischen Struktur.
Schlüsselwörter
Mathematiklexikon, Staatsexamensvorbereitung, Windows Hilfesystem, Hypertext, Datenbank, Objektorientierung, Didaktik, Wissensorganisation, Formeldarstellung, Softwareentwicklung, Verweistechnik, Mathematische Ausbildung, Benutzerschnittstelle, Algorithmen, Strukturierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Konzeption und technische Realisierung eines digitalen Mathematiklexikons namens MathLex, das speziell als Lernhilfe für die Vorbereitung auf das erste Staatsexamen im Fach Mathematik entwickelt wurde.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Im Zentrum stehen die objektorientierte Strukturierung mathematischen Wissens, die Auswahl geeigneter Software-Systeme, die technische Umsetzung mittels Datenbanken und die didaktische Aufbereitung der Inhalte für elektronische Medien.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, durch eine elektronische Wissensdatenbank die Nachteile herkömmlicher Karteikarten zu kompensieren und ein effizientes, vernetztes Lernwerkzeug zu schaffen, das den Anforderungen von Lehramtsstudierenden entspricht.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Der Autor wählt einen systemorientierten Ansatz, bei dem theoretische Anforderungen an Lexika (didaktische Reihenfolge, Suchfunktionalität) mit Methoden der objektorientierten Programmierung und Datenbankverwaltung kombiniert werden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technologische Fundierung des Windows-Hilfesystems, den systematischen Aufbau der Datenbank zur Erfassung der mathematischen Objekte sowie die konkrete Anwendung und Demonstration des Systems.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Mathematiklexikon, Hypertext-Programmierung, Staatsexamensvorbereitung, Datenbank-Struktur und elektronische Lernmittel definieren.
Warum wurde das Windows-Hilfesystem für das Projekt gewählt?
Es bietet bereits integrierte Hypertext-Funktionen, eine komfortable Suchunterstützung und eine hohe Verbreitung unter Windows-Nutzern, was die eigenständige Entwicklung einer komplexen Benutzeroberfläche überflüssig machte.
Wie geht das Lexikon mit mathematischen Formeln um?
Das Lexikon nutzt eine Datenbank-gestützte Methode, bei der Formeln als spezielle Objekte gespeichert und über Textmarken in die Dokumente integriert werden, um eine hohe Darstellungsqualität bei verschiedenen Auflösungen zu garantieren.
- Arbeit zitieren
- Peter Richter (Autor:in), 1996, Erstellung eines elektronischen Mathematiklexikons zur Staatsexamensvorbereitung, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/3115
