Tipp der Redaktion

Zahlen und Daten visualisieren: Einführung in Diagramme und Tabellen

Diagramme werden ausgefüllt
Tipp der Redaktion

Zahlen und Daten visualisieren: Einführung in Diagramme und Tabellen

Diese Unterrichtseinheit vermittelt Schülerinnen und Schülern die Grundlagen der Datenvisualisierung mit Diagrammen und Tabellen – praxisnah, alltagsbezogen und strukturiert.

Tipp der Redaktion

Umfang und Flächeninhalt von einem Trapez

Fuchs mit Sprühdose
Tipp der Redaktion

Umfang und Flächeninhalt von einem Trapez

In diesem Material geht es darum, mithilfe der mathematischen Modellierung den Umfang und den Flächeninhalt von Trapezen zu bestimmen.

Tipp der Redaktion

Differential- und Integralrechnung

Hühnerei mit Formeln und Flächen
Tipp der Redaktion

Differential- und Integralrechnung

Diese Unterrichtseinheit hat das mathematische Modellieren eines Hühnereis zum Ziel. Visualisiert werden die Inhalte mit GeoGebra.

  • Lehrplanthema
  • Schulstufe2
  • Klassenstufe
  • Schulform
  • Materialtyp11
  • Quelle8
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MINT-Kolleg Baden-Württemberg: die Brücke ins Studium

Fachartikel

Dieser Artikel informiert über Kursangebote des MINT-Kollegs Baden-Württemberg für Schülerinnen und Schüler sowie Studieninteressierte in Mathematik und Physik. Die Kurse haben zum Ziel, sich auf ein naturwissenschaftliches oder technisches Studium vorzubereiten.

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Physik / Astronomie

Daten und Kenngrößen

Unterrichtseinheit
14,99 €

In der Unterrichtseinheit "Daten und Kenngrößen" werden unterschiedliche Aspekte der Datenauswertung und sämtliche Grundbegriffe eingeführt. Ein besonderer Schwerpunkt wird hier auf verschiedene Formen des Mittelwerts gelegt: das arithmetische Mittel, das harmonische Mittel und das geometrische Mittel.Immer mehr Daten werden gesammelt. Um die Daten zu verwenden und aus ihnen Schlüsse zu ziehen, reicht das bloße Sammeln der Daten jedoch meist nicht aus: Sie müssen ausgewertet werden. Dabei sind häufig nicht die einzelnen Werte von Bedeutung. Das Zusammenspiel mehrerer Werte ist für die Datenauswertung in der Regel deutlich wichtiger. Neben der Kenntnis verschiedener Größen im Zusammenhang mit Daten ist die Aussagekraft dieser Werte sowie der Umgang damit für Schülerinnen und Schüler wichtig. Wie aussagekräftig ist beispielsweise eine Notendurchschnitt von 2,3? Haben alle Schülerinnen und Schüler eine 2 oder eine 3 geschrieben? Gibt es Ausreißer? Einzelne Kenngrößen müssen stets im Zusammenspiel mit anderen Größen betrachtet und ausgewertet werden. Nur so kann ein umfassender Gesamtüberblick entstehen. In der Unterrichtseinheit werden zentrale Begriffe und Methoden der Datenauswertung vorgestellt und beschrieben. In diesem Zusammenhang werden auch Boxplots und deren Erstellung beleuchtet. Ein zentraler Aspekt der Unterrichtseinheit sind verschiedene Formen des Mittelwerts. Sowohl das arithmetische Mittel, das harmonische Mittel und das geometrische Mittel werden einzeln vorgestellt und es wird erläutert, für welchen Zweck diese drei Formen verwendet werden. Zur Erweiterung und Ergänzung wird zudem optional die Möglichkeit des Einsatzes von Tabellenkalkulationsprogrammen geboten. Dabei können Zufallszahlen erzeugt und diese mit den zuvor erlernten Kenngrößen ausgewertet werden. Das Thema "Daten und Kenngrößen" im Unterricht Die Kenntnis von bestimmten Größen stellt ein wichtiges Fundament im Umgang mit Daten dar. Übungsaufgaben im Zusammenhang mit realen Bezügen sollen in der Unterrichtseinheit dazu dienen, die Definitionen anzuwenden und die Bedeutung der Größen zu verstehen. Aspekte über diese Berechnungen hinaus (zum Beispiel der Einsatz von Tabellenkalkulationsprogrammen und Stellungnahmen) runden die Einheit ab. Vorkenntnisse Sämtliche Begriffe und Definitionen werden neu eingeführt. Beim Auswerten von Daten sind Grundkenntnisse im Umgang mit Tabellenkalkulationen hilfreich. Für das Arbeitsblatt 5 sind diese jedoch unabdingbar. Didaktische Analyse "Umfragen haben gezeigt, dass..." – häufig werden mit diesem Beginn eines Satzes die Ergebnisse einer Datenauswertung präsentiert. Die Ergebnisse dieser Umfrage werden meist jedoch nicht einzeln präsentiert. Das Zusammenspiel mehrerer Daten ist von Interesse und relevant. Welche Daten dabei besonders relevant sind und wie diese ausgewertet werden, erfahren die Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtseinheit. Neben der Förderung und Forderung mathematischer Kompetenzen werden die Schülerinnen und Schüler auch im Umgang mit Daten geschult. Dies ist nicht nur im mathematischen Kontext als hilfreich anzusehen. Statistiken und Daten spielen fächerübergreifend eine große Rolle in der heutigen Zeit. Nicht zuletzt auch, da mit Daten mittlerweile viel Geld verdient wird. Methodische Analyse Einzelne Arbeitsblätter geben eine prinzipielle Reihenfolge zur Bearbeitung vor. Diese kann jedoch je nach Vorwissen auch abgeändert werden. Die Blätter beinhalten zudem immer eine Definition der Begriffe. Neben dem Anwenden der Definitionen soll zudem eine Interpretation der Daten erfolgen. In den Musterlösungen werden daher nur Vorschläge für die Lösung genannt. Grundkenntnisse im Umgang sind hierbei vor allem für die Arbeit mit Tabellenkalkulationsprogrammen wichtig. Die einzelnen Arbeitsaufträge werden grundsätzlich in Gruppenarbeit erledigt. Das bietet den Vorteil, dass sich die Lernenden gegenseitig bei Fragen und Problemen helfen können. Die Lehrkraft steht dabei stets beratend zur Seite. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler argumentieren mit ihrem mathematischen Wissen, um Ergebnisse der Datenauswertung zu analysieren und zu interpretieren. übersetzen reale Probleme in ein mathematisches Modell, lösen das Problem und übertragen die Lösung wieder auf das reale Problem. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Fähigkeiten im Umgang mit Tabellenkalkulationsprogrammen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bringen sich in der Gruppenarbeit ein. werten Daten kritisch aus. helfen sich gegenseitig bei Fragen.

  • Mathematik
  • Sekundarstufe I

Geradlinige Bewegungen anhand von Schaubildern und Diagrammen

Unterrichtseinheit
14,99 €

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler Bewegungsabläufe kennen, die ihnen vom Autofahren oder Radfahren her bekannt sein sollten. Dabei werden zunächst nur geradlinige Bewegungen mit gleichbleibender Richtung besprochen, bei denen der Betrag der Geschwindigkeit konstant bleiben (geradlinig gleichförmige Bewegungen) oder aufgrund von Beschleunigungen oder Abbremsungen variieren kann (geradlinig ungleichförmige Bewegung).Ausgehend von Alltagserfahrungen werden die Lernenden mit einfachen Beispielen an die Bewegungsmöglichkeiten herangeführt, die immer die gleiche Bewegungsrichtung haben – im Gegensatz zu Kurven- oder Kreisbewegungen. Bewegungsabläufe werden dabei sowohl anhand von Schaubildern und Diagrammen dargestellt als auch mit den klassischen Formeln der Newtonschen Mechanik berechnet. Geradlinige Bewegungen als Unterrichtsthema Geradlinige Bewegungen kommen im Alltagsleben ständig vor und sind von den Lernenden aus eigenen Erfahrungen leicht nachvollziehbar. Die Darstellung anhand von Schaubildern und Diagrammen erleichtert das Verstehen der zugehörigen Bewegungsgleichungen – besonders wichtig bei Bewegungen mit einer Anfangsgeschwindigkeit v 0 ≠ 0. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse von Lernenden können dahingehend vorausgesetzt werden, da jede Schülerin und jeder Schüler Erfahrungen in Form von Radfahren, Mitfahren im Auto oder Karussellfahren hat. Bei der Erarbeitung beziehungsweise Benutzung der Bewegungsgleichungen muss großer Wert darauf gelegt werden, welche Unterschiede sich ergeben, wenn ein Fahrzeug aus dem Zustand der Ruhe (v 0 = 0) im Vergleich zu einem Zustand mit Anfangsgeschwindigkeit (v 0 ≠ 0) beschleunigt wird. Didaktisch-methodische Analyse Bei der Behandlung des Themas kann man sehr gut auf die Gefahren von zu hohen Geschwindigkeiten hinweisen, sowohl beim Radfahren als auch vor allem beim Autofahren. Anhand von einfachen Berechnungen kann man leicht zeigen, was beispielsweise beim gefürchteten Sekundenschlaf von Autofahrenden passieren kann. Die unterschiedlichen Darstellungen in Form von Diagrammen und Schaubildern ermöglichen es in vielen Fällen, Berechnungen mit Bewegungsgleichungen auch als Flächenberechnung darzustellen und damit die Anwendung von Formeln zumindest teilweise verständlichen zu machen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, was man unter geradlinigen Bewegungen versteht. beschreiben und berechnen Bewegungsabläufe anhand von Schaubildern, Diagrammen und Bewegungsgleichungen. wissen um die Gefährlichkeit von hohen Geschwindigkeiten im Straßenverkehr. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.

  • Physik / Astronomie / Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I

Schülerwitz über die Anonymität von x

Cartoon

"Lieber Mathelehrer, haben Sie schonmal darüber nachgedacht, dass "X" lieber anonym bleiben möchte?" Um komplizierten Berechnungen im Mathematik-Unterricht zu entkommen, ziehen die Schülerinnen und Schüler den Datenschutz-Joker. Ob das funktioniert?

  • Mathematik

Von einer Reise zum Mars und wieso der Mond nicht auf die Erde fällt

Kopiervorlage

In diesem Arbeitsmaterial lernen die Schülerinnen und Schüler die Mathematik als Hilfsmittel zum Erforschen der klassischen Himmelsmechanik kennen. Wie groß und schwer ist die Erde? Wie kann man die Geschwindigkeitsentwicklung einer Rakete verfolgen? Wie lange dauert eine Reise zum Mars? Dies sind nur ein paar exemplarische Fragen, für die die Schülerinnen und Schüler sich im Rahmen dieser Unterrichtsreihe selbst das nötige Wissen zur Beantwortung erarbeiten. Die Unterrichtseinheit wurde im Rahmen der Projekte ESERO Germany und "Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Die Himmelsmechanik stellte einen Meilenstein in der Beschreibung und Erklärung von Planetenkonstellationen dar. Den Grundstein legte Johannes Kepler, der es ermöglichte, mit den nach ihm benannten "Keplerschen Gesetzen" erstmals die Himmelsbewegungen zu begründen. Isaac Newton bettete die Keplerschen Gesetze in eine allgemeine Theorie der Mechanik ein, mit der die mechanischen Probleme vorerst als gelöst galten. Die Vermessung der Erde Nach einer kurzen historischen Einführung zum Aufbau der Erde berechnen die Lernenden in mehreren Übungsaufgaben mithilfe von Vektoren die Bewegungen von Himmelskörpern und die Masse der Erde. Das Eulerverfahren Die Schülerinnen und Schüler betrachten das Eulerverfahren, das nach dem Mathematiker und Physiker Leonhard Euler benannt ist. Mithilfe dieses Verfahrens lassen sich Punkt für Punkt die Bewegungen von Körpern beschreiben. In mehreren Übungsaufgaben wird diese Erkenntnis vertieft. Kegelschnitte Die Lernenden erfahren, dass die Planeten sich im Sonnensystem nicht auf kreisförmigen, sondern auf ellipsenförmigen Bahnen um die Sonne bewegen. In diesem Kapitel werden verschiedene Punkte auf der Umlaufbahn der Erde um die Sonne berechnet. Das Ganze wird mithilfe von Zeichnungen anschaulich dargestellt. Dynamik Die Schülerinnen und Schüler werden mit der Bedeutung der Zentripetalkraft für die weiteren Aufgaben konfrontiert. Durch die Übungsaufgaben wird die Formel für die Zentripetalkraft hergeleitet und mehrere Bahngeschwindigkeiten damit berechnet. Eine Reise zum Mars In diesem Kapitel berechnen die Lernenden unter einigen vereinfachenden Annahmen mehrere Zeitdaten, die mit der Reise zum Mars verbunden sind. Durch mehrere Abbildungen wird das Ganze verdeutlicht. Raketenantrieb Für den Raketenantrieb liegt das physikalische Gesetz der Impulserhaltung zugrunde. Es wird die Geschwindigkeitsentwicklung einer Rakete unter verschiedenen Annahmen berechnet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Mathematik zum Lösen von astrophysikalischen Fragestellungen benutzen. lernen die Leistungen von Newton und Kepler kennen und zu würdigen. können Bewegungen in komplizierten Kraftfeldern mithilfe des Eulerverfahrens rechnerisch modellieren.

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Das bestimmte Integral als Flächenbilanz

Kopiervorlage

Dieses Arbeitsmaterial unterstützt die Entwicklung der Flächeninhaltsgrundvorstellung vom bestimmten Integral, indem das Prinzip der orientierten Flächenmessung gezielt ins Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt wird. Mit diesem Arbeitsmaterial werden anschauliche Vorstellungen und mentale Bilder vom bestimmten Integral als Flächenbilanz aufgebaut, bevor Kalküle entwickelt werden. Um dem Prinzip der orientierten Flächenmessung die ungeteilte Aufmerksamkeit der Lernenden zu sichern, wird im Sinne eines qualitativ-inhaltlichen Zugangs zunächst bewusst auf Funktionsterme und Berechnungsformeln verzichtet. Das bestimmte Integral wird als orientierter Flächeninhalt interpretiert, die der Graph einer Funktion f in einem Intervall [a;b] mit der x-Achse einschließt. Während Flächen oberhalb der x-Achse positiv gezählt werden, werden Flächen unterhalb der x-Achse negativ gewichtet. Ergebnisse empirischer Untersuchungen weisen darauf hin, dass viele Lernende den Integralbegriff unmittelbar mit dem Flächeninhalt identifizieren (vgl. z.B. Baumert et al. 1999) und somit die Orientierung der Fläche missachten. Dieser potenziellen Fehlvorstellung sollte im Unterricht gezielt vorgebeugt werden. Weitere Informationen zum montessoripädagogischen Ansatz dieses Arbeitsmaterials finden Sie im Fachartikel Bestimmte Integrale beGREIFEN . Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen, dass das bestimmte Integral eine Flächenbilanz beschreibt. nutzen diese Interpretation des bestimmten Integrals für Argumentationen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kontrollieren ihre Ergebnisse mithilfe der Musterlösung selbständig. beraten sich gegenseitig.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Spruch im Mathe-Unterricht: "Was könnte man kürzen?" Definitiv die falsche Antwort: "Ihr Gehalt."

Cartoon

Wenn die Lehrkraft im Mathe-Unterricht ihre Schülerinnen und Schüler fragt, was man kürzen könnte, gibt es eine Antwort, die definitiv falsch ist. Was soll man auf diese dreiste Aussage antworten?

  • Mathematik

Differentialgleichungen mit Ableitungsübungen für den Mathe-Unterricht

Unterrichtseinheit
14,99 €

In der Einheit "Differentialgleichungen" betrachten und interpretieren die Lernenden die Zusammenhänge zwischen Werten und deren Veränderungen in Gleichungen. Bei den aufzustellenden Funktionstermen und Übungsaufgaben stehen Bezüge zur Realität im Mittelpunkt, um Ableitungsregeln zu üben und die Bedeutung von Ableitungen besser zu verstehen."Ableiten geht doch nach Schema F!" — Schnell wird beim Ableiten von Funktionen in den Hintergrund gestellt, welche Bedeutung die Ableitung einer Funktion besitzt. Diese Veränderung von Werten findet eine große Bedeutung im Zusammenhang mit Differentialgleichungen, die eine Verbindung zwischen Funktionen und deren Ableitungen herstellen. Und das häufig in einem Kontext, den Schülerinnen und Schüler auch aus ihrer Erfahrungswelt in anderem Zusammenhang kennen. Ein wichtiger Aspekt sind hier Zunahmen und Abnahmen, die im Unterricht meist nur eine Anwendung bei linearer und exponentieller Veränderung finden können. Mit einfachen Differentialgleichungen lassen sich aber auch andere Veränderungen betrachten. Umfangreiches Wiederholen wird durch Betrachtungen zum Aufstellen unter anderem von Regressionsgeraden, Umgang mit einer Tabellenkalkulation und Grenzwerten abgeschlossen. Das Thema Differentialgleichungen im Unterricht Die Kenntnis von Ableitungsregeln und deren Anwendungen stellt ein wichtiges Fundament der Infinitesimalrechnung dar. Übungsanwendungen im Zusammenhang mit realen Bezügen sollen in der Unterrichtseinheit dazu dienen, Regeln zu üben und die Bedeutung von Ableitungen besseren zu verstehen. Aspekte über dieses Ableiten hinaus (zum Beispiel Lösen von Gleichungssystemen, Aufstellen von Funktionstermen) runden die Einheit ab. Vorkenntnisse Die Ableitungsregeln werden teilweise kurz wiederholt. Ein Erarbeiten der Regeln findet nicht statt, sodass diese als Voraussetzungen gelten. Ein sicherer Umgang mit Termen und dem Lösen von Gleichungssystemen wird geübt. Beim Auswerten von Daten sind Kenntnisse einer Tabellenkalkulation nötig. Didaktisch-methodische Analyse "Steigung einer Funktion" – Das ist die häufigste Antwort von Lernenden auf die Frage, worin die Bedeutung der Ableitung besteht. Allerdings beschreiben Funktionen häufig reale Zusammenhänge. Und bei diesen realen Gegebenheiten ist der Aspekt, dass die Ableitung die Veränderung einer Größe beschreibt, für den Schüler oder die Schülerin sehr verständlich. Der Begriff hat hier einen viel engeren Bezug zu der Erfahrungswelt. In Differentialgleichungen werden Zusammenhänge zwischen Werten und deren Veränderungen in Gleichungen beschrieben. Die Übungen sind neben dem Abarbeiten von Ableitungsregeln darauf ausgelegt, dass oft die Interpretation der Gleichung wichtig ist. Es erfolgt kein Erarbeiten von Lösungsverfahren für Differentialgleichungen (oder spezielle Integrationsverfahren, nur ein Einblick in partielle Integration und Integration durch Substitution). Neben Ableitungsübungen finden auch Anwendungen zum Anpassen von Vorschriften statt. Abhängig vom Umfang der Wiederholungen können auch nur einzelne Arbeitsblätter für den Unterricht herangezogen werden. Die Unterlagen eignen sich auch für ein Selbststudium. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler argumentieren mathematisch (K1). lösen Probleme mathematisch (K2). modellieren mathematisch (K3). gehen mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik um (K5). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werden sicherer im Umgang mit einer Tabellenkalkulation (bei Bearbeitung der Aspekte zu Bevölkerungszahlen zur Anpassung von Funktionen). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bringen sich in die Gruppenarbeit ein (etwa zur Erarbeitung und Vorstellung von Inhalten). werten Daten kritisch aus. fragen andere nach Hilfe und/oder geben anderen Hilfeleistung.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe II

Statistik meets Wahrscheinlichkeitsrechnung – vom Simulieren und Berechnen

Unterrichtseinheit
14,99 €

Mathematik- und Informatik-Unterricht kombiniert: In der Einheit "Statistik meets Wahrscheinlichkeitsrechnung" werden in erster Linie mithilfe von Simulationen am PC Daten zu Zufallsexperimenten erfasst. Als Ergänzung werden Elemente der Wahrscheinlichkeitsrechnung betrachtet, um Erwartungswerte und andere Größen bei solchen Experimenten zu berechnen. Mit dem Vergleichen der Werte aus der Datensammlung mit den theoretischen berechneten Werten soll ein tieferes Verständnis für die Größen gefördert werden."Es gibt für alles eine App" - aber einige Fragen lassen sich oft nur mit Programmieren beantworten. Der PC erzeugt Zufallszahlen, mit welchen man reale Experimente simulieren kann. Hat man ein Grundverständnis für dieses Programmieren, kann man schnell eigene Experimente modellieren und anschließend simulieren. Der Informatik-Unterricht sieht den Umgang mit Tabellenkalkulationen und einer Programmiersprache vor. Damit lassen sich auch Zufallsexperimente simulieren. Im Mathematik-Unterricht werden auch Methoden zur Berechnung von Wahrscheinlichkeiten und Erwartungswerten erarbeitet. In der Unterrichtseinheit werden Zufallsexperimente simuliert. Der Vergleich mit Daten aus der berechnenden Statistik schließt sich den Simulationen an. So kann das Material einerseits im Informatik-Unterricht eingesetzt werden - die Berechnungen können vorgestellt werden, um den simulierten Wert mit berechnetem zu vergleichen -, andererseits in der Mathematik, um die berechneten Werte mit Ergebnissen aus der Simulation zu vergleichen. Ein tieferes Verständnis des Wahrscheinlichkeitsbegriffs und der Größe des Erwartungswertes stellt sich ein. Das Thema "Statistik meets Wahrscheinlichkeitsrechnung" im Unterricht Digitalisierung wird immer wichtiger - in der Mathematik haben viele Möglichkeiten der Statistik leider wenig Raum im Lehrplan finden können, da diese sehr vielfältig sind. Um den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeiten der Statistik näher zu bringen, sollen hier relativ einfache Probleme erarbeitet werden. Das Anwenden der statistischen Methoden an eigenen Daten soll eine Motivation darstellen, die vorgestellten Größen besser kennen zu lernen. Vorkenntnisse Grundlagen im Umgang mit einer Tabellenkalkulation beziehungsweise einer Programmiersprache sollten vermittelt worden sein. Werden nur fertiggestellte Simulationen in den letzten Klassen des Mathematikunterrichts eingesetzt, können Erwartungswert und Standardabweichung mithilfe der Simulationen nähergebracht werden. Didaktische Analyse Dem Zufall begegnet man täglich. Viele Wahrscheinlichkeitsaussagen werden mithilfe messbarer Größen vorhergesagt. Mit einer Wahrscheinlichkeitsaussage möchte man eine relative Häufigkeit voraussagen. Wie gut gelingt das? Es ist nicht möglich, eine sehr große Anzahl von Versuchsdurchführungen in überschaubarer Zeit in echt durchzuführen - deswegen wird simuliert. Einen Einblick, wie man mit dem PC simuliert und was man aus diesen Daten machen kann, sollen die Themen zeigen. Kombination aus Informatik- und Mathematik-Unterricht Erarbeitet man mit der Programmierung Simulationen, kann die Lösung der Mathe Arbeitsblätter verwendet werden, um relative Häufigkeiten mit berechneten Werten zu vergleichen. Auch umgekehrt: Erarbeitet man die Wahrscheinlichkeitsberechnungen, kann man mit Lösungen der Simulationen die berechneten Werte durch relative Häufigkeiten bei Simulationen prüfen. Methodische Analyse Die Themen müssen nicht alle und nicht chronologisch abgearbeitet werden. Ziel der Art der Aufbereitung ist es, an Stellen im eigenen Unterricht mit einem "Thema" zu ergänzen. Für Lernende der Abschlussklassen werden die kurz vorgestellten Größen im Zusammenhang mit Zufallsgrößen möglicherweise als theoretische Konstrukte empfunden - mit der Verwendung vieler Daten (ohne im Detail zu verstehen, wie der Rechner diese erarbeitet) können diese Größe in ihrer Bedeutung nähergebracht werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können mathematisch argumentieren (K1). Probleme mathematisch lösen (K2). mathematisch modellieren (K3). können mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik und Informatik umgehen (K5). modellieren und implementieren (Informatik). kommunizieren und kooperieren (Informatik). darstellen und interpretieren (Informatik). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten sicher am PC mit einer Tabellenkalkulation. verstehen, wie eine Tabellenkalkulation oder der PC viele Werte bestimmen und darstellen kann. erlernen den Umgang mit einer Programmiersprache. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bringen sich bei der Erarbeitung und der Präsentation von Inhalten und Ergebnissen in die Gruppenarbeit ein. werten Daten kritisch aus und kommentieren diese. geben selbst Hilfestellung oder fragen andere nach Hilfe.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Lagebeziehungen: Winkelverständnis erarbeiten mit der App "Winkel-Farm"

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Themenbereich Lagebeziehungen wird beschrieben, wie Grundschullehrkräfte die App "Winkel-Farm" nutzen können, um den Begriff des Winkelfeldes schrittweise einzuführen. Die App und ihr möglicher Unterrichtseinsatz wurden im Rahmen einer Dissertation entwickelt und in einer Grundschulklasse der vierten Klassenstufe erprobt. Der Beitrag entstand im Kontext des von der Deutschen Telekom Stiftung geförderten Programms "Digitales Lernen Grundschule".Mit der App "Winkel-Farm" können Winkelfelder auf anschauliche Weise eingeführt werden. Auf Basis der Betrachtung von Sichtfeldern werden Bestandteile von Winkelfeldern erarbeitet und schrittweise zur dahinter liegenden Mathematik abstrahiert. Ziel dieser Unterrichtseinheit für den Grundschulunterricht ist es, Schülerinnen und Schüler dazu zu befähigen, Winkelfelder zu beschreiben und mit diesen mathematisch zu operieren. Durch konkrete Aufgabenstellungen werden die Schülerinnen und Schüler angeregt, in der App verschiedene Handlungen auszuführen. Anschließend werden diese Handlungen diskutiert und verallgemeinert. Zur App "Winkel-Farm" In der App "Winkel-Farm" ist eine Farm mit Tieren und Menschen dargestellt, die die User ein- und ausschalten können. Je nachdem, ob diese ihre Augen offen oder geschlossen halten, wird ihr Sichtfeld farbig dargestellt. Sowohl die Lebewesen als auch der Hintergrund können verschoben und gedreht werden. Außerdem ist es möglich, über die Tabelle die Reihenfolge der Tiere zu verändern. Des Weiteren können Nutzerinnen und Nutzer in den Winkelfeld-Modus umschalten. Dann werden die Tiere und Menschen nur noch blass dargestellt und ihre Sichtfelder werden deutlich erkennbar als Winkelfelder aufgeführt. Auch diese kann man über ihren Scheitelpunkt verschieben und um den Scheitelpunkt drehen. Abhängig vom Modus kann man Scheitelpunkt und Schenkel an- oder ausschalten und die Sichtbarkeit der Tiere und Menschen beziehungsweise der Gestaltungselemente (wie Grasbüschel, Teich und so weiter) verändern. Didaktisch-methodische Analyse In den im Unterrichtsablauf dargestellten Phasen 1 ("Sichtfelder beschreiben") und 3 ("Sichtfelder vergleichen") führen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Handlungen aus. In der ersten Phase geschieht dies noch vorwiegend im Modus der Tiere und Menschen, in der dritten Phase vermehrt im Winkelfeld-Modus. Die App führt die Schülerinnen und Schüler also schrittweise durch den Abstraktionsprozess und ermöglicht dabei stets eine Interaktion mit der realen Winkelsituation. Anschließend werden diese Handlungen diskutiert und verallgemeinert: Was zeichnet sie aus? Wie kann damit die Situation besonders gut beschrieben werden? Dies führt zu einer abstrakteren Sichtweise und ein mathematischer Begriff wird aufgebaut (Phase 2 "Bestandteile von Winkelfeldern") beziehungsweise es wird mit ihm mathematisch operiert (Phase 4 "Operieren mit Winkelfeldern"). Dabei wird auch darauf eingegangen, inwiefern die App die Handlungen der Schülerinnen und Schüler beeinflusst hat und wie dies mit dem mathematischen Begriff in Zusammenhang steht. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Sichtfelder von realen Lebenwesen und vergleichen diese miteinander. lernen, reale Winkelsituationen zu analysieren sowie in einem weiteren Schritt zu kontextualisieren und abstrahieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen Tablets zur Bearbeitung von Aufgaben in einer App. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler halten sich an die Regeln, die für den Umgang mit Tablets im Unterricht von der Lehrkraft vorgegeben wurden. diskutieren und reflektieren ihre Handlungsergebnisse in der Gruppe.

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Primarstufe, Sekundarstufe I

Multiplizieren von Brüchen anhand des "Von-Ansatzes": Teil mich und versteh mich!

Unterrichtseinheit

Diese Einheit für den Mathematik-Unterricht zeigt auf, wie Schülerinnen und Schüler mittels sinnlich-visueller Methoden an das Multiplizieren von Brüchen herangeführt werden können. In diesem Fall wird ein aus 32 Einzelstücken bestehendes Ganzes immer weiter geteilt (also jeweils mit ½ mal genommen): Aus einem Halben wird ein Viertel, wird ein Achtel, ein Sechzehntel und so weiter. Dieses Teilen und Verkleinern wird von den Schülerinnen und Schülern selbst ausgeführt, mit dem eigenen Körper erlebt und schließlich reflektiert und präsentiert. Bruchrechnen ist für viele Schülerinnen und Schüler ein abstraktes Feld, das oft nichts mit der eigenen sinnlichen oder körperlichen Erfahrung zu tun hat. Der kreative Zugang zum Lerngegenstand ermöglicht es, die abstrakten Vorgänge der Mathematik mit dem eigenen Körper auf sinnliche Weise erfahrbar und erlebbar zu machen. Dies löst Blockaden, ermöglicht angstfreies, lustbetontes und ganzheitliches und damit nachhaltiges Lernen und die Bezugnahme auf die eigene Person. Didaktische Analyse Die Thematik Bruchrechnen ist für viele Schülerinnen und Schüler ein abstraktes Feld, das oft nichts mit der eigenen sinnlichen oder körperlichen Erfahrung zu tun hat. Da die Lernenden in lockerer und angstfreier Atmosphäre besser lernen, wird das Thema zunächst nicht benannt. Stattdessen finden die Lernenden eine mit Farben, Musik und weiteren Teilnehmenden veränderte Raumsituation vor. Spielerisch gehen sie zunächst mit dem Teilen ihrer eigenen 32er-Gruppe und dann mit dem Teilen der Decken um. Hierbei wird es immer kleinteiliger und endet schließlich im Zusammenschieben der Gruppentische zur gemeinsamen Arbeit und dem Transfer des Erlebten auf den Arbeitsauftrag (vom Körper in die Hände in den Kopf), um schließlich in Form einer Präsentation vor der ganzen Klasse vorgestellt zu werden. Methodische Analyse Das Erlebnis kreativer Unterrichtspraxis ermöglicht es, die abstrakten Vorgänge der Mathematik mit dem eigenen Körper auf sinnliche Weise erfahrbar und erlebbar zu machen. Dies löst Blockaden, ermöglicht angstfreies, lustbetontes und ganzheitliches und damit nachhaltiges Lernen sowie die Bezugnahme auf die eigene Person. Hier arbeiten Lehrkraft und Künstlerin beziehungsweise Künstler an der Umsetzung eines Unterrichtsziels mit unterschiedlichen, sich ergänzenden und ineinandergreifenden Methoden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen auf spielerisch-kreative Weise erste Bruchrechnungen durch. lernen den Transfer vom affektiven Erleben zum kognitiven Verstehen (Abstraktion). lernen Formen des interdisziplinären Arbeitens kennen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stimmen kreative Prozesse in Kooperation mit anderen Personen ab und gestalten sie gemeinsam. kommunizieren in kürzester Zeit nonverbal oder verbal miteinander und treffen gemeinsame Entscheidungen in der Gruppe. geben sich gegenseitig wertschätzende Rückmeldungen. präsentieren ihre Ergebnisse vor einer größeren Gruppe.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I

Unterrichtsmaterial und News für das Fach Mathematik

Hier finden Lehrkräfte der Sekundarstufen I und II kostenlose und kostenpflichtige Arbeitsblätter, Kopiervorlagen, Unterrichtsmaterialien und interaktive Übungen mit Lösungsvorschlägen zum Download und für den direkten Einsatz im Mathematik-Unterricht oder in Vertretungsstunden. Ob Materialien zu Algebra, Geometrie, Trigonometrie, Funktionen, Kombinatorik oder GeoGebra-Anwendungen: Dieses Fachportal bietet Lehrerinnen und Lehrern jede Menge lehrplanorientierte Unterrichtsideen, Bildungsnachrichten sowie Tipps zu Apps und Tools für ihren Mathe-Unterricht an Gymnasien, Gesamt-, Real-, Haupt- und Mittelschulen. 

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