Kontakt
Prof. Dr. Ingo Witzke Dr. Kathrin Holten Julian Plack
Geschäftsführender Direktor Wissenschaftliche Mitarbeiterin Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Didaktik der Mathematik Didaktik der Mathematik Didaktik der Mathematik
witzke@mathematik.uni-siegen.de holten@mathematik.uni-siegen.de plack@mathematik.uni-siegen.de
Kooperationspartner
St.-Franziskus-Schule Olpe, Sekundarschule Olpe
Dieses Projekt richtet sich an die Sekundarstufe I und II (Mathematik).
Ziel & Projektbeschreibung
Inwiefern authentische physikalische oder technische Problemstellungen den regulären Mathematikunterricht bereichern können, ist die übergreifende Fragestellung des Projektes „Realitätsbezogener Mathematikunterricht“. In Abstimmung mit interessierten Lehrkräften sollen dazu verschiedene Lernumgebungen entstehen, die nicht nur im Sinne mathematischer Fragestellungen, sondern auch mit Blick auf den implementierten Sachkontext als möglichst authentisch bezeichnet werden können und dadurch von der Lerngruppe als besonders sinnstiftend empfunden werden. Langfristiges Ziel ist es, Gelingensbedingungen für einen solchen realitäts-orientierten Unterricht zu formulieren. Die erste Lernumgebung, die im Schuljahr 2021/22 zusammen mit Julian Plack (wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Mathematikdidaktik) in Kooperation mit der St. Franziskus Schule in Olpe entstand, führt mit der Spielzeugeisenbahn zu Funktionen. Die Lernumgebung ermöglicht anhand verschiedener Bewegungsvorgänge einer batteriebetrieben Holzeisenbahn und deren Waggons zu den beiden Leitideen Messen und Funktionaler Zusammenhang (KMK, 2004) insbesondere die erste Winter‘sche Grunderfahrung (Winter, 1995) und fördert die Kompetenz K4 Mathematische Darstellungen verwenden (KMK, 2004) sowie die Medienkompetenz (Medienkompetenzrahmen NRW). Dabei wurde die Lernumgebung als „realitäts-orientierter Mathematikunterricht“ (Holten, 2022) konzipiert. Die Lehrkraft entscheidet sich im realitäts-orientierten Mathematikunterricht auf Grundlage didaktischer Erkenntnisse bewusst für den Einsatz realer außermathematischer mathematikhaltiger Kontexte, z.B. aus der Physik, die empirische Objekte (wie beispielsweise Fadenpendel oder Kurven auf einem Oszilloskop) liefern. Empirische Objekte nutzt die Lehrkraft im „empirisch-orientierten Mathematikunterricht“ (Pielsticker, 2020) für definitorische Referenzbeziehungen und nicht zur Einkleidung oder bloßen Anwendung mathematischer Zusammenhänge. Realitäts-orientierter Mathematikunterricht, der immer empirisch-orientiert ist, nutzt insbesondere empirische Objekte aus Theorien anderer wissenschaftlicher Disziplinen, wie beispielsweise der Physik. Die Holzeisenbahn wird im vorliegenden Entwurf als empirischer Gegenstand des Mathematikunterrichts eingesetzt und übernimmt damit im beschriebenen Lernsetting viel mehr als eine rein motivationale Aufgabe. Verschiedene zu initiierende Bewegungsvorgänge der batteriebetriebenen und antriebslosen Fahrwagen werden durch die Schüler:innen messtechnisch erfasst und mithilfe von Graphen und Funktionsgleichungen mathematisch beschrieben. Dabei setzen die Jugendlichen ihre Smartphones als digitale Werkzeuge ein. Die Lernumgebung „Mit der Spielzeugeisenbahn zu Funktionen“ kann nachhaltig das Begriffsverständnis fördern, indem die Eisenbahn in der Sekundarstufe II erneut eingesetzt wird, um den Begriff der Änderungsrate einzuführen. Eine Erprobung der Lernumgebung in einer 7. Klasse steht noch aus. Weitere Lernumgebungen sollen zusammen mit Lehrkräften im Rahmen des Projektes entstehen.
