Didaktischer Kommentar

Motivation für den Lernpfad Funktionen

Nachdem Schüler/innen im Laufe der Sekundarstufe I verschiedene Zugänge zu diesem Thema erfahren haben (grafische Darstellungen, Arbeiten mit Tabellen, direkte und indirekte Proportionalität, Kapitalwachstum, …), soll dieses Wissen am Ende der Sekundarstufe I bzw. am Beginn der Sekundarstufe II in einem eigenen Lernpfad zusammengefügt und der zunächst intuitive Funktionsbegriff exaktifiziert werden.

Kurzinformation

Der Lernpfad Funktionen zur Schnittstelle Sekundarstufe I/Sekundarstufe II dient zur Wiederholung der verschiedenen Zugänge aus dem Bereich der funktionalen Abhängigkeiten. Vom intuitiven Umgang mit Funktionen sollen die Schüler/innen zu einer Exaktifizierung des Funktionsbegriffs geführt werden. Anwendungsaufgaben aus dem Bereich der Wirtschaft bieten Möglichkeiten zur Vertiefung.
Der Lernpfad kann am Ende der 8. Schulstufe zur Wiederholung oder in der 9. Schulstufe (bzw. 10. Schulstufe HAK) zur Auffrischung eingesetzt werden.

Kurzinformation

Schulstufe

8. oder 9. Schulstufe bzw. 10. Schulstufe (HAK)

Dauer

7 - 9 Stunden

Unterrichtsfächer

Mathematik

Verwendete Medien

Dynamische Geometrie Software GeoGebra, Java Applets, Internet, Tabellenkalkulation, persönliche Mitschrift

Technische Voraussetzungen

Java, Internet

Autorinnen und Autor

Gabriele Bleier, Heidi Metzger, Andreas Lindner

Notwendige Vorkenntnisse der Schüler/innen

Fachliche Vorkenntnisse der Schüler/innen

Arbeiten mit Darstellungsformen Diagramm, Graph, Tabelle, Wortformel, Formel, Term
Arbeiten mit direkter und indirekter Proportionalität
Arbeiten mit linearen Funktionen
einfache Verzinsung und Zinseszinsrechnung

Technische Vorkenntnisse der Schüler/innen

dynamische Geometriesoftware GeoGebra verwenden, Funktionen eingeben und Einstellungen des Zeichenblattes (Achseneinstellungen) ändern können
Daten und Formeln mit relativen Zellbezügen in einer Tabellenkalkulation eingeben können

Methodische Vorkenntnisse der Schüler/innen

Mindmap erstellen können
wichtige Informationen erkennen und schriftlich festhalten können
eventuell Methode Gruppenpuzzle (Expertinnen-/Expertenmodell)

Lerninhalte und Lernziele

Lerninhalt

Lernziel

Darstellungsformen von Funktionen: Prototypen Wortformel, Term, Tabelle, Graph

grafischen Darstellungen deuten können,

grafische Darstellungen erstellen und dazu Achsenausschnitt und Skalierung sinnvoll wählen können

aus Tabellen Informationen entnehmen können

Tabellen anlegen können

mit Funktionstermen arbeiten können

Texte formulieren können, die funktionale Abhängigkeiten beschreiben

Darstellungsformen wechseln können

Modelle zum Beschreiben funktionaler Abhängigkeiten

mit linearen Funktionen arbeiten können, Steigung über den Differenzenquotienten ermitteln können, Funktionsterm ermitteln können

direkte und indirekte Proportionalitäten erkennen können

am Beispiel Kapitalwachstum den Unterschied zwischen linearem und exponentiellem Wachstum intuitiv erkennen können

Reelle Funktionen

Begriffe abhängige und unabhängige Variable, Funktionsterm, Definitions- und Zielmenge, Stelle, Funktionswert und Punkt erklären können

reelle Funktionen als eindeutige Zuordnung verstehen und erkennen

Definitionsmenge angeben können

verschiedene Schreib- und Sprechweisen kennen

Anwendungsaufgaben zu funktionalen Abhängigkeiten

zu einem Graphen eine Geschichte erzählen können

Aufgabenstellungen aus dem Alltag, der Physik bzw. dem Geldwesen vor allem mithilfe der grafischen Darstellung und mithilfe einer Tabelle lösen können

das Wissen zu funktionalen Abhängigkeiten auf wirtschaftliche Fragestellungen übertragen können

Didaktischer Hintergrund

Im Zentrum steht der sichere Umgang mit den Prototypen Wortformel, Tabelle, Graph und Term. Diese Prototypen sollen anhand von Beispielen aus der Erfahrungswelt der Schüler/innen wiederholt werden.
Der Aufbau des Lernpfades folgt dem Prinzip
-    Vorwissen aktivieren:
Grundlegendes Wissen wird möglichst selbsttätig und ungelenkt von den Schüler/innen mithilfe interaktiver Tools aufgefrischt.
-    Erarbeitungsteil, Exaktifizierung:
In einem Wechsel von Informationstexten, Beispielen und einfachen Grundaufgaben erarbeiten die Schüler/innen Begriffe und eine Definition der reellen Funktion.
Das Aufgreifen der verschiedenen Modelle, die die Schüler/innen bereits kennen lernen konnten, soll ihnen die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten funktionaler Abhängigkeiten aufzeigen.
-    Vertiefung, Transfer:
Das erworbene Wissen kann auf neue anwendungsorientierte Aufgabenstellungen aus dem Bereich der Wirtschaft übertragen werden.
Die meisten Übungen basieren auf Visualisierungen mit der dynamischen Geometriesoftware GeoGebra. Bei Übungen, die auf der Software HotPotatoes basieren, erhalten die Schüler/innen Rückmeldung, ob Antworten richtig sind.

Leistungsfeststellung und Leistungsbeurteilung

Materialien zur Leistungsfeststellung sind nicht vorgesehen. Zur Leistungsbeurteilung kann die Beobachtung der Mitarbeit im Unterricht sowie die Dokumentation im Lernmedium Heft herangezogen werden. Zusätzlich zu den im Lernpfad vorgegebenen Anleitungen sind vor Beginn der Lernphase mit den Schüler/innen entsprechende Vereinbarungen zur Dokumentation zu treffen (siehe Unterrichtsorganisation).
Die Lernzielkontrolle am Ende des Erarbeitungsteiles zu Funktionsbegriff, Darstellungsformen und Grundtypen dient als Rückmeldung.
Eine Zusammenstellung der wichtigsten Lösungen gibt es zum Bearbeiten im Rich-Text-Format.

Unterrichtsorganisation – Arbeitsanweisungen für Schüler/innen

Lernziele, Zeitplanung und Anforderungen der jeweiligen Lehrkraft müssen den Schüler/innen schriftlich zur Verfügung gestellt werden. Exemplarisch gibt es als Zusatzmaterial einen Arbeitsplan zur individuellen Bearbeitung im Rich-Text-Format durch die Lehrperson.
Für die Dokumentation der Lerninhalte durch die Schüler/innen seien exemplarisch zwei Möglichkeiten angeführt.
Lerntagebuch:
Die Schüler/innen notieren laufend im Heft Datum, Titel der Übung, wichtiger Inhalt, persönliche Reflexion sowie alle ausdrücklich schriftlich verlangten Arbeitsaufträge.
Portfolio bzw. Gruppenportfolio:
Zusammenstellung der theoretischen Inhalte und ausgewählter Beispiele zu jedem Teilabschnitt (mit Angabe, Durchrechnung, Zeichnung, Antwort) in einer Projektmappe (Papier oder elektronisch möglich).

Lernmethode Gruppenpuzzle 

Teil C: Grundtypen kann in Form eines Gruppenpuzzles (Expertinnen-/Expertenmodell) durchgeführt werden. 

(1) Expertinnen-/Expertenrunde
Die Abschnitte Direkte Proportionalität, Indirekte Proportionalität, Lineare Funktion und Steigung einer linearen Funktion werden von in jeweils ein bis zwei Gruppen so erarbeitet, dass jedes Gruppenmitglied in der Lage ist, die wichtigsten Informationen weiterzugeben.
(2) Mischgruppen
Anschließend werden neue Gruppen so zusammengestellt, dass mindestens eine Expertin/ein Experte zu jedem Thema der Gruppe angehört. Die Expert/inn/en wiederholen mit den anderen Gruppenmitgliedern die wichtigsten Inhalte und ausgewählte Übungen. Anschließend werden in der neuen Gruppe die Abschnitte Lineares und exponentielles Wachstum sowie Skalierung bearbeitet.