Unterrichtsmaterialien Stochastik: Ganze Werke
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Mathematik
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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!
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Daten erheben und auswerten
In unserem Alltag begegnen uns ständig Fußball-Statistiken, z. B. zu Torquoten und zu wichtigen Meisterschaften. Doch welche Zahlen stecken eigentlich in einer Statistik und wie liest man eine Statistik richtig? Hierfür sollen Ihre Schülerinnen und Schüler zunächst die Frage klären, was Daten überhaupt sind und wie sie erhoben werden können. Anhand einer eigens durchgeführten Umfrage sollen sie zudem den Umgang mit Daten erlernen. Das Thema Fußball bietet viele Anreize und weckt besondere Interessen.
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Sinus- und Kosinusfunktion
Die Sinus- bzw. Kosinusfunktion hat viele interessante Eigenschaften: Man kann sie im Bogenmaß und im Gradmaß darstellen. Sie hat zudem eine Periode und eine Amplitude. Man kann ihren Graphen – ähnlich zu ganzrationalen Funktionen – nach rechts oder links, nach oben oder unten verschieben, ihn strecken, stauchen und spiegeln. Mithilfe von GeoGebra wird dynamisch und sukzessive der Frage nachgegangen, welchen Einfluss die Parameter a, b, c und d in der allgemeinen Sinusfunktion f(x) = asin (bx + c) + d (bzw. der allgemeinen Kosinusfunktion) haben.
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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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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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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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Digital Mathematik unterrichten
Lernen im Mathematikunterricht digital unterstützen; Längst ist unser Alltag digital geworden, die Schulen sind es weitgehend noch nicht. Schule kann die Lernenden von heute nicht länger mit Methoden, Medien und Verboten von gestern auf die Welt von morgen vorbereiten. Wie aber gelingt es, Digitalität in den Unterricht zu integrieren? Welche Werkzeuge gibt es, wie sind sie zu handhaben und wie setzt man sie lernzielfördernd ein? Digital Mathematik unterrichten richtet den Fokus auf die enormen Potenziale digitaler Medien, insbesondere dort, wo analoge Medien an ihre Grenzen stoßen. Analoger und digitaler Unterricht werden dabei nicht als Alternativen beschrieben, sondern als Bestandteile eines integrativen Gesamtkonzepts. Der fachspezifische Fokus auf mathematische Inhalte in der Sekundarstufe schafft eine hohe Verbindlichkeit der Aussagen und fachbezogenen Detailreichtum. Erprobte und weiterentwickelte Beispiele sorgen für engen Praxisbezug. So können Sie die Inhalte unmittelbar auf die eigene Arbeit übertragen oder Voraussetzungen konkret benennen, die an Ihrem Wirkungsort dafür bereitzustellen sind. Inspirierende Antworten gibt der Praxisband auf folgende Fragen: Wie wird digitaler Mathematikunterricht vorbereitet und durchgeführt? Wie verbindet man digitalen und analogen Mathematikunterricht, so dass die Qualität insgesamt zunimmt? Welche vorhandenen digitalen Möglichkeiten kann ich in meinem Mathematikunterricht konkret nutzen? Das Buch richtet sich an Mathematiklehrkräfte, die schon in der Praxis stehen und das Konzept ihres Unterrichts in der Sekundarstufe aktualisieren möchten, sowie an Lehreraus- und Fortbildende. Zudem bietet es Orientierung für Studium, Referendariat und Lehramtsprüfungen.
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Kombinatorik und Ereignisse
Ob bei der Gepäckaufgabe am Flughafen, bei Radarkontrollen im Straßenverkehr oder in der Geburtsklinik – die Wahrscheinlichkeitsrechnung versteckt sich in vielen Details unseres Alltags. In diesem Beitrag erfahren Ihre Lernenden, wie wichtig Stochastik in unserem Alltag ist und dass man sie aber dennoch kaum wahrnimmt. Die Schülerinnen und Schüler stellen kombinatorische Überlegungen an, zeichnen Baumdiagramme, bestimmen komplexe Ereigniswahrscheinlichkeiten und ermitteln in einer Zusatzaufgabe den Annahmebereich eines Signifikanztests.
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Mathematik in Krisensituationen
Bekommen auch Sie beim Blick in die Nachrichten in den letzten Jahren öfter mal „die Krise“? Mit gefühlt steigender Frequenz werden wir mit gesellschaftlich relevanten, krisenhaften Situationen konfrontiert – und oft tritt dabei auch die Mathematik in Erscheinung. Diese Ausgabe greift die besondere Beziehung der Mathematik zu solchen krisenhaften Situationen auf. Erfahren Sie anhand konkreter Kontexte, welche Auswirkungen aus dieser Beziehung resultieren und wie diese im Mathematikunterricht verschiedener Stufen gewinnbringend thematisiert werden können. Aus dem Inhalt: Moore und die CO2-Bilanz: Flächeninhalte anwenden; Klimaflucht verstehen - eine Gruppenarbeit zur Verschlechterung der Lebenssituation auf Atollen; Sterbetafeln als Hilfsmittel in Krisensituationen; Mathematik zur Pandemie: Reproduktionszahl – Verdopplungszeit – Inzidenz. Dazu im Magazin: Logisch! Unterrichtsideen ab Klasse 9; Python programmieren mit Jupyter; Differenzierung auf den Punkt gebracht - Heterogenität im Unterrichtsalltag berücksichtigen. In der zugehörigen MatheWelt "Regressionsgeraden kennenlernen" erkunden die Lernenden deren Rolle bei steigenden Strompreisen.
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Kombinatorik trifft Wahrscheinlichkeit
Bei der Bearbeitung von Aufgaben zur Kombinatorik und Wahrscheinlichkeit beeindrucken uns Kinder immer wieder mit der Vielfalt und Kreativität ihrer Lösungswege und ihrer Lernfreude. In der Regel werden Inhalte aus der Kombinatorik und Wahrscheinlichkeit getrennt voneinander unterrichtet. Die neuen Bildungsstandards verweisen jedoch richtigerweise auf den Zusammenhang zwischen diesen Inhalten: „Häufigkeiten stehen wiederum in engem Zusammenhang mit kombinatorischen Überlegungen“ (Bildungsstandards für das Fach Mathematik im Primarbereich 2022). Die Beiträge in diesem Heft konkretisieren, wie das Denken in Möglichkeiten mit dem Denken in Wahrscheinlichkeiten verknüpft werden kann. Dieses Heft bereitet die Themen Kombinatorik und Wahrscheinlichkeit spielerisch und lebensnah auf. Lassen Sie sich von den Unterrichtsimpulsen zur Kombinatorik inspirieren und in Szenarien wie dem Knacken eines Geheimcodes oder dem Pflanzen von prachtvollen Blumen, in sinnvolle Zählstrategien, anschauliche Darstellungsmöglichkeiten und Begründungsanlässe einführen. Im Bereich der Wahrscheinlichkeit vermittelt diese Ausgabe, dass auch der Zufall kalkulierbar ist und sich zufällige Ereignisse mit mathematischen Mitteln modellieren lassen. Spielerisch und handelnd können Lernende dies im Angelspiel oder beim Loseziehen erfahren. Nicht zuletzt werden das Denken in Möglichkeiten und das Denken in Wahrscheinlichkeiten zusammengeführt und aufgezeigt, welches Potenzial hervorgeht, wenn beide Inhalte miteinander verbunden werden. Aus dem Inhalt: Kombinatorik meets Wahrscheinlichkeit; Wie viele? Von wie vielen? Neue Blumen für den Vorgarten; Der Wahrscheinlichkeit auf der Spur; Wie wird das Angelspiel fair? „Beim Losen hab‘ ich nie Glück“; Knack den Code; St. Martin als Vorbild im Umgang mit Geflüchteten; Kontroversität mit Concept Cartoons bearbeiten; MahikoKids: Den Aufbau von Zahlvorstellungen in heterogenen Klassen unterstützen.
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Ergebnisse und Ereignisse
Spielerisch lernen die Schülerinnen und Schüler in diesem Beitrag wichtige Begriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung kennen. Sie unterscheiden Laplace-Experimente von Nicht-Laplace-Experimenten und Häufigkeiten von Wahrscheinlichkeiten. Sie stellen mehrstufige Zufallsexperimente anhand von Baumdiagrammen dar und berechnen Ereigniswahrscheinlichkeiten mithilfe der Pfadregeln. Die vorliegende Einheit sorgt durch den Einsatz von Einzel- und Gruppenspielen für eine Auflockerung des Themas und motiviert die Lernenden auf diese Weise zusätzlich. Abschließend bringen Sie den Jugendlichen bedingte Wahrscheinlichkeiten in aktuellen und alltäglichen Beispielen näher.
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Elementare Algebra
Die Entwicklung der elementaren algebraischen Formelsprache ist ebenso grundlegend für die moderne Mathematik wie das Beherrschen der elementaren Algebra der Sekundarstufe I für vertiefte mathematische Bildung. Dabei ist es wichtig, dass der Mathematikunterricht über das regelgeleitete Operieren mit Symbolen hinaus auch dazu befähigt, mithilfe desselben tiefere Einsichten in mathematische Sachverhalte aller Inhaltsfelder zu gewinnen. Das vorliegende Themenheft präzisiert ein derart umfassendes Verständnis von elementarer Algebra, verfolgt es durch die Curriculumentwicklung und arbeitet Ideen aus, wie dieses in der Einführung in die Elementare Algebra, im Umgang mit Funktionenklassen und bei der Präzisierung der Begriffe und Sätze der Differentialrechnung unterrichtlich wirksam werden kann.
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Flexibel adaptiv unterrichten
Ein sich flexibel an die aktuellen Lernstände anpassendes (d. h. adaptives) Handeln in der Mathestunde setzt eine sorgfältige Unterrichtsplanung voraus. So kann man möglichst alle zum aktiven Mitdenken und Mitmachen anregen. Wir geben einen Überblick und zeigen exemplarisch, welche Aufgabenformate sich für eine adaptive Unterrichtsgestaltung eignen und wie man dies methodisch und organisatorisch realisieren kann. Aus dem Inhalt: Textaufgaben zur Multiplikation und Division unterstützen mit Punktefeldern und Infonetzen; Zum Satz des Pythagoras selbst was fragen! Digitale Hilfsmittel als adaptives Werkzeug; Eine Aufgabe – viele Lösungen: Natürlich differenzieren mit Modellierungsaufgaben; Ein digitales Escape-Game-Abenteuer zu linearen Gleichungen. Die MatheWelt "Durchblick bei Daten? Mach den smart-Test!" hilft, Lücken beim Verstehen von Bilddiagrammen, Säulendiagrammen und dem Durchschnitt bzw. arithmetischen Mittel aufzuspüren.
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Wörter im Gebrauch lernen: Fachwortschatz Mathematik
Fachwortschatz im Mathematikunterricht; Kann es gelingen, eine Rechenaufgabe zu verstehen, wenn die zentralen Fachwörter nicht bekannt sind? Wie sollen Rechenwege erklärt werden, wenn die Sprache des Faches nicht beherrscht wird? Die Materialsammlung Fachwortschatz Mathematik aus der Reihe Wörter im Gebrauch lernen geht auf diese Herausforderungen ein und ist für die Primar- und Orientierungsstufe (ab Klasse 2–6) konzipiert. Sie zielt darauf ab, den mathematischen Fachwortschatz in konkreten Sprachhandlungssituationen zu erweitern und zu vertiefen. Motivierende Identifikationsfiguren begleiten die Lernenden dabei durch eine Vielfalt an authentischen und kindgerecht aufgearbeiteten Themen, die in Abstimmung mit den Bildungsplänen der Länder ausgewählt wurden. Fachliches und sprachliches Lernen werden dabei miteinander verbunden. Enthalten sind Aufgaben zu folgenden Bereichen: Wir sprechen über Mathematik (zentralen Sprachhandlungen: Benennen, Beschreiben, Erklären, Begründen und Verallgemeinern); Zahlen und Informationen (z.B. Gerade und ungerade Zahlen); Raum und Formen (z.B. Lagebeziehungen); Größen und Messen (z.B. Zeit); Daten, Häufigkeit, Wahrscheinlichkeit (z.B. Wahrscheinlichkeiten einschätzen); Das Material kann flexibel eingesetzt werden: begleitend zum Unterricht, zur themenspezifischen Vertiefung oder in individuellen Lernschleifen. Die Schülerinnen und Schüler können eigenständig arbeiten und ihre Ergebnisse überprüfen. Für die Lehrkraft bietet es außerdem die Möglichkeit, den „diagnostischen Blick“ auf die Lernleistungen und -fortschritte zu richten und diese im Rahmen von Lerngesprächen zu thematisieren. Die Materialsammlung richtet sich an Referendarinnen und Referendare sowie Grundschul-Lehrkräfte der Klassen 1 – 6, die Sprachbildung in authentischen und lebensweltnahen Sprachhandlungssituationen vermitteln möchten.
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Aufgefrischt-und-wiederholt-Karten Mathematik
Wer kennt das nicht? Durch Krankheiten, Unterrichtsausfall, Corona, Ferien, Ausflüge oder Klassenfahrten ist die Lernzeit oft sehr kurz. Sie hätten gerne mehr Zeit, um wichtige Themen noch einmal aufzufrischen und mit der Klasse zu wiederholen? Und suchen schnell in verschiedenen Büchern und Heften Arbeitsblätter zusammen, kopieren sie und merken dann, dass manche Lernende lieber andere Themengebiete wiederholen sollten und diese Aufgaben teils überflüssig für sie waren ... Mit unseren 55 Karten bieten wir Ihnen die Lösung für Ihr Problem, denn hier werden die wichtigsten Themen aufgefrischt und wiederholt. Die Schüler*innen können dabei ganz individuell an ihren Defiziten arbeiten. Die Karten sind immer gleich aufgebaut: Auf der Vorderseite steht eine knappe und übersichtliche Erklärung, auf der Rückseite gibt es passende Aufgaben. Lösungen zur Selbstkontrolle runden das Angebot ab! Die Karten sind frei im Unterricht einsetzbar: jeden Tag 10 bis 15 Minuten oder innerhalb einer vorgegebenen Lernzeit - so werden Lernrückstände leicht aufgeholt!
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