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Problem Solving Strategies in Physical and Mental Rotation

Wetzel, S. ., & Bertel, S. . (2024). Problem Solving Strategies in Physical and Mental Rotation. Spatial Cognition Conference 2024. Dublin.
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Data-Driven Analysis of Physical and Mental Rotation Strategies

Wetzel, S. ., & Bertel, S. . (2024). Data-Driven Analysis of Physical and Mental Rotation Strategies. CogSci 2025 conference. Rotterdam: Cognitive Science Society.

Abstract

Studying physical rotation (i.e., rotation tasks during which figures can be physically rotated, such as through gestures) can offer insights also into problem solving processes at work during mental rotation. We present a novel method for behavioral pattern analysis which we applied to data from 2,999 physical rotation tasks gathered in-class from 50 secondary school students. The method uses normalized, resampled, time-dependent data on angular offsets between figures over time and agglomerative, correlation-based clustering. Each cluster represents a distinct behavioral pattern and its respective prototype a problem solving strategy. Results indicate that multiple strategies were employed: The dominant strategy matches the classical model of mental rotation, in which angular offsets between figures are decreased over time. For the secondary strategy, angular offsets were actually increased. A subsequent analysis shows that the secondary strategy was more frequently used for symmetric figures, possibly indicating problems with correctly matching segments across figures.
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Training for Ultrasound Imaging: An Evaluation of SonoGame

Gürgan, S. ., Henze, V. ., Gall, C. ., Schoenfisch, B. ., Brucker, S. ., Hahn, M. ., … Teistler, M. . (2024). Training for Ultrasound Imaging: An Evaluation of SonoGame. ACM Symposium on Spatial User Interaction (SUI 2024). Trier, Germany: ACM, New York. http://doi.org/10.1145/3677386.3688880
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Gürgan, S. ., Bertel, S. ., Gall, C. ., Henze, V. ., Mayer, L. ., Seller, A. ., … Hahn, M. . (2023). SonoGame. Ultraschall Med, 44(S 01). http://doi.org/https://doi.org/10.1055/s-0043-1772423
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Kompetenzen für eine digitale Welt

Bertel, S. ., Beck, L. ., Kirchkesner, J. ., & Schomakers, V. . (2022). Kompetenzen für eine digitale Welt. MNU-Journal, (06.2022).
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Kompetenzen für eine digitale Welt: Nutzerorientierte Softwareentwicklung im Projektunterricht

Bertel, S. . (2022). Kompetenzen für eine digitale Welt: Nutzerorientierte Softwareentwicklung im Projektunterricht. Lehrkräftebildung weiterdenken (Workshop der Joachim Herz Stiftung). Leipzig, Germany: Institut Didaktik der Chemie, Universität Gießen.

Abstract

Das Projekt “Kompetenzen für eine digitale Welt“ brachte das Thema Usability in der Softwareentwicklung in den Informatikunterricht. Ein konkretes Ziel war die Vermittlung von Kernkompetenzen im Bereich Softwareentwicklung durch kompetenzorientierten Projektunterricht. Anhand des User Centered Design-Ansatzes wurde in der Oberstufe die Softwareentwicklung als nutzerorientierter Entwicklungsprozess umgesetzt.
Die Schülerinnen und Schüler wurden durch ein Team der Hochschule Flensburg begleitet und ein Verständnis für Konzeption und Entwicklungsarbeit bei der der Erstellung einer App geschaffen. Wichtig war zu zeigen, dass Informatik mehr als die Programmierung umfasst, und die eigentliche Breite des Faches auf praktische Weise erfahrbar zu machen. Weitere Aspekte waren dabei die Erhebung von Nutzeranforderungen, Design und Test von Prototypen, in Papierform als auch als Klickprototypen.
Die resultierende Handlungsempfehlung zielt auf die Entwicklung von Kompetenzen in Usability und Interfacedesign sowie auf ein vertieften Verständnis für die Entwicklungsprozesse digitaler Produkte.
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SonoGame

Gürgan, S. ., Mayer, L. ., Hahn, M. ., Seller, A. ., Bertel, S. ., Teistler, M. ., & Gall, C. . (2021). SonoGame. In Senologie - Zeitschrift für Mammadiagnostik und -therapie (Bd. 18). Thieme. http://doi.org/10.1055/s-0041-1730164 (Original work published Juni 2021)
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Exploration vs. limitation – An investigation of instructional design techniques for spatial ability training on mobile devices

Montag, M. ., Bertel, S. ., de Koning, B. B., & Zander, S. . (2021). Exploration vs. limitation – An investigation of instructional design techniques for spatial ability training on mobile devices. Computers in Human Behavior, 118, 106678. http://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.chb.2020.106678

Abstract

Spatial abilities and thus mental rotation skills predict achievement in STEM domains. Thus, a wide range of studies investigated the possibilities and trainings of mental rotation skills. One prominent approach is using different digital tools and representation formats to foster spatial abilities. Thereby numerous studies analyzed effects of static in comparison to interactive dynamic representations of mental rotation tasks using different types of interactions. Although the use of dynamic representations is discussed critical regarding superficial information processing, there are no studies to date varying instructional techniques in interactive dynamic spatial trainings. In two studies we compared Limited Rotation training to non-limited Free Rotation training with high school students (Npilot = 21, Nmain = 66). Results after training show a superior effect of the limited compared to the non-limited training regarding the students’ success rate, but not their motivation and mental demand. Additionally analyzed process data show more efficient ways of task solving after limited rotation training indicated by reduced response time and rotation way accompanied by higher success rates in solving non-limited rotation tasks. Results of a pre-and-post-comparison of mental rotation skills indicate a higher increment after limited rotation training. Over-facilitating effects of dynamic representations are discussed.
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Training visuospatial skills for medical ultrasound imaging with a desktop-based learning game

Mayer, L. ., Süncksen, M. ., Reinhold, S. ., Bertel, S. ., & Teistler, M. . (2021). Training visuospatial skills for medical ultrasound imaging with a desktop-based learning game. In 9th International Conference on Serious Games and Applications for Health (SeGAH 2021). Dubai, United Arab Emirates.
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Bertel, S. ., Beck, L. ., Clausen, B. ., & Räker, T. . (2021). Kompetenzen für eine digitale Welt. Wie viel Wissenschaft braucht die Lehrerfortbildung? Arbeitsbündnisse im analogen und virtuellen Raum. Universität Regensburg.
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