Unterrichtsmaterialien Mathematik: Ganze Werke Seite 13/34
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Mathematik
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Abschnittsweise definierte Funktionen
In diesem Beitrag beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit einer Reihe von Aufgaben, die sich um abschnittsweise definierte Funktionen drehen. Dabei kommen sowohl rationale Funktionen als auch Exponential-, Wurzel- oder Logarithmusfunktionen vor. Die Lernenden überprüfen die Stetigkeit und Differenzierbarkeit dieser Funktionen und betrachten das Monotonieverhalten. Auch Symmetrien der Funktionsgraphen werden näher untersucht. Kurvendiskussionen und Flächenberechnungen per Integral runden den Umfang der Aufgaben ab.
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Abstandsberechnungen im Raum
Der Abstand zweier geometrischer Objekte ist die Länge der kürzesten Verbindungslinie zwischen den Objekten. Die kürzeste Verbindungslinie verläuft entlang der Lotgeraden von einem Objekt zum anderen. Mit den Mitteln der analytischen Geometrie bestimmen die Schülerinnen und Schüler die Abstände zwischen Punkten, zwischen Punkt und Gerade bzw. Punkt und Ebene sowie zwischen parallelen bzw. windschiefen Geraden und parallelen Ebenen. Sie wenden die Abstandsberechnung dann z. B. bei der Berechnung von Geschwindigkeiten oder bei der Bestimmung von Volumina an. Ihre Ergebnisse kontrollieren die Jugendlichen mithilfe eines Kreuzworträtsels oder eines Wortgitters
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Kegel und Zylinder
Kegel und Zylinder sind Körper, die auf einem Kreis als Grundfläche beruhen. Während sich jedoch ein Kegel zu einer Spitze hin verjüngt, wird der Zylinder von einem weiteren Kreis als Deckfläche begrenzt. In diesem Beitrag beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit diesen beiden Körpern und ihrer Lage im dreidimensionalen Raum. Sie finden heraus, ob sich gegebene Punkte innerhalb oder außerhalb eines Zylinders befinden oder bestimmen die Koordinaten der Spitze eines Kegels. Ferner ermitteln sie die Neigungswinkel von Mantelflächen und untersuchen das Verhalten eines Lichtstrahls, der an einem der Körper reflektiert wird.
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Gesamtwerk
Pyramiden mit drei oder vier Seiten
In diesem Beitrag führen die Schülerinnen und Schüler geometrische Untersuchungen an Pyramiden durch. Dabei stellen sie Gleichungen für Geraden oder Ebenen auf, welche die Kanten und Seiten dieser Körper bilden und ermitteln die Koordinaten von fehlenden Punkten. Oberflächen- und Volumenberechnungen sowie das Bestimmen von Winkeln sind ebenfalls Teil der Aufgaben.
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Grundvorstellungen unterrichten
Wer Neues versteht und mit eigenen Erfahrungen verbindt, lernt es besser – das ist eine Binsenweisheit, die gerade auch für das Lernen von Mathematik gilt. Hier spielen die Grundvorstellungen eine wichtige Rolle. Wie können wir also die Entstehung und Entwicklung von Grundvorstellungen fördern? Die Beiträge in dieser Ausgabe zeigen auf, wie sich Grundvorstellungen vom Beginn der Schulzeit bis in die Sekundarstufe II hinein entwickeln - quer durch die Inhaltsgebiete, von Grundrechenarten bis zur analytischen Geometrie. Dabei wird deutlich, dass es sich bei Grundvorstellungen nicht um statische Vorstellungsbilder handelt, sondern um ein lebendiges System, das mit fortschreitendem Kompetenzaufbau zunehmend erweitert und vernetzt wird. Aus dem Inhalt: Situationen und Rechnungen verstehen, Dezimalbrüche subtrahieren; Vorstellungen zur Wahrscheinlichkeit in Worte fassen; Spiele zum Üben und vernetzen. Die zugehörige MatheWelt "Anteile bilden und Brpche verstehen mit WABIs" lässt Schüler:innen mit didaktischem Legematerial einen grundvorstellungsbasierten Einstieg in die Bruchrechnung erleben.
Verwandte Themen
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Die Rolle von CAS beim Lernen, Lehren und Prüfen
Das Heft behandelt drei Themenbereiche: Im ersten Teil geht es um die Chance, bei Nutzung digitaler modularer Mathematiksysteme (MMS genannt) verschiedene Darstellungsformen dynamisch miteinander zu vernetzen, wobei die symbolische Darstellungsform und damit das Werkzeug CAS eine zentrale Rolle spielt, weil damit auch die Durchführung mathematischer Operationen möglich ist. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der wichtigen Rolle des Prüfens mit MMS. Eine alte Weisheit sagt: „Was nicht geprüft wird, wird auch nicht unterrichtet“. Neben den vielfältigen grafischen Lösungsmöglichkeiten verändert vor allem der Einsatz von CAS-Werkzeugen die Prüfungsaufgaben. Im dritten Teil werden Hürden beim Arbeiten mit CAS angesprochen. Der produktive Umgang mit diesen Hürden kann aber auch als Chance für den Unterricht erachtet werden.
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MINT Zirkel – Ausgabe 4, Dezember 2023
Zum Abschluss des Jahres beschäftigt sich die letzte Ausgabe des MINT Zirkel 2023 mit einer Vielzahl an Themen. Es geht um das Surfen auf Plastik, Windenergie, kosmische Krisen, 3D Drucker und noch einiges mehr. Es gibt auch wieder zu den Themen Zusatzmaterialien für euren Unterricht. Schaut jetzt rein!
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MINT Zirkel – Ausgabe 3, September 2023
In der dritten Ausgabe MINT Zirkel 2023 findet ihr spannende Artikel zu Themen wie Stress, Lesen, der ISS, Astronomie, Upcycling und vieles mehr. Natürlich gibt es auch wieder zu den Themen Zusatzmaterialien die ihr im Unterricht verwenden könnt. Lest jetzt rein!
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Mai 2023
Sind Wind, Wasserstoff und Wärme die Lösung für eine grüne Zukunft? Was ist "The Blue Marble"? Kann man aus Lichtschaltern einen Computer bauen? Was gibt es für Angriffe im All? Wie kann man mit Experimenten den Klimawandel erklären? Diese und noch mehr Fragen klärt die zweite Ausgabe des MINT Zirkel 2023. Natürlich gibt es auch wieder neue Zusatzmaterialien für deinen Unterricht. Schaut jetzt mal rein!
Gesamtwerk
Parabeln und Integralrechnung
Parabeln mit festem Scheitelpunkt kennen die Jugendlichen bereits aus der Mittelstufe. Im Beitrag liegt der Scheitelpunkt jedoch variabel auf einer Parallelen zur x-Achse oder auf einer Geraden im 1. Quadranten und läuft durch einen weiteren festen Punkt. Ihre Schüler und Schülerinnen bestimmen mit weiteren Vorgaben die Parabelgleichung und berechnen die Fläche, die diese Parabel mit der x-Achse einschließt. Liegt der Scheitelpunkt auf einer Geraden, so bestimmen sie den Scheitelpunkt der Parabel mit dem maximalen Flächeninhalt. Abschließend werden die Aufgabenstellungen auf eine beliebige Parallele und eine beliebige Gerade im 1. Quadranten übertragen.
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Rotationskörper: Exponentialfunktionen
In dieser Aufgabensammlung befassen sich die Lernenden mit Funktionen, bei denen ein Exponentialterm im Zähler oder im Nenner vorkommt. Sie führen Kurvendiskussionen durch, bei denen sie Nullstellen sowie Extrem- und Wendepunkte bestimmen. Schließlich berechnen sie mittels Integration das Volumen, das durch Rotation eines Funktionsgraphen um die x-Achse entsteht.
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Rationale Funktionen und Exponentialfunktionen
Dieser Beitrag bietet Ihnen sechs Übungstests mit Aufgaben aus dem Bereich der Analysis. Die Schülerinnen und Schüler befassen sich dabei mit rationalen und gebrochenrationalen Funktionen sowie mit Exponentialfunktionen. Sie führen Kurvendiskussionen durch und berechnen Flächeninhalte mittels Integration. In einigen Aufgaben sind die Jugendlichen auch gefordert, mithilfe von vorgegebenen Funktionsgraphen oder anderen Informationen auf die zugrundeliegende Funktion zu schließen. Jeder der Tests kommt mit einer Zeitvorgabe, und bei der Beurteilung hilft Ihnen ein Bewertungsschlüssel.
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Abiturvorbereitung Analysis
Dieser Beitrag bietet sechs Übungstests, mit denen sich die Schülerinnen und Schüler auf das schriftliche Abitur vorbereiten können. Im Zuge der Aufgaben befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit rationalen und gebrochenrationalen Funktionen sowie Exponential- und Logarithmusfunktionen. Im Rahmen von Kurvendiskussionen bestimmen sie Nullstellen, Extremstellen und Wendepunkte, wenden Ableitungsregeln an und berechnen per Integral Flächeninhalte.
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Diskrete Wahrscheinlichkeitsverteilung
Pünktlichkeit von Zügen, Abstimmungen bei Wahlen und Auswirkungen fehlerhafter Produkte sind nur einige Kontexte, die sich durch die Binomialverteilung mathematisch modellieren lassen. Mithilfe dieses Beitrages können sich die Lernenden eigenständig mit vielfältigen Aspekten der Binomialverteilung auseinandersetzen, um die grundlegenden Eigenschaften verstehensorientiert, experimentell und theoretisch unter Einbeziehung digitaler Medien zu erfassen. Im Stationenlernen oder als Lerntheke werden durch das Material Differenzierungsmöglichkeiten eröffnet und die Lernenden individuell gefördert.
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Erwartungswert und Standardabweichung
Kann man beim Roulettespiel sicher gewinnen? Wie begleichen Versicherungen hohe Schadensummen? Im vorliegenden Beitrag gehen die Jugendlichen diesen und vielen weiteren spannenden Fragen auf den Grund und beantworten sie durch anwendungsbezogenen Umgang mit Erwartungswerten, Varianzen und Standardabweichungen. Dabei stärken die Schülerinnen und Schüler durch motivierende Elemente ihre Kompetenzen im stochastischen Modellieren sowie im realitätsnahen Argumentieren und entwickeln außerdem ihre digitalen Fähigkeiten.
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Anwendungen der Binomialverteilung
Nach einer kurzen Wiederholung von grundlegenden Konzepten wie dem Begriff der Fakultät oder des Binomialkoeffizienten sowie der Binomialverteilung wenden die Schülerinnen und Schüler das Gelernte in einer Reihe von Aufgaben an. Sowohl das Interesse als auch das Verständnis der Jugendlichen wird dadurch gefördert, dass sich die Rechenbeispiele um Alltägliches wie Brotbacken oder Geburtstage drehen.
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Wahrscheinlichkeit und Länderflaggen
In diesem Beitrag werden Zufallsexperimente gänzlich ohne Spielwürfel, Urnen und Glücksräder durchgeführt. Unter anderem anhand der Nationalflaggen der 27 EU-Mitgliedsstaaten berechnen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern varianten- und abwechslungsreich diverse Ereigniswahrscheinlichkeiten. Zur Lösung der Aufgaben setzen die Jugendlichen die hypergeometrische Verteilung, die Binomialverteilung, Sigma-Intervalle und weitere stochastische Modelle ein. Die etwas andere Art der Zufallsexperimente ist besonders motivationsfördernd und stärkt neben den mathematischen auch die sozialwissenschaftlichen Fähigkeiten der Lernenden.
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Entscheidungsregeln festlegen
In diesem Beitrag stärken Ihre Schülerinnen und Schüler anhand von realitätsnahen Aufgaben ihre stochastischen Fähigkeiten. Sie bestimmen Ereigniswahrscheinlichkeiten beim Kugelziehen, nutzen die hypergeometrische Verteilung bei einem Geldfälschungsversuch und helfen dem Ordnungsamt, eine Entscheidungsregel für die Genehmigung für Tombolas zu finden. Die in drei Differenzierungsstufen gestalteten Aufgaben stellen dabei den individuellen Lernerfolg der Jugendlichen sicher.
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Schiefe Prismen
In mehreren Aufgaben untersuchen die Schülerinnen und Schüler schiefe Prismen in einem dreidimensionalen Koordinatensystem. Indem sie mithilfe vorgegebener Koordinaten fehlende Punkte bestimmen und die zu untersuchenden Körper skizzieren, trainieren sie gleichzeitig ihr räumliches Vorstellungsvermögen. Ferner bestimmen die Jugendlichen Abstände und Winkel und berechnen Oberflächen und Volumina.
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Ein Wintergarten geometrisch betrachtet
Mithilfe eines anschaulichen Beispiels wenden die Schülerinnen und Schüler die Werkzeuge der Analytischen Geometrie an. In einer Reihe von Aufgaben, die sich mit der mathematischen Beschreibung eines Wintergartens befassen, bestimmen die Jugendlichen Koordinaten von Eckpunkten, stellen die Gleichungen von Geraden sowie Ebenen auf und berechnen Flächen, Winkel und Rauminhalte.
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Origami
Papierfalten bietet für den Mathematikunterricht eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. So können in der Ebene die Eigenschaften von Figuren oder im Raum in der Analytischen Geometrie der Faltvorgang (Faltebene, Faltwinkel) näher untersucht werden. Die Lernenden entwickeln dabei ihr räumliches Vorstellungsvermögen, da sie bei der Faltung die Lage der geometrischen Objekte direkt betrachten. Im Rahmen dieses Beitrags falten die Schülerinnen und Schüler aus einem quadratischen Blatt Papier einen Diamanten. Die Längen der durch den Faltvorgang entstehenden Strecken dienen als Grundlage für die räumlichen Koordinaten. Ferner bestimmen die Lernenden das Volumen und die Oberfläche sowie einige Winkel zwischen den Kanten und Flächen. Zuletzt dient der gefaltete Diamant als Modell eines größeren Diamanten, der in einer Halle aufgehängt wird. Dabei ermitteln die Jugendlichen seine Lage im Raum und untersuchen, welche Schattenwürfe entstehen, wenn ihn eine Lichtquelle bestrahlt.
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Wettbewerbe
Denken Sie bei „Wettbewerben“ direkt an die Mathematik-Olympiade oder den Bundeswettbewerb Mathematik? Diese Wettbewerbe fordern starke Lernende außerschulisch. Andere Mathe-Wettbewerbe richten sich an Alle, fördern Teamgeist und Kreativität. Und sie bereichern den regulären Unterricht. Als methodische Variante können – wohldosierte – Wettbewerbssituationen motivieren und das Lernen unterstützen. Und ab und zu eingesetzte Aufgaben aus Wettbewerben regen zum Knobeln und Problemlösen an. Wir zeigen Ihnen, wie Sie welche Aufgabentypen in Wettbewerben vorkommen; Ihre Schüler:innen in der Vorbereitung unterstützen; vielleicht selbst an Ihrer Schule Wettbewerbe organisieren können. Das Schülerarbeitsheft MatheWelt 235 Wahr oder falsch? führt anhand von Wettbewerbsaufgaben zum logischen Schließen Schüler:innen ab Klasse 5/6 in ein typisches Aufgabenformat ein. Lernziele sind: Bedingungen auseinanderhalten; Behauptungen verbinden; Beweisstrategien entwickeln.
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Prinzip Seerose
Exponentielle Wachstumsprozesse sind schwer zu verstehen. Das zeigt eine ebenso einfache wie raffinierte Fragestellung zu der Ausbreitung von Seerosen.
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Grundwissen Internet
Von der Datenautobahn zum Mitmachnetz. Das Internet entwickelte sich in verschiedenen Phasen schnell und grundlegend von einer Datenautobahn zum Mitmachnetz. Mittlerweile ist diese digitale Parallelwelt aus dem Alltag vieler Menschen gar nicht mehr wegzudenken. Joan Kristin Bleicher beleuchtet umfassend zentrale Aspekte der Medialität des Internets. Im Fokus stehen dabei nicht nur Rahmenbedingungen und die historische Entwicklung. Es werden auch Angebotsschwerpunkte, theoretische Fragen, Ästhetik, Nutzungs- und Wirkungspotenziale des Internets sowie Regulierungstendenzen thematisiert. Das Buch hat einführenden Charakter und richtet sich an Studierende der Medien-, Kultur- und Kommunikationswissenschaft. Es eignet sich auch für Interessierte anderer Fachrichtungen, die sich über dieses Schlüsselmedium unserer Zeit informieren möchten.
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Elementarmathematisches Entdecken
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