In dieser interaktiven Unterrichtseinheit lernen Schülerinnen und Schüler spielerisch, wie sich Vektoren bei einer Drehung um 90° und -90° verändern. Abwechslungsreiche Aufgaben, gezielte Reflexionsphasen und ein motivierender Wettbewerb mit Highscore-Liste sorgen für einen spannenden und nachhaltigen Zugang zum Thema.
Beschreibung der Unterrichtseinheit
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Drehung von Vektoren" ermöglichen Arbeitsblätter und interaktive Übungen den Schülerinnen und Schülern, sich selbstständig den Zusammenhang zwischen den Koordinaten von Ur- und Bildvektor bei der Drehung um 90° beziehungsweise -90° anzueignen und auf unterschiedliche Aufgabenstellungen anzuwenden.
Im Verlauf des Unterrichts kommen neben der geometrischen Veranschaulichungs- und Experimentierumgebung auch vertiefende, interaktive algebraische Übungen zur Festigung des Erlernten und zur Unterrichtsdifferenzierung zum Einsatz. Zwischen dem Arbeiten mit digitalen Geräten liegen immer wieder Phasen, die die Computerarbeit unterbrechen. In diesen Phasen werden Ergebnisse verbalisiert, diskutiert und schriftlich festgehalten. Dabei kommt es zu einer wichtigen Entschleunigung der intensiven Arbeit am Computer. Eine zusätzliche, nicht zu unterschätzende Motivation während der Übungsphase bietet ein Wettbewerb, bei dem die Schülerinnen und Schüler ihre erreichte Punktezahl in eine Highscore-Liste eintragen können.
Didaktisch-methodischer Kommentar
Voraussetzungen
Die Schülerinnen und Schüler sollten bereits Kenntnisse von der Koordinatendarstellung eines Vektors besitzen. Ferner muss die Abbildung durch Drehung grundlegend im Unterricht behandelt worden sein. Das Arbeiten mit den interaktiven Übungen setzt keine speziellen Softwarekenntnisse voraus. Die Unterrichtseinheit selbst umfasst fünf herkömmliche Arbeitsblätter und sieben interaktive Übungen, die mit jedem Internet Browser und auf allen digitalen Endgeräten dargestellt werden können.
Drehung um +90° - Erarbeitungsphase, Expertenvortrag und Zusammenfassung
Nach der Erklärung der Funktionsweise der interaktiven Übung (oder Verwendung von Video 1) sollen die Schülerinnen und Schüler nun in einem ersten Schritt die von ihnen online gelösten Aufgaben ("Drehung um 90° - Einführung") auf dem von der Lehrkraft vorbereiteten und ausgegebenen Arbeitsblatt (Arbeitsblatt 1) festhalten. Beim Lösen der Aufgaben mit der Veranschaulichung sollen sie herausfinden, welcher allgemeine Zusammenhang zwischen den Koordinaten der Vektoren besteht und diesen auf der Rückseite ihres Arbeitsblatts mit Bleistift schriftlich und in eigenen Worten fixieren. In einem zweiten Schritt sollen sie dann die Aufgaben ohne Veranschaulichung lösen, indem sie ihre vorher gefundene Regel anwenden und diese damit verifizieren oder falsifizieren. Im nächsten Unterrichtsschritt stellt eine Schülerin oder ein Schüler den gefundenen allgemeinen Zusammenhang in einem Expertenvortrag den Mitschülerinnen und Mitschülern vor. Die Lehrkraft fixiert die gefundenen Ergebnisse auf dem Arbeitsblatt 1. Im Anschluss daran übernehmen alle Schülerinnen und Schüler diesen Eintrag.
Vertiefung durch Variation der Aufgabenstellung
Nun folgt eine Vertiefung durch Variation der Aufgabenstellung. Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei die Aufgaben der interaktiven Übung ("Drehung von Vektoren -Übung -1") bearbeiten. Dazu gibt die Lehrkraft das Arbeitsblatt 3 aus und bearbeitet im Klassenverband die erste Aufgabe ("Drehung von Vektoren um +90"). Die Lernenden scannen dann den QR-Code und gelangen so zur Aufgabe. Im Rahmen des Differenzierungsprozesses kann die Lehrkraft in diesem Unterrichtsabschnitt schwächere Schülerinnen und Schüler individuell fördern oder deren Arbeitsweise gezielt beobachten.
Die Stellung der Hausaufgabe ("Arbeitsblatt Hausaufgabe - Teil 1") beendet die Drehung um +90°.
Drehung um -90°
Die unterrichtliche Vorgehensweise ist analog zur Drehung um +90°. Auch hier stehen das Video (Video 2), das Arbeitsblatt (Arbeitsblatt 2), die interaktiven Übungen ("Drehung um -90° - Einführung" und "Drehung von Vektoren -Übung 2-"), das Arbeitsblatt 3 mit der zweiten Aufgabe ("Drehung von Vektoren um - 90") und der zweite Teil des Hausaufgabenblatts zur Verfügung.
Differenzierung in einer Folgestunde
Im Unterricht kommt es häufig vor, dass leistungsstarke Schülerinnen und Schüler Aufgaben, die von allen gelöst werden, als langweilig empfinden. Sie fühlen sich nicht gefordert. Die Folge können auftretende Unterrichtsstörungen sein. Darauf sollten Lehrkräfte im Unterricht achten und Aufgaben bereitstellen, die dem entgegenwirken können. Während Schülerinnen und Schüler von Arbeitsblatt 3 die dritte Aufgabe und anschließend die interaktive Übung ("Drehung von Vektoren um ± 90") bearbeiten, können alternativ von leistungsstarken Schülerinnen und Schülern die Aufgaben auf dem Arbeitsblatt 4 in Verbindung mit den interaktiven Übungen ("Vektoren drehen - Profi -1-‘ und ‚Vektoren drehen - Profi -2-") bearbeiten.
Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- entdecken den Zusammenhang von Urvektorkoordinaten und Bildvektorkoordinaten bei der Drehung um 90°
- entdecken den Zusammenhang von Urvektorkoordinaten und Bildvektorkoordinaten bei der Drehung um -90°
- können die gewonnenen Erkenntnisse auf unterschiedliche Aufgaben anwenden.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- experimentieren mit Darstellungen und lernen, dynamische Visualisierungen als Hilfsmittel zu nutzen.
- erkennen Verbindungen von Veranschaulichungen und Formeldarstellung.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- stärken während der Paararbeit ihre Kommunikations- und Teamfähigkeit.
- üben sich in der verbalen Präsentation und Begründen von Ergebnissen.
