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Mathematik
Computer im Mathematikunterricht:
Für den Einsatz des Computers spricht zunächst ein allgemeines Argument:
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... die motivierende Wirkung des Computereinsatzes. Ein weiteres Argument für den Einsatz des Computers ist auf alle Fächer zu übertragen. Der Computer spielt in der heutigen Welt, sei es im Berufsleben, im Studium oder im Alltag eine zunehmende Rolle. Im Sinne einer schulischen Bildung, die die Schülerinnen und Schüler auch auf ein späteres Studium vorbereitet, ist der Umgang mit einem Computer unverzichtbar. Viele Schülerinnen und Schüler haben aber noch Berührungsängste, die mit dem verstärkten Einsatz in der Schule abgebaut werden können. Dafür muss aber eine gründliche Einführung stattfinden, damit für die eigentlichen Konstruktionen nicht zuviel Zeit verloren geht und der Schwerpunkt auf dem Prozess der Entdeckungsprozess liegt.
Qualifikationen, die dabei erreicht werden können, sind:
- Konstruieren
- Begründen und Beweisen
- Verbalisieren
- Kreatives Arbeiten
Entdeckendes Lernen
Dynamische Geometriesysteme eröffnen dem Geometrieunterricht neue Möglichkeiten. Dabei wird der Schwerpunkt eher auf das entdecken von Zusammenhangen als auf das Beweisen vorgegebener Sachverhalte gelegt.
In einem Geometrieunterricht, der dieses Ziel verwirklicht, können Dynamische Geometriesysteme eine nützliche Hilfe sein. Die Ausgangsfigur kann unter Beibehaltung der konstruierten Eigenschaften durch den sogenannten Zugmodus dynamisch variiert werden, so dass Vermutungen überprüft werden können und Zusammenhänge leichter entdeckt werden als an statischen Konstruktionen. Dabei werden sie dazu herausgefordert, zuerst durch Probieren eine Lösung zu finden und dann nach Begründungen zu suchen, weil sie nicht wissen, warum der entdeckte Zusammenhang gilt.
Die Kombination der Elemente "Zugmodus", "Ortslinien", "Dynamische Berechnungen" und "Konstruktionsbeschreibungen" stellen eine Unterstützung für die Schülerinnen und Schüler beim Verstehen von Geometrie dar.
Zudem gestaltet sich der Lernprozess effektiver, wenn Schülerinnen und Schüler Problemlösungen als Überwindung von Schwierigkeiten erfahren. Sie werden zu aktiver Arbeit, und selbstständigem Forschen angeleitet.
Kommunikation - Fachsprache
Durch das eigenständige Arbeiten am Computer werden Schülerinnen und Schüler dazu angeregt, sich über Mathematik zu unterhalten, wenn sie Lösungswege vergleichen. Damit wird nicht nur die Kommunikationsfähigkeit gefördert, sondern es ergibt sich die Notwendigkeit eine präzisen Fachsprache, um den Austausch über Konstruktionen zu ermöglichen.
Kreativität
Durch die Möglichkeit, Problemstellungen einfach zu modifizieren, wird die Kreativität der Schülerinnen und Schüler angeregt. Damit macht der Computer Zirkel und Lineal zu kreativen Werkzeugen.
Der Zugmodus - Begründen und Beweisen
Der Zugmodus ermöglicht dynamisches Konstruieren, indem Objekte unter Beibehaltung konstruierter Eigenschaften verändert werden können. Gemessene Längen und Winkel werden aktualisiert und können mit einem interaktiven Taschenrechner verarbeitet werden. Auf diese Weise kann nicht nur eine Figur, sondern eine ganze Klasse von Figuren mit den konstruierten Eigenschaften erzeugt werden.
Der Zugmodus ermutigt zu einer ersten Phase des Probierens. Dadurch entsteht ein ausgezeichnetes Tätigkeitsfeld für entdeckendes Lernen und Schülerinnen und Schüler erhalten die Möglichkeit, selbstständig zu arbeiten und geometrische Fragestellungen gezielt zu untersuchen. Durch die Möglichkeit, die Konstruktionen interaktiv zu verändern, werden die Vorbedingungen für Vermutungen und Entdeckungen geschaffen.
Der Zugmodus kann dann anschließend als Mittel zur Überprüfung von Invarianzen, die dann als geometrische Sätze formuliert werden können, eingesetzt werden. Durch dynamisch experimentelle Möglichkeiten werden Anlässe zum Begründen und Beweisen geschaffen. Dabei darf die Schwierigkeit nicht außer Acht gelassen werden, dass der Unterschied für die Schülerinnen und Schüler zwischen der anschaulichen Selbstverständlichkeit und dem bewiesenen Sachverhalt nicht immer deutlich ist. Eine wichtige Aufgabe ist es deshalb, das Verständnis für die Beweisbedürftigkeit von gemachten Beobachtungen zu wecken.
Übersichtlichkeit
Hilfslinien können verborgen, aber auch wieder sichtbar gemacht werden, sobald man sie benötigt. Damit entsteht eine übersichtliche Visualisierung, so dass das Entdecken von Zusammenhängen erleichtert wird.
Modularisierung
Komplexe Konstruktionen können als Makros abgespeichert und später jederzeit wieder verwendet werden. Die Makros werden dabei von den Schülern selber produziert, so dass ihre Funktionsweise klar ist. Die Verwendung von Konstruktionsmodulen lenkt den Blick auf das Wesentliche und die Qualifikation modulares Denken wird gefördert.
Voraussetzungen
Um die Vorteile des Systems ausnutzen zu können, müssen alle Schüler gut damit umgehen können. Deshalb ist es von Vorteil, früh mit dem Arbeiten mit EUKLID zu beginnen. Euklid bietet hierbei den Vorteil, dass es zu hause eingesetzt werden kann.
Eine weitere Voraussetzungen ist ein fundiertes Wissen um geometrische Zusammenhänge und ihre Umsetzung mit Hilfe von EUKLID. Nur Konstruktionen, die von den Schülerinnen und Schülern wirklich verstanden werden, können auch mit EUKLID richtig umgesetzt werden. Als Beispiel sei hier die Konstruktion von rechten Winkeln genannt.
Dies ist einer der Gründe, warum das Konstruieren mit der Hand nicht in den Hintergrund treten darf. Die klassischen Methoden sollen nicht ersetzt, sondern nur ergänzt werden.
Ansprechpartnerin: Frau Evers
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