Berthold Schuppar

Dieses Lehrbuch unterstützt bei der Vorbereitung eines reizvollen, lebendigen und problemorientierten Geometrieunterrichts in der Primarstufe und Sekundarstufe I. Es macht die entsprechenden Sachverhalte der Elementargeometrie zugänglich und erlebbar, indem geometrische Figuren beschrieben, konstruiert, variiert und analysiert und die beobachteten Phänomene möglichst anschaulich begründet werden. Die vorgeschlagenen Experimente verwenden dabei diverse Materialien – von Papier und Pappe (Falten, Schneiden, Kleben) über klassische Konstruktionen mit Zirkel und Lineal bis hin zur dynamischen Geometrie-Software (DGS) GeoGebra. Entsprechende Grundkenntnisse im Umgang mit GeoGebra werden dabei vorausgesetzt. Im gesamten Buch stehen problemorientierte Ansätze, entdeckendes Lernen, Forschungsaufträge und Anwendungen im Vordergrund. In den ersten Kapiteln werden die zentralen Ziele, Inhalte und Methoden vorgestellt sowie die Inhalte der Schulgeometrie wiederholt. In den späteren Kapiteln werden diese auf einem etwas höheren mathematischen Niveau systematisiert und erweitert, jedoch nicht im Sinne einer axiomatischen Geometrie. Das Buch richtet sich vorrangig an Studierende des Lehramts der Primarstufe und Sekundarstufe I bzw. an Grund-, Haupt- und Realschulen sowie an Lehrende in diesem Bereich.

In diesem Buch soll gezeigt werden, was Funktionen in der Mathematik und in Anwendungssituationen leisten können bzw. sollen. Funktionen haben bekanntlich viele Gesichter, und das Thema ist im schulischen Mathematikunterricht und auch in den Lehramtsstudiengängen prominent vertreten. Da ist es natürlich besonders wichtig, dass Studierende einen angemessenen Zugang zu diesem Thema bekommen, sodass sie einen solchen auch an ihre zukünftigen Schüler/innen weitergeben können. Im Buch werden viele praktische und fachwissenschaftliche Aspekte angesprochen und miteinander vernetzt (z. B. zur Geometrie und zur Stochastik), die u. E. zu einem tragfähigen Gesamtbild von „Elementaren Funktionen“ führen, wobei sich an manchen Stellen auch fachdidaktische Betrachtungen finden. Dabei sollen weder Realitätsbezüge noch innermathematische Zusammenhänge und Begründungen zu kurz kommen. Dem nicht ganz leichten Ziel, Verständlichkeit und mathematische Exaktheit miteinander zu verbinden, wollenwir mit diesem Buch ein Stück näher kommen. Zahlreiche Aufgaben (teilweise mit Lösungshinweisen) runden jedes Kapitel ab und sollen Leser/innen zum Üben, Verstehen und Weiterdenken anregen.

In diesem Buch werden wesentliche Fragen der elementaren Geometrie auf der Kugeloberfläche und ihre Anwendungen auf die Erd- und Himmelskugel (mathematische Geografie und Astronomie) so aufgegriffen und beantwortet, dass sie als Hintergrundwissen für einen realitätsnahen Geometrieunterricht in der Sekundarstufe zur Verfügung stehen. Im Mittelpunkt stehen alltägliche Phänomene (wie z. B. geografische Koordinaten, Kompass, kürzeste Wege, Sonnenlauf, Zeit, Weltkarten), sodass Studierende im Sinne Freudenthals „nicht angewandte Mathematik lernen, sondern Mathematik anwenden lernen“. Reflexionen zur Modellierung sowie historische Aspekte runden die Betrachtungen ab. Die Theorie wird nur so weit entwickelt, wie es für diese Ziele erforderlich ist. Digitale Werkzeuge werden dort eingesetzt, wo es notwendig und sinnvoll erscheint. Jedes Kapitel bietet eine reichhaltige Aufgabensammlung.

Es gibt zahlreiche Lehrbücher zur Numerischen Mathematik, die jedoch in der Regel für die Ausbildung angehender Mathematiker/innen oder Ingenieure/innen geschrieben und auf deren spätere Berufspraxis gerichtet sind. Das vorliegende Lehrbuch widmet sich diesem auch für den Mathematikunterricht wichtigen Gebiet mit Blick auf angehende Lehrkräfte. Auf elementare Weise werden Phänomene rund um „ungenaue Zahlen“ zum Anlass genommen, die Bedeutung von Näherungswerten, Näherungsverfahren und Fehlerfortpflanzung (auf dem Niveau der Mathematik in der Sekundarstufe) deutlich zu machen. Dabei werden diese Aspekte einerseits durch den Einsatz von Computern betont, andererseits wird aber der Kulturtechnik des Überschlagsrechnens ohne Computer ein breiter Raum gegeben. So können Ergebnisse, die der Computer liefert, ohne Computer plausibilisiert werden. Zahlreiche Übungsaufgaben runden dieses Lehrbuch, das vor allem für die Aus- und Weiterbildung von SI-Lehrkräften geschrieben wurde, ab.

Die Berechnung von Pi - Genauigkeit und Fehler - Berechnung elementarer Funktionen - Losen nichtlinearer Gleichungen - Numerische Integration - Numerische Aspekte der Linearen Algebra - Losungshinweise zu den Aufgaben