Differentialgleichungen sind für eine Vielzahl von Disziplinen im MINT-Bereich von großer Wichtigkeit, weshalb Studierende neben prozeduralem Wissen ein gutes Verständnis der grundlegenden Konzepte dieser Gleichungen entwickeln müssen. Sie stoßen dabei auf viele Schwierigkeiten, welche sich in die Kategorien Vorwissen, Verständnis von Differentialgleichungen und Verständnis der Lösungen von Differentialgleichungen einordnen lassen.
Ziel dieses Beitrages ist es, forschungsbasierte Lernmaterialien (Tutorials) zu erleben, welche die konzeptionellen Schwierigkeiten von Studierenden explizit adressieren, sie zur Reflexion ihrer Lösungsstrategien und ihres mathematischen Wissens anregen und das Verständnis für Differentialgleichungen signifikant verbessern können.
Häufige konzeptionelle Schwierigkeiten, die ein Verständnis von Differentialgleichungen und ihren Lösungen erschweren oder verhindern können, wurden aus der Literatur zusammengetragen und durch semi-strukturierte Interviews mit Studierenden ergänzt. Die Tutorials wurden auf Basis dieser Schwierigkeiten und unter Nutzung bekannter didaktischer Prinzipien, wie „explicit-confront-resolve“, Auseinandersetzung mit falschen mathematischen Argumentationen und der Anwendung mathematischer Konzepte auf spezifische Probleme, entwickelt. Die iterative Überarbeitung der Tutorials sowie ein qualitativer Nachweis ihrer Wirksamkeit geschah anhand von teilnehmenden Beobachtungen und deren Audio- und schriftlichen Aufzeichnungen. Der quantitative Nachweis ihrer Wirksamkeit wurde anhand eines Vor-Nachtest-Settings untersucht, welches an verschiedenen deutschen Hochschulen eingesetzt wurde.
Die Tutorials leisten einen signifikanten Beitrag dazu, typische Schwierigkeiten beim Erwerb eines Grundverständnisses von Differentialgleichungen und ihren Lösungen zu überwinden. Sie fördern des Weiteren den Übergang zwischen symbolisch algebraischen, grafischen und textuellen Darstellungen mathematischer Sachverhalte. Somit eignen sich die Tutorials als ergänzende Lernmaterialien z.B. zu Vorlesungen, Lehrbüchern oder Rechenübungen. Sie sind für verschiedene Einsatzszenarien adaptierbar.

In diesem Workshop erhalten Teilnehmende die Gelegenheit, Ausschnitte aus einzelnen Tutorials aus der Lernendenperspektive kennenzulernen, indem sie diese in Kleingruppen bearbeiten. Darüber hinaus werden Verständnisschwierigkeiten in Bezug auf Differentialgleichungen skizziert, wesentliche Aspekte der Arbeitsblätter diskutiert und empirische Ergebnisse über ihre Wirksamkeit kurz vorgestellt.