Kreative Mathematik: Viele Kreise durch einen Punkt

  • Mathematik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • 2-6 Stunden, auch mit Hausarbeit
  • Arbeitsblatt
  • 1 Arbeitsmaterial

In dieser Unterrichtseinheit entdecken die Schülerinnen und Schüler die Ästhetik der Mathematik, indem sie künstlerische Bilder durch zur leicht verständlichen Aufgabenstellung "Zeichne sehr viele Kreise durch einen Punkt" herstellen. Sie vermittelt viel Mathematik und bereitet Lernenden erfahrungsgemäß viel Freude, weil man sehr schön experimentell arbeiten kann.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Die Aufgabe "Zeichne sehr viele Kreise durch einen Punkt" gelingt den Schülerinnen und Schülern auf verschiedenste Weise: per Hand und mit dem Computer, zum Beispiel mithilfe dynamischer Geometriesoftware, mit Computeralgebrasystemen oder Animationssoftware. Die Bearbeitung des Themas bietet vielfältige Variationsmöglichkeiten: Man kann zum Beispiel dazu übergehen, sehr viele Kreise durch mehrere Punkte zu zeichnen. Dabei wird insbesondere der Moiré-Effekt wirksam. Wenn man statt Kreisen andere geometrische Formen als Grundfiguren nutzt (zum Beispiel Strecken, Vierecke, Funktionsgraphen) lassen sich mathematische Kunstwerke produzieren, die ästhetische Aspekte der Mathematik erfahrbar machen.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die Problemstellung und ihre Fortführungen sind in unterschiedlichen Ausprägungen von Klasse 7 bis hin zum Abitur interessant und herausfordernd. Das Thema kann in den normalen Unterricht an verschiedenen Stellen eingebettet werden (zum Beispiel beim Lehrplaninhalt "Kreise" oder in der Analytischen Geometrie). Als Arbeitsform hat sich die Einzel- oder Partnerarbeit bewährt. Eine besondere Relevanz gewinnt die Problematik durch die experimentellen Arbeitsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Relationstypen, auch mit unterschiedlicher Software. Dazu kommen die sich anbietenden Aufgabenvariationen, die dann ein weites Feld von Mathematik eröffnen können. Auch algebraische und analytische Kenntnisse und Fähigkeiten kommen dabei immer wieder zum Tragen, etwa bei der Berechnung von Abbildungen wie Drehungen, zum Beispiel mit Matrizen. Abb. 1 liefert eine Übersicht der didaktischen Aspekte der Unterrichtseinheit.

Unterrichtsmaterial "Viele Kreise durch einen Punkt" zum Download

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler 

  • entwickeln Kompetenzen zum Umgang mit digitalen Werkzeugen.
  • schulen ihre Kreativität und die Fähigkeit zur Aufgabenvariation.
  • erleben ästhetische Aspekte der Mathematik.
  • erkennen Verknüpfungen zu Moiré-Bildern.
  • entwickeln Animationsstrategien.
  • nutzen die Konzepte "Mehrfachanwendung" und "Arbeiten mit Modulen".
  • arbeiten weitgehend eigenverantwortlich und kooperativ.

Literatur

  • Lehmann, Eberhard

    Nachhaltige CAS-Konzepte für den Unterricht, Didaktik und Methodik des Mathematikunterrichts mit Computeralgebra, Berlin 2007 (Infos im Netz)
  • Lehmann, Hergen; Lehmann, Eberhard

    Programmsystem Animato, Animationsprogramm, Anwendungen, Berlin 2007 (Infos zur Software)

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Autor
Avatar Dr. Eberhard Lehmann

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Das Dossier wurde mit Unterstützung der Uni Augsburg aufgebaut.

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