Informationen zu den Vorträgen und Workshops Mathematik Physik

Informationen zu den Vorträgen und Workshops
Mathematik
Prof. Dr. Wilfried Herget, Halle
Fermi-Aufgaben und Foto-Fragen – und was man
von ihnen lernen kann
Fermi-Aufgaben und Foto-Fragen sind ungewöhnliche, offene
Aufgabenstellungen, vorwiegend für die S I. Typisch
dabei ist, dass nicht das Rechnen im Zentrum steht, sondern
die Schritte vor und nach dem Rechnen: das Schätzen, Messen,
Recherchieren, das Mathematisieren, das Übersetzen in
die Sprache der Mathematik, das Finden verschiedener Lösungswege
– und das Interpretieren und Bewerten der Ergebnisse.
Welchen Wert versprechen solche Aufgaben für
einen nachhaltigen Lernprozess? Was können sie zu einem
an Kompetenzen orientierten Mathematikunterricht beitragen?
Und: Welche Anregungen ergeben sich daraus für den
„Rest des Mathematikunterrichts“?
StD Dr. Michael Lippa, Bochum
Kontextorientierte Aufgaben im Untericht und in
zentralen Prüfungen
Kontextorientierte Aufgaben sind wichtig, denn sie können
zu einem tieferen Verständnis mathematischer Strukturen
beitragen, die Fähigkeit zum Transfer auf Anwendungssituationen
verbessern, die Motivation zur Mitarbeit erhöhen und
die Legitimation von Mathematik als allgemeinbildendes
Fach unterstützen. Nach Abgrenzung der Begriffe eingekleidet
und kontextorientiert werden zentral gestellte
Prüfungsaufgaben untersucht, ob sie den Anforderungen der
Kontextorientierung genügen. Aus diesen Überlegungen und
beispielhaften Prüfungsaufgaben werden Kriterien abgeleitet,
die kontextorientierte Aufgaben erfüllen sollten.
OStR Thomas Unkelbach, Leverkusen
Materialien zum selbstständigen Arbeiten in Mathematik
Auf dem Internetportal www.selbstlernmaterial.de stellt
Thomas Unkelbach sowohl für Schüler(innen) als auch für
Lehrer(innen) unterrichtsbegleitende Materialien zum
selbstständigen Arbeiten in Mathematik und Physik bereit.
Der Autor erläutert das Konzept des Portals am Beispiel einiger
Unterseiten der Website zu verschiedenen Inhalten aus
Sek. I und II und zeigt, wie im und neben dem Unterricht
mit den bereitgestellten Materialien gearbeitet werden kann.
Prof. Dr. Susanne Prediger, Dortmund
Vom Problem zum Konzept und zurück –
Ansätze zur nachhaltigen Entwicklung mathematischer
Vorstellungen
Mathematische Konzepte sind Werkzeuge, um die Phänomene
der Welt zu ordnen, so Freudenthal 1983. Mit Konzepten
unterrichtlich umzugehen führt allerdings nicht automatisch
dazu, dass Lernende sie auch außerhalb des Unterrichts
aktivieren. An Beispielen aus allen Schulstufen werden
Ansätze vorgestellt, die die Chancen erhöhen, dass Mathematik
tatsächlich als Verstärker des Alltagsdenkens
eingesetzt wird.
Physik
Prof. Dr. Oliver Schwarz, Siegen
Kosmische u. anthropogene Strahlungsantriebe im
Vergleich – was ein astronomisch orientierter Physikunterricht
zur Klimadiskussion beitragen kann
Der anthropogen verursachte Strahlungsantrieb, ein Schlüsselbegriff
im Bericht des Weltklimarates, hat eine besorgniserregende
Größenordnung erreicht. Doch was verbirgt
sich hinter diesem Fachbegriff? Und wie kann man sich die
im Bericht des Weltklimarates genannten Zahlenwerte für
verschiedene Strahlungsantriebe veranschaulichen? In der
Astronomie sind verschiedene kosmische Strahlungsantriebe
bekannt, von denen wir zudem wissen, welche Auswirkungen
sie auf das Weltklima im Laufe der Erdgeschichte
hatten.
Prof. Dr. Wolfram Winnenburg, Siegen
Galaxien mit Überlichtgeschwindigkeit!
Eines der wichtigsten Ergebnisse des 20. Jahrhunderts war
die Entdeckung der allgemeinen Galaxiendrift durch E. P.
Hubble. Aus dem Hubble-Gesetz lässt sich folgern, dass
sich Galaxien ab einem bestimmten Abstand, dem sog.
Hubble-Abstand, mit Geschwindigkeiten größer als die des
Lichtes von uns entfernen müssten. Bedeutet eine Existenz
überlichtschneller Galaxien gar, dass das Hubble-Gesetz
falsch ist?
Dr. Ludolf von Alvensleben, Göttingen
Von fliegenden Kissen, stoßenden Magneten und
brennenden Metallen – Kabellose Messwerterfassung
im naturwissenschaftlichen Unterricht
Anhand von einfachen Live-Experimenten wird ein völlig
neuartiges Konzept der Messwerterfassung und -auswertung
vorgestellt. Wesentliche Grundideen dieser Neuentwicklung
sind eine intuitive, einfach zu bedienende PC-
Oberfläche mit großer Übersichtlichkeit und automatischer
Sensorerkennung sowie der Verzicht auf störende Kabel.
Damit steht das Experiment im Fokus des Unterrichts und
es können bisher nicht möglich gewesene Messungen (z.B.
in fliegenden Kissen) spielend leicht umgesetzt werden.
Dr. Jochen Kuhn, Landau
Authentische Aufgaben und Bildungsstandards:
Wichtige Aspekte und empirische Ergebnisse einer
kontextorientierten Aufgabenkultur
Die Bedeutung einer anforderungsspezifischen Aufgabenkultur
im naturwissenschaftlichen Unterricht nimmt immer
mehr zu. Gründe hierfür sind u.a. die Ergebnisse der internationalen
Schulleistungs-Vergleichsstudien der letzten
Jahre (z.B. TIMSS, PISA) sowie die erforderliche
Konkretisierung der in den sprachlich abstrakt gehaltenen
Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss
formulierten Kompetenzen. Das Vortragsthema befindet
sich im Spannungsfeld dieser Thematik und der daraus
resultierenden Entwicklung einer Aufgabenkultur u.a. zur
Umsetzung der Bildungsstandards im Fach Physik.

Chemie
StD a.D. Roland Meloefski, Essen
Vom Alltags- zum Fachbegriff ─Über die Notwendigkeit,
im Unterricht Vorstellungen zu entwickeln
Das Erfassen von Sachverhalten und die Erkenntnisgewinnung
geschieht über Sprache. Das Anliegen des Unterrichts
ist auf die Umwandlung der Alltagsbegriffe in Fachbegriffe
und auf begriffliche Neuschöpfungen gerichtet. Auf der
Grundlage der Fachbegriffe lässt sich die Fachsprache entwickeln.
Begriffsbildung ist eingebettet in Kontexte kognitiver
Art und stellt den Vollzug einer bestimmten Kombination
von Prozessschritten des Erkennens im Sinne der Informationsverarbeitung
dar. Ausgehend von der Frage “Was
ist ein Begriff?” wird zunächst versucht, die Beziehung von
Alltagsbegriff und Fachbegriff zu klären. Weiterhin werden
der analytische und der synthetische Weg der Begriffsbildung
an je einem Beispiel aus dem Unterricht
dargestellt. Anschließend werden einige methodische Hinweise
zum Begriffslernen im Unterricht angesprochen.
Monika Holländer, Dortmund
Einsatz des Advance Organizers als Strukturierungshilfe
im Chemieunterricht
Der Chemieunterricht wird vielfach als schwierig empfunden.
Als eine Ursache wird vermutet, dass die Zusammenhänge
zwischen den bearbeiteten Themen nicht hinreichend
deutlich werden. Durch den Einsatz eines Advance Organizers
soll für die Lernenden einerseits die Struktur der Inhalte
einer Unterrichtseinheit transparent und andererseits
die Einordnung der Lerngegenstände in ein Gesamtkonzept
verbessert werden. In einer aktuellen Studie wurde untersucht,
ob es gelingt, durch den Einsatz eines Advance Organizers
die Lernleistung zu verbessern und eine positivere
Einstellung zur betreffenden Unterrichtseinheit zu erzielen.
StR´ Dr. Jolanda Hermanns, Gevelsberg
Konzepte zum projektorientierten Chemieunterricht
Projektorientierter Chemieunterricht wird gerne als Unterrichtsform
ausgewählt, weil er gut an die Lebenswirklichkeit
anknüpfen kann. Innerhalb dieser Unterrichtsform steht
eine Vielzahl an Methoden zur Verfügung. Durch ein dem
eigentlichen Projekt vorgeschaltetes Stationenlernen kann
der Wissenshorizont der Schüler erweitert werden. Zur
Strukturierung können Projektmodule zu einzelnen Themen
vorbereitet und den Schülern zur besseren Orientierung zur
Verfügung gestellt werden. Für die Ergebnispräsentation
bieten sich die Durchführung einer Ausstellung, die Anfertigung
einer Facharbeit und die Gestaltung einer Homepage
an. An ausgewählten Beispielen aus dem Schulalltag werden
verschiedene Konzepte zum projektorientierten Chemieunterricht
vorgestellt. Themen sind hierbei Vitamine,
Arzneimittel sowie als fächerverbindendes Thema Boden.
Biologie
Prof. Dr. Hans-Jörg Jacobsen, Hannover
Was ist ein ökologischer Schaden? – Grüne
Gentechnik unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit
Der „ökologische Schaden”, d.h. das Verändern der
Biodiversität begann mit der Entwicklung der Landwirtschaft
und hat zu einer großen innerartlichen Vielfalt bei
den Kulturpflanzen geführt, die es zu bewahren gilt (was in
Genbanken auch geschieht). Seit etwas mehr als 100 Jahren
nutzt man die wissenschaftliche Pflanzenzüchtung, um Erträge
und Qualität der Nutzpflanzen zu steigern. Heute
stehen pro Jahr Ertragssteigerungen von etwa 1% einem
Bevölkerungswachstum von 1,3%-1,5% bei abnehmender
(1% pro Jahr) Nutzfläche gegenüber. Vor diesem Hintergrund
bilden neue Zuchtmethoden eine Option, die zu vernachlässigen
fahrlässig wäre. Die grüne Gentechnik steht
zur Zeit besonders im Brennpunkt, es sollen daher ihre
Methoden und die Ergebnisse ihrer Anwendung auf dem
Hintergrund des Nachhaltigkeitsbegriffs vorgestellt und
diskutiert werden.
Prof. em. Dr. Eberhard Schmidt, Dülmen
Der Mensch, nur ein vernunftbegabter Schimpanse?
Ein Konzept zur menschlichen Evolution
Evolutionsbiologie steht für die Geschichtlichkeit des Lebendigen.
Die Abstammungslehre (Deszendenztheorie,
Phylogenese) wurde abgeleitet aus der abgestuft hierarchischen
Ähnlichkeit der rezenten Formen-Mannigfaltigkeit,
gültig sind dafür nach wie vor die Kriterien der phylogenetischen
Systematik. Direkte Belege mit raum-zeitlicher Zuordnung
liefern die leider nur lückenhaft überlieferten, aber
insgesamt passenden Fossilien. Die aktuelle molekular-genetische
Stammbaum-Rekonstruktion hat als vordergründig
numerische Taxonomie ein anderes Konzept. Das führt
zu (in Lehrplänen oft verdrängten) Unstimmigkeiten und ist
eine Herausforderung für einen bildenden, Kompetenzen
fördernden Biologieunterricht. Die Evolution des Menschen
wird exemplarisch im Vortrag spezifiziert. Dazu gehört die
praktische Grundlegung mit der phylogenetisch orientierten
Analyse von Menschenaffen (Bewegungsapparat) in Projektarbeit
im Zoo.
OStR' Silvia Wenning, Essen
Kompetenzorientierte Aufgaben zur Diagnose von
Lern- und Leistungssituationen als Voraussetzung
für individuelle Förderung
Wesentliche Neuerungen der Kernlehrpläne für die S I sind
Kompetenz- und Output-Orientierung. So gilt es bei der
Unterrichtsentwicklung, nicht zuletzt auch vor dem Hintergrund
zentraler Abschlussprüfungen, Leistungen zu ermöglichen,
zu bewerten und rückzumelden. Es werden Aufgaben
aus dem Bundesprojekt „Biologie im Kontext“ vorgestellt,
die von einem Lehrerset zusammen mit einer Arbeitsgruppe
von Frau Prof. Sandmann (Universität Duisburg-
Essen) entwickelt worden sind. Die Aufgaben dienen einerseits
der Diagnose einer Unterrichtssituation, andererseits
aber auch der Diagnose der Leistungsentwicklung der
Schülerinnen und Schüler im Hinblick auf die vier
Kompetenzbereiche (Fachwissen, Erkenntnisgewinnung,
Kommunikation und Bewertung).

Informatik
PD Dr. Markus Borschbach, Thomas Leckelt, Münster
Evolutionäre Strategien als methodischer Lösungsansatz
im Informatikunterricht
Lehrplangemäß sind das Verständnis des „Algorithmenbegriffs“,
die „Abschätzung der Grenzen von Verfahren und
Methoden“ sowie die „Durchführung von Effizienzuntersuchungen“
wesentliche Ziele des Informatikunterrichts. Anhand
einfacher Beispiele wird das Verständnis für Probleme
vermittelt, die sich einem direktem Zugang durch exakte
Lösungsalgorithmen verschließen und die Häufigkeit dieses
Phänomens vergegenwärtigt. Durch einfache evolutionäre
Konzepte wird ein Lösungsansatz aufgezeigt, der einen
systematischen Zugang für Probleme ermöglicht, für die ansonsten
eine exponentielle Laufzeit eine akzeptable Lösung
für realistische Instanzen verhindert.
Ein Workshop ergänzt den Vortrag (12.15 - 13.45 Uhr).
Prof. Dr. Michael Stark, Dortmund
Computergraphik
Zu Beginn des Vortrages wird der Begriff Computergraphik
eingeführt und die Beziehungen des Gebiets zu anderen
Teilgebieten der Informatik herausgearbeitet. Nachfolgend
werden Beispiele für die wichtigsten Anwendungen der
Computergraphik vorgestellt. Anhand des Strahlverfolgungs
-Verfahrens zur fotorealistischen Bilderzeugung wird gezeigt,
dass die Computergraphik ein interdisziplinäres Gebiet
ist und welche Kenntnisse der Informatik, Mathematik
und Physik aus der Sekundarstufe II in ein Projekt zu diesem
Thema einfließen könnten. Abschließend wird auf aktuelle
Entwicklungen in der Computergraphik eingegangen.
Workshops
Mathekoffer
Es finden 2 Workshops zum Thema Arbeiten mit dem
Mathekoffer statt. Weitere Informationen und Anmeldung
auf der Internetseite: www.mathekoffer.mnu.de
StD Antonius Warmeling, Hagen
Analysis für realistische und relevante Anwendungen
14.45 bis 16.15 Uhr
In diesem Workshop können die Teilnehmer Aufgabenstellungen
bearbeiten, die auf der einen Seite reale Daten
als Grundlage haben und ebenso eine gewisse Relevanz für
das Leben. Auf der anderen Seite sind für Ihre Bearbeitung
Kenntnisse aus der Analysis nötig. Dazu gehören Fragestellungen
wie:
Was ist beim Bau von Hochgeschwindigkeitstrassen
zu beachten?
Wie entwickelt sich die Wirkstoffkonzentration eines
Medikaments im menschlichen Blut?
Welche Entwicklung kann man z.B. aus den Daten
einer Zeitreihe heraus lesen?
Wie hängen Steuer- , Grenzsteuer- und Durchschnittssteuerfunktion
zusammen?
Wie lange reichen unsere Ressourcen?
Die vorgestellten Beispiele sind zum großen Teil im Arbeitszusammenhang
der MUED entstanden. Ich habe sie in
meinem Unterricht im Leistungs- und zum Teil auch im
Grundkurs ausprobiert. Allen Beispielen ist gemeinsam,
dass zu ihrer Bearbeitung ein Computer-Algebra-System
unerlässlich ist. Im Workshop stehen allen Teilnehmern
ClassPad Rechner von Casio zur Verfügung.
Ingeborg Wehrmann, Düsseldorf
Individuelle Förderung ─ aber wie?
9.45 bis 11.15 Uhr
Am Beispiel der Unterrichtseinheit zur Genetik wird gezeigt,
wie Individualisierung, Diagnose und Förderung in
kooperativen Lernumgebungen eingesetzt werden können.
Der Workshop bietet die Möglichkeit zu einer aktuellen
Unterrichtssequenz Elemente der individuellen Förderung
zu erstellen.
Michael und Mathias Brüning, Bochum
Die digitale Lehrbuchreihe „Mathematik Verstehen
und Üben“ 13 bis 14.30 Uhr
Das Programmpaket „Mathematik Verstehen und Üben“
von KLSoft ist eine digitale Lernumgebung, welche alle
Unterrichtsgegenstände von Klasse 5 bis zum Abitur in
Form einer interaktiv gestalteten Lehrbuchreihe mit umfangreichem
Übungsmaterial und angebundenen Werkzeugen
erfasst. Durch gezielt abrufbare Hilfen und differenzierte
Rückmeldungen zu Problem- und Übungsaufgaben, durch
Tests und Diagnoseaufgaben zu Standardverfahren kann der
Lernprozess begleitet und effektiver gemacht werden.
Wesentliches Ziel des Workshops ist es, anhand von Aufgaben
aus der Software zu verdeutlichen, wie mathematische
Kompetenzen durch die spezifischen Möglichkeiten des
Computers (dynamische Visualisierungen, Interaktivität,
individuelle Hilfen und Kontrollen) in besonderer Weise
gefördert und gesichert werden können.
Falls möglich sollte ein Notebook mitgebracht werden.