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Tag: Gymnasium
Aufzüge im Hochhaus

 Eine große Firma zieht in ein neues Hochhaus. Das Gebäude enthält sechs Aufzüge mit denen die Mitarbeiter ihre Büros erreichen. In den ersten Wochen entstehen jeden Morgen lange Wartezeiten vor und in den Aufzügen. Wie kann die Steuerung der Aufzüge möglichst effektiv programmiert werden, damit die Mitarbeiter schnell in Ihr Büro kommen? Die Aufgabe ist als Optimierungsaufgabe für leistungsstarke Schüler oder für die Oberstufe gedacht.

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Unterschriften in 10 Transportern?

Stimmt denn alles was in der Zeitung steht? Bei der folgenden offenen Aufgabe wird den Schülerinnen und Schülern ein Zeitungsartikel über eine Aktion der spanischen Opposition präsentiert: Für die Lieferung von 4 Millionen Unterschriften wurden 10 Transporter benötigt! Kann das sein?

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Mathematik in meiner Freizeit

Mathematik finden Schülerinnen und Schüler nicht nur im Schulbuch sondern überall im eigenen Leben. Eine sehr motivierende Aufgabenstellung für den Unterricht kann die Verknüpfung des eigenen Hobbys mit der Mathematik sein. Die Leitfrage für eine ca. einwöchige Arbeitsphase lautet: "Wie viel Mathematik steckt eigentlich in meiner Freizeit?" Die Schüler sollten zur Bearbeitung der Aufgabe dazu angehalten werden, das der Klassenstufe entsprechende mathematische Fachwissen zu nutzen.

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Mit dem Jeep durch die Wüste

Ein Jeep soll eine Wüste durchqueren, in der sich unterwegs keine einzige Tankstelle befindet. Mit einem vollen Tank kann der Jeep 1000 km fahren. Wenn der Weg länger als 1000 km ist, muss der Fahrer entlang des Weges Benzinkanister lagern. Die letztliche Aufgabe besteht darin herauszufinden, wie viel Benzin zur Durchkreuzung der 3000km langen Wüste benötigt wird und wo die Lagerstellen für das Benzin aufgebaut werden müssen.

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Geld in der Kiste

Was kann man mit dem Geld in den beiden Kisten kaufen? Wie viele 1 Cent Stücke sind in der einen Kiste enthalten und wie viel Euro in der anderen Kiste? Ein Aufgabe, bei der es um das Modellieren, um das Bestimmen des Volumens und um das Vergleichen von Größen geht. Als Material benötigen die Schüler neben dem Arbeitsblatt einige 1 Cent Stücke, etwas Schreddergeld und einen Stabilo-Stift.Natürlich können die Aufgaben auch getrennt voneinander bearbeitet werden.

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Kartenspiel: Verschiedene Darstellungen

Mit der Aufgabe lernen Schülerinnen und Schüler verschiedene Darstellungen für eine mathematische Begebenheit kennen. Die Lernenden sollen verschiedenen Repräsentationen interpretieren und  diese entsprechend verknüpfen. Fertige Aufgabenkarten sind zum Thema Terme, algebraische Ausdrücke und zu Dezimalzahlen verfügbar. Weitere Karten können nach dem gleichen Prinzip von Schülern selbst erstellt werden.

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Fermi Aufgaben

Als Fermi Aufgaben bezeichnet man offene Fragestellungen, die auf den ersten Blick unlösbar erscheinen: "Wie viel Tinte hast Du in Deinem Leben schon verbraucht?".  Aktiviert man seine Alltagserfahrungen und trifft plausible Annahmen kann man sich schrittweise einer Lösung annähern. Mit solchen Aufgaben hat der Physiker Enrico Fermi seine Studenten zum Umgang mit Schätzwerten, zum Lösen von alltäglichen mathematischen Problemen und zum kreativen Denken angeregt.

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Ein Tischtennistunier organisieren

Die Aufgabenstellung lautet: "Organisiert ein Tischtennisturnier für 11 Spieler". Die Aufgabe kann je nach Schulart und Klassenstufe bestimmte Vorgaben und Hilfestellungen enthalten: a) Nur 4 Tische b) 10 Minuten Spielzeit c) Spiele im Doppel. Auf der folgenden Seite wird die Aufgabe in verschiedenen Varianten vorgestellt. Als Material sollten den Schülern Poster, Stifte und bunte Blätter zur Verfügung gestellt werden.

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Modellierungsaufgabenfür die Sek. 1

Im Projekt LEMA (Learning and Education in and through Modelling and Applications) wurden Aufgaben entwickelt, um das Modellieren in den Mathematikunterricht der Sekundarstufe I aller Schularten zu integrieren. Die Aufgabensammlung kann heruntergeladen werden. Zum Konzept des Modellierens im Mathematikunterricht ist ein Fortbildungsprogramm für Lehrer entstanden.

 

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Porträtköpfe Mount Rushmore

"Das Mount Rushmore Memorial ist eine Gedenkstätte, die aus monumentalen Porträtköpfen von vier US-Präsidenten besteht. Jedes Porträt ist 60 Fuß hoch. Dargestellt sind von links nach rechts die Präsidenten George WashingtonThomas Jefferson, Theodore Roosevelt und Abraham Lincoln." Anhand des Textes und des Bildes des Denkmals können von Schülern offene Fragen bearbeitet werden.

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Fußball-Europameisterschaft

Das Thema Fußball-Europameisterschaft bietet für alle Schularten eine große Vielfalt an offenen Fragestellungen, Modellierungsaufgaben und Berechnungsmöglichkeiten. Zur Einstimmung kann der Lehrer Bilder der EM oder ein You-Tube Video zeigen. Die Fragen der Schüler zum Thema werden zunächst vom Lehrer an der Tafel gesammelt. Danach erfolgten die Gruppeneinteilung nach Interesse und die Beantwortung der Fragen. Zur Informationsbeschaffung ist ein Computer im Klassenzimmer sinnvoll. Die Schüler sollen ihre Antworten auf einem Poster präsentieren und ihren Rechenweg verteidigen.

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Eins passt nicht dazu

Bei dieser Aufgabe können die Schülerinnen und Schüler üben, mathematische Objekte aus verschiedenen Blickwinkeln zu klassifizieren. Zunächst bekommen die Schüler in Gruppen vierschiedene Karten als Beispiele und üben hierbei das Begründen. Danach erhält jede Schülergruppe 10 leere Karten, die mit der gleichen Aufgabenstellung selbst gestaltet werden können.

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Lakritzaufgabe

Eine süße Aufgabe für den Mathematikunterricht. Arbeitsauftrag für die Schüler: Geht in in 4-er Gruppen zusammen. Teilt drei Lakritzschnecken fair unter euch auf. Überlegt euch, wie ihr Eure mathematische Lösung den anderen Schülern präsentiert.

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Der Kerzenversuch

Der Kerzenlift gehört vom Kindergarten über die Grundschule bis hin zum Gymnasium zum naturwissenschaftlichen Standardexperiment. Bei Schülern der neunten Klasse ist auch ohne den eigentlichen Versuch sofort eine Erklärung  verfügbar: "Die Kerze braucht den Sauerstoff auf - der Luftdruck im Glas nimmt ab - das Wasser steigt" (siehe Unterrichtsfilm). Auf die weiterführende Frage: "Wann steigt denn das Wasser im Glas?" ist die Schülerantwort eindeutig: "Während die Kerze brennt". Im anschließenden Experiment (mit Videokamera) zeigt sich jedoch deutlich, dass das Steigen erst mit der abnehmenden Kerzenflamme beginnt. Der Sauerstoffverbrauch kann somit als Erklärung ausgeschlossen werden.

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Differenzieren durch offene Aufgaben

Im Schulalltag kommen in einer Klasse Schülerinnen und Schüler mit sehr unterschiedlichem Leistungsniveau zusammen. Wie kann man die heterogenen Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler berücksichtigen und dabei individuell fördern? Eine von vielen Möglichkeiten [1] zur Auflösung des Lernens im Gleichschritt sind offene Aufgaben. Im Folgenden wird anhand einer geschlossenen Aufgabe zum elektrischen Widerstand gezeigt, welche Variantionen zu einer Öffnung der Aufgabe beitragen.

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Was ist forschendes Lernen?

Von welchen Gesetzmäßigkeiten hängt die Schwingungszeit eines Pendels ab? Im folgenden werden zu diesem Thema zwei Physikstunden beschrieben: Eine eher traditionelle Stunde von dem Physiklehrer Herrn Shaw und eine forschend-entdeckende Stunde des Physiklehrers Herrn Hammond. Obwohl der fachliche Inhalt ähnlich ist zeigen sich auf anschauliche Weise die zahlreichen Unterschiede zwischen reiner Wissensvermittlung und forschendem Lernen.

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Schüttel mich!

Die Schütteltaschenlampe ist vielen Schülern z. B. aus dem Zeltlager bekannt und eignet sich - neben ihrem praktischen Nutzen - zur Erforschung des Phänomens der Induktion. Im Unterricht wird jeder Schülergruppe ein Taschenlampenexemplar mit der Frage: „Wie kann so etwas funktionieren?“ zur Verfügung gestellt. Zunächst müssen die Schülerinnen und Schüler untersuchen, aus welchen Komponenten die Lampe besteht und die jeweilige Funktion experimentell erforschen. Das Ziel sollte sein, die Funktion der Lampe soweit zu durchdringen, dass eine eigene Schüttellampe gebaut werden kann.

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Bitte kühl lagern!

 In dieser Aufgabe werden Schülerinnen und Schüler mit der Frage konfrontiert, ob sie Metall oder Wolle verwenden würden, um die Temperatur von wichtigen Medikamenten niedrig zu halten. Während des Arbeitsauftrags sind  die Schüler selbst aktiv, stellen Hypothesen auf, entwerfen Experimente, diskutieren ihre Ergebnisse und beurteilen ihre Ideen.

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Kalter Kaffee?

"Stimmt es, dass zu heißer Kaffee schneller auf Trinktemperatur ist, wenn man gleich die Milch dazu schüttet?". Diese bekannte Frage kann die Grundlage einer Aufgabe zum forschenden Lernen sein. Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei eigenständig eine Hypothese aufstellen, das Problem physikalisch modellieren, Experimente zur Bestätigung planen und schließlich durchführen. Der physikalische Hintergrund kann dabei je nach Klassenstufe qualitativ: "Je größer der Temperaturunterschied, desto ...." oder mit Hilfe der Exponentialfunktion quantitativ erforscht werden.

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„Licht aus“ für die Glühbirne?

In Deutschland, wie in vielen anderen europäischen Ländern auch, wurden konventionelle Glühbringen abgeschafft. Im Zeitraum zwischen 2009 und 2012 soll die Glühbirne schrittweise aus den Geschäften verschwinden. Diese Aufgabe ermöglicht den Schülerinnen und Schülern die Gründe herauszufinden, aus denen die EU diese Änderungen angestoßen hat.

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