Arbeit mit Medien im Mathematikunterricht - Einführung des Rechners TI-92 in einer Unterrichtsreihe in einem Profilkurs 11 im Stoffgebiet Stochastik

Arbeit mit Medien im Mathematikunterricht -
Einführung des Rechners TI-92 in einer Unterrichtsreihe
in einem Profilkurs 11 im Stoffgebiet Stochastik

Schriftliche Hausarbeit

im Rahmen der Zweiten Staatsprüfung
für das Lehramt für die Sekundarstufe II
vorgelegt dem
Landesprüfungsamt Brandenburg
für Erste und Zweite Staatsprüfungen
für Lehrämter an Schulen

vorgelegt von: 

Nico Helweg

Neuruppin, 23. Januar 2001

Inhaltsverzeichnis

0 Einleitung ... 1

1 Psychologische und didaktische Aspekte zum Medienbegriff ... 3
1.1 Was verstehen wir unter Medien (im Unterricht)?  ... 3
1.2 Psychologische Voraussetzungen beim Lernen mit Medien ... 5
1.3 Didaktische Aspekte von Unterrichtsmedien  ... 7

2 Mathematikunterricht und das neue Medium „Computer“  ... 9
2.1 Vergleich von herkömmlichem Unterricht ohne Computer mit Unterricht unter Verwendung von Computern ... 10
2.1.1 Veränderungen in den Lern- und Problemlösestrategien ... 10
2.1.2 Veränderungen in den didaktischen Prinzipien  ... 13
2.1.3 Veränderung in der Planung und Durchführung des Unterrichts ... 14
2.2 Computer-Algebra-Systeme (CAS)  ... 15
2.2.1 Entwicklung von CAS und Vordringen in die Schule ... 15
2.2.2 Was leistet ein modernes CAS?  ... 16
2.2.3 Kurzcharakteristika einiger CASe  ... 18
2.3 Der TI-92 im schulischen Einsatz ... 19

3 Planung der Unterrichtsreihe  ... 21
3.1 Curriculare Einordnung  ... 21
3.1.1 Thema der Unterrichtsreihe  ... 21
3.1.2 Die Stoffeinheit  ... 21
3.1.3 Überblick über die Unterrichtsreihe ... 22
3.2 Bedingungsanalyse ... 22
3.2.1 Sachanalyse ... 22
3.2.2 Situative Analyse ... 30
3.3 Didaktische Analyse ... 33
3.3.1 Inhaltliche Gestaltung der Unterrichtsreihe  ... 33
3.3.2 Didaktische Reduktion ... 34
3.3.3 Legitimation der Unterrichtsreihe ... 38
3.3.4 Zielformulierungen ... 39
3.4 Methodische Entscheidungen  ... 41

4 Reflexion und Zusammenfassung ... 50

5 Literaturverzeichnis  ... 54

6 Anhang zur Unterrichtsreihe  ... 56

0 Einleitung

Unter dem Motto „Fit für das Jahrhundert der Bildung - Bildungsoffensive 2000“ startete der Minister für Bildung, Jugend und Sport des Landes Brandenburgs Steffen Reiche zum Anfang des Schuljahres 2000/2001 eine umfassende Novellierung des Brandenburgischen Schulgesetzes [Min00]. Als Grundpfeiler dieser Bildungsoffensive nannte er unter anderem [Lsb00,S.2]:

• die innere Schulentwicklung zu mehr Selbstständigkeit,
• strukturelle Veränderungen der Schulstruktur,
• die Weiterentwicklung der Schulaufsicht sowie Schulberatung,
• die Medienoffensive sowie
• die Qualitätsevaluation von Schulen.

Im August 2001 soll dann eines der besten und modernsten Schulgesetze der Bundesrepublik vorliegen. Die Schülerinnen und Schüler¹ des Landes Brandenburgs sollen dann an modernen und leistungsfähigen Schulen bestmöglich auf ihr Leben vorbereitet werden und die Forderungen unserer Wirtschaft, Wissens- und Informationsgesellschaft erfüllen. Diese Forderungen beinhalten beispielsweise das Denken in größeren Zusammenhängen, die Fähigkeit und Bereitschaft zum lebenslangen Lernen, die sichere Beherrschung von Fremdsprachen und eine hohe Medienkompetenz. 

Inhalt der Arbeit soll es aber nicht sein, eine Diskussion der angestrebten Veränderungen, d.h. die Novellierung des Brandenburger Schulgesetzes sowie der Entwürfe der neuen Rahmenpläne, durchzuführen. Vielmehr geht es um die bereits angesprochene Medienoffensive an den Schulen.

Jeder weiß, wie wichtig gerade in der heutigen Zeit eine umfassende Medienkompetenz und die damit verbundenen Kompetenzen im Umgang mit Computern oder ähnlichen Hilfsmitteln sind. Deshalb formulierte Steffen Reiche die Offensive „m.a.u.s. - medien an unsere Schulen“ als eine zentrale Aufgabe der oben genannten Bildungsoffensive. Der Staatssekretär Szymanski nannte in der 2. Sitzung des Landesschulbeirates (LSB) am 22. Januar 2000 [Lsb00,S.16f] drei Ziele:

1. eine sachgerechte Computerausstattung (Grundausstattung an Hard- und Software),
2. einen Internetanschluss für alle Brandenburger Schulen und
3. ein Qualifizierungsprogramm für die Lehrkräfte an den Schulen des Landes.

Des Weiteren sollen die neuen Rahmenpläne so ausgearbeitet werden, dass der geübte Umgang mit neuen Medien zu einer ähnlich elementaren Kulturtechnik wird wie Lesen, Schreiben und Rechnen. Der Umgang mit dem Computer soll Grundlage für das Lernen mit neuen Medien und das Lernen durch neue Medien sein.

Abb. 1: m.a.u.s.-Logo
(www.bb.schule.de)

[in Downloaddatei enthalten]

Was wurde nun aber im Laufe eines Jahres erreicht? Der kostenlose Internetzugang für alle Schulen der Bundesrepublik wurde aufgrund der Initiative „Schulen ans Netz“ von T-Online (Telekom) realisiert. Einige wenige Lehrkräfte des Landes Brandenburgs erlernen in der ersten Stufe der Fortbildungsmaßnahmen, mehr oder weniger motiviert, die technischen Grundlagen im allgemeinen Umgang mit Computer und Internet. Doch wo bleiben die versprochenen Computer, wenn doch im Jahr 2000 cirka 12 Mio. DM zur Verbesserung der Ausstattung der Schulen zur Verfügung standen?

Wenn Herr Szymanski anbringt, dass der Ausstattungsgrad mit Computern in der gymnasialen Oberstufe mit 85% als relativ zufriedenstellend anzusehen ist [Lsb00,S.17], habe ich zu entgegnen, dass

• die Rechnersysteme zum Teil überaltert sind und ein Arbeiten mit gängiger Software kaum möglich ist,
• alle Computer des Gymnasium zum großen Teil in einem Raum zusammengefasst sind und so nur von einer Lerngruppe zu nutzen sind,
• dieser Raum schon mit dem Informatikunterricht in der Sekundarstufe II überbelastet ist.

Somit habe ich keine Möglichkeit mit einer Lerngruppe in anderen Fächern die Computer mit Internetrecherchen, Erstellen von Tabellen und Diagrammen, Verwendung mathematischer und physikalischer Lehr- und Lernsoftware zu nutzen.

Die Aufgabe, jungen Menschen die Kompetenz dennoch zu vermitteln, neue Medien zur Wissensaneignung kennen und sie einsetzen zu lernen, haben mich bewogen, bei der Behandlung des Themas "Beschreibende Statistik und Simulation von Zufallsversuchen" den modernen Taschencomputer „Texas Instruments TI-92“ in Verbindung mit dem Computer-Algebra-Systems (CAS) einzusetzen. Im Rahmen der Arbeit sind dabei insbesondere folgende Fragen von Interesse:

• Inwieweit ist der Einsatz des Computers im Unterricht aufgrund der vorgegebenen Rahmenbedingungen in der Schule überhaupt zu realisieren?
• Welche Probleme allgemeiner Art bestehen beim schulischen Computereinsatz?
• Wie reagieren die Schüler auf das Medium Computer und das hier benutzte CAS?
• Inwieweit eignet sich der Taschenrechner für die Behandlung des Themas?
• Wie kann der TI-92 sinnvoll und effizient im Unterricht genutzt werden und bei welchen Themen bzw. in welchen Unterrichtsphasen kann ein CAS pädagogisch und didaktisch nützlich sein?

Trotz meiner Bemühungen diese Arbeit in einem akzeptablen Umfang zu halten, erachte ich es als notwendig, zunächst auf grundlegende theoretische psychologische und didaktische Aspekte beim Lernen mit Medien (Kapitel 1) und im Speziellen auf das Lernen mit/durch/von Computern (Kapitel 2) einzugehen. Danach schließt sich die Planung (Kapitel 3) und Reflexion/Zusammenfassung (Kapitel 4) der zur Arbeit gehörenden Unterrichtsreihe an. .

1 Psychologische und didaktische Aspekte zum Medienbegriff

1.1 Was verstehen wir unter Medien (im Unterricht)?

Mit Medien meint man umgangssprachlich Presse, Film, Funk, Fernsehen und neuerdings auch Computer und Internet. Im pädagogischen Sinne umfasst dieser Begriff aber alle Formen der Informationsweitergabe durch Sprache, Mimik, Gestik und Ton. Der Begriff „Medium“ wird aus dem Lateinischen übersetzt mit „Mitte“ oder „Mittelpunkt“. Im Allgemeinen meint man damit die „Öffentlichkeit, die allen zugänglich“ ist. In der Schule verstehen wir unter einem Medium ein „Mittel“ oder ein „Mittler“, mit dem Unterrichtsinhalte an die Schüler vermittelt werden [Mey94,S.148].

[....]

1 Im Folgenden wird nur der Begriff „Schüler“ verwendet, gemeint sind damit aber immer beide Geschlechter.