Lehrkräftefortbildungstag Mathematik Impulse für den Unterricht

Im ersten Teil des Workshops setzen wir uns mit Grundvorstellungen zur Division auseinander: Welche Grundvorstellungen fördern das Verständnis von Sachsituationen zur Division – und welche können es erschweren? Dabei thematisieren wir auch das Entstehen von Resten und den Umgang mit ihnen, da in lebensweltlichen Situationen zum Aufteilen und Verteilen häufig ein Rest bleibt.
Im zweiten Teil geht es darum, welche Bedeutung diese Grundvorstellungen für das halbschriftliche und schriftliche Dividieren haben. Wir thematisieren, wie der Divisionsalgorithmus nicht nur regelhaft ausgeführt, sondern materialgestützt und verständnisorientiert aufgebaut werden kann.
Programmieren fördert nachweislich das Verständnis mathematischer Konzepte. Doch wie lassen sich Algorithmen, Programmieren und mathematisches Lernen sinnvoll und lernwirksam verbinden? Eine Antwort auf diese Frage wollen wir im Workshop finden und gemeinsam umsetzen. Dabei wird deutlich, wie eng mathematische Fähigkeiten und Programmieren miteinander verbunden sind – etwa beim Problemlösen, Erkennen von Mustern, Strukturieren von Abläufen oder Entwickeln von Algorithmen.
Grundlage bildet der praxisorientierte Unplugged-Ansatz, bei dem ohne digitale Endgeräte programmiert wird und mit dem sich das Entwickeln und Beschreiben von Algorithmen mit einfachen Alltagsmaterialien anschaulich und handlungsorientiert umsetzen lässt. An konkreten Lernumgebungen erproben wir praxisnahe Unterrichtsideen, in denen Kinder Abläufe strukturieren, Lösungswege entwickeln und eigene Algorithmen formulieren können.
Um die schrifltichen Rechenverfahren sicher ausführen zu können, sind intensive Übungen notwendig. Gerade bei den schriftlichen Rechenverfahren dominieren dabei aber häufig automatisierende Übungen. Es gibt jedoch auch Alternativen: Im Workshop werden Beispiele für Aufgabenformate mit Ziffernkarten vorgestellt, bei denen vernetzendes und entdeckendes Üben im Vordergrund steht und die Kinder gleichzeitig prozessbezogene Kompetenzen wie Problemlösen und Argumentieren weiterentwickeln können. Dabei wollen wir gemeinsam Ideen für Aufgabenvariationen und Differenzierungsmöglichkeiten bei allen vier Grundrechenarten entwickeln und erproben.
Täglich werden wir im Internet mit Empfehlungen konfrontiert: YouTube schlägt Videos vor, Netflix wählt Serien aus, Amazon zeigt passende Produkte. Hinter diesen Empfehlungen stecken Algorithmen, die auf Basis von Daten Entscheidungen treffen. Im Workshop schauen wir uns an, wie diese Mechanismen funktionieren und wie man sie verstehen kann.
Den inhaltlichen Kern bilden Konzepte aus der Stochastik der Sekundarstufe I: Vierfeldertafeln, Baumdiagramme und bedingte Wahrscheinlichkeiten. Anhand von multivariaten Datensätzen zum Nutzungsverhalten digitaler Medien analysieren die Teilnehmenden statistische Zusammenhänge und lernen, wie daraus datenbasierte Entscheidungen abgeleitet werden können.
Im letzten Teil geht es um die digitale Umsetzung im Unterricht. Es wird gezeigt, wie sich diese Inhalte mit der App CODAP konkret bearbeiten lassen und wie Schüler*innen dadurch ein entdeckender Zugang zu solchen Fragestellungen eröffnet werden kann.
Der Begriff „Algorithmus“ geht auf den Mathematiker Al-Chwarizmi zurück, der im 9. Jahrhundert systematische Lösungsverfahren für quadratische Gleichungen entwickelte. Im Workshop wird sein geometrischer Zugang zur quadratischen Ergänzung aufgegriffen und mit algebraischen Darstellungen verknüpft. Gerade diese Verbindung unterschiedlicher Repräsentationsebenen eröffnet Schülerinnen und Schülern einen anschaulichen Zugang zu quadratischen Gleichungen und ermöglicht zugleich eine reflektierte Auseinandersetzung mit dem Begriff des Algorithmus.
Im zweiten Teil des Workshops wird das Thema mithilfe künstlicher Intelligenz weitergeführt. Vorgestellt wird das sogenannte Vibe-Coding, bei dem interaktive Lernumgebungen durch natürlichsprachliche Eingaben an ein KI-System erstellt werden, ohne dass Programmierkenntnisse erforderlich sind. Auf diese Weise entstehen digitale Materialien und Simulationen, die sich unmittelbar im Mathematikunterricht einsetzen lassen.
Hinweis: Das Mitbringen von Tablets / Laptops zum selbst Ausprobieren ist erwünscht.
In einem verständnisorientierten Mathematikunterricht scheinen Algorithmen von untergeordneter Bedeutung zu sein, da ihre schematische Durchführung insbesondere bei Verfügbarkeit von digitalen Hilfsmitteln kaum Lerneffekte verspricht. In dem Workshop wird an Beispielen aus dem Mathematikunterricht der Sekundarstufe II (z.B. Gaußscher Algorithmus) herausgearbeitet, dass durch die Analyse und Reflexion von Algorithmen (mit und ohne digitale Hilfsmittel) aber sehr wohl Verständnis für mathematische Zusammenhänge ermöglicht werden kann. Außerdem wird die Frage diskutiert, in welchem Maße das hilfsmittelfreie Ausführen von Algorithmen notwendig für ein solches Verständnis ist.
Für Korrekturen oder Änderungen wenden Sie sich bitte an bi.mathe@uni-bielefeld.de.