Zugl.: Mannheim, Univ., Diss., 2005

This paper aims to present a model of teaching and learning mathematics in China. The model is “Two Basic”, basic knowledge and basic ability. Also, the paper will analyze some of the background of the model and why it is efficient in mathematics education. The model is described by a framework of “slab” and based on a model of learning cycle, allow students to work with mathematical thinking. Though the model looks of demonstration and practice looks very traditional, the explanation behind allows us to understand why Chinese students achieved well in many international studies in mathematics. The innovation of the model is the teacher intervention during the learning process. Such interventions include repeated practice, and working on group of selected related questions so that abstraction of the learning process is possible and student can link up mathematical expression and process. Examples used in class are included and the model can be applied in teaching advanced mathematics, which is usually not the case in some many other existing theories or framework.

Schriftenreihe hrsg. von den Professoren des Instituts für Psychologie I, Arbeitsgruppe 'Wissen - Denken - Handeln' an der TU Dresden

In this workshop we present an innovative teaching, learning and research setting that engages beginning teachers in mathematical inquiry as they investigate, represent and connect mathematical ideas through mathematical conversation, reasoning and argument. This workshop connects to the themes of teacher preparation and teaching through problem solving. Drawing on new paradigms to think about teaching and learning, we orient our work within complexity theory (Davis & Sumara, 2006; Holland, 1998; Johnson, 2001; Maturana & Varela, 1987; Varela, Thompson & Rosch, 1991) to understand teaching|learning as a complex iterative process through which opportunities for learning arise out of dynamic interactions. Varela, Thompson and Rosch, (1991) use the term co-emergence to understand how the individual and the environment inform each other and are “bound together in reciprocal specification and selection” (p.174). In particular we are interested in the conditions that enable the co-emergence of teaching|learning collectives that support the generation of new mathematical and pedagogical ideas and understandings. The setting is a one-week summer math program designed for prospective elementary teachers to deepen particular mathematical concepts taught in elementary school. The program is facilitated by recently graduated secondary mathematics teachers to provide them an opportunity to experience mathematics teaching|learning through rich problems. The data collected include questionnaires, interviews, and video recordings. Our analyses show that many a-ha moments of mathematical and pedagogical insight are experienced by both groups as they work together throughout the week. In this workshop we will actively engage the audience in an exploration of the mathematics problems that we pose in this unique teaching|learning environment. We will present our data on the participants’ mathematical and pedagogical responses and open a discussion of the implications of our work.

From the Motivation: „Description Logics (DLs) are a family of formalisms well-suited for the representation of and reasoning about knowledge. Whereas most Description Logics represent only static aspects of the application domain, recent research resulted in the exploration of various Description Logics that allow to, additionally, represent temporal information, see [4] for an overview. The approaches to integrate time differ in at least two important aspects: First, the basic temporal entity may be a time point or a time interval. Second, the temporal structure may be part of the semantics (yielding a multi-dimensional semantics) or it may be integrated as a so-called concrete domain. Examples for multi-dimensional point-based logics can be find in, e.g., [21;29], while multi-dimensional interval-based logics are used in, e.g., [23;2]. The concrete domain approach needs some more explanation. Concrete domains have been proposed by Baader and Hanschke as an extension of Description Logics that allows reasoning about 'concrete qualities' of the entities of the application domain such as sizes, length, or weights of real-worlds objects [5]. Description Logics with concrete domains do usually not use a fixed concrete domain; instead the concrete domain can be thought of as a parameter to the logic. As was first described in [16], if a 'temporal' concrete domain is employed, then concrete domains may be point-based, interval-based, or both. ...”

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According to a prominent thought, in one’s practical reasoning one should rely only on what one knows (Fantl and McGrath 2002; Hawthorne and Stanley 2008; Williamson 2000, 2005a, 2017). Yet for many choices, the relevant information is uncertain. This has led Schiffer (2007, 189) to the following objection: oftentimes, we are fully rational in reasoning from uncertain premises which we do not know. For example, we may decide to take an umbrella based on a 0.4 credence that it will rain. There are various ways proponents of a knowledge norm for practical reasoning can respond. One option is to say that the right way of dealing with uncertain information requires knowledge of probabilities (Hawthorne and Stanley 2008, 581–85). Another option is to say that credences can be knowledge because they really are beliefs with an unusual kind of content that consists of a set of probability spaces (Moss 2018, chap. 9). Mixed accounts are possible as well (Weisberg 2013). On neither of the accounts in the literature, however, can reasoning from uncertain premises be taken as reasoning based on a graded attitude, a credence, toward an ordinary proposition. To make room for this possibility, I argue that reliance comes in degrees. The knowledge norm is only plausible when taken to be concerned with full reliance.Partial reliance, on the other hand, goes hand in hand with credence.

Einfache oder komplexe dynamische Systeme stellen Individuen und Gesellschaften gleichermaßen vor mitunter große Herausforderungen, wie regionale und globale Krisen immer wieder zeigen. Ein basales und allgemeines Verständnis dynamischer Zusammenhänge scheint daher nicht nur wünschenswert, sondern mit Blick auf ausgewählte aktuelle Krisen sogar notwendiger denn je. Doch auch in alltäglichen Situationen oder im Schulkontext kann ein fundamentales Verständnis dynamischer Systeme die individuellen Entscheidungen oder den mathematischen Erkenntnisgewinn unterstützen. Allerdings zeigt eine breite Basis empirischer Befunde, dass bereits relativ einfache Dynamiken, wie Fluss-Bestands-Systeme (FB-Systeme), nur unzureichend erfasst zu werden scheinen. Diese Dissertationsschrift verfolgt daher die generelle Fragestellung, wie sich ein basales Verständnis formal einfacher FB-Systeme fördern oder generieren lassen könnte. Aufgrund einer bislang fehlenden einheitlichen theoretischen Beschreibung des FB-Verständnisses und dessen Einflussfaktoren basiert die vorgestellte Untersuchungsserie einerseits auf drei ausgewählten generellen theoretischen Perspektiven und daraus abgeleiteten Einflussfaktoren. Zusätzlich wurden einzelne weitere theoretische Modelle und eine Vielzahl spezifischer empirischer Befunde, zur Wirksamkeit verschiedener Präsentationsformate auf kognitive Fähigkeiten, für die Begründung der experimentellen Manipulationen herangezogen. In einer Serie von sieben experimentellen Untersuchungen wurden diverse Möglichkeiten grafischer Darstellungen, isoliert und in Wechselwirkung mit verschiedenen Personenmerkmalen, empirisch bezüglich ihres Einflusses auf das basale Verständnis illustrierter FB-Systeme überprüft. Unter Anwendung geltender wissenschaftlicher Standards und durch Nutzung moderner inferenzstatistischer Verfahren erlauben die gewonnen Ergebnisse eine fundierte Beurteilung der untersuchten Einflussfaktoren. Organisiert in drei Teilen, konnten in einer Folge von einfachen statischen Abbildungen, über passive dynamische Repräsentationen, bis hin zu interaktiven animierten Interventionsformaten, zahlreiche Illustrationsvarianten in ihrer Wirkung auf ein basales FB-Verständnis beurteilt werden. In den Experimenten 1 bis 3 wurden zunächst ausgewählte statische Darstellungsformate, spezifische Kontexteinbettungen und adaptierte Instruktionsansätze überprüft. Dabei zeigte sich keiner der manipulierten Darstellungsaspekte als genereller Wirkfaktor auf das basale FB-Verständnis. Weder kombinierte oder angepasste Diagrammdarstellungen, noch Zusatzinformationen oder überlebensrelevante Kontexteinbettungen führten zu den erwarteten Verbesserungen des FB-Verständnisses. Selbst, auf etablierten pädagogischen Interventionen basierende Instruktionsformen zeigten keinen systematischen Einfluss auf die Lösungsraten von FB-Aufgaben. In den anschließenden Experimenten 4 bis 6 konnten unter passiven dynamischen Darstellungen – rezipierende Animationen ohne Eingriffsmöglichkeiten – gleichfalls keine generell wirksamen Formate identifiziert werden. Ob fließend oder segmentiert, einmalig oder repetitiv, einzeln oder kombiniert: Keine der untersuchten passiven Animationsarten schlug sich in verbesserten Lösungsraten nieder. Im letzten Teil der Dissertation wurden schließlich interaktiv dynamische Formate am Beispiel von eigens konzipierten computerspielbasierten Lerninterventionen empirisch untersucht. Erneut zeigten sich keine Haupteffekte für die Attribute dieser Art der Informationsvermittlung. Einerseits bieten die gewonnenen Daten insgesamt keine konkreten Hinweise darauf, welche Formate generell geeignet sein könnten, FB-Zusammenhänge verständlich zu kommunizieren. Andererseits ließen sich wiederholt relevante Individualfaktoren identifizieren, die, spezifisch und in Wechselwirkungen mit den Repräsentationsformaten, das Ausmaß des individuellen FB-Verständnisses substanziell zu beeinflussen scheinen. Bereits in den ersten Experimenten traten spezifische Personenmerkmale hervor, die sich über die gesamte Untersuchungsserie hinweg als eigenständige Determinanten prädiktiv für das FB-Verständnis zeigten. Das Geschlecht (wobei Männer im Mittel ein besseres FB-Verständnis zeigten) und die mathematischen Fähigkeiten der Versuchspersonen bestimmen offenbar das Verständnis einfacher dynamischer Systeme deutlich stärker, als jedes der manipulierten Darstellungsformate. Gleichfalls scheinen sie für alle untersuchten Varianten der Repräsentationsformate vergleichbar und unabhängig voneinander relevant zu sein – wie statistische Kontrollmaßnahmen zeigen konnten. Vereinzelt, aber weniger stringent, konnten ebenfalls prädiktive Einflüsse motivationaler und kognitiver Faktoren, wie räumliche Intelligenz, beobachtet werden. Einige dieser Personenmerkmale traten wiederholt, wenn auch ohne erkennbare Systematik, in Wechselwirkung mit den experimentellen Darstellungsvarianten in Erscheinung. In Abhängigkeit von bestimmten Personenmerkmalen wirkten sich demnach einige der untersuchten Darstellungsformen unterschiedlich auf die Leistung in FB-Aufgaben aus. Insbesondere für animierte Präsentationsformate zeigten sich dabei Interaktionseffekte mit dem Geschlecht, wonach Männer und Frauen offenbar von verschiedenen Illustrationsarten profitieren. In nahezu allen Experimenten der Teile II und III konnte ein derartiger Geschlechter-Darstellungsformat-Interaktionseffekt beobachtet werden. Weitaus seltener zeigten sich hingegen Moderatoreffekte von motivationalen oder kognitiven Faktoren. Obwohl die mathematischen Fähigkeiten über alle Experimente hinweg als substanzieller Prädiktor des FB-Verständnisses in Erscheinung traten, fanden sich überdies durchgängig keine Anzeichen für dementsprechende Interaktionseffekte. Darüber hinaus boten explorative Vergleiche zwischen den verschiedenen Experimenten weitere interessante Hinweise auf die Hintergründe des generell relativ schwach ausgeprägten basalen FB-Verständnisses. Da Experiment 6 in Kooperation mit der Pädagogischen Hochschule Heidelberg durchgeführt werden konnte, ließen sich mathematisch sehr gut vorgebildete Versuchspersonen für die Teilnahme gewinnen. Diese zeigten, im Vergleich zu den Kohorten der vorangegangenen Experimente, ein sehr hohes Verständnis der illustrierten FB-Systeme. Dies unterstreicht, über die Bedeutung individueller mathematischer Fähigkeiten hinaus, dass ein gutes bis sehr gutes FB-Verständnis prinzipiell realisierbar ist. Weitere explorative Analysen deuten überdies auf eine besonders positive Wirkung passiver dynamischer Repräsentationen im Kontext der kreierten computerspielbasierten Interventionen. Die in Experiment 7 ursprünglich als Kontrollbedingung konzipierte Darstellungsvariante führte gegenüber einer vergleichbaren Stichprobe weiblicher Versuchsteilnehmer zu deutlich verbesserten Lösungsraten. Ergänzend zu vergleichenden Diskussionen der drei separaten Dissertationsteile folgt eine abschließende Generaldiskussion. Neben generellen Aspekten der Ergebnisse werden darin die zentralen Schlussfolgerungen und Erkenntnisse zusammengefasst. Die Erörterung potenzieller theoretischer und praktischer Implikationen sowie die Vorstellung spezifischer Anschlussfragestellungen und zukünftiger Forschungsanstrengungen bilden den Abschluss dieser Dissertationsschrift.

Numerous recent publications on the psychological meaning of “if” have proposed a probabilistic interpretation of conditional sentences. According to the proponents of probabilistic approaches, sentences like “If the weather is nice, I will be at the beach tomorrow” (or “If p, then q” in the abstract version) express a high probability of the consequent (being at the beach), given the antecedent (nice weather). When people evaluate conditional sentences, they assumingly do so by deriving the conditional probability P(q|p) using a procedure called the Ramsey test. This is a contradicting view to the hitherto dominant Mental Model Theory (MMT, Johnson-Laird, 1983), that proposes conditional sentences refer to possibilities in the world that are represented in form of mental models. Whereas probabilistic approaches gained a lot of momentum in explaining the interpretation of conditionals, there is still no conclusive probabilistic account of conditional reasoning. This thesis investigates the potential of a comprehensive probabilistic account on conditionals that covers the interpretation of conditionals as well as conclusion drawn from these conditionals when used as a premise in an inference task. The first empirical chapter of this thesis, Chapter 2, implements a further investigation of the interpretation of conditionals. A plain version of the Ramsey test as proposed by Evans and Over (2004) was tested against a similarity sensitive version of the Ramsey test (Oberauer, 2006) in two experiments using variants of the probabilistic truth table task (Experiments 2.1 and 2.2). When it comes to decide whether an instance is relevant for the evaluation of a conditional, similarity seems to play a minor role. Once the decision about relevance is made, believability judgments of the conditional seem to be unaffected by the similarity manipulation and judgments are based on frequency of instances, in the way predicted by the plain Ramsey test. In Chapter 3 contradicting predictions of the probabilistic approaches on conditional reasoning of Verschueren et al (2005), Evans and Over (2004) and Oaksford & Chater (2001) are tested against each other. Results from the probabilistic truth table task modified for inference tasks supports the account of Oaksford and Chater (Experiment 3.1). A learning version of the task and a design with every day conditionals yielded results unpredicted by any of the theories (Experiments 3.2-3.4). Based on these results, a new probabilistic 2-stage model of conditional reasoning is proposed. To preclude claims that the use of the probabilistic truth table task (or variants thereof) favors judgments reflecting conditional probabilities, Chapter 4 combines methodologies used by proponents of the MMT with the probabilistic truth table task. In three Experiments (4.1 -4.3) it could be shown for believability judgments of the conditional and inferences drawn from it, that causal information about counterexamples only prevails, when no frequencies of exceptional cases are present. Experiment 4.4 extends these findings to every day conditionals. A probabilistic estimation process based on frequency information is used to explain results on all tasks. The findings confirm with a probabilistic approach on conditionals and moreover constitute an explanatory challenge for the MMT. In conclusion of all the evidence gathered in this dissertation it seems justified to draw the picture of a comprehensive probabilistic view on conditionals quite optimistically. Probability estimates not only explain the believability people assign to a conditional sentence, they also explain to what extend people are willing to draw conclusions from those sentences. / Zahlreiche aktuelle Publikationen über die psychologische Bedeutung der Worte „Wenn - dann“ schlagen eine probabilistische Interpretation von Konditionalen vor. Vertretern dieses probabilistischen Ansatz zufolge drücken Sätze der Form „Wenn das Wetter schön ist, dann bin ich morgen am Strand“ (oder „Wenn p, dann q“ in der abstrakten Version) eine hohe Wahrscheinlichkeit des Konsequenten (am Strand sein), gegeben den Antezedenten (schönes Wetter) aus. Menschen beurteilen demnach Konditionalsätze, indem sie die bedingte Wahrscheinlichkeit P(q|p) mit Hilfe eines Ramsey-Tests abschätzen (Evans & Over, 2004). Diese Sichtweise stellt einen Gegenentwurf zur bisher dominanten Theorie mentaler Modelle (Johnson-Laird, 1983) dar, die davon ausgeht, dass Konditionalsätze Aussagen über Möglichkeiten machen, die in Form mentaler Modelle repräsentiert werden. Obwohl probabilistische Ansätze in den letzten Jahren überzeugende Evidenz für eine probabilistische Interpretation von Konditionalen präsentiert haben, gibt es noch keine überzeugende probabilistische Erklärung für konditionales Schließen. Die vorliegende Doktorarbeit leistet einen Beitrag zu einer umfassenden probabilistischen Theorie von Konditionalen, die die Interpretation und die Ziehung von Schlüssen aus Konditionalsätzen umfasst.

Bildinformationen erweitern in der heutigen mediensaturierten Umwelt individuelle Erfahrungsräume und verändern so spezifische Wissensinhalte des Menschen. Um externe Repräsentationen als Quelle der Information nutzen zu können, müssen die internen Repräsentationen einen entsprechenden Entwicklungsstand erreicht haben. In den ersten vier Lebensjahren durchlaufen Kinder einen dreistufigen Entwicklungsprozess im repräsentationalen Denken (Perner, 1993) und jede Stufe befähigt sie, kompetenter mit externen Repräsentationen umzugehen. Denken Säuglinge im ersten Lebensjahr in primären Repräsentationen, so erreichen sie ab Mitte des zweiten Lebensjahres eine Entwicklungsstufe, die sie befähigt, multiple mentale Modelle zu gebrauchen, wodurch das Verstehen von Bildinhalten und -funktionen (DeLoache et al., 1998) möglich wird. Im vierten Lebensjahr bildet sich eine erweiterte kognitive Fähigkeit heraus - das Denken über Bilder auf Basis von Metarepräsentationen. Welche Determinanten das frühkindliche Bildverstehen bestimmen und wie sich die Entwicklung in den ersten zwei Lebensjahren vollzieht, wurde in der vorliegenden Dissertation aus theoretischer und empirischer Sicht untersucht. Der theoretische Teil der Arbeit thematisiert das Bildverstehen im Spannungsfeld zwischen repräsentationalen Denken und dem Gebrauch von Symbolen, bevor im empirischen Teil das Bildverstehen in den ersten zwei Lebensjahren auf Grundlage von drei Experimenten beschrieben wird. Im Fokus der Untersuchung standen die Wahrnehmung von zweidimensionalen Bildern und dreidimensionalen Referenten, die Bildhandhabung im Entwicklungsverlauf sowie das intentionale Bildverstehen. Hierfür wurden 92 Kinder zwischen 9 und 24 Monaten im Umgang mit Bildern beobachtet, das Verhalten analysiert und in Bezug auf eine stufenförmige Entwicklung interpretiert. Perners Einordnung des repräsentationalen Denkens in primäre, sekundäre und Metarepräsentationen (Perner, 1993) ließ sich anhand der Ergebnisse für die ersten zwei Lebensjahre abbilden. Das intentionale Bildverstehen konnte zudem als eine Zwischenstufe zwischen Perners sekundären Repräsentationen und Metarepräsentationen herausgestellt werden. Das Verstehen der Bildintention scheint für einen kompetenten Umgang mit Bildern eine zentrale Rolle zu spielen und sollte in zukünftigen entwicklungs- und medienpsychologischen Studien weiter thematisiert werden.