Lineare Funktionen-Digitale Lernlandkarte zum selbstgesteuerten Lernen
Schulform
Gymnasium
Fach
Mathematik
Jahrgangsstufe
8. Klasse
Standort
NRW
Verwendete Tools
schulinternes LMS Moodle
H5P (Image Hotspots)
Wiki-Lernpfad „Lineare Funktionen“ von ZUM-Unterrichten (inkl. LearningApps)
ZUMPad
ANTON Lern-App
Geogebra
Mentimeter
Edkimo
Alternative Tools
Lumi H5P-Editor
Lernpfad.ch
Padlet
Oncoo
Autor*in
Franziska Franken
Studienrätin am Friedrich-Wilhelm-Gymnasium Köln
Beschreibung
Die Unterrichtssequenz besteht im Wesentlichen aus einer digitalen Lernlandkarte zum Thema „Lineare Funktionen“ (eine H5P-Aktivität), die den Lernprozess visualisiert und strukturiert. Die Erarbeitung der einzelnen Inhalte und Kompetenzen erfolgt mit einem Lernpfad von ZUM-Unterrichten, der sich insbesondere durch viele interaktive Übungen auszeichnet, sowie selbst ausgewählte Geogebra-Übungen und youtube-Erklärvideos. Enthalten sind jedoch auch Übungen aus dem Lehrbuch „Lambacher Schweizer 8 – Mathematik am Gymnasium NRW“. Ein weiteres Element ist ein Glossar, welches während der Unterrichtssequenz sukzessive von den Schüler*innen durch eigene Einträge erstellt wird.
Einsetzbares Material
Um den Schüler*innen einen Überblick über die Aufgaben zu geben, sind alle Inhalte über das Glossar auf Moodle aufrufbar.
Das Glossar dient der Übersicht über die geplante Unterrichtssequenz. Das konkrete Material ist unter dem gleichnamigen Punkt 5 aufgeteilt nach Unterrichtsstunden einsehbar und zur Weiterverwendung downloadbar.
Voraussetzungen
Rahmenbedingungen
- Die Unterrichtssequenz wurde für den Distanz- oder Hybridunterricht geplant, aber im Präsenzunterricht mit einigen Modifizierungen durchgeführt. Einige Schüler*innen haben dafür ein eigenes digitales Endgerät (Tablet oder Laptop) mitgebracht; die anderen haben an Schul-iPads gearbeitet, die für die jeweiligen Mathe-Stunden ausgeliehen werden konnten.
- Es wird fast durchgehend ein Internetzugang benötigt. Es sollte ein Tablet oder Laptop verwendet werden, da einige interaktive Übungen auf einem Smartphone nicht (gut) dargestellt bzw. angewendet werden können.
- Sie wurde für die Einführung von Linearen Funktionen in einer 8. Klasse am Gymnasium geplant und durchgeführt. Sie könnte – gegebenenfalls mit Anpassungen – jedoch auch in höheren Jahrgängen oder an anderen Schulformen verwendet werden, z.B. auch zur Wiederholung des Themas in der Einführungsphase (10. Klasse).
- Notwendige Vorerfahrungen: Proportionale Zuordnungen (aus der 7. Klasse), allgemeiner Funktionsbegriff (unmittelbar vor der Unterrichtssequenz)
Angestrebte Lernziele
- Inhaltliche Lernziele / Mathematische Kompetenzen
- Proportionale Zuordnungen als Spezialfall linearer Funktionen, Ursprungsgeraden
- Steigung einer Geraden (graphisch mit Steigungsdreieck, rechnerisch mit den Koordinaten zweier Punkte)
- Eigenschaften besonderer Geraden (parallele Geraden, Steigung null)
- allgemeine Geradengleichung einer linearen Funktion: graphisch und rechnerisch bestimmen, Zuordnen von Funktionsgleichungen und Graphen
- Nullstelle einer Geraden graphisch und rechnerisch ermitteln
- Schnittpunkt zweier Geraden rechnerisch bestimmen
- Anwendung innermathematischer Zusammenhänge in Sachkontexten
- Medienkompetenzen (gemäß MKR NRW)
- Medienausstattung (Hardware) reflektiert anwenden, mit dieser verantwortungsvoll umgehen
- digitale Werkzeuge und deren Funktionsumfang kennen sowie reflektiert und zielgerichtet einsetzen
- Kommunikations- und Kooperationsprozesse mit digitalen Werkzeugen zielgerichtet gestalten, Informationen teilen
- Regeln für digitale Kommunikation einhalten
Digitale/Überfachliche Kompetenzen
- Medienkompetenzen (gemäß MKR NRW)
- Medienausstattung (Hardware) reflektiert anwenden, mit dieser verantwortungsvoll umgehen
- digitale Werkzeuge und deren Funktionsumfang kennen sowie reflektiert und zielgerichtet einsetzen
- Kommunikations- und Kooperationsprozesse mit digitalen Werkzeugen zielgerichtet gestalten, Informationen teilen
- Regeln für digitale Kommunikation einhalten
Mathematische Kompetenzen
- Proportionale Zuordnungen als Spezialfall linearer Funktionen, Ursprungsgeraden
- Steigung einer Geraden (graphisch mit Steigungsdreieck, rechnerisch mit den Koordinaten zweier Punkte)
- Eigenschaften besonderer Geraden (parallele Geraden, Steigung null)
- allgemeine Geradengleichung einer linearen Funktion: graphisch und rechnerisch bestimmen, Zuordnen von Funktionsgleichungen und Graphen
- Nullstelle einer Geraden graphisch und rechnerisch ermitteln
- Schnittpunkt zweier Geraden rechnerisch bestimmen
- Anwendung innermathematischer Zusammenhänge in Sachkontexten
Planung
(A)synchrone Kommunikation mit der Lerngruppe
Der Zugriff auf die digitale Lernlandkarte sowie alle weiteren Materialien erfolgte über den klasseninternen Kurs in Moodle. Da die Sequenz im Präsenzunterricht umgesetzt wurde, erfolgte die Kommunikation weitgehend synchron.
Bei der Planung für den Distanz- oder Hybridunterricht war für Fragen und Hilfestellungen eine asynchrone Kommunikation über ein ZUMPad vorgesehen, insbesondere auch für Peer-Feedback zwischen den Schüler*innen. Darüber hinaus hätten die Schüler*innen die Lehrkraft bei Fragen jederzeit über den Messenger innerhalb Moodle kontaktieren können. Außerdem waren regelmäßige begleitende Videokonferenzen sowie individuelle Rückmeldungen zu eingereichten Aufgaben (Aktivität „Aufgabe“ in Moodle) vorgesehen.
Der eTeaching-Burger in der geplanten Sequenz
eTeaching-Burger I Schulnetzwerk des ZfL der Universität zu Köln (https://zfl.uni-koeln.de/schulnetzwerk) I
CC BY SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
Aufbau der kompletten Unterrichtseinheit
Lineare Funktionen — Digitale Lernlandkarte zum selbstgesteuerten Lernen
1.Unterrichtseinheit | Proportionale Funktionen – Ursprungsgeraden |
2.Unterrichtseinheit | Steigung einer Geraden |
3.Unterrichtseinheit | Lineare Funktionen – Graphen und Zusammenhänge |
4.Unterrichtseinheit | Lineare Funktionen – Funktionsgleichung bestimmen |
5.Unterrichtseinheit | Lineare Funktionen – Abschluss |
6.Unterrichtseinheit | Lineare Funktionen – Nullstellen |
7.Unterrichtseinheit | Schnittpunkt zweier linearer Funktionen |
8.Unterrichtseinheit | Lineare Funktionen – Abschluss II |
Differenzierungs-/Individualisierungsmöglichkeiten (optional):
Die hier vorgenommene Gliederung ist variabel in dem Sinne zu verstehen, dass die einzelnen Unterrichtseinheiten nicht durchgehend gleichzusetzen sind mit einer 90-minütigen Unterrichtsstunde (Doppelstunde), sondern je nach Lerngruppe bzw. auch einzelnen Schüler*innen mehr oder weniger Zeit benötigen.
1. Proportionale Funktionen – Ursprungsgeraden
Du wiederholst die Zusammenhänge und Fachbegriffe des Themas „Proportionale Zuordnungen“ aus der 7. Klasse und lernst dabei Funktionen mit der Gleichung y = m * x kennen.
Inhalte
- Sachkontext „Im Bergwerk“: bestimmte Wassermenge dringt pro Stunde ein, Pumpen sind ausgefallen, Gefahr droht
- Wertetabelle zur Situation erstellen
- Proportionalitätskonstante bestimmen
- Zuordnungsvorschrift aufstellen
- Funktionswerte mit der Funktionsgleichung berechnen
- Graph zeichnen
- Zu einem bestimmten y-Wert den zugehörigen x-Wert graphisch ermitteln
2. Steigung einer Geraden
Nun soll es um die Steigung einer Geraden gehen. Dabei beschäftigst du dich mit folgenden Fragen: Woran erkennt man eine Steigung? Was ist ein Steigungsdreieck? Wie bestimmt man eine Steigung am Graphen, wie rechnerisch? Was bedeutet eine negative Steigung?
Inhalte
- Visualisierungen der Steigung einer Geraden, Zusammenhang zwischen dem Wert der Steigung m und dem Verlauf der Geraden im KOS
- Steigungsdreieck und die Formel für die Steigung einer Geraden kennenlernen
- Steigungen von Geraden graphisch bestimmen / ablesen (anhand eingezeichneter Steigungsdreiecke)
- zu gegebenen Steigungen die zugehörige Ursprungsgerade zeichnen
3. Lineare Funktionen – Graphen und Zusammenhänge
Als nächstes lernst du nun die Zusammenhänge einer allgemeinen linearen Funktion kennen: Wie verläuft der Graph einer linearen Funktion im Koordinatensystem? Wie ergibt sich daraus die Funktionsgleichung einer linearen Funktion?
Inhalte
- Zusammenhang: allgemeine Gerade als Verschiebung nach oben/unten einer Ursprungsgeraden
- allgemeine Funktionsgleichung einer linearen Funktion (inkl. Fachbegriff „y-Achsenabschnitt“) kennenlernen
- Abgrenzung der Definitionen und Merkmale: Funktion – lineare Funktion – proportionale Funktion
- Funktionsgleichungen zu gegebenen Graphen erst zuordnen, dann selbst aufstellen
- Zuordnungsübungen: Verständnis der allgemeinen Geradengleichung, Zusammenhänge zur Lage bzw. zum Verlauf der zugehörigen Geraden
- Lösen des „Bergwerk“-Problems (vgl. 1. UE)
4. Lineare Funktionen – Funktionsgleichung bestimmen
Nun geht es um das Verfahren, wie man die Funktionsgleichung einer linearen Funktion mit der allgemeinen Geradengleichung y = m * x + t rechnerisch aufstellt.
Inhalte
• Funktionsgleichung aus gegebenem Punkt und Steigung bestimmen
• Funktionsgleichung aus zwei gegebenen Punkten bestimmen
5. Lineare Funktionen – Abschluss
Selbstständige Überprüfung der bisher neu gelernten Inhalte
Inhalte
Übungen zur Vertiefung und Festigung der neuen Inhalte: Funktionsgleichungen angeben, Geraden zeichnen, Fachbegriffe, lineare Funktionen in Sachkontexten
6. Lineare Funktionen – Nullstellen
Jetzt lernst du, wie man die Nullstelle, also den Schnittpunkt mit der x-Achse, einer linearen Funktion graphisch und rechnerisch bestimmen kann.
Inhalte
• Entdeckende Übung: Abhängigkeiten / Zusammenhänge zwischen der Nullstelle einer linearen Funktion und ihrer Steigung und ihrem y-Achsenabschnitt
• Berechnen einer Nullstelle; Lösen der linearen Gleichung f(x) = 0
7. Schnittpunkt zweier linearer Funktionen
Kreuzen und schneiden sich zwei Graphen von linearen Funktionen, so nennt man diesen Punkt Schnittpunkt S. Dieser Punkt liegt auf beiden Geraden. Du lernst nun, wie man diesen Schnittpunkt berechnet.
Inhalte
• Berechnen eines Schnittpunktes zweier linearer Funktionen; Lösen der linearen Gleichung f(x) = g(x)
• Graphische Bestimmung des Schnittpunktes zweier Geraden (Geraden zeichnen, Schnittpunkt ablesen)
Hinweis: Ergänzt werden könnte hier noch die Lage zweier Geraden zueinander (Schnittpunkt, parallel, identisch), gegebenenfalls auch als Überleitung zum Thema „Lineare Gleichungssysteme“.
8. Lineare Funktionen – Abschluss II
Selbstständige Überprüfung der im Weiteren neu gelernten Inhalte.
Inhalte
• Übungen zur Vertiefung und Festigung der neuen Inhalte: Nullstellen und Schnittpunkte bei linearen Funktionen.
Durchführung
Folgende Tipps für die Durchführung:
- Eine Herausforderung bei der konkreten Umsetzung, insbesondere im synchronen Präsenzunterricht, ist das unterschiedliche Lerntempo der Schüler*innen. Hilfreich ist an dieser Stelle die Möglichkeit, die Schüler*innen Einträge im Glossar erstellen zu lassen oder sie vorhandene Einträge kommentieren und verbessern zu lassen. Weitere Möglichkeiten zur Binnendifferenzierung wären optionale Lernpfade, „Nerd-Boxen“ etc.
- Sollte die Unterrichtssequenz weitgehend im Distanzunterricht umgesetzt werden, wäre es sinnvoll, Lösungen zu den Buch-Aufgaben in die Lernlandkarte zu integrieren, z.B. per QR-Codes. Auf diese Weise können sich die Schüler*innen auch hierbei direkt selbstständig kontrollieren und es entlastet die individuelle Rückmeldung zu eingereichten Aufgaben.
- Die interaktiven Übungen des Lernpfads „Lineare Funktionen“ von ZUM-Unterrichten werden nicht in jedem Internetbrowser vollständig dargestellt. Gut geklappt hat es in der Regel mit Safari und Firefox, manchmal hat auch ein erneutes Laden der jeweiligen Internetseite geholfen.
Konkretes Material
Das Glossar dient den Schüler*innen als Orientierung für das Erstellen ihrer Beiträge.
Schüler*innen-Beispiele aus dem Glossar
Glossar-Eintrag – Beispiel 1
Glossar-Eintrag – Beispiel 2
Glossar-Eintrag – Beispiel 3
Glossar-Eintrag – Beispiel 4
Glossar-Eintrag – Beispiel 5
Literaturverzeichnis
Verwendetes Lehrbuch:
Lambacher Schweizer 8 (2019). Mathematik für Gymnasien, Nordrhein-Westfalen. Stuttgart: Ernst Klett Verlag.
Weiternutzung als OER ausdrücklich erlaubt: Dieses Werk und dessen Inhalte sind – sofern nicht anders angegeben – lizenziert unter CC BY SA. Nennung gemäß TULLU-Regel bitte wie folgt: “Lineare Funktionen-Digitale Lernlandkarte zum selbstgesteuerten Lernen” von Franziska Franken, Lizenz: CC BY SA. Der Lizenzvertrag ist hier abrufbar: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de