Didaktischer Hintergrund

  • Hallo Zusammen,


    Ich habe ein(ig)e Frage(n): warum sind Matrizen wichtig in der Schule? und wozu brauchen wir es? Matrizen werden auch in allgemein bildenden Gymnasien und in beruflichen Gymnasien unterschiedlich unterrichtet.

    Kann einer mir den Hintergrund sagen bzw. Was sind die didaktischen Überlegungen dazu???


    Hoffe dass ich ausreichende Antworten bekomme.


    Ich bedanke mich im Voraus.


    Liebe Grüße

    Anonym

  • Mit Matrizen kann man Papier bedrucken und muss nicht per Schreibmaschine zwanzig Ausfertigungen tippen. Die Spiritusmatrize muss man sehr sorgfältig erstellen, da ansonsten die Druckqualität leidet.


    Ich denke, dass sich die Nutzung an den unterschiedlichen Schulformen nicht sehr unterscheidet und mittlerweile gegen 0 geht.

  • Ich verstehe die Frage nicht. Matrizen braucht doch kein Mensch mehr. Kopierer sind doch mittlerweile flächendeckend verbreitet.

    „Think of how stupid the average person is, and realize half of them are stupider than this.“ - George Carlin

  • Ich habe ein(ig)e Frage(n): warum sind Matrizen wichtig in der Schule? und wozu brauchen wir es? Matrizen werden auch in allgemein bildenden Gymnasien und in beruflichen Gymnasien unterschiedlich unterrichtet.

    Kann einer mir den Hintergrund sagen bzw. Was sind die didaktischen Überlegungen dazu???

    Als (Mathe-)Lehrkraft solltest du dir hierzu hinreichend eigene Gedanken machen können, insbesondere in Bezug auf die zugehörige Unterrichtsplanung. Lass uns doch erst einmal an deinen bisherigen Überlegungen teilhaben. Dann können diese gerne ergänzt werden oder darüber diskutiert werden.

  • Ich muss Seph da zustimmen. Warum ist bei der Integralrechnung die Substitutionsregel wichtig in der Schule? Die selbe Frage lässt sich bei dutzenden (Unter-)Themen der Oberstufenmathematik stellen.


    Stell dich mal vor: Was machst, wofür brauchst du die Überlegungen?

    Studierst du und musst in einem Praktikum schnell ne Unterrichtsstunde hinwursteln? Bist du Refi und wir sollen deine fachdidaktische Analyse erledigen?


    Wie weit hast du dich über Matrizen bisher informiert? Kennst du Anwendungen in der Realität? Begründet sich daraus, warum das zur mathematischen Allgemeinbildung in der Oberstufe gehört? Denkst du fachinhaltlich oder in Kompetenzen? (Letzteres mussten wir im Ref und machen es sinnvollerweise heute noch)


    Butter bei die Fische!

    2 Mal editiert, zuletzt von golum ()

  • Ich bin noch Student. Ich muss im Didaktik Seminar ein Vortrag halten. Und den Bildungsplan einbeziehen.


    Im allgemein bildenden Gymnasien werden nur lineare Gleichungssysteme als Matrix Schreibweise mit den Schülern durchgeführt in den beruflichen Schulen werden die Rechenregel, Prozessmatrizen (und viel mehr) durchgeführt. Warum ist der Aufwand in den beruflichen Schulen höher, als in den allgemein bildenden Gymnasien? Wozu brauchen wir die Matrix Rechnung?

  • Gut! Das klärt jetzt vieles. Ich kann dir hier nur eine halbe Antwort geben. In den Ingenieurwissenschaften werden Matrizen zur Lösung technischer Probleme verwendet. Ich unterrichte zwar nicht im BGym und kann auch nicht beurteilen ob und inwieweit es Unterschiede zu normalen Gymis in der Rechnung mit Matrizen gibt, aber wenn SuS eines Technischen Gymnasiums Ingenieurwissenschaften studieren möchten, werden sie damit in Mathe-Vorlesungen aber auch in der realen Anwendung konfrontiert. Wenn mit Feldern gearbeitet wird, dann ist das Standard-Mathe. Aber auch in der Signaltheorie und in vielen anderen Anwendungen. Wie das dann im Studium aussehen kann, sieht man hier drin. Suche in dem Dokument nach Matrix. Da findest du ein Beispiel.


    Aus meiner Sicht gehört das (fachinhaltlich) zu den mathematischen Basics in der Oberstufe, dass man mit Matrizen arbeiten kann. Wie weit das dann geht, ist eine andere Frage. Aber da bin ich - wie gesagt bin ich in keinem BGym - überfragt.

    Interessant wäre, wenn du dir auch die Frage nach den Kompetenzen stellst, die bei der Arbeit mit Matrizen erworben werden können. Das ist in der Fachdidaktik immer wichtig.

  • Ich bin noch Student. Ich muss im Didaktik Seminar ein Vortrag halten. Und den Bildungsplan einbeziehen.


    Im allgemein bildenden Gymnasien werden nur lineare Gleichungssysteme als Matrix Schreibweise mit den Schülern durchgeführt in den beruflichen Schulen werden die Rechenregel, Prozessmatrizen (und viel mehr) durchgeführt. Warum ist der Aufwand in den beruflichen Schulen höher, als in den allgemein bildenden Gymnasien? Wozu brauchen wir die Matrix Rechnung?

    In Niedersachsen waren Matrizen bis vor wenigen Jahren mit einem höheren Stellenwert Bestandteil des Matheunterrichts in der Qualifikationsphase und an den Themenblock Analytische Geometrie angebunden. Konkret wurde neben den entsprechenden Rechenregeln mit Verflechtungsmatrizen zur Beschreibung von Produktionsprozessen und mit zyklischen Matrizen zur Beschreibung von Populationsdynamiken u.ä. gearbeitet.


    Das Herausfallen dieses Themenblocks ging einher mit der Erweiterung der Arbeit mit Geraden und Ebenen im Raum mit Ziel der Angleichung von Inhalten und Prüfungsaufgaben im Fach Mathematik zwischen den einzelnen Bundesländern.

  • Und jetzt habe ich aus Spaß mal in unserem BL geschaut. Hier der Lehrplan Mathe für BGym. Schau dir das mal in deinem Bundesland an. Dann im Vergleich vom normalen Gymi. Werden überhaupt unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt? Worin liegen diese? Andere Kompetenzen? Andere Inhalte?


    Schau auch mal jeweils in die fachdidaktischen Überlegungen in den Lehrplänen beider Formen. Lassen sich hier grundsätzliche Unterschiede in der Didaktik herauslesen? Oder sind die fachdidaktischen Überlegungen weitgehend deckungsgleich? Können die in den Vorworten genannten Ideen die Unterschiede im Unterricht begründen?


    Hinterfrage auch: Woher nimmst du die Info, dass es die von die geschilderten Unterschiede gibt?


    (Ach, ich müsste mal an ein BGym, grad fände ich's spannend da Mathe zu unterrichten. Mein Ref wird auch gerade wieder ein bisschen lebendig ;) )

  • Vielen Dank für die Antwort.


    Ja, das habe ich mir auch überlegt, das es in beruflichen Schulen einiges Vorgearbeitet wird, was man später im Beruf bzw. Studium brauchen könnte.. aber welchen Mehrwert hat es denn? Wie ist das Rechnen mit Zahlen? Wie ist das Rechnen mit Matrizen? Ich verstehe und weiß auch wie man mit Matrizen rechnet. Aber ich verstehe nicht wozu man es braucht?


    Könnten Sie das ausführlicher beschreiben?

    Interessant wäre, wenn du dir auch die Frage nach den Kompetenzen stellst, die bei der Arbeit mit Matrizen erworben werden können.

  • Oh, das ist jetzt spannend. Klar ist natürlich, dass die mathematischen Inhalte im Studium sehr schnell aufgebraucht sind. Wenn also der/die eine jetzt ein bisschen mehr oder weniger mit Matrizen gerechnet hat, dann ist der fachinhaltliche Unterschied nicht wirklich groß. Da ist der Vorsprung nach 10 Minuten Vorlesung manchmal schon aufgebraucht. Ich tue mir also schwer damit, einen wirklichen Mehrwert durch ein paar mehr Rechenregeln dort zu sehen.


    Eine Frage: Beschäftigt ihr euch in der Fachdidaktik auch mit Kompetenzen? Am wichtigsten wäre für mich die Frage, welche mathematischen Kompetenzen sollen erworben werden? Wie kann ich diese fördern?


    Wenn der Unterricht so stattfindet, dass weitgehend reproduziert wird und wenig verallgemeinert, übertragen, reflektiert..., dann sind die fachlichen Inhalte fast egal, mit denen das stattfindet, der Mehrwert ist gering. Wenn im Matheunterricht aber auf einem höheren komplexeren Niveau gearbeitet wird, dann lernt man mehr auch in Bezug aufs Studium.

    Ich konnte mit meinem Mathe-LK an einem allg.b. Gymi viel mehr anfangen in meinem Studium als die Kommilitonen mit ihren technischen LKs eines BGyms, die zwar einen fachlichen aber keinen Kompetenzvorsprung hatten.


    Also stell dir in Bezug auf die Unterschiede, die du siehst an den Schulformen, die Frage: Wie wird denn mit den Themen gearbeitet?


    Dann noch eine allgemeine und wichtige didaktische Idee in Mathe: Das Spiralprinzip. Die Multiplikation begegnet dir immer wieder: Zahlen, dann mit Buchstaben, mit Klammern, dann irgendwann mit Vektoren, Matrizen. Das heißt, es gibt auch mathematische Prinzipien, die sich immer weiter durchziehen und komplexer werden. Siehst du im Unterricht, den du beschreibst, ein solches Prinzip?


    Antworten kann ich dir nicht liefern, nur Fragen ;)


    PS: Fachinhaltlich werden wie gesagt Matrizen in technischen Studiengängen gebraucht. Aber über die Basics hinaus sehe ich die Kompetenzen in Mathe als wichtiger für das Erschließen von Matrizen (oder anderen Inhalten) im Studium. Besser intensiv Differential- und Integralrechnung gemacht (+ andere Basics) als nur oberflächlich so tun, als hätte man Differentialgleichungen durchgenommen oder die Rechnung mit komplexen Zahlen.

  • Anwendung: Ganz banal in der Schaltungsanalyse. Ganz komplex bei der Simulation elektrischer Felder.

    Die Anwendungen sind vielfältig vom Bachelor bis zum Master.

  • Ich finde das eine legitime Frage. Matheunterricht tut zu oft so als erfülle er einen reinen Selbstzweck. Bei uns heisst es einfach "wer schlecht ist in Mathe schafft es nicht an die ETH". Ruhm und Ehre muss als Argument reichen.


    Wofür ich Matrizenrechnung gebrauchen kann ist mir erst während der Doktorarbeit klar geworden: Zum schnellen Verarbeiten mehrdimensionaler Datensätze in der Spektroskopie. Mathlab z. B. arbeitet mit Matrizen. Hier kann man weitere schöne Anwendungsbeispiele nachlesen:


    https://www.abiweb.de/kursinha…agla/anwendungen-matrizen


    Ist ein bisschen wie die Sache mit dem Logarithmus: Es geht auch anders aber eindeutig hässlicher :P

  • Ich habe auch ein Beispiel aus der Statik gefunden. Auch da quillt das Skript vor Matrizen über.


    Was Antimon schreibt ist wichtig: Mathe ist kein Selbstzweck. Wenn an der einen Schule andere Inhalte gemacht werden als an der anderen, definiert das noch keinen besseren Unterricht. Ich halte es für ganz wichtig, dass man dabei auch Kompetenzen erwirbt. Es ist aber wirklich in der Schule nicht zu überblicken, wie oft und wie Mathe in MINT-Studiengängen benötigt wird.


    Und zu deiner Frage von oben:

    Im allgemein bildenden Gymnasien werden nur lineare Gleichungssysteme als Matrix Schreibweise mit den Schülern durchgeführt in den beruflichen Schulen werden die Rechenregel, Prozessmatrizen (und viel mehr) durchgeführt.

    Ich schließe nicht aus - und das ist einerseits banal und andererseits nur mit geringem Begründungs-Mehrwert verbunden: An BBSen arbeiten sehr viele LuL, die aus den Ingenieurwissenschaften kommen und dann aus dem Studium heraus Mathe als zweites Fach anerkannt bekommen haben. So banal, wie es klingt: Es ist nicht auszuschließen, dass ferne Erinnerungen aus dem eigenen Studium solche Mathematik subjektiv wichtig erscheinen lassen. Da verstellt der Blick auf den Fachinhalt eventuell den Blick auf eine saubere fachdidaktische Begründung.


    Da schließe ich mich selbst nicht aus: Ich hatte auch mal in einer HBF (Fachabi-Klasse) in Mathe mit komplexen Zahlen gearbeitet, um technische Probleme zu lösen. Da wäre wahrscheinlich keiner drauf gekommen, der Mathe regulär auf Lehramt studiert hat.

  • Es ist aber wirklich in der Schule nicht zu überblicken, wie oft und wie Mathe in MINT-Studiengängen benötigt wird.

    Richtig. Deswegen nützt es auch nicht wahnsinnig, den Jugendlichen zu sagen, dass man Mathe-Kompetenzen für MINT-Studienfächer dann schon irgendwie braucht. Das ist zu abstrakt und für die Mehrheit irrelevant, weil die Mehrheit gar keine MINT-Studienfächer wählt.



    Da verstellt der Blick auf den Fachinhalt eventuell den Blick auf eine saubere fachdidaktische Begründung.

    Ich glaube nicht, dass da irgendwas "verstellt" ist sondern sehe darin einen erheblich grösseren Mehrwert als im philosophisch-logischen und irgendwie abstrakten "Grossen und Ganzen", das kommt allzu oft bei nichts und niemanden an. Ich unterrichte zwei Naturwissenschaften. Wenn ich meinen Unterricht nicht entlang von konkreten und alltäglichen Phänomenen aufgleise, werde ich mit faulen Eiern beworfen. Allgemeinbildung und Studierfähigkeit sind schön und gut, aber man muss nicht so tun, als hätte man selbst als junger Mensch Matrizen und Integrale nur um ihrer selbst willen sexy gefunden.

  • Mit Kompetenzen nicht wirklich, aber mit den Prinzipien. @golum


    Ja, also gut. Dann würde ich das ganze mal so zusammenfassen: Matrizen werden in Schulen unterschiedlich unterrichtet. Im allgemeinbildend Gymnasien werden die allgemeinen Regeln mit Matrizen durchgeführt. Doch in Beruflichen Schulen werden Matrizen mit höherem Bildungsniveau angesehen, denn berufliche Schulen haben unterschiedliche Richtungen und im Unterricht wird dementsprechend unterrichtet. Beispielsweise in einigen Bundesländern werden Mehrstufige Prozesse im Lehrplan favorisierend unterrichtet, was später im Studium „erleichternd“ ist. Beispielweise für ein Informatikstudium oder Ingenieurwesenstudium??

    Matrizen werden in Schulen unterrichtet weil man damit ziemlich viel machen kann. Beispielsweise: Computergrafik basiert auf ein Matrix. ??

    Wenn man das ganze in die didaktische Idee einsetzt, kann man dann sagen: Matrizen fangen in der Kursstufe an mit allgemeinem Wissen und steigert sich mit Hilfe des Spialprinzips. Somit entwickelt sich unser Wissen Über matrizen?


    Ich weiß nicht wie man das ganze zusammenfassen kann .. :-/

  • Ich verstehe die Frage nicht. Matrizen braucht doch kein Mensch mehr. Kopierer sind doch mittlerweile flächendeckend verbreitet.

    rein mal so aus Interesse (hat leider nichts mit der Intention des Fragestellers zu tun): Wieviele der hier aktiven Lehrer wissen noch, worauf fossi 74 mit seiner Antwort hier anspielt? Wer von euch kennt das noch aus seiner Zeit als Schüler? (ich zum Beispiel; Geburtsjahr 1972); wer von euch kennt das noch als Lehrer? Bis zu welchem Jahr etwa?

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