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Die Frage, ob Einsatz digitaler Werkzeuge bei der Vermittlung von Mathematik in der Schule nützt oder schadet, wird meistens polarisiert beantwortet. Sie ist in dieser Form jedoch nicht beantwortbar. Sinnvoll wäre es stattdessen, in Bezug auf einzelne Fragestellungen, über die Eignung verschiedener Werkzeuge nachzudenken. Die Didaktiker Herget, Heugl, Kutzler und Lehmann sind in diesem Zusammenhang der Frage nachgegangen, welche handwerklichen Rechenfertigkeiten trotz der Verfügbarkeit algebraischer Taschenrechner und von Computeralgebra-Systemen (CAS) unverzichtbar bleiben. Neben der Rechenkompetenz identifizieren sie auch noch andere, wichtige Kompetenzen, die ihre Bedeutung im CAS-Zeitalter behalten oder sogar an Bedeutung gewinnen. Eine davon sei die Kompetenz, Terme zu finden.


Dazu eine Beispielaufgabe (wurde auch schon in der Mathelounge gestellt):

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Finde einen gemeinsamen Term für jeweils eine Summe der Zahlen im Inneren eines n×n-Teilquadrats in der linken oberen Ecke (farbig umrandet) der folgenden quadratischen Zahlenanordnung:

Die Kompetenz, Terme zu finden, stellt sich als Zusammenfassung sehr unterschiedlicher Kompetenzen dar. Darunter ist erstens die Mustererkennung und -beschreibung, zweitens die Übersetzung von Texten in Terme und drittens die formale Beantwortung einer Frage zu einem gegebenen Sachverhalt durch einen Term.

Weiterhin nennen die vier Didaktiker Herget, Heugl, Kutzler und Lehmann die Kompetenz, Rechnerarbeit passend zur Aufgabenstellung zu dokumentieren. Zum Nachweis dieser Kompetenz ist es erforderlich, sich selbst beim Denken zuzusehen, um die Zwischenstationen eines Gedankenganges für einen potentiellen Leser nachvollziehbar zu schildern. Beispielhaft gelang dies in einer Antwort auf die genannte in der Mathelounge gestellte Aufgabe:
Erste Zeile: 1ˑ(1+2+3+….+n)=1∙(n∙(n+1))/2
zweite Zeile: 2ˑ(1+2+3+….+n)=2∙(n∙(n+1))/2
dritte Zeile: 3ˑ(1+2+3+….+n)=3∙(n∙(n+1))/2
… … … …
… … … …
n-te Zeile: nˑ(1+2+3+….+n)=n∙(n∙(n+1))/2
Summe: (1+2+3+….+n)∙(n∙(n+1))/2=((n∙(n+1))/2)^2=\( \frac{n^2(n+1)^2}{4} \) .
Die Formelsammlung verrät, dass dies gleichzeitig die Summe der ersten n Kubikzahlen ist.

Um die Lösung der genannten Beispielaufgabe zur Mustererkennung in dieser Weise zu finden, muss man vor allem das Distributivgesetz zum Zwecke des Ausklammerns verinnerlicht haben. Rechengesetze werden allerdings insbesondere dann verinnerlicht, wenn sie in vielfältigen Anwendungen genutzt wurden – wenn also gerechnet wurde. Die Autoren nennen zahlreiche Aufgaben, für die sie entscheiden, ob eine Bearbeitung ohne digitales Werkzeug zu fordern wäre. Aufgaben zum Ausklammern sind nicht darunter.

Darüber hinaus wird die Ableitung von f(x)=2x nach dem Wunsch der Autoren nur noch einem CAS übergeben und soll nicht mehr von Schüler*innen hergeleitet werden. Damit wird eine ohnehin schon mangelhafte Erfassung des Begriffs ‚Logarithmus‘ dem digitalen Werkzeug geopfert.

Fazit: Wenn selbst namhafte Didaktiker derartige Entscheidungen, welche handwerklichen Rechenfertigkeiten unverzichtbar sind, ins Netz stellen und seit fast 25 Jahren unbearbeitet lassen, dann kann man sich weder über die Beliebtheit der Mathematik bei Schüler*innen wundern noch über nachlassende Neigung von Studienanfängern, ein mathematisch-naturwissenschaftliches Studienfach zu wählen und bis zum Examen durchzuhalten.

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Zunächst mal geht es wohl um folgendes Papier

https://disk.mathematik.uni-halle.de/lehrerseite/Rechenfertigkeiten_Taschenrechner_2000.pdf

Damals hieß es übrigens noch CAS. Heute spricht man eher von MMS.

Wichtig zu wissen ist, dass ein technisches Hilfsmittel Taschenrechner oder MMS das Kopfrechnen nicht ersetzen soll. Grundlegende Rechengesetze braucht man natürlich auch weiterhin.

Ein technisches Hilfsmittel sollte daher auch erst eingesetzt werden, wenn das grundsätzliche Verständnis da ist, wie etwas gerechnet wird. Das Hilfsmittel erlaubt es uns dann eben auch kompliziertere Terme zu vereinfachen.

Während man also ohne Hilfsmittel 4/18 kürzen muss, kann es mit Hilfsmittel dann um 38/855 gehen.

Grundsätzlich wird ein MMS daher in den Schulen, die ich kenne, nur in Klassen auf erhöhtem Niveau eingesetzt. Also gerade bei Schülern, die eben nicht schon Schwierigkeiten beim Kürzen von 4/18 haben.

Der Mathematikunterricht wird also durch ein MMS nicht einfacher, sondern eher komplizierter, weil die Schüler jetzt nur noch zusätzlich in die Lage versetzt werden, Aufgaben zu lösen, die ohne MMS niemals gestellt worden wären.

Man merkt immer wieder anhand der hilfsmittelfreien Teile der Klausuren, welche Kenntnisse den Schülern fehlen. Diese Kenntnisse werden aber bereits durch den Einsatz eines WTRs ab Klasse 7/8 nicht weiter gefördert, sondern durch jenen Einsatz immer weiter zerstört. Jemanden anzutreffen, der in der Oberstufe das kleine Einmaleins beherrscht, ist schon eine Seltenheit. Und mit beherrschen meine ich, dass man auch bei einer Aufgabe wie 7 mal 8 eben keine 5 Sekunden nachdenken muss, sondern sofort weiß, dass es 56 ist.

Der Mathecoach schreibt; "...kann es mit Hilfsmittel dann um 38/855 gehen.

Zähler und Nenner lassen sich mit elementaren Teilbarkeitsregen zerlegen und der Bruch lässt sich dann kürzen. Aber elementare Zahlentheorie wurde gestrichen und Bruchrechnungsregeln wurden vergessen. Nicht wenige Hochschullehrer mathematiknaher Fächer bedauern beides.

Es gab vor ein paar Jahren in den Medien einen offenen Brandbrief an diverse Minister, die vor den Folgen des abgesenkten Niveaus warnten, unterzeichnet von etlichen Profs. Kurz darauf erschien ein weiterer offener Brief, auch von etlichen Profs unterzeichnet, der meinte, gibt kein Problem, alles in Ordnung.

Wenn man die Liste der Unterzeichner durchgeht, sieht man: den ersten Brief haben Dozenten an diversen Hochschulen in den MINT-Fächern unterzeichnet. den zweiten Brief fast ausnahmslos Didaktik-Profs.

In der Öffentlichkeit bleibt dann hängen, die Profs sind sich halt nicht einig. Das ist aber nicht so.

Dazu ein Zitat des amerikanischen Mathematikprofessors Lynn Arthur Steen (1941 - 2015):

Mathematikdidaktik bearbeitet ein Feld der Unordnung, ein Feld aus dem große Hoffnungen auf eine Erziehungswissenschaft von Komplexität erdrückt und in einem Meer konkurrierender Theorien ertränkt wurden.  

Ich lege jedem ans Herz, sich die beiden Brandbriefe selber durchzulesen und sich ein eigenes Urteil zu bilden. So verallgemeinert ist die Zusammenfassung des zweiten Briefes, dass alles in Ordnung sei, nicht korrekt.

Und natürlich wäre es schön, wenn jemand schon etwas zitiert, dann auch Quellen verlinkt werden.

Nachdem ich beide Briefe gelesen habe und den ersten mit unterzeichnet habe, stelle ich fest, dass die Unterzeichner des zweiten Briefes den Schuss nicht gehört haben.

Ich habe nicht zitiert, sondern gefühlt zusammengefasst. Du, mc, auch. Gibst aber auch keine Quelle an.

nudger, es besteht wenig Aussicht auf eine zeitnahe Erwiderung vom Mathecoach.

Du, mc, auch.

Ich habe nichts zusammengefasst, sondern nur deiner Zusammenfassung in dieser verkürzten Form widersprochen.

Und ich leugne auch nicht die Bildungsmisere in Mathematik.

Ich wäre auch für eine Bildungsreform in Deutschland. Bildungspolitik sollte keine Länderpolitik sein, sondern eine Bundespolitik.

Wir brauchen mehrere extrem gute Schülbücher für Deutschland und nicht extra für jedes Bundesland angepasste schlechte Bücher.

Die Benutzung eines Taschenrechners gehört eingeschränkt. Es muss immer Aufgaben geben die mit und Aufgaben die ohne Taschenrechner gerechnet werden sollen.

Als unsere Englisch-Lehrerin damals bemerkte, dass wir Probleme beim Lernen der unregelmäßigen Verben hatten, wurde halt so lange jede Woche ein Kurztest geschrieben, bis auch wirklich jeder Schüler die Verben konnte.

Ich finde das nicht verkehrt.

Und weiterhin hätte ich die Mappenführung wieder kontrolliert. ca. 95% der Schüler (hier in Hamburg) haben keine ausreichende Mappenführung.

Mathecoach, wenn ich dich richtig verstanden habe, führt intensives Auswendiglernen in Mathematik zum Erfolg. Da kann ich nur noch hoffen, dass du nicht Mathelehrer bist.

Auswendiglernen führt sicher nicht zum Erfolg. Aber du kannst auch keine Faktorzerlegung für alle natürlichen Zahlen, in denen nur die Primfaktoren kleiner als 10 vorkommen, auswendig lernen.

Regelmäßige Überprüfung führt zum Erfolg. Das bestätigt die Benutzung eines Karteikartensystems zum Lernen.

Es gibt in der Mathematik Dinge, die man auswendig wissen sollte. Z.B. binomische Formel. Dann sollte man die Herleitung über ausmultiplizieren kennen und die Formeln anwenden können.

Das Lernen in Fächern wie Geographie, Geschichte und Fremdsprachen ist ohne das Auswendiglernen undenkbar. Beim Mathematiklernen spielt das Auswendiglernen dagegen eine sehr kleine Nebenrolle. Wenn du das Beispiel deiner Englisch-Lehrerin schilderst, welche bemerkte, dass ihr Probleme beim Lernen der unregelmäßigen Verben hattet, und so lange jede Woche einen Kurztest schreiben ließ, bis auch wirklich jeder Schüler die Verben konnte, muss ich den Eindruck gewinnen, dass du die Methode deiner Englisch-Lehrerin auch in Mathematik für angezeigt hältst.

Ein Chemie-Prof. sagte einmal, man kann durchaus Chemie in der Schule locker durch Auswendiglernen bestehen. Wer Chemie studieren will, sollte sich aber gleich Abschminken dort etwas durch Auswendiglernen etwas erreichen zu können.

Es gibt in der Mathematik etwa 500 Karteikarten, die man bis zum Abitur auswenig können sollte.

Ich sage immer Mathematik ist wie ein Handwerk. Ein Handwerker sollte auch auswendig wissen, welche Werkzeuge er in seinem Koffer hat und wie er damit umgehen muss.

Wenn von einem Handwerker nun also verlangt wird, ein Bild an die Wand zu hängen, sollte er evtl. benötigte Werkzeuge und den Umgang damit kennen. Und dann gehört noch ein wenig Erfahrung durch Praxis hinzu.

Das ist bei einem Schüler in einer Klassenarbeit durchaus ähnlich, wenn er in einer Schularbeit die Funktion f(x) = -0.25·x^2 + 1.5·x + 2 zunächst in die Scheitelpunktform überführen soll, daraus den Scheitelpunkt ablesen soll und dann noch Nullstellen aus der Scheitelpunktform und aus der allgemeinen Form bestimmen soll.

Dabei kann alles ohne Taschenrechner berechnet werden. Dabei darf man beim Scheitelpunkt wie üblich natürlich auch Bruchzahlen stehen lassen.

Es gibt in der Mathematik etwa 500 Karteikarten, die man bis zum Abitur auswendig können sollte.

(Zitat Mathecoach)

Ich kam mit etwa 10 auswendig gelernten mathematischen Gegebenheiten aus. Mein Matheabitur ist mit damit hervorragend gelungen.

Bei mir sind die 3 binomischen Formeln schon 3 Karteikarten.

Kommutativgesetz, Distributivgesetz und Assoziativgesetz, 3 weitere.

Fürs Ableiten: Potenzregel, Faktorregel, Summenregel, Konstantenregel, Kettenregel, Produktregel und Quotientenregel sind 7 weitere.

Ich wage zu beweifeln dass man mit nur 10 grundlegend auswenig gewussten Dingen das Mathe-Abi schafft.

Man kann sicher drüber streiten, ob man für die binomischen Formeln Karteikarten braucht. Denn zwei Klammern ausmultiplizieren sollte jeder können. Und das können wir ja dank des Distributivgesetzes.

Aber welcher Schüler leitet sich dann aus dem Distributivgesetz die quadratische Ergänzung zu 2x^2 + 8x her.

Ich müsste Kai mal fragen, wie viele Grundkompetenzen er in seinem Grundkompetenzraster verortet hat, wenn das inzwischen fast vollständig ist.

Ja, war bei mir auch wie bei Roland. Mathematik ist auch kein Handwerk, "Rechnen" würde ich als Handwerk durchgehen lassen. Und ein Handwerk lernt man nicht vom Zuschauen, sondern nur durch eigenes Ausprobieren.

MC fragt: Aber welcher Schüler leitet sich dann aus dem Distributivgesetz die quadratische Ergänzung zu 2x2 + 8x her?

Mein Antwort: Ich war einer dieser Schüler.

Es muss auch ein Promille überdurchschnittlich begabte Schüler geben, um die mindere Intelligenz der Masse etwas auszugleichen.

Als Lehrer darf man sich aber nicht an diesen Schülern orientieren.

Und der Rest müsste rund 500 Karteikarten beherrschen. Aber auch das ist locker machbar.

Und der Rest müsste rund 500 Karteikarten beherrschen. Aber auch das ist locker machbar.

Kein Wunder, dass Mathe als Fach so unbeliebt ist. Zumindest wenn es von Lehrern mit dieser Einstellung unterrichtet wird.

Schade, wenn Leute hier nicht in der Lage sind, etwas mehr substantielle Beiträge zu bringen, außer ein bisschen Polemik und heiße Luft.

Wie Mathhilf weiter unten zitiert: Was man verstanden hat, braucht man nicht auswendig zu lernen.

Das Kommutativgesetz verstehen schon Grundschüler (und nutzen es, um nicht alle 100 Produkte des kleinen Einmaleins auswendig lernen zu müssen) und im Übergang zum großen Einmaleins erfahren sie auch das Distributivgesetz. Dafür extra Karteikarten anzufertigen, um die auswendig zu lernen, ist geradezu lächerlich.

Da gebe ich dir recht. Hier geht es jedoch nicht nur um die Anwendung, sondern auch um die Begrifflichkeiten.

Erst neulich gab es eine Frage dazu:

https://www.mathelounge.de/1099863

Warum man nicht mit den Nennern in der Reihenfolge, in der sie auftreten, multipliziert.

In solchen Fällen erinnere ich Schüler daran, dass sie das Kommutativgesetz, das sie sich als Karte notiert haben, noch nicht sicher anwenden können.

Klassenarbeiten zu diesen Rechengesetzen gibt es nicht ohne Grund – auch wenn du sie für überflüssig hältst und meinst, dass jeder diese Regeln beherrscht, weil sie geradezu lächerlich sind.

Ich glaube, MC versteht hier etwas Grundsätzliches nicht: es wurde nicht gesagt, dass die besagten Regeln und Begrifflichkeiten lächerlich sind, sondern die Tatsache, diese auf Karteikarten zu notieren und auswendig zu lernen. Das ist nämlich nicht notwendig, wenn die Dinge hinreichend oft trainiert werden. Da liegt aber genau das Problem. Es werden Klassenarbeiten zu den Rechengesetzen geschrieben und zwei Jahre später lässt man alles den Taschenrechner erledigen. Welcher Anteil der Schüler mag zu diesem Zeitpunkt die Regeln tatsächlich beherrschen? Das werden die wenigsten sein.

Regelmäßige Überprüfung führt zum Erfolg. Das bestätigt die Benutzung eines Karteikartensystems zum Lernen.

Nein, regelmäßiges Anwenden (!) führt zum Erfolg. Und dazu gehört die selbstständige Bearbeitung mathematischer Fragestellungen, im besten Falle ohne digitale Werkzeuge, um seine Rechenfertigkeiten zu festigen. Ich kann mir 1000 mal die binomische Formel auf meiner Karteikarte durchlesen. Das heißt aber noch lange nicht, dass ich sie zielsicher anwenden kann, weil ich vermutlich dennoch immer überlegen muss, wie ich das zusammensetze.

Nur weil ich die Theorie beherrsche, heißt es noch lange nicht, dass ich sicher ein Auto fahren kann; nur weil ich Noten lesen kann, heißt es noch lange nicht, dass ich die Mondscheinsonate fehlerfrei am Klavier spielen kann. Genauso in der Mathematik.

Und genau aus diesem Grund ist auch die Methode der besagten Englisch-Lehrerin im Mathematikunterricht anwendbar, wo Roland einen meiner Meinung nach falschen Schluss gezogen hat:

In meiner Schulzeit habe ich in unterschiedliche Klassen teilweise jede Stunde einen Kurztest in Mathe schreiben müssen. Unter anderem wurden dabei folgende Themen behandelt:

Umrechnung von Einheiten, Erweitern und Kürzen von Brüchen, Zeichnen und Ablesen linearer Funktionen, ausklammern und ausmultiplizieren und binomische Formeln.

Ich behaupte mal, dass es am Ende sicherlich 90 % der Schüler konnten. Dabei zielten die Tests gar nicht darauf ab, irgendetwas auswendig zu lernen, sondern die Rechenfertigkeiten weiter zu trainieren. Die Aufgaben waren ja immer gleich gestellt, nur mit anderen Zahlen. Während die Noten zu Beginn der Testreihen teilweise noch schlecht waren, wurden sie mit den nächsten Tests zunehmend besser.

Das ist aber genau das, was den Schülern heute fehlt: Übung und Routine. Mir ist in meinem Umfeld kein Fall bekannt, wo so etwas heutzutage durchgeführt wird. Vielmehr muss ich immer feststellen, dass bspw. Teilaufgaben, in denen Brüche vorkommen, gerne ausgelassen oder nicht als Hausaufgabe aufgegeben werden, obwohl sie die perfekte Gelegenheit bieten, die Bruchrechnung zu wiederholen.

Nicht zuletzt fehlt nicht nur die Routine, sondern auch das Verständnis für Zusammenhänge, weil diverse Dinge eben nicht beherrscht werden. Daran ändert aber auch ein Auswendiglernen nichts. Wenn mein Zahlenverständnis derart schlecht ist, dass ich nicht weiß, dass 3 mal 5 und 5 mal 3 dasselbe ist, dann bringen mir auch Karteikarten nichts.

Es gibt übrigens noch weitere häufige Fehlerquellen, die auf mangelnde Beherrschung aufgrund fehlender Übung und Routine zurückzuführen sind:

\(a^2=2a\)

\(\frac{0}{a}=a\)

\(a\,:\,0,5=\frac{1}{2}a\)

\(a^0=0\)

\((a+b)^2=a^2+b^2\)

usw.

Ich glaube, ihr habt etwas nicht verstanden. Ich habe nicht gesagt, dass Karteikarten Anwendungen/Übungen dazu ersetzen. Es wäre auch lächerlich, wenn jemand 500 Karteikarten auswendig lernt und dann in die Abiprüfung gehen kann.

Ihr müsst nicht immer in meine Sachen etwas völlig Abstruses hineininterpretieren, was nicht drin steht.

2 Antworten

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Hallo Roland

Auch ich finde dass die sog. "Didaktiker" viel Unheil anrichten. Natürlich ist Kopfrechnen wichtig, Überschlagsrechnungen beim Einkauf etwa, Ohne Rechnen mit Zahlen kann man auch mit allgemeinen Ausdrücken später nicht wirklich umgehen, Das frühe Benutzen von TR zerstört das "Gefühl" für Zahlen.

Aber was willst du mit deinen Artikeln erreichen?

Gruß lul

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lul, du fragst: "Aber was willst du mit deinen Artikeln erreichen?" Hier meine Antwort:

Viele Mitglieder der Mathelounge vermute ich unter den Mathematiklehrern. Einige darunter denken wie ich. Den übrigen möchte ich Anlässe zum Nachdenken geben.

Die Ausbildungsleiterin des hiesigen Finanzamts (!) sagte zur Eröffnung des Ausbildungsjahrgangs unseres Sohnes: "Denken Sie daran: Was Sie verstanden haben, brauchen Sie nicht auswendig lernen. "

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Hallo Roland,

in den vergangenen 20 Jahren gab es beträchtliche Neubewertungen in diversen Begriffen.

Es gab mal eine Zeit, in der der Begriff "Kompetenz" für etwas hoch Angesehenes stand. Diverse Didaktiker haben es geschafft, in nur zwei Jahrzehnten daraus ein abschätziges Synomym für "nichts mehr wirklich können" zu machen.

Auch die Wahrnehmung des Begriffs "Didaktiker" hat sich gewandelt. Heute ist es mehr ein Schimpfwort für willfährige Steigbügelhalter der Taschenrechnermafia und ähnliches bildungszerstörendes Geschmeiß.

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