Hans-Georg Weigand

Dieses Buch zeigt, wie verschiedene digitale Medien als Lern- und Lehrhilfsmittel in den Mathematikunterricht integriert werden können: Es stellt theoretische Überlegungen und Konzeptionen dar und zeigt an vielen unterrichtspraktischen Beispielen, wie Taschenrechner, Laptop und Smartphone mit der entsprechenden Software und dem Internet im Unterricht eingesetzt werden können. Das dargestellte Programm-Spektrum reicht von Computeralgebrasystemen über dynamische Geometriesysteme, Tabellenkalkulationen und 3D-Druck bis hin zu interaktiven Lernumgebungen, auch mit Virtueller Realität und Augmented Reality. Der Einsatz der Medien orientiert sich dabei stets am zentralen Ziel, die Entwicklung vielfältiger Kompetenzen bei Schülerinnen und Schülern nachhaltig zu unterstützen. Das Buch wendet sich an Studierende des Lehramts Mathematik, an Referendarinnen und Referendare sowie praktizierende Lehrkräfte. Es konzentriert sich auf zentrale Inhalte der Sekundarstufe I – also Zahlen, Algebra, Funktionen, Geometrie sowie Daten und Zufall. Um Leserinnen und Leser zur eigenständigen Auseinandersetzung mit digitalen Medien anzuregen, sind am Ende jedes Kapitels Aufgaben zur individuellen Bearbeitung angefügt. Materialien zu den Inhalten, vor allem interaktive Elemente, sind auf einer eigenen Internetseite zusammengestellt. Das vorliegende Buch ist eine vollständige Neubearbeitung des Buches „Computer im Mathematikunterricht“ von Hans-Georg Weigand und Thomas Weth aus dem Jahr 2002.

Dieses Buch behandelt ausführlich die klassischen Themenstränge, die den Algebraunterricht durchziehen: Variablen – Terme – Funktionen – Gleichungen. Für diese Themen werden jeweils die fachlichen und didaktischen Grundlagen dargestellt, es werden zentrale didaktische Handlungsfelder identifiziert und unterrichtspraktische Überlegungen anhand vieler inner- und außermathematischer Beispiele aufgezeigt. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung eines tragfähigen Verständnisses grundlegender Begriffe in diesen vier Themensträngen. Darüber hinaus wird analysiert, wie algebraisches Denken und der verständige Umgang mit der Formelsprache so entwickelt werden kann, dass Lernende befähigt werden, für Phänomene ihrer Lebenswelt einen spezifisch mathematischen Zugang gewinnen zu können. In dieser umfassend überarbeiteten Neuauflage wird der Übergang von der Arithmetik zur Algebra und somit vom arithmetischen zum algebraischen Denken von der Primar- zur Sekundarstufe stärker betont. Weiterhin erfolgt eine Orientierung an den grundlegenden Ideen der KMK-Standards bzw. den allgemeinen Kompetenzen und Leitideen. Die Entwicklung des Begriffsverständnisses wird für jedes Thema aus der Perspektive der Grundvorstellungen charakterisiert. Der Einsatz digitaler Technologien ist heute selbstverständlich, er wird aber stets hinsichtlich seines didaktischen Potentials kritisch reflektiert. Die einzelnen Kapitel werden jeweils durch Übungsaufgaben abgeschlossen, die eine eigenständige Wiederholung der Inhalte ermöglichen. Das Buch baut auf aktuellen Erkenntnissen über das Lehren und Lernen von Algebra auf und diskutiert sowohl traditionelle als auch neuere Konzepte und Vorschläge im Hinblick auf ihre Umsetzung im Algebraunterricht. Die Autoren dieses Buches fühlen sich dabei dem Grundprinzip eines verständnisorientierten Algebraunterrichts verpflichtet.

Dieses Buch führt Studierende, Referendare und Lehrkräfte aller Schularten in die didaktischen und methodischen Grundlagen des Geometrieunterrichts der Sekundarstufe I ein und zeigt anhand zahlreicher unterrichtspraktischer Beispiele Möglichkeiten einer problemorientierten Unterrichtsgestaltung auf. Aufbauend auf den Bildungsstandards werden zum einen die wichtigen Aspekte Beweisen und Argumentieren, Konstruieren, Problemlösen sowie Begriffslernen und Begriffslehren behandelt. Zum anderen wird auf die zentralen Themenbereiche des Geometrieunterrichts eingegangen: Figuren und Körper, Flächeninhalt und Volumen, Symmetrie und Kongruenz, Ähnlichkeit und Trigonometrie. Der Einsatz des Computers ist in alle Kapitel integriert, ein Überblick über die Entwicklung zentraler Ideen in der Geometrie und im Geometrieunterricht rundet das Buch ab. In diese Neuauflage sind aktuelle Erweiterungen und Neuansätze integriert, insbesondere auch im Hinblick auf Fortentwicklung digitaler Medien.

Im Mathematikunterricht der Sekundarstufe II kommt der Analysis eine zentrale Rolle zu. Dieses Buch bietet eine umfassende Darstellung der Didaktik der Analysis unter Berücksichtigung der aktuellen didaktischen Diskussion, theoretischer Konzepte, praktischer Unterrichtserfahrungen und der Bildungsstandards der Kultusministerkonferenz. Es unterstützt Studierende, Referendarinnen und Referendare, aber auch Lehrkräfte dabei, das Gebiet angemessen – kompetenzorientiert - unterrichten zu können. Dazu gibt es Orientierung über die allgemeinbildende Bedeutung der Analysis und beleuchtet die zentralen Begriffe Funktion, Folge, Grenzwert, Ableitung und Integral. Für diese, für den Analysisunterricht, zentralen Begriffe werden wichtige Aspekte und Grundvorstellungen herausgearbeitet sowie typische unterrichtliche Zugänge vorgestellt. Die Chancen digitaler Mathematikwerkzeuge für das Lernen und ihre Bedeutung im Analysisunterricht werden besprochen. Übungsaufgaben geben Impulse für selbstständiges Anwenden und Vertiefen der Inhalte. ?

Ein reflektierter Einsatz Neuer Technologien und des Computers im Unterricht zahlt zu den wichtigsten Herausforderungen einer zeitgemassen wissenschaftlichen Mathematikdidaktik. Die aktuelle Diskussion reicht von der Befurchtung, dass der Computereinsatz dem Sinn von Schule und Unterricht zuwiderlauft, indem er eigenes Denken durch Knopfchendrucken und Mausbewegungen ersetzt, bis hin zur Prognose revolutionarer Veranderungen, wenn Schulerinnen und Schuler vom eintonigen und stupiden mechanischen Rechnen befreit werden und die Zeit zum kreativen und produktiven Arbeiten genutzt werden kann. Dieses Buch zeigt Moglichkeiten und Wege auf, die ein durchdachter didaktisch reflektierter Computereinsatz im Mathematikunterricht eroffnet. Es wendet sich an (angehende) Lehrerinnen und Lehrer, die neue Technologien wie Taschenrechner, Computer und Internet als sinnvolles Medium und Werkzeug in ihrem Unterricht einsetzen mochten, um zentrale Denk- und Arbeitsweisen, Problemlosefahigkeiten und Prozesse der Begriffsentwicklung bei Schulerinnen und Schulern nachhaltig zu unterstutzen. Ausgehend von bewahrten "alten" Zielen des Mathematikunterrichts werden neue Wege zum besseren oder manchmal auch "nur" anderen Erreichen dieser Ziele aufgezeigt. Im Mittelpunkt der Uberlegungen steht der Einsatz von Computeralgebra Systemen, Dynamischer Geometriesoftware und Tabellenkalkulationsprogrammen, mathematischen Lernprogrammen und die Einbeziehung des Internet in den Algebra-, Geometrie- und Stochastikunterricht der Sekundarstufe I. Neben theoretischen Uberlegungen liegt der Schwerpunkt des Buchs auf den zahlreichen unterrichtspraktischen Beispielen. Bei allem ist die grundlegende Uberzeugung der Verfasser, dass neue Technologien keine revolutionaren Veranderungen im Unterricht herbeifuhren, jedoch evolutionare Entwicklungen ermoglichen, die nicht nur anstrebenswert und wunschenswert sind, sondern als dringend geboten erscheinen