Eine Unterrichtssequenz von Simon Zell PH Schwäbisch Gmünd Erkunden des Variablenbegriffs durch naturwissenschaftliche Experimente Eine Unterrichtssequenz von Simon Zell PH Schwäbisch Gmünd

Ziele Welche Aspekte des Variablenbegriffs können durch die Experimente angesprochen werden? Wie tragen diese Experimente zur mathematischen Begriffsbildung bei? Welche Faktoren wirken positiv/negativ auf die Begriffsbildung? Welche Rolle spielt der außermathematische Bezug?

Aspekte des Variablenbegriffs Gegenstandsaspekt Variable als Zahl Einsetzaspekt Variable als Platzhalter (Leerstelle) Kalkülaspekt Variable als Zeichen Nach Malle 1993

Aspekte des Variablenbegriffs Nach Trigueros, Ursini, Reyes 1996

Wie können Experimente dazu beitragen? Messgrößen stellen verallgemeinerte Zahlen dar Messgrößen können in einem funktionalem Zusammenhang stehen Proportionalitätsfaktoren stellen Konstanten dar, deren Wert aber meist von der Umgebung abhängig ist

Beispiele Der Auftrieb Gewichtskraft in Luft ist proportional zur Gewichtskraft in Wasser

Beispiele Thermische Ausdehnung Die Steighöhendifferenz einer Flüssigkeitssäule ist proportional zur Temperaturdifferenz

Beispiele Brechung bei kleinen Winkeln Einfallswinkel und Ausfallswinkel sind bei kleinen Winkeln annähernd proportional

Beispiele Gesetz von Boyle-Mariotte Produkt aus Druck und Volumen eines Gases ist bei gleicher Temperatur konstant

Beispiele Einfacher Flaschenzug Sukzessives Halbieren der Gewichtskraft einer Masse durch Anhängen einer festen und einer lose Rolle

Aufbau der Arbeitsblätter Alltagsimpuls Beschreiben des Phänomens in eigenen Worten Messtabelle anlegen Zusammenhang aus Messwerten erkennen Erst in eigenen Worten Dann als Formel Wertebereiche der Messgrößen bestimmen Weitere Messung unter anderen Bedingungen Vergleich der beiden Messungen Formel, die für beide Messungen gültig ist Interpretieren dieser Formel Arbeitsprotokoll

Auswerten der Unterrichtssequenz Arbeitsblätter Notizen aus Schülergesprächen Audioaufnahmen Videoaufnahmen Abschlusstest

Testen der Unterrichtssequenz Zur Zeit am Anna Essinger Gymnasium Ulm Weitere Tests in Planung

Zusätzliche Erkenntnisse fürs Leben Schüler in seinem Arbeitprotokoll: „Wir haben gelernt, wie man mit warmen Wasser, kaltes Wasser warm machen kann.“