Lehr- und Forschungsgebiet Didaktik der Mathematik
Prof. Dr. Johanna Heitzer

"Mathematik, die uns alle angeht"
ONLINE-Lehrerfortbildungstag Mathematik

Am Samstag, den 31. Oktober 2020, findet von 9:00 bis 15:30 Uhr der sechste Lehrerfortbildungstag Mathematik statt. Zielgruppe sind sowohl Lehrkräfte und Lehramtsanwärter_innen, als auch Studierende und Hochschulangehörige. Neben der Plenumsveranstaltung und Workshops zu aktuellen Themen und Entwicklungen der Schulmathematik gibt es Gelegenheit zum Austausch.

Hauptvortrag

Portrait Warmeling Antonius Warmeling (MUED): Mit Mathematik zum Handeln Befähigen

Schülerinnen und Schüler möchten Zukunft mitgestalten. Mathematik liefert einen wertvollen Beitrag zum Meistern ernsthafter Herausforderungen. Die nötigen Kompetenzen sollte dort entwickelt bzw. eingesetzt werden, wo sie auf aktuelle oder erwartbare Lebens- und Handlungssituationen vorbereiten.
2020/19 war medial (endlich) stark von der Klimakrise und der Suche nach Lösungen geprägt, 2020 hält uns die Corona-Pandemie in Atem. Wie kann Mathematikunterricht angesichts solcher Herausforderungen seiner Verantwortung ein Stück gerechter werden?
Im Vortrag möchte Antonius Warmeling exemplarische Antworten auf diese Frage geben – von den Zielen der Vereinten Nationen bis zum Erdüberlastungstag, von individuellen Verhaltensänderungen bis zur kritischen Auseinandersetzung mit Fake News.





Workshops

A) Fake News zum Klimawandel im Mathematikunterricht
         (Antonius Warmeling, MUED)

Im Internet und den sozialen Medien werden viele Fake News auch und gerade rund um das Thema Klimawandel veröffentlicht. Um Schülerinnen und Schüler für diese Art der Kommunikation fit zu machen, müssen wir ihnen Hilfen zum Erkennen und ggf. auch Widerlegen solcher Verlautbaren an die Hand geben. Im Workshop soll es darum gehen, welche Strategien bei der Erstellung von Fake News verfolgt werden und wie (manchmal) Datenrecherche und Datenverarbeitung zu ihrer Entlarvung beitragen können.
Sie werden nach einem kurzen Input zur Datenrecherche und -übertragung in ein Tabellenkalkulationsprogramm selbständig an ausgewählten Beispielen arbeiten, deren fachliche Voraussetzungen im Mathematikunterricht in den Jahrgangsstufen ab 7 bis hin zur Oberstufe behandelt werden.

Hinweis: Bitte Laptop mitbringen.


B) Holditch goes GeoGebra
         (Dr. Hans-Joachim Feldhoff, Gymnasium der Stadt Kerpen)

Wenn der starre Stab PQ mit seinen Enden auf der Randkurve herumgeführt wird und der feste Teilungspunkt X dabei die braune Kurve durchläuft, wird ein Flächenring (gelb markiert) eingegrenzt, der - völlig unabhängig von der gegebenen Randkurve - den Inhalt πrs hat.












Wer sich diesem frappierenden Satz, von einem Reverend namens Hamnet Holditch 1858 mit dem schlichten Titel „Geometrical Theorem“ veröffentlicht, mit dynamischer Geometriesoftware des 21. Jahrhunderts nähert, kann die bewegende Wirkung von Mathematik erleben.
Die systematische Untersuchung periodischer Bewegungsvorgänge der Ebene und der dabei erzeugten Orbits von Punkten einer Geraden liefert Einsichten, die sehr schnell zum Beweis des Satzes von Holditch führen.












Durch den empirischen Zugang über Animationen mit GeoGebra ist es möglich, die Ideen auf Schulniveau nachzuvollziehen. Die Teilnehmenden können im Workshop die bereitgestellten Applets ausprobieren und die entscheidenden Beweisschritte selbst erkunden.
Weitere Applets zu einer polygonalen Version des Satzes von Holditch und zur Verallgemeinerung durch den Satz von Woolhouse (1859) sowie einige historische Bemerkungen zur Entstehungsgeschichte runden das Thema ab.
Alle im Workshop verwendeten und ergänzenden Materialien werden anschließend online zur Verfügung gestellt. Auf Wunsch der Teilnehmenden kann auch auf die verwendeten Techniken bei der Erstellung der Applets eingegangen werden.

Hinweis: Bitte Laptop mitbringen.


C) Schüler/innen forschen zu erneuerbaren Energien - ein computergestütztes Modellierungsprojekts zur Optimierung eines Solarkraftwerks (Sek I/II)
         (Kaja Nobel und Lars Alsbach, CAMMP Aachen)

Solarkraftwerke gelten in der Forschung zu erneuerbaren Energien als besonders zukunftsträchtig. In einem problemorientierten Workshop entwickeln Schüler/innen ein mathematisches Modell für die Ausrichtung der Spiegel, die Leistung des Kraftwerks und optimieren anschließend die Position der Spiegel. Es werden die Materialien und Erfahrungen des Workshops vorgestellt und diskutiert, inwieweit sich das Themenfeld der Optimierung für die kreative mathematische Modellierung im Mathematikunterricht eignet.

Hinweis: Bitte Laptop oder Tablet mitbringen.


D) Schüler/innen werden zu Klimaforschenden - ein computergestütztes Modellierungsprojekts zur wissenschaftsgeleiteten Sicht auf den Klimawandel (Sek II)
         (Maren Hattebuhr und Stefanie Schoenen, CAMMP Karlsruhe)

Spätestens seit Fridays for Future wird der Klimawandel rege in der Politik, Öffentlichkeit, aber auch in den Schulen diskutiert. In einem problemorientierten Workshop erforschen Schüler/innen datenbasiert die Signifikanz des Klimawandels. Sie entwickeln wissenschaftliche Methoden um sich beweisbar der Fragestellung zu nähern. Ziel ist es, kritisch und objektiv ein sehr emotionsgeladenes Thema zu reflektieren.
In unserem Workshop werden Materialien und Erfahrungen des Schüler/innen-Workshops vorgestellt und diskutiert, inwieweit sich die Zeitreihenanalyse im Zusammenspiel mit einer schülerrelevanten Problemstellung für die kreative mathematische Modellierung im Mathematikunterricht eignet.

Hinweis: Bitte Laptop oder Tablet mitbringen.


E) Teach the truth – Mathematikunterricht angesichts einer berechtigten Forderung
           (Prof. Dr. Johanna Heitzer, RWTH Aachen)

Arctic sea ice loss animation Zu den Forderungen der fridays-for-future-Bewegung gehört: Teach the truth. Zwar wird im Fall der Mathematik weniger die Richtigkeit als die Relevanz hinterfragt, doch muss sich auch dieses Fach den Herausforderungen stellen. Im Workshop werden der fachspezifische Bildungsbeitrag beleuchtet und kleine konkrete Schritte vorgeschlagen. So vermögen geometrische Erkenntnisse unser Anschauungsvermögen zu schulen: Wenn die Längenausdehnung des arktischen Festeises relativ zu einem Vergleichswert halbiert ist, ist das Volumen auf 1/8 geschrumpft und das Verhältnis der Oberfläche zum Volumen hat sich verdoppelt.



F) Wenn die Sprache Klarheiten beseitigt – am Beispiel von Signifikanztests
         (Regine Wallraf, RWTH Aachen)

Während Lernende häufig in der Lage sind, das „Ritual“ eines Signifikanztests im Mathematikunterricht durchzuführen, bleibt ein tieferes statistisches Verständnis zumeist auf der Strecke. Dies äußert sich z.B. darin, dass die Aussagekraft von Signifikanztests von vielen SchülerInnen überschätzt wird. Doch wie sollen Lernende die Leistungsfähigkeit von Signifikanztestes richtig beurteilen können, wenn ihnen die grundsätzliche Testlogik nicht verdeutlicht wird und in Lehrwerken eine breite Palette an grenzgängigen Formulierungen dargeboten wird?
Vor diesem Hintergrund soll im Workshop der Blick auf logische Aspekte des Testens und damit verbundene Schwierigkeiten gerichtet werden. Insbesondere wird der Frage nachgegangen, welche Sprechweisen rund um Signifikanztests dem Lernen (noch) zuträglich sind.


G) #FlattenTheCurve: Mathematik vs. Fake-News
         (Jochen Heitwerth, Paul-Spiegel-Berufskolleg Warendorf)

Wir Menschen können nicht anders: Wir benötigen Erklärungsmodelle für unsere faszinierende Welt. Das ist im Laufe der Menschheitsgeschichte zu jeder Zeit passiert und hat mitunter bizarre Blüten getrieben. Manche von diesen Blüten können belustigend sein. Gefährlichere dieser Blüten dienen als alternative Wahrheiten in vielen Desinformationskampagnen. Zum Entgegnen benötigen wir Menschen Modelle, die faktenbasiert UND nachvollziehbar sind. Hier können mathematische Modelle der Alltagswelt helfen.
In diesem Workshop sollen ausgehend vom Beispiel #FlattenTheCurve weitere (gerne auch Ihre) Ideen und Modelle weiterentwickelt werden, um Fake-News mathematisch etwas entgegenzusetzen und so die gesellschaftspolitische Ebene auch im Mathematikunterricht zu fokussieren.



Organisatorisches

Zeit Programmpunkt
Ab 9:30 Uhr Begrüßung
Hauptvortrag
11:00-11:15 Uhr Kaffeepause
11:15-12:45 Uhr Workshop-Schiene I
12:45-14:00 Uhr Mittagspause
14:00-15:30 Uhr Workshop-Schiene II

Kosten

Die Teilnahme ist kostenlos.

Downloads

Workshop E (Johanna Heitzer)

Kontakt

Prof. Dr. Johanna Heitzer | Tel. +49 241 80-97072 | Email: johanna.heitzer@matha.rwth-aachen.de
Marvin Titz | Tel. +49 241 80-97071 | Email: lehrertag@matha.rwth-aachen.de

Der Lehrerfortbildungstag ist ein Angebot der Fachgruppe Mathematik.
Er wird im Rahmen der gemeinsamen "Qualitätsoffensive Lehrerbildung"
von Bund und Ländern aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung
und Forschung gefördert.