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Gymnasium Maria Königin Lennestadt

 

Schwerpunktthema: Dynamische-Geometrie-Software im Mathematikunterricht

Unterrichtsassistentinnen: Eckhardt, Hanna & Bender, Julian

Berichte der Unterrichtsassistentinnen

Wimmelbilder und Escape-Games

Am Gymnasium Maria Königin wird ein besonderes Augenmerk auf die Schulung der Digitalkompetenzen der Schülerinnen und Schüler gelegt. Dazu besitzen alle Schülerinnen und Schüler der 7. Klassen ein Tablet, mit dem sie im Unterricht arbeiten. Alle Arbeitsblätter werden digital verteilt und können mithilfe einer Notizen-App wie GoodNotes und einem speziellen Stift bearbeitet werden. Auch der Taschenrechner ist durch eine App direkt auf dem Tablet abrufbar, sodass kein weiteres Gerät benötigt wird. Durch einen Prüfungsmodus in der Taschenrechner-App kann diese auch in Klassenarbeiten genutzt werden.

Wir Unterrichtsassistenten entwickelten für eine der siebten Klassen in den ersten Projektwochen Wimmelbilder mithilfe des Programms PowerPoint und Keynote. Durch die Nutzung von Wimmelbildern zur Aufbereitung von Aufgaben ist es möglich, Hilfestellungen und Kontrolllösungen direkt zugänglich zu machen, sodass „Hilfekärtchen“, wie sie zuvor noch am Pult ausgelegt wurden, nicht mehr benötigt werden. Der Einsatz von Wimmelbildern bietet auf diese Weise vielfältige Differenzierungsmöglichkeiten und bietet sich insbesondere für Übungs- und Wiederholungsphasen in heterogenen Lerngruppen an. Die Wimmelbilder können in Einzelarbeit und selbstständig von den Lernenden bearbeitet werden, sodass sie eine gewisse Entlastung für die Lehrkraft sein können. „Ich bin ein richtiger Wimmelbild-Fan geworden“, schwärmte die Lehrerin später vor ihren Kolleginnen und Kollegen und konnte sie direkt vom neuen Format überzeugen.

Das Wimmelbild-Prinzip kam auch in der Klausurvorbereitung zur Anwendung. Hierfür integrierten wir ein solches Bild in einen digitalen Escape-Room. Einige Schülerinnen und Schüler hatten sich in ihrer Freizeit bereits mit Escape-Games beschäftigt, für die meisten war es jedoch eine völlig neue Erfahrung. Beim Lesen der Geschichte tauchten sie in die Welt des Escape-Games ein und mimten sogar die darin eingebetteten Geräusche nach. Insbesondere der spielerische Charakter der Methode überzeugte die Schülerinnen und Schüler.

In der Jahrgangsstufe 9 testen wir dieses Aufgabenformat ebenfalls, indem wir ein digitales Quizformat – orientiert an der Show “Wer wird Millionär?” - in ähnlicher Form entwickelten. Das Quiz beinhaltet 15 Multiple-Choice-Fragen zum Thema Prozentrechnung. Anders als im Original stehen den Lernenden dabei keine Joker zu Verfügung und jede falsche Antwort führt dazu, dass man von vorn starten muss. Das Einbetten der Aufgaben in einen spielerischen Kontext spornte die Schülerinnen und Schüler an und gab ihnen einen zusätzlichen extrinsischen Anreiz, sich mit den Inhalten zu beschäftigen.

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3D-Druck-Modelle für Zerlegungsbeweise

Die 3D-Drucker im Digitallabor mussten nicht lange auf ihren ersten Einsatz warten. Besonders von der Möglichkeit, schnell und kostengünstig individuell angepasste Unterrichtsmaterialien herstellen zu können, waren die Lehrerinnen und Lehrer begeistert. Für den Unterricht in der Klasse 9 erstellten wir 3D-gedruckte Modelle zur Veranschaulichung der Zerlegungsbeweise für die Binomischen Formeln (vgl. Foto).

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Außerdem entwickelten wir gemeinsam mit der Lehrkraft einer 7. Klasse individuelle Modelle zum Thema „Terme erkunden“. Wir orientierten uns an Schulbuchaufgaben, in welchen Terme oft durch dreidimensionale Modelle, welche zweidimensional abgebildet sind, eingeführt und veranschaulicht werden. Mit dem 3D-Druck hatten wir die Möglichkeit diese Modelle tatsächlich in 3D herzustellen, sodass die Schülerinnen und Schüler die Modelle in die Hand nehmen und haptisch untersuchen konnten. Dies half ihnen, sich Flächen, die auf einer zweidimensionalen Abbildung des Modells nicht erkennbar sind, vorstellen zu können und entsprechende Terme aufzustellen.

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Die Lehrkraft setzte unsere Modelle in einer Stationsarbeit ein. Während des Unterrichts fiel uns auf, dass die Modelle die Lernenden anregten, sich über geeignete Termvorschriften auszutauschen. Zudem konnten sie in ihrem eigenen Lerntempo die Aufgaben bearbeiten. Neben diesen individuell auf die Bedürfnisse der Schülerinnen und Schüler zugeschnittenen Materialien haben wir weitere „Knobelspiele“ erstellt. Eine Lehrerin berichtete, dass sie vor vielen Jahren viele bekannte Legespiele bestellt und von ihrem eigenen Geld gekauft habe. „Die waren richtig teuer“, sagte sie uns. Einen ganzen Klassensatz „mal eben“ anzuschaffen, bedarf daher einer langen Überlegung und Abwägung. Mithilfe der 3D-Drucker konnten wir diese Materialien nun jedoch schnell und kostengünstig herstellen.

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3D-Druckstifte

Im Unterricht der Q1 kam zum ersten Mal eine neue Variante der 3D-Druck-Technologie zum Einsatz. Viele der Schülerinnen und Schüler haben bereits mit 3D-Drucker gearbeitet und sind in der schuleigenen 3D-Druck-AG aktiv, einen 3D-Druckstift kannten jedoch die wenigsten. Das Interesse am neuen Medium war sehr groß und alle warteten gespannt darauf, einmal selbst „in der Luft“ zeichnen zu können.

Für den Einsatz der Stifte erstellten wir Arbeitsblätter zum Themenbereich „Integralrechnung“. Dabei sollten die Schülerinnen und Schüler Ober- und Untersummen mit verschiedenen vorgegebenen Rechteckbreiten zu einem Intervallabschnitt zu einer Funktion f einzeichnen und im Anschluss mit dem 3D-Druckstift nachfahren. Nach kurzen Übungsrunden mit dem Stift hatten sie im Handumdrehen eigene kleine Modelle erstellt, die direkt aushärteten und vom Blatt gelöst werden konnten. Durch Übereinanderlegen der Modelle wurde das Grenzwertverhalten und die Annäherung von Ober- und Untersummen für kleiner werdende Rechteckbreiten sehr schnell deutlich.

Später haben wir uns außerdem mit Symmetrieeigenschaften von Funktionen beschäftigt und den Unterschied zwischen Integralen und Flächen herausgearbeitet. Mithilfe des 3D-Druckstiftes konnten die Schülerinnen und Schüler eingeschlossene (orientierte) Flächen zwischen Graphen und x-Achse nachfahren und ihre Modelle im Anschluss übereinanderlegen. Damit wurde eine Schätzung nach „Augenmaß“ relativiert und die Schülerinnen und Schüler hatten eine weitere Möglichkeit, ihre Ergebnisse zu überprüfen.

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GeoGebra

Ebenfalls zum Thema Integralrechnung entwickelten wir für den Mathematikunterricht GeoGebra-Applets, mithilfe derer die Schülerinnen und Schüler Schritt für Schritt an neuen Unterrichtsinhalte herangeführt werden können. Ein besonderer Vorteil bei der Nutzung von GeoGebra ist, dass auch auf bereits erstellte Inhalte anderer Nutzerinnen und Nutzer kostenlos zurückgegriffen werden kann. Wir nutzten z.B. den Integrator von H.-J. Elschenbroich (vgl. Foto).

 

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Im Rahmen des Unterrichtes der Klasse 6 haben wir ein Applet erstellt, das die Multiplikation von Brüchen visualisiert. Die genauen Werte von Zählern und Nennern können angepasst werden und lassen sich beliebig verändern. Auf diese Weise kann das Applet sowohl zur Ergebnissicherung als auch als (zusätzlicher) inhaltlich-anschaulicher Beweis verwendet werden. Auch ist die Nutzung dieses Applets im Unterrichtsgespräch oder in einer Erkundungsphase möglich.

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Daneben wurden interaktive Applets zur Verschriftlichung von konkreten Definitionen und Beweisen, zum Beispiel zur 3. binomischen Formel, erstellt. Mithilfe der Schiebereglern konnten die Kinder und Jugendlichen die dargestellten Definitionen oder Beweise nach und nach erweitern und konnten auf diese Weise die einzelnen Schritte besser nachvollziehen.

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Des Weiteren verwendeten wir GeoGebra auch als Konstruktions-Werkzeug im Unterricht. In einer 9. Klasse führten wir eine Stunde zum Thema „(Zusammengesetzte) Körper im Alltag und in der Umwelt“ durch, in der die Schülerinnen und Schüler die zu den Körpern zugehörigen parameterabhängigen Volumenfunktionen mit Hilfe des Programms modellieren konnten (vgl. Foto).

 

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Diese Arbeit schafft eine anschauliche Schnittstelle zwischen den Teildisziplinen Algebra und Geometrie in der Sekundarstufe.

Erklärvideos

Besonders spannend war eine Unterrichtsstunde eines Mathematik-LKs der Q1, welche wir begleiten durften. Einige Schülerinnen und Schüler berichteten uns, dass sie zum Lernen u. a. auf Lernvideos im Internet zurückzugreifen. Diese Idee griffen wir gemeinsam mit der Lehrkraft auf, und überlegten uns, dass die Schülerinnen und Schüler im Unterricht selbst solche Lernvideos erstellen können. Dies fördert die Präsentationskompetenz und das freie, fachlich korrekte Sprechen. Wir gaben den Lernenden das Verfahren zur Berechnung von Flächen, die zwischen Graph und x-Achse eingeschlossen wurden, vor. Die Schülerinnen und Schüler sollten dann eine geeignete Darstellungsform des Verfahrens, welche sie später in ihrem Lernvideo nutzen könnten, finden (vgl. Foto).

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Nach Produktion der Videos wurden diese den übrigen Mitschülerinnen und -schülern präsentiert. Insbesondere zur Vorbereitung auf die späteren mündlichen Abiturprüfungen wurde das Prinzip durch die Schülerinnen und Schüler als besonders wertvoll empfunden.