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