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Lehrplan Geometrie 4. Klasse - Didaktik der Mathematik ...

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<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> <strong>Mathematik</strong><br />

Universität Würzburg<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong><br />

Grundschulmathematik II<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>1 Jürgen Roth<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

Kapitel 4: <strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> <strong>Geometrie</strong> <strong>4.</strong>3<br />

<strong>4.</strong>1 <strong>Geometrie</strong> in <strong>der</strong> GS – Was und warum? <strong>4.</strong>4<br />

<strong>4.</strong>2 Raumvorstellung – Räumliches Denken <strong>4.</strong>13<br />

<strong>4.</strong>3 Begriffsbildung in <strong>der</strong> <strong>Geometrie</strong><br />

<strong>4.</strong>4 Geometrische Kompetenzen bei<br />

<strong>4.</strong>47<br />

Grundschülern <strong>4.</strong>64<br />

<strong>4.</strong>5 Räumliche Objekte <strong>4.</strong>74<br />

<strong>4.</strong>6 Ebene Figuren <strong>4.</strong>107<br />

<strong>4.</strong>7 Symmetrie <strong>4.</strong>124<br />

<strong>4.</strong>8 Messen <strong>4.</strong>143<br />

<strong>4.</strong>9 Zeichnen <strong>4.</strong>163<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>2 Jürgen Roth


Kapitel 4:<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong><br />

<strong>Geometrie</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>3 Jürgen Roth<br />

<strong>4.</strong>1 <strong>Geometrie</strong> in <strong>der</strong> GS<br />

Was und warum?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>4 Jürgen Roth


Was ist <strong>Geometrie</strong>?<br />

<strong>Geometrie</strong> ist die Wissenschaft vom uns umgebenden Raum.<br />

• <strong>Geometrie</strong> ist das älteste mathematische Teilgebiet. Viele<br />

Jahrhun<strong>der</strong>te lang war <strong>Mathematik</strong> im wesentlichen <strong>Geometrie</strong>.<br />

Zunächst war <strong>Geometrie</strong> einen (reinen) Naturwissenschaft.<br />

Die alten Griechen entdeckten die Macht des Denkens:<br />

Man kann durch reines Denken Erkenntnisse erzielen!<br />

Das Denken folgt gewissen Regeln, den Gesetzen <strong>der</strong> Logik:<br />

Wenn die Voraussetzungen eines logischen Schlusses gegeben<br />

sind, dann gilt automatisch auch die Folgerung.<br />

Die Griechen entdeckten die Logik und damit auch die<br />

Möglichkeit <strong>der</strong> <strong>Mathematik</strong>.<br />

Im Mittelalter gab es den Ausdruck „more geometrico” („nach<br />

geometrischer Art”). Damit wurden Argumentationsketten<br />

bezeichnet, die streng logisch aufgebaut waren.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>5 Jürgen Roth<br />

Grundideen <strong>der</strong> (Elementar-)<strong>Geometrie</strong><br />

Geometrische Formen und ihre Konstruktion im uns<br />

umgebenden dreidimensionalen Raum<br />

Operationen mit Formen<br />

Koordinaten<br />

Messen<br />

Muster / Strukturen<br />

Formen in <strong>der</strong> Umwelt und ihre Beziehungen mit Hilfe<br />

<strong>der</strong> <strong>Geometrie</strong> beschreiben<br />

Geometrisieren<br />

Begründen und Beweisen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>6 Jürgen Roth


Warum <strong>Geometrie</strong> in <strong>der</strong> Grundschule?<br />

Fast jedes Denken, jede kognitive<br />

Kompetenz bedient sich visueller<br />

geometrischer Stützen.<br />

Fähigkeit, zur Umwelterschließung<br />

vorwiegend geometrische<br />

Struktur des Raumes<br />

Vorbereitung auf die <strong>Geometrie</strong><br />

in den Sekundarstufen<br />

…<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>7 Jürgen Roth<br />

<strong>Lehrplan</strong> <strong>Geometrie</strong> 1. <strong>Klasse</strong><br />

Raumerfahrung und -vorstellung<br />

Lagebeziehungen am eigenen<br />

Körper erfahren und erfassen.<br />

Die Lage von Gegenständen<br />

im Raum erfassen und<br />

beschreiben.<br />

Beziehungen von Gegenständen<br />

– zum eigenen Körper<br />

– zueinan<strong>der</strong><br />

Wege im Raum realisieren<br />

und beschreiben<br />

Begriffe <strong>der</strong> räumlichen Lage<br />

sicher gebrauchen<br />

oben – unten, über – unter – auf,<br />

hinten – vorne, hinter – vor, links (von) –<br />

rechts (von), zwischen – neben<br />

Flächenformen<br />

entdecken<br />

untersuchen, beschreiben,<br />

benennen und herstellen<br />

nach selbst gefundenen und<br />

vorgegebenen Kriterien<br />

vergleichen und klassifizieren<br />

Fachbegriffe:<br />

– Viereck, Rechteck, Quadrat<br />

– Dreieck<br />

– Kreis<br />

– *Drachen, Raute<br />

Figuren, Muster, Parkette und<br />

Ornamente aus geometrischen<br />

Grundformen zusammensetzen<br />

und beschreiben<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>8 Jürgen Roth


<strong>Lehrplan</strong> <strong>Geometrie</strong> 2. <strong>Klasse</strong><br />

Raumerfahrung und -vorstellung<br />

Die Lage von Gegenständen<br />

im Raum erfassen und<br />

beschreiben<br />

– von verschiedenen<br />

Standorten aus<br />

– aus <strong>der</strong> Vorstellung<br />

Wege im Raum beschreiben<br />

Begriffe <strong>der</strong> räumlichen Lage<br />

sicher gebrauchen<br />

Flächen- und Körperformen<br />

Mit Flächenformen handeln<br />

Körperformen in <strong>der</strong> Umwelt<br />

entdecken<br />

Mit Körpermodellen handeln<br />

Körpermodelle herstellen<br />

Körperformen untersuchen,<br />

beschreiben, benennen, nach<br />

selbst gefundenen und<br />

vorgegebenen Kriterien<br />

vergleichen und klassifizieren<br />

Fachbegriffe:<br />

– Würfel, Qua<strong>der</strong>, Kugel<br />

– Ecke, Kante, Fläche<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>9 Jürgen Roth<br />

<strong>Lehrplan</strong> <strong>Geometrie</strong> 3. <strong>Klasse</strong><br />

Flächen- und Körperformen<br />

Körperformen untersuchen,<br />

beschreiben, vergleichen,<br />

klassifizieren und benennen und<br />

daran bekannte Flächenformen<br />

entdecken<br />

Körperformen in <strong>der</strong> Umwelt<br />

entdecken<br />

Der Würfel als geometrische<br />

Körperform<br />

Modelle herstellen<br />

Eigenschaften an Modellen<br />

erschließen (Ecken, Kanten,<br />

quadratische Flächen)<br />

Zusammenhang zwischen Netzen<br />

und Würfel konkret und in <strong>der</strong><br />

Vorstellung erkunden<br />

Fachbegriffe:<br />

– Zylin<strong>der</strong>, Pyramide, Kegel<br />

– rechter Winkel<br />

Raumerfahrung und -vorstellung<br />

Grundrisse und Lagepläne lesen<br />

Wege in Plänen beschreiben<br />

Lageskizzen erstellen<br />

Achsensymmetrie<br />

Eigenschaften symmetrischer<br />

Figuren entdecken<br />

Symmetrische Figuren<br />

entdecken, erstellen, zeichnen<br />

und beschreiben<br />

Symmetrien in <strong>der</strong> Umwelt<br />

auffinden<br />

Fachbegriffe:<br />

– Symmetrieachse,<br />

– symmetrisch, deckungsgleich<br />

Geometrische Figuren zeichnen<br />

Strecken exakt messen und<br />

zeichnen<br />

Freihändig zeichnen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>10 Jürgen Roth


<strong>Lehrplan</strong> <strong>Geometrie</strong> <strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

Raumerfahrung und -vorstellung<br />

Karten, Lagepläne und Netzpläne lesen, Wege beschreiben<br />

Einen einfachen Grundriss, Lageplan maßstabsgetreu erstellen<br />

Maßstabsgetreue Grundrisszeichnungen, Pläne und Karten lesen<br />

Flächen- und Körperformen<br />

Körperformen<br />

– konkrete o<strong>der</strong> räumlich dargestellte Gegenstände und Körper<br />

von verschiedenen Seiten betrachten<br />

– Flächendarstellungen von Gegenständen und Körpern dem<br />

Standort des Betrachters zuordnen<br />

Der Qua<strong>der</strong> als geometrische Körperform<br />

– Modelle herstellen<br />

– Eigenschaften an Modellen erschließen; Würfel als<br />

beson<strong>der</strong>en Qua<strong>der</strong> erkennen (Ecken; Kanten; rechteckige<br />

bzw. quadratische Flächen)<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>11 Jürgen Roth<br />

<strong>Lehrplan</strong> <strong>Geometrie</strong> <strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

– aus <strong>der</strong> Abwicklung von Qua<strong>der</strong>modellen Netze erschließen;<br />

verschiedene Netze finden<br />

– Qua<strong>der</strong>netze konkret und in <strong>der</strong> Vorstellung erproben<br />

– Kippbewegungen am Qua<strong>der</strong><br />

– Mit Einheitswürfeln bauen<br />

frei und nach Plan bauen<br />

Körperinhalte handelnd und in <strong>der</strong> Vorstellung vergleichen<br />

Symmetrie<br />

Achsensymmetrische Figuren zeichnen<br />

Einfache Figuren nach Vorschrift verschieben bzw. drehen<br />

Eigenschaften <strong>der</strong> Drehsymmetrie entdecken<br />

Drehsymmetrie in <strong>der</strong> Umwelt auffinden<br />

Geometrische Figuren zeichnen<br />

Linien und Strecken zeichnen, abmessen<br />

Mit Zeichendreieck und Zirkel zeichnen<br />

Freihändig zeichnen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>12 Jürgen Roth


<strong>4.</strong>2 Raumvorstellung –<br />

Räumliches Denken<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>13 Jürgen Roth<br />

Raumvorstellung ist ein Intelligenzfaktor<br />

Thurstone: Es gibt sieben Primärfaktoren <strong>der</strong> Intelligenz<br />

1. Sprachverständnis<br />

2. Wortflüssigkeit<br />

3. Rechenfertigkeit<br />

<strong>4.</strong> Wahrnehmungstempo<br />

5. Räumliches Vorstellungsvermögen<br />

6. Merkfähigkeit<br />

7. Logisches Denken<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>14 Jürgen Roth


Komponenten des Räumlichen Denkens<br />

Standpunkt<br />

<strong>der</strong><br />

Probanten<br />

Person<br />

befindet<br />

sich<br />

außerhalb<br />

Person<br />

befindet<br />

sich<br />

innerhalb<br />

Dynamische<br />

Denkvorgänge<br />

Räumliche Relationen<br />

am Objekt verän<strong>der</strong>lich<br />

Veranschaulichung<br />

Vorstellungsfähigkeit<br />

von Rotationen<br />

Räumliche Orientierung<br />

Statische Denkvorgänge<br />

Räumliche Relationen<br />

am Objekt verän<strong>der</strong>lich;<br />

Relation <strong>der</strong> Person<br />

zum Objekt verän<strong>der</strong>lich<br />

Räumliche Beziehungen<br />

Räumliche Wahrnehmung<br />

Rechts-Links-<br />

Unterscheidung<br />

Maier (1999)<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>15 Jürgen Roth<br />

Räumliche Wahrnehmung<br />

Fähigkeit die Senkrechte und Waagrechte identifizieren,<br />

also räumliche Beziehungen in Bezug auf den eigenen<br />

Körper erfassen zu können.<br />

Beispiel: Wasseroberfläche<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>16 Jürgen Roth


Veranschaulichung (räuml. Visualisierung)<br />

Fähigkeit, sich gedanklich Aktivitäten wie Verschieben,<br />

Falten und Schneiden von räumlichen Objekten o<strong>der</strong><br />

Objektteilen n vorstellen zu können.<br />

Beispiel:<br />

Welche Buchstaben staben des<br />

Schrägbilds entsprechen<br />

ntsprechen<br />

den Ziffern im Netz?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>17 Jürgen Roth<br />

Mentale Rotation<br />

Fähigkeit, sich Rotationen von zwei- o<strong>der</strong> dreidimensionalen<br />

Objekten vorstellen zu können.<br />

Beispiel:<br />

Welche <strong>der</strong> vier<br />

Figuren (a – d)<br />

stimmen mit <strong>der</strong><br />

oben links überein?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>18 Jürgen Roth


Räumliche Beziehungen<br />

Fähigkeit räumliche Konfigurationen von mehreren<br />

Objekten o<strong>der</strong> Objektteilen zu erfassen.<br />

Beispiel:<br />

Drei <strong>der</strong> vier Schrägbil<strong>der</strong> zeigen den selben Würfel.<br />

Welches Bild zeigt einen an<strong>der</strong>en?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>19 Jürgen Roth<br />

Räumliche Orientierung<br />

Fähigkeit, den Standort <strong>der</strong> eigenen Person, also die<br />

Perspektive unter <strong>der</strong> etwas betrachtet wird, zu wechseln.<br />

Beispiel:<br />

Ein Urlauber ist mit dem Boot von<br />

Westen kommend die Küste entlanggefahren.<br />

In welcher Reihenfolge hat<br />

er die sechs Fotos aufgenommen?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>20 Jürgen Roth


Visuelle Wahrnehmung<br />

Visuomotorische Koordination<br />

Figur-Grund-Diskriminierung<br />

Wahrnehmungskonstanz<br />

Wahrnehmung räumlicher Beziehungen<br />

Wahrnehmung <strong>der</strong> Raumlage<br />

Visuelle Unterscheidung<br />

Visuelles Gedächtnis<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>21 Jürgen Roth<br />

Visuomotorische Koordination<br />

Fähigkeit das Sehen mit dem eigenen Körper o<strong>der</strong> Teilen<br />

des eigenen Körpers zu koordinieren.<br />

Beispiel:<br />

Zeichne nach!<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>22 Jürgen Roth


Figur-Grund-Diskriminierung<br />

Fähigkeit aus einem komplexen Hintergrund bzw. einer<br />

Gesamtfigur eingebettete Teilfiguren zu erkennen und zu<br />

isolieren.<br />

Diese Fähigkeit benötigt man u. a. um sich auf einer Schulbuchseite<br />

zurechtzufinden o<strong>der</strong> einen Gegenstand aus einem Regal zu holen.<br />

Beispiel:<br />

Färbe das Rechteck!<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>23 Jürgen Roth<br />

Wahrnehmungskonstanz<br />

Fähigkeit Figuren in verschiedenen Größen, Anordnungen,<br />

räumlichen Lagen o<strong>der</strong> Färbungen wie<strong>der</strong> zu<br />

erkennen und von an<strong>der</strong>en Figuren zu unterscheiden.<br />

Beispiel:<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>24 Jürgen Roth


Wahrnehmung räumlicher Beziehungen<br />

Fähigkeit Beziehungen zwischen räumlichen Objekten zu<br />

erkennen und zu beschreiben.<br />

Beispiel: Wo steht <strong>der</strong> Qua<strong>der</strong>?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>25 Jürgen Roth<br />

Wahrnehmung <strong>der</strong> Raumlage<br />

Fähigkeit zum Erkennen <strong>der</strong> Raum-Lage-Beziehung eines<br />

Gegenstandes zum Standpunkt <strong>der</strong> Person, die diesen<br />

Gegenstand wahrnimmt.<br />

Beispiele:<br />

1. Drei-Berge-Versuch von Piaget<br />

2.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>26 Jürgen Roth


Visuelle Unterscheidung<br />

Fähigkeit nicht nur Gemeinsamkeiten son<strong>der</strong>n auch<br />

Unterschiede zwischen Objekten zu erkennen.<br />

Beispiele:<br />

1. Sortieren und Klassifizieren geometrischer Körper<br />

2.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>27 Jürgen Roth<br />

Visuelles Gedächtnis<br />

Fähigkeit charakteristische Merkmale eines nicht mehr<br />

präsenten Objektes vorstellungsmäßig auf an<strong>der</strong>e<br />

präsente Objekte zu beziehen.<br />

Beispiele:<br />

1. Würfelförmigen<br />

felförmigen<br />

Baustein stein suchen.<br />

2.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>28 Jürgen Roth


Kopfgeometrie<br />

Senftleben_Erkundungen_zur_Kopfgeometrie<br />

Eine Möglichkeit zur För<strong>der</strong>ung des räumlichen<br />

Vorstellungsvermögens ist die Kopfgeometrie.<br />

– Kopfgeometrie ist hilfsmittelfreie <strong>Geometrie</strong>,<br />

sie kommt ohne gegenständliche Modelle o<strong>der</strong><br />

Bil<strong>der</strong> aus.<br />

– Nur Vorstellungen über geometrische Objekte<br />

und sprachlich formuliertes Wissen über sie<br />

bilden das „Handwerkszeug” zum Lösen kopfgeometrischer<br />

Aufgaben.<br />

– Die Aufgaben werden mündlich o<strong>der</strong> schriftlich<br />

(evtl. auch bildhaft o<strong>der</strong> handelnd) gestellt,<br />

aber nur im Kopf gelöst (ohne Papier & Bleistift,<br />

Computer …)<br />

– Die Ergebnisse werden mündlich o<strong>der</strong> schriftlich<br />

dargestellt.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>29 Jürgen Roth<br />

Kopfgeometrie Kopfrechnen<br />

Kopfrechnen und Kopfgeometrie unterscheiden sich<br />

wesentlichen voneinan<strong>der</strong>!<br />

– Kopfrechnen:<br />

An elementaren Aufgaben werden Algorithmen<br />

abgearbeitet und automatisiert.<br />

– Kopfgeometrie:<br />

Das Lösen geometrischer Aufgaben im Kopf<br />

erfor<strong>der</strong>t die Fähigkeit sich geometrische<br />

Gebilde vorstellen zu können, ihre Lage, ihre<br />

Größe und ihre Form zu variieren, sie zu<br />

kombinieren und dabei das Wissen über sie<br />

anzuwenden.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>30 Jürgen Roth


Kopfgeometrie besteht aus drei Phasen<br />

1. Phase: Vorstellung <strong>der</strong> Fragestellung<br />

Sprache<br />

Sprache + Gestik<br />

Sprache + Bild bzw. Modell<br />

2. Phase: Räumliches Vorstellen, Operieren im Kopf<br />

3. Phase: Präsentation <strong>der</strong> Ergebnisse<br />

Sprache<br />

Sprache + Gestik<br />

Sprache + Bild bzw. Modell<br />

In Abhängigkeit von den Mitteln, die in <strong>der</strong> 1. und 3. Phase erlaubt<br />

sind ergibt sich einen Abfolge des Schwierigkeitsgrades.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>31 Jürgen Roth<br />

Kopfgeometrie muss vorbereitet werden!<br />

PIAGET (1971):<br />

Das Denken basiert auf verinnerlichte Handlungen.<br />

Empirische Untersuchungen belegen: Der handlungsorientierte<br />

und experimentelle Einsatz von Modellen ist für die Entwicklung<br />

<strong>der</strong> Raumvorstellung im <strong>Geometrie</strong>unterricht äußerst wichtig ist.<br />

Durch sinnliche Wahrnehmungen entstehen Vorstellungsbil<strong>der</strong>,<br />

die auch ohne das Vorhandensein <strong>der</strong> realen Objekte verfügbar<br />

sind und gedanklich verän<strong>der</strong>t werden können.<br />

Die Schüler sollten durch operative Aktivitäten auf niedrigerer<br />

Stufe (z. B. Arbeiten mit konkreten Materialien, Anfertigen von<br />

Zeichnungen, … ) ausreichend Gelegenheit zur Ausbildung und<br />

Stärkung ihrer räumlichen Vorstellungen bekommen.<br />

Bei Vorstellungsproblemen sollte, auf die handelnde Ebene mit<br />

Materialen zurückgegriffen werden.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>32 Jürgen Roth


Papierfalten (im Kopf)<br />

Quadrat<br />

falten<br />

falten<br />

einschneiden<br />

Wie sieht das aufgefaltete<br />

Papier<br />

nun aus?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>33 Jürgen Roth<br />

Papierfalten (im Kopf)<br />

Wie sieht das<br />

aufgefaltete<br />

Papier jeweils<br />

anschließend<br />

aus?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>34 Jürgen Roth


Papierfalten (im Kopf)<br />

Lösungen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>35 Jürgen Roth<br />

Methodische Anmerkungen<br />

Abstufung des Schwierigkeitsrades<br />

(bei „Faltaufgaben“ z. B. zunächst nur einmal falten)<br />

Bei Schwierigkeiten evtl. Kontrollinformationen anbieten von<br />

denen nur eine richtig ist.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>36 Jürgen Roth


Methodische Anmerkungen<br />

Kontrollfragen <strong>der</strong> Lehrerin<br />

– Wie viel Schichten Papier liegen nach dem Falten<br />

übereinan<strong>der</strong>?<br />

– Wo befinden sich beim zusammengefalteten Papier<br />

die Faltachsen?<br />

die Rän<strong>der</strong> des aufgefalteten Blattes?<br />

– Wie würde das aufgefaltete Blatt aussehen, wenn man nach<br />

dem Falten nur die Ecken abgeschnitten hätte?<br />

Vorstellungen konkretisieren<br />

– Beim vorgestellten Operieren die Augen schließen.<br />

(Keine Ablenkung durch Umwelt bzw. statische Aufgabenstellungen.)<br />

– Vorstellend kinästhetisch arbeiten.<br />

Z. B. ein imaginäres Blatt mit den Händen falten, Schnitte ausführen<br />

(z. B. durch deuten mit dem Zeigefinger auf die Schnittkanten).<br />

Solche Vorstellungen helfen wirklich! Probieren Sie es aus.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>37 Jürgen Roth<br />

Würfelschnitte<br />

Lassen sich die Schnittflächen <strong>der</strong> geschnittenen<br />

Würfel mit einem Schnitt erzeugen?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>38 Jürgen Roth


Würfelschnitte - Lösungshinweis<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>39 Jürgen Roth<br />

Würfelteile<br />

Welche <strong>der</strong> acht<br />

Teile lassen sich<br />

zu einem Würfel<br />

zusammensetzen?<br />

A – C; B – H; D – F; E – G<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>40 Jürgen Roth


Drei-Tafel-Bil<strong>der</strong><br />

Existiert <strong>der</strong><br />

jeweilige Körper?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>41 Jürgen Roth<br />

Verdecktes Viereck<br />

Um welche Vierecke könnte es sich jeweils handeln?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>42 Jürgen Roth


Körperansichten<br />

Aus welcher Richtung siehst du die Körper im linken Bild so?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>43 Jürgen Roth<br />

Puzzle<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>44 Jürgen Roth


Entwicklung des Räumlichen Denkens (Piaget)<br />

Präoperationale Phase<br />

(ca. 2 bis ca. 7 Jahre)<br />

Topologische Beziehungen<br />

Kategoriale Relationen<br />

offen / geschlossen<br />

verbunden / unverbunden<br />

innen / außen<br />

nah / fern …<br />

Konkret-operationale Phase<br />

(ab ca. 7 Jahre)<br />

Projektive Beziehungen<br />

Ordnungsrelationen<br />

A kommt vor B<br />

X liegt rechts von Y …<br />

Relativität <strong>der</strong> Standpunkte<br />

Euklidische Beziehungen<br />

Distanzrelationen<br />

Konstruktion von Linien<br />

Figur, Körper<br />

konstante Maßeinheit<br />

Konstantes Bezugssystem<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>45 Jürgen Roth<br />

Entwicklung des Räumlichen Denkens (Piaget)<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>46 Jürgen Roth


<strong>4.</strong>3 Begriffsbildung<br />

in <strong>der</strong> <strong>Geometrie</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>47 Jürgen Roth<br />

Was ist ein Begriff?<br />

Begriffe<br />

– sind die Bausteine menschlichen Wissens,<br />

– bezeichnen keinen Einzelobjekte son<strong>der</strong>n<br />

charakterisieren eine ganze <strong>Klasse</strong> von Objekten,<br />

– können durch<br />

Konstruktion (genetische Definition),<br />

Abstraktion (Konventionaldefinition) o<strong>der</strong><br />

Spezifikation aus einem Oberbegriff (Realdefinition)<br />

gewonnen werden,<br />

– verdichten Informationen,<br />

– organisieren das Verhalten,<br />

– sind die Grundlage <strong>der</strong> sprachlichen Kommunikation,<br />

– beeinflussen die Leistungen des Gedächtnisses und<br />

das Problemlösen.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>48 Jürgen Roth


Rolle von Begriffen<br />

Leitbegriff eines Themenstrangs<br />

Figur, Messen …<br />

Schlüsselbegriff einer Unterrichtssequenz<br />

Symmetrie, Vierecke …<br />

Zentraler Begriff einer Unterrichtseinheit<br />

Arbeitsbegriff<br />

Begriff, <strong>der</strong> in <strong>der</strong> Unterrichtseinheit erarbeitet wird.<br />

rechter Winkel, Symmetrieachse …<br />

Benennung, um über Sachverhalte überhaupt<br />

ohne Umschreibung sprechen zu können.<br />

Arbeitsbegriffe werden im Unterricht durch den<br />

Gebrauch vertraut.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>49 Jürgen Roth<br />

Stufen des Begriffsverständnisses<br />

1. Intuitives Begriffsverständnis<br />

Der Begriff als Phänomen.<br />

Beispiele kennen.<br />

2. Inhaltliches Begriffsverständnis<br />

Der Begriff als Träger von Eigenschaften<br />

Eigenschaften kennen.<br />

3. Integriertes Begriffsverständnis<br />

Der Begriff als Teil eines Begriffsnetzes<br />

Beziehungen von Eigenschaften untereinan<strong>der</strong><br />

und Beziehungen zu an<strong>der</strong>en Begriffen kennen.<br />

<strong>4.</strong> Formales Begriffsverständnis<br />

Einbettung des Begriffs in einen<br />

axiomatischen Aufbau <strong>der</strong> <strong>Geometrie</strong>.<br />

Seiten<br />

Rechteck<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>50 Jürgen Roth


Modelle langfristigen Begriffslernens<br />

Lernen durch Ansammeln<br />

Weitgehend isolierte Einzelheiten.<br />

Lernen als Ersteigen von Stufen<br />

Reflexion und Analyse bereits erworbenen Wissens<br />

führt zu Wissen höherer Qualität. Höhere Stufe<br />

(u. U. mehrere Stufen nacheinan<strong>der</strong>)<br />

Lernen durch Erweiterung<br />

Neue Objekte beseitigen Grenzen, auf die man beim<br />

operieren mit den bisherigen Objekten stößt.<br />

Vertrautes wird nun in neuem Licht gesehen.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>51 Jürgen Roth<br />

Begriffe als …<br />

Quelle von Problemstellungen<br />

Umkreis Welche Polygone besitzen einen Umkreis?<br />

Mittel zur Präzisierung von Problemstellungen<br />

„Wann sind Figuren ähnlich?“ Ähnlichkeitsabbildung<br />

Lösungshilfe für Probleme<br />

Dreieckskonstruktion Ortslinie<br />

Lösungen von Problemen<br />

Schnittfläche beim Schneiden einer Wurst Ellipse<br />

Mittel zur Sicherung von Problemlösungen<br />

Wo liegen die Orte, von denen man eine Strecke<br />

unter einem rechten Winkel sieht? Thaleskreis<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>52 Jürgen Roth


Verstehen eines Begriffs<br />

Lernende haben einen Begriff verstanden, wenn sie<br />

Bezeichnung des Begriffs kennen,<br />

Beispiele angeben und jeweils begründen können,<br />

warum es sich um ein Beispiel handelt,<br />

begründen können, weshalb etwas nicht unter einen<br />

Begriff fällt,<br />

charakteristische Eigenschaften des Begriffs kennen,<br />

Ober-, Unter- und Nachbarbegriffe kennen.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>53 Jürgen Roth<br />

Erarbeiten eines Begriffs<br />

Erfahrungen zum Begriff sammeln<br />

Handlungen (enaktive Repräsentation)<br />

Objekte darbieten<br />

Beispiele für Begriffe<br />

(ikonische Repräsentation)<br />

Merkmale entdecken<br />

Prinzip <strong>der</strong> Variation<br />

Prinzip des Kontrasts<br />

Sprache (benennen, beschreiben)<br />

Definition erarbeiten<br />

Charakterisierende Definition<br />

Genetische Definition<br />

Oberbegriff angeben<br />

Definierende Eigenschaft notwendige und<br />

hinreichende Bedingung für den Begriff<br />

Kritisch Reflektieren<br />

Definition durch möglichst „schwache“ For<strong>der</strong>ung<br />

Bezeichnung: Herkunft / evtl. Abgrenzung gegen Umgangssprache<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>54 Jürgen Roth


Unterrichtsphasen bei zentralen Begriffen<br />

Einstieg<br />

In einem geeigneten Problemkontext können ersten<br />

Vorstellungen vom Begriff entwickelt werden.<br />

Erarbeitung<br />

Umfang und Inhalt des Begriffs werden herausgearbeitet.<br />

Sicherung<br />

Beispiele und Gegenbeispiele helfen den Begriff gegen<br />

an<strong>der</strong>e Begriffe abzugrenzen und die Existenzfrage zu<br />

klären.<br />

Vertiefung<br />

Es werden Querverbindungen zu an<strong>der</strong>en Begriffen<br />

hergestellt und Spezialfälle (insbeson<strong>der</strong>e Grenzfälle)<br />

betrachtet. (Z. B. auch Variation <strong>der</strong> definierenden<br />

Eigenschaften.)<br />

Vertiefung & Sicherung Verankerung in <strong>der</strong> kognitiven Struktur<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>55 Jürgen Roth<br />

Beispiel: Tangente an einen Kreis<br />

Einstieg: Wie viele Punkte können ein Kreis und eine Gerade<br />

gemeinsam haben?<br />

Erarbeitung:<br />

Ergebnisse:<br />

Tangente, Berührpunkt,<br />

Sekante, 2 Schnittpunkte,<br />

Passante, keine gem. Punkte.<br />

Sicherung: Tangente zeichnen!<br />

Vertiefung: Besitzt die Figur aus Kreis und<br />

Tangente eine Symmetrieachse?<br />

Tangente steht senkrecht auf<br />

dem Berührpunktradius.<br />

Wie kann man die Tangente<br />

konstruieren?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>56 Jürgen Roth


Beispiel: Tangente an einen Kreis<br />

Vertiefung: Wie viele Tangenten an den Kreis verlaufen durch den<br />

Punkt P?<br />

Skizziere Sie!<br />

Wie kann man die Tangenten konstruieren?<br />

M P<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>57 Jürgen Roth<br />

van-Hiele-Modell<br />

Pierre und Dina van Hiele beschreiben fünf Denkebenen,<br />

die bei <strong>der</strong> Entwicklung des geometrischen Denkens durchlaufen<br />

werden.<br />

0. Niveaustufe:<br />

Anschauungsgebundenes Denken<br />

1. Niveaustufe:<br />

Analysieren geometrischer Figuren und Beziehungen<br />

2. Niveaustufe:<br />

Erstes Ableiten und Schließen<br />

3. Niveaustufe:<br />

Geometrisches Schließen / Deduktion<br />

<strong>4.</strong> Niveaustufe:<br />

Strenge, abstrakte <strong>Geometrie</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>58 Jürgen Roth


0. Anschauungsgebundenes Denken<br />

Räumliche Beziehungen werden nur in <strong>der</strong> unmittelbaren<br />

Umgebung von den Schülern erfasst.<br />

Geometrische Figuren werden als Ganzheiten gesehen,<br />

Einzelheiten o<strong>der</strong> Eigenschaften werden noch nicht erfasst.<br />

Geometrische Bezeichnungen bzw. Namen können gelernt<br />

werden und anschauliche Unterscheidungen zwischen<br />

ebenen Figuren o<strong>der</strong> Körperformen sind möglich, ohne dass<br />

spezifische Eigenschaften miteinan<strong>der</strong> verglichen werden.<br />

Auf dieser Stufe ist das<br />

geometrische Arbeiten<br />

weitgehend materialgebunden.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>59 Jürgen Roth<br />

1. Analysieren geom. Figuren & Beziehungen<br />

Durch Handlungserfahrungen und genaueres Betrachten<br />

können Schüler Einzelaspekte geometrischer Figuren<br />

unterscheiden und feinere <strong>Klasse</strong>neinteilungen vornehmen<br />

(z. B. zwischen den Dreiecksformen).<br />

Beziehungen zwischen Figuren (z. B. Rechteck - Quadrat) und<br />

Eigenschaften o<strong>der</strong> Größen (z.B. Umfang - Flächeninhalt)<br />

sind noch nicht einsehbar.<br />

Beispiele:<br />

– Geometrische Figuren<br />

durch Aufzählen ihrer<br />

Eigenschaften beschreiben.<br />

– Spiegelachsen in Figuren<br />

durch Falten, Legen u. a.<br />

herstellen bzw. bestimmen.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>60 Jürgen Roth


2. Erstes Ableiten und Schließen<br />

Beziehungen zwischen den Eigenschaften einer Figur und<br />

den Eigenschaften verwandter Figuren können erkannt<br />

werden.<br />

Es sind <strong>Klasse</strong>ninklusionen möglich und geometrische<br />

Definitionen verständlich.<br />

Dieses Verständnis erwächst aus experimentellen<br />

Erfahrungen, nicht über geometrische Axiome.<br />

Beispiele:<br />

– Vergleich <strong>der</strong> Eigenschaften von Quadrat und Rechteck.<br />

Jedes Quadrat ist auch ein Rechteck.<br />

– Bewusstes Verän<strong>der</strong>n von Viereckformen am Geobrett.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>61 Jürgen Roth<br />

3. Geometrisches Schließen/ Deduktion<br />

Diese und die nächste Niveaustufe sind für das <strong>Geometrie</strong>lernen<br />

im Grundschulalter nicht mehr relevant!<br />

Schlussfolgerungen als Grundlagen eines geometrischen<br />

Systems werden verstanden und angewandt.<br />

Zwischen geometrischen Axiomen, Definitionen, Sätzen,<br />

Beweisen u. a. kann unterschieden werden.<br />

<strong>4.</strong> Strenge, abstrakte <strong>Geometrie</strong><br />

Arbeiten in einem Axiomensystem und Vergleichen bzgl.<br />

verschiedener geometrischer Theorien.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>62 Jürgen Roth


van-Hiele-Modell Schlussbemerkungen<br />

Von beson<strong>der</strong>er Bedeutung auf den ersten Stufen des<br />

geometrischen Denkens ist für die VAN HIELES das<br />

Sammeln von Erkenntnissen über Handlungserfahrungen<br />

mit konkreten Materialien.<br />

Falten, Schneiden, Auslegen, Zerlegen, Kleben, Bemalen,<br />

Pflastern, Einpassen usw.<br />

Dabei kommt es darauf an, dass diese Materialien nicht<br />

einfach nur Spielzeuge sind, son<strong>der</strong>n dass die Schüler<br />

damit denkend handeln.<br />

Achtung:<br />

– Das Denkniveau ist Kontext- und Aufgabenabhängig!<br />

– Eine Zuordnung zu <strong>Klasse</strong>nstufen ist nicht möglich!<br />

– Anfor<strong>der</strong>ungen müssen dem aktuellen Denkniveau<br />

<strong>der</strong> Schülerinnen und Schüler angepasst werden!<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>63 Jürgen Roth<br />

<strong>4.</strong>4 Geometrische<br />

Kompetenzen bei<br />

Grundschülern<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>64 Jürgen Roth


Test zu den Geometrischen Fähigkeiten<br />

Richtige Lösungen:<br />

CZ D<br />

97 % 98 %<br />

2 Wochen nach Beginn des 1. Schuljahres<br />

Richtige Lösungen:<br />

CZ D<br />

68 % 18 %<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>65 Jürgen Roth<br />

Test zu den Geometrischen Fähigkeiten<br />

Richtige Lösungen:<br />

CZ D<br />

95 % 82 %<br />

2 Wochen nach Beginn des 1. Schuljahres<br />

Richtige Lösungen:<br />

CZ D<br />

73 % 55 %<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>66 Jürgen Roth


Test zu den Geometrischen Fähigkeiten<br />

Richtige Lösungen:<br />

CZ D<br />

66 % 57 %<br />

2 Wochen nach Beginn des 1. Schuljahres<br />

Richtige Lösungen:<br />

CZ D<br />

44 % 44 %<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>67 Jürgen Roth<br />

TIMSS-Grundschule<br />

3./<strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>68 Jürgen Roth


TIMSS-Grundschule<br />

3./<strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>69 Jürgen Roth<br />

TIMSS-Grundschule<br />

3./<strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>70 Jürgen Roth


TIMSS-Grundschule<br />

3./<strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>71 Jürgen Roth<br />

TIMSS-Grundschule<br />

3./<strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>72 Jürgen Roth


TIMSS-Grundschule<br />

3./<strong>4.</strong> <strong>Klasse</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>73 Jürgen Roth<br />

<strong>4.</strong>5 Räumliche<br />

Objekte<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>74 Jürgen Roth


Die Umwelt ist dreidimensionalen!<br />

im Raum<br />

– an Grenzen Stoßen (Ecken, Kanten, …)<br />

außerhalb geschlossener Räume<br />

– vieles wird nur in Teilen erfasst<br />

Objekte als Ganzes<br />

– geometrische Körperformen<br />

– vielfältige Aktivitäten<br />

– Eigenschaften analysieren<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>75 Jürgen Roth<br />

Körperansichten<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>76 Jürgen Roth


Wer sieht was?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>77 Jürgen Roth<br />

Schloss Neuschwanstein<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>78 Jürgen Roth


Schloss Neuschwanstein<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>79 Jürgen Roth<br />

Karten lesen und herstellen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>80 Jürgen Roth


Geostadt<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>81 Jürgen Roth<br />

Karte lesen – Orientierung im Raum<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>82 Jürgen Roth


Karte lesen – Orientierung im Raum<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>83 Jürgen Roth<br />

Aktivitäten<br />

Körperformen bauen<br />

– mit heterogenem Material<br />

– mit homogenem Material<br />

Körperformen ordnen und sortieren<br />

(Modelle, Gebrauchsgegenstände, Bil<strong>der</strong>, …)<br />

– kategoriesuchend<br />

– kategoriegeleitet<br />

Mögliche Vorgaben:<br />

Modell o<strong>der</strong> Abbildung als Prototyp<br />

Begriffswort und /o<strong>der</strong> klassenbildende Merkmale<br />

Form / Anzahl <strong>der</strong> Flächen, Größe (Länge <strong>der</strong> Kanten),<br />

Anzahl <strong>der</strong> Ecken, Größe <strong>der</strong> Winkel<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>84 Jürgen Roth


Mit Würfeln bauen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>85 Jürgen Roth<br />

Mit Würfeln bauen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>86 Jürgen Roth


Mit Würfeln bauen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>87 Jürgen Roth<br />

Körperformen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>88 Jürgen Roth


Würfel, Qua<strong>der</strong> (Zylin<strong>der</strong>, Pyramide, Kegel, Kugel)<br />

Herstellen<br />

– Vollkörper<br />

(Kartoffel, Holzstab, Knet, Styropor)<br />

– Kantenmodell<br />

(Knetkugeln & Zahnstocher,<br />

Trinkhalme und Pfeifenputzer,<br />

Papier)<br />

– Flächenmodell<br />

(Aus Würfelnetzen: Vom Netz<br />

zum Würfel & umgekehrt!)<br />

– Erkennen von Würfelnetzen<br />

– Würfelschnitte<br />

– Netz Schrägbild<br />

Schrägbil<strong>der</strong><br />

– Schatten eines Kantenmodells<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>89 Jürgen Roth<br />

Vollkörperwürfel<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>90 Jürgen Roth


Soma-Würfel<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>91 Jürgen Roth<br />

Würfel – Flächenmodell - Netz<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>92 Jürgen Roth


Würfelnetze?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>93 Jürgen Roth<br />

Würfelnetze?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>94 Jürgen Roth


Qua<strong>der</strong> und Würfel<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>95 Jürgen Roth<br />

Qua<strong>der</strong> und Würfel<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>96 Jürgen Roth


Qua<strong>der</strong> und Würfel<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>97 Jürgen Roth<br />

Qua<strong>der</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>98 Jürgen Roth


Qua<strong>der</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>99 Jürgen Roth<br />

Schatten eines Kantenmodells<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>100 Jürgen Roth


Körperformen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>101 Jürgen Roth<br />

Körperformen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>102 Jürgen Roth


Körperformen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>103 Jürgen Roth<br />

Platonische Körper<br />

Tetrae<strong>der</strong><br />

Hexae<strong>der</strong><br />

Oktae<strong>der</strong><br />

Dodekae<strong>der</strong><br />

Ikosae<strong>der</strong><br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>104 Jürgen Roth


Platonische Körper<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>105 Jürgen Roth<br />

Platonische Körper<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>106 Jürgen Roth


<strong>4.</strong>6 Ebene Figuren<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>107 Jürgen Roth<br />

Aktivitäten<br />

Legen<br />

freies Legen, Legen nach Vorgabe<br />

Auslegen, Umlegen vorgegebener Teile<br />

– Material<br />

heterogen (Postkartenpuzzle, Tangram)<br />

homogen<br />

(identische Quadrate alle Zwillinge, Drillinge, …)<br />

Falten<br />

– Grundtechniken,<br />

– ebene (und räumliche) Objekte,<br />

– Faltbücher/-poster<br />

Spannen am Geobrett<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>108 Jürgen Roth


Legen und Zeichnen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>109 Jürgen Roth<br />

Legen mit Quadraten<br />

Bau diese neun Formen aus Quadraten nach.<br />

Welche Formen sind Vierlinge, Drillinge, Zwillinge?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>110 Jürgen Roth


Legen mit Quadraten<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>111 Jürgen Roth<br />

Tangram<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>112 Jürgen Roth


Tangram<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>113 Jürgen Roth<br />

Tangram<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>114 Jürgen Roth


Geobrett<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>115 Jürgen Roth<br />

Geobrett<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>116 Jürgen Roth


Geobrett<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>117 Jürgen Roth<br />

Regelmäßige Vielecke – Zeichenuhr<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>118 Jürgen Roth


Regelmäßige Vielecke – Zeichenuhr<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>119 Jürgen Roth<br />

Regelmäßige Vielecke – Zeichenuhr<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>120 Jürgen Roth


Regelmäßige Vielecke – Zeichenuhr<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>121 Jürgen Roth<br />

Ähnlichkeit<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>122 Jürgen Roth


Ähnlichkeit<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>123 Jürgen Roth<br />

<strong>4.</strong>7 Symmetrie<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>124 Jürgen Roth


Symmetrie in <strong>der</strong> Umwelt<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>125 Jürgen Roth<br />

M. C. Escher<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>126 Jürgen Roth


M. C. Escher<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>127 Jürgen Roth<br />

M. C. Escher<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>128 Jürgen Roth


Achsensymmetrie - Spiegeln<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>129 Jürgen Roth<br />

Achsensymmetrie - Spiegeln<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>130 Jürgen Roth


Achsensymmetrie - Spiegeln<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>131 Jürgen Roth<br />

Spiegelbuch<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>132 Jürgen Roth


Spiegelbuch<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>133 Jürgen Roth<br />

Drehsymmetrie<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>134 Jürgen Roth


Drehsymmetrie<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>135 Jürgen Roth<br />

Drehsymmetrie<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>136 Jürgen Roth


Verschieben, Spiegeln, Drehen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>137 Jürgen Roth<br />

Spiegelsymmetrie<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>138 Jürgen Roth


Verschiebungssymmetrie<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>139 Jürgen Roth<br />

Verschieben, Spiegeln, Drehen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>140 Jürgen Roth


Parkettierung<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>141 Jürgen Roth<br />

Parkettierung<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>142 Jürgen Roth


<strong>4.</strong>8 Messen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>143 Jürgen Roth<br />

Stufen bei <strong>der</strong> Behandlung von Größen<br />

1. Stufe: Erfahrungen in Sach- und Spielsituationen sammeln<br />

2. Stufe: Direktes Vergleichen von Repräsentanten<br />

3. Stufe: Indirektes Vergleichen mit Hilfe selbst gewählter<br />

Maßeinheiten<br />

– ein drittes Objekt als Vermittler benutzen<br />

– ein Objekt als selbst gewählte Einheit benutzen<br />

<strong>4.</strong> Stufe: Indirektes Vergleichen mit Hilfe standardisierter<br />

Maßeinheiten, Messen mit verschiedenen Messgeräten<br />

5. Stufe: Umrechnen: Verfeinern und Vergröbern <strong>der</strong><br />

Maßeinheiten<br />

6. Stufe: Aufbau von Größenvorstellungen<br />

7. Stufe: Rechnen mit Größen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>144 Jürgen Roth


Messen und Zeichnen<br />

Zeichne Strecken von 3 cm, 5 cm, 6 cm und 9 cm Länge.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>145 Jürgen Roth<br />

Längen messen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>146 Jürgen Roth


Längen messen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>147 Jürgen Roth<br />

Flächen messen<br />

Wie viele Meterfliesen (Quadratmeter)<br />

passen ungefähr in das <strong>Klasse</strong>nzimmer?<br />

Wie viele Kin<strong>der</strong> können sich bequem auf eine Meterfliese stellen?<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>148 Jürgen Roth


Flächen messen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>149 Jürgen Roth<br />

Themenkreis Flächeninhalt<br />

Flächenmessung<br />

Seitenlängen<br />

aus N<br />

Seitenlängen<br />

aus Q +<br />

Seitenlängen<br />

aus R +<br />

Flächeninhalt?!<br />

Axiome des<br />

Flächeninhalts<br />

Ergänzungsgleichheit<br />

Flächenvergleich<br />

Zerlegungsgleichheit<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>150 Jürgen Roth


Axiome des Flächeninhalts<br />

1. Nichtnegativität:<br />

Die Maßzahl A des Flächeninhalts ist nicht negativ.<br />

A 0<br />

2. Normierung:<br />

Ein Quadrat <strong>der</strong> Seitenlänge 1 LE hat den Flächeninhalt<br />

A 1 LE2 .<br />

3. Additivität:<br />

Der Flächeninhalt einer Figur ist gleich <strong>der</strong> Summe <strong>der</strong><br />

Flächeninhalte <strong>der</strong> Teilfiguren, in die die Fläche zerlegt<br />

werden kann.<br />

j k j k F j F k <br />

A(F) A(F 1 … F n) A(F 1) … A(F n)<br />

<strong>4.</strong> Kongruenzaxiom:<br />

Kongruente Figuren haben denselben Flächeninhalt.<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>151 Jürgen Roth<br />

Rechtecksflächeninhalt (a,b N)<br />

Flächenmessung:<br />

Auslegen mit<br />

Einheitsquadraten.<br />

b Reihen, zu je a<br />

Einheitsquadraten.<br />

A = a ·b<br />

b<br />

1 LE²<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>152 Jürgen Roth<br />

a


Rechtecksflächeninhalt<br />

p·s<br />

r ·q<br />

,<br />

q·s<br />

s·q<br />

+<br />

Q<br />

Zerlegung des Einheitsquadrates<br />

in (qs)² Teilquadrate<br />

des 1<br />

LE²<br />

Flächeninhalts : (q·s)²<br />

Flächenmessung:<br />

p r<br />

( q, s<br />

Q + )<br />

Auslegen mit Teilquadraten des Einheitsquadrates.<br />

p·s Reihen, zu je r·q Teilquadraten.<br />

1 p<br />

s<br />

r q p<br />

r<br />

A psrq <br />

2<br />

q<br />

s q<br />

s<br />

q<br />

s q<br />

s<br />

<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>153 Jürgen Roth<br />

Rechtecksflächeninhalt (a,b R)<br />

a<br />

b<br />

mit<br />

a<br />

n<br />

<br />

n A ; a<br />

<br />

n<br />

n n B ; b<br />

, b , A , B<br />

n<br />

n<br />

n<br />

<br />

Q<br />

B3 B4 b4 b3 <br />

an<br />

n ; An<br />

b n B<br />

ab<br />

B 1<br />

B 2<br />

b<br />

b2 b1 ist eine Intervallschachtelung<br />

für den Flächeninhalt.<br />

p<br />

q<br />

r<br />

s<br />

qs Teilstrecken<br />

p r<br />

<br />

q s<br />

1<br />

qs Teilstrecken<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>154 Jürgen Roth<br />

a 1<br />

a 2<br />

a 3<br />

a 4<br />

a<br />

A 4<br />

A 3<br />

A 2<br />

A 1<br />

1


Flächeninhaltsbestimmung<br />

Rechteck<br />

Dreieck<br />

Polygon<br />

Kreis<br />

Flächenmessung, d. h. Auslegen mit<br />

Einheitsquadraten (bzw. Intervallschachtelung)<br />

Flächenvergleich<br />

mit dem Rechteck<br />

Triangulierung<br />

(Einteilen in Dreiecke)<br />

Intervallschachtelung<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>155 Jürgen Roth<br />

Kreisinhaltsbestimmung<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>156 Jürgen Roth


Fläche eines Kontinents (Antarktika)<br />

Schätze die Fläche <strong>der</strong><br />

Antarktis, indem du den<br />

Maßstab <strong>der</strong> Karte<br />

benutzt.<br />

Schreibe deine<br />

Rechnung auf und<br />

erkläre, wie du zu deiner<br />

Schätzung gekommen<br />

bist.<br />

(Du kannst in <strong>der</strong> Karte<br />

zeichnen, wenn dir das<br />

bei deiner Schätzung<br />

hilft.)<br />

PISA-Aufgabe<br />

Kilometer<br />

200 400 600 800<br />

0<br />

1000<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>157 Jürgen Roth<br />

Idee: „Auslegen“ mit einer Einheitsfläche<br />

Schätze die Fläche <strong>der</strong><br />

Antarktis, indem du den<br />

Maßstab <strong>der</strong> Karte<br />

benutzt.<br />

Schreibe deine<br />

Rechnung auf und<br />

erkläre, wie du zu deiner<br />

Schätzung gekommen<br />

bist.<br />

(Du kannst in <strong>der</strong> Karte<br />

zeichnen, wenn dir das<br />

bei deiner Schätzung<br />

hilft.)<br />

PISA-Aufgabe<br />

Fläche mit Schelfeistafeln:<br />

13 975 000 km 2<br />

Kilometer<br />

200 400 600 800<br />

0<br />

1000<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>158 Jürgen Roth


Parallelogramm<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>159 Jürgen Roth<br />

Parallelogramm<br />

Parallelogrammflächen, die in<br />

<strong>der</strong> Länge einer Seite und <strong>der</strong><br />

zugehörigen Höhe übereinstimmen<br />

sind zerlegungsgleich.<br />

F<br />

Beweisidee: ADF ~ BCE<br />

Voraussetzung: [CD] [EF] <br />

E<br />

F<br />

A B<br />

D E<br />

A B<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>160 Jürgen Roth<br />

D<br />

C<br />

C


Flächeninhaltsbestimmung beim Trapez<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>161 Jürgen Roth<br />

Volumen messen (Größenvorstellung)<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>162 Jürgen Roth


<strong>4.</strong>9 Zeichnen<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>163 Jürgen Roth<br />

<strong>Didaktik</strong> <strong>der</strong> Grundschulmathematik II WS 2004/05 <strong>4.</strong>164 Jürgen Roth

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