Mathematik (Subject) / Didaktik der Geometrie (Lesson)

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Schmidt

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  • Faktoren der Intelligenz nach Thurstone Thurstone (1937,1950) nennt sieben Primärfaktoren der Intelligenz: Sprachverständnis Wortflüssigkeit Rechenfertigkeit Wahrnehmungstempo Räumliches Vorstellungsvermögen Merkfähigkeit Logisches oder schlussfolgerndes Denken
  • Sprachverständnis Sprachverständnis umfasst die Fähigkeit, sprachliche Beziehungen und Bedeutungen zu erfassen, sinnvoll mit sprachlichen Begriffen umzugehen und inhaltsbezogen mit Worten zu operieren. Verbal Comprehension
  • Wortflüssigkeit Wortflüssigkeit ist die Fähigkeit einer Person, Wörter mit bestimmten Eigenschaften aus dem Wortschatz abzurufen    
  • Rechenfertigkeit Rechenfertigkeit charakterisiert die Fähigkeit, einfache Rechenoperationen durchzuführen, umfasst aber nicht das formal-logische Denken im Bereich der Zahlen.
  • Wahrnehmungstempo Wahrnehmungstempo kennzeichnet die Fähigkeit, Details eines Gesamtbildes rasch zu erkennen. Heute wird mit "perception" das Wahrnehmungsvermögen im allgemeinen Sinne charakterisiert. Thurstone fasst unter diesem Faktor einerseits die Geschwindigkeit und andererseits die Flexibilität der Bildaufnahme zusammen.
  • Räumliches Vorstellungsvermögen Faktor S bei Thurstone   Räumliches Vorstellungsvermögen umfasst die Fähigkeit, mit zwei- und dreidimensionalen Objekten in der Vostellung zu operieren. Dieser Faktor wird als ein breit fundierter Faktor hervorgehoben und in die drei Unterkomponenten S1 - Räumliche Beziehungen S2 - Veranschaulichung S3 - Räumliche Orientierung   aufgegliedert.
  • Merkfähigkeit Faktor M bei Thurstone Merkfähigkeit kennzeichnet eine mechanische Gedächtnisleistung bei oft sinnarmen Material.
  • Logisches oder schlussfolgerndes Denken Fakor R bei Thurstone (Reasoning) Logisches oder schlussfolgerndes Denken umfasst weite Bereiche des Problemlösens unabhängig von bestimmten Materialien.
  • Gardner: Theorie der multiplen Intelligenzen (1991) Linguistische Intelligenz Musikalische Intelligenz Logisch-Mathematische Intelligenz Räumliche Intelligenz Körperlich-konästhetische Intelligenz Intra- und Interpersonale Intelligenz
  • Teilkomponenten des räumlichen Vorstellungsvermögens Räumliche Wahrnehmung Räumliche Beziehungen Veranschaulichung Räumliche Orientierung Vorstellungsfähigkeit von Rotationen
  • Räumliche Wahrnehmung Es handelt sich um eine Teilkomponente des räumlichen Vorstellungsvermögens. Räumliche Wahrnehmung beschreibt die Fähigkeit, die räumlichen Beziehungen in  Bezug auf den eigenen Körper zu erfassen.   Aufgaben: Rod-and-frame Test Road-Map Test Piaget Wasseraufgabe
  • Räumliche Beziehungen Es handelt sich um eine Teilkomponente des räumlichen Vorstellungsvermögens. "An ability to recognize the identity of an object when it is seen from different angles" "An ability to visualize a rigid configuration when it is moved into different positions" Dieser Faktor beinhaltet vorwiegend das richtige Erfassen räumlicher Gruppierungen von Objekten oder Teilen von ihnen und deren Beziehungen untereinander. Aufgaben: Oft ist ein Objekt zu identifizieren, das aus verschiedenen Blickwinkeln gezeigt wird. Obwohl  es darum geht, räumliche Beziehungen zwischen unbewegten Gegenständen richtig zu erfassen, werden zur Lösung entsprechender Aufgaben die Objekte häufig auf der Vorstellungsebene, also mental, bewegt. Das Objekt bleibt dabei starr und wird als Ganzes bewegt. Block Counting Großer Blauer Würfel
  • Veranschaulichung Es handelt sich um eine Teilkomponente des räumlichen Vorstellungsvermögens. An ability to visualize a configuration in which is movement or displacement among the (internal) parts of the configuration Veranschaulichung umfasst die gedankliche Vorstellung von räumlichen Bewegungen wie Verschiebungen und Faltungen von Objekten oder Teilen von ihnen, ohne Verwendung anschaulicher Hilfen.   Aufgaben: Tangram Faltaufgaben Körpernetze
  • Räumliche Orientierung Es handelt sich um eine Teilkomponente des räumlichen Vorstellungsvermögens. An ability to think spatial relations in which the body orientation of the observer is an essential part of the problem Räumliche Orientierung erfordert die räumliche Einordnung der eigenen Person in eine räumliche Situation. Es handelt sich dabei um die Fähigkeit, sich real oder mental im Raum zurechtzufinden. Im Gegensatz zu räumlichen Beziehungen liegt hier der Standort der Person innerhalb der Aufgabensituation.   Aufgaben: Leuchtturm und Karte Variation des Drei-Berge Versuchs Bewegung eines Käfers auf einem Kantenmodell eines Dodekaeders
  • Vorstellungsfähigeit von Rotationen Es handelt sich um eine Teilkomponente des räumlichen Vorstellungsvermögens. Die Vorstellungsfähigkeit von Rotationen umfasst die Fähigkeit, sich schnell und exakt Rotationen von zwei- und deidimensionalen Objekten vorzustellen. (Gehört eigentlich zur Veranschaulichung) Aufgaben: Würfelgebilde identifizieren Kippfolgen von Quadern Räumlich spiegelsymmetrische Quaderkonfigurationen
  • Bereiche der visuellen Wahrnehmung Visuomotorische Koordination Figur-Grund-Diskriminierung Wahrnehmungskonstanz Die Wahrnehmung räumlicher Beziehungen Die Wahrnehmung der Raumlage
  • Räumliche Wahrnehmung Teilkomponente des räumlichen Vorstellungsvermögens Fähigkeit zum Identifizieren der Horizontalen und Vertikalen Räumliche Wahrnehmung beschreibt die Fähigkeit, die räumlichen Beziehungen in Bezug auf den eigenen Körper zu erfassen.   Lot im Bilderrahmen Flüssigkeitsoberfläche im Gefäß
  • Visuomotorische Koordination Auge-Hand-Koordination
  • Figur-Grund-Diskriminierung Figur-Grund-Diskriminierung ist die Fähigkeit, aus einem komplexen Hintergrung bzw. einer Gesamtfigur eingebettete Teilfiguren zu erkennen und zu isolieren.
  • Wahrnehmungskonstanz Die Wahrnehmungskonstanz kennzeichnet die Fähigkeit, Figuren in verschiedenen Größen, Anordnungen, räumlichen Lagen oder Färbungen wieder zu erkennen und von anderen Figuren zu unterscheiden.
  • Die Wahrnehmung räumlicher Beziehungen Die Wahrnehmung räumlicher Beziehungen ist die Fähigkeit, Beziehungen zwischen räumlichen Objekten zu erkennen und zu beschreiben. Diese Fähigkeit äußert sich beispielsweise, wenn Kinder erkennen, ob sich Linien schneiden, Figuren berühren oder überlappen.
  • Die Wahrnehmung der Raumlage Die Wahrnehmung der Raumlage wird erklärt als das Erkennen der Raum-Lage Beziehung eines Gegenstandes zum Standpunkt der Person, die diesen Gegenstand wahrnimmt. Diese Komponente steht in enger Beziehung zur Wahrnehmung räumlicher Beziehungen. Ein repräsentatives Beispiel ist der Drei-Berge-Versuch von Piaget.
  • Das van-Hiele-Modell zum Verständnis geometrischer Begriffe Beruht auf Piaget, aber die van Hieles vestanden die Entwicklung der Kinder nicht als Reifeprozess, sondern als Lernprozess, der von Lehrern beeinflussbar ist. Das Erreichen der verschiedenen Niveaustufen kann durch geeignete unterrschtliche Maßnahmen gefördert werden.
  • Niveaustufen des Denkens (van Hiele) 0. Niveaustufe: Räumlich-anschauungsgebundenes Denken 1. Niveaustufe: Geometrisch-analysierendes Denken 2. Niveaustufe: Geometrisch-abstrahierendes Denken 3. Niveaustufe: Geometrisch-schlussfolgerndes Denken 4. Niveaustufe: Strenge, anstrakte Geometrie
  • 0. Niveaustufe nach van Hiele Räumlich-Anschauungsgebundenes Denken Auf dieser Stufe nehmen die Kinder räumiche geometrische Beziehungen in ihrer unmittelbaren Umgebung wahr. Geometrische Objekte werden als Ganzes erfasst und noch nicht in ihren Bestandteilen und Eigenschaften erkannt. Die Kinder können auf diesem Niveau verschiedene Figuren identifizieren, die geometrischen Beziehungen lernen und Figuren zu den Begriffen reproduzieren. Auf diesem Niveau ist das Denken weitgehend an Hantieren mit Material gebunden. Vorstellungsbilder müssen erst aufgebaut werden.
  • 1. Niveaustufe (Van Hiele) Geometrisch-analysiserndes Denken Auf Stufe 1 beginnt die Analyse der geometrischen Objekte. Dabei richtet sich die Aufmerksamkeit auf die Eigenschaften der Objekte. Durch Handlungserfahrungen und genaues Beobachten können die Kinder die Eigenschaften wahrnehmen, unterscheiden und eine feiner Klassifizierung vorhehmen,. So werden die bereits Dreiecksformen unterscheiden oder feststellen, dass die Seiten beim Quadrat gleich lang sind, dass gegenüberliegende Seiten parallel sind und betrachtete Seiten senkrecht zueinander stehen. Jedoch sind für die Kinder die Beziehungen zwischen den Figuren (z.B. Rechteck und Quadrat) noch nicht einsehbar.
  • Beispiele zum Arbeiten auf der 1. Niveaustufe (van Hiele) Das Sortieren geometrischer Formen nach ihren Eigenschaften Das Prüfen, b Objekte bestimmte Eigenschaften besitzen Das Erkennen von Figuren nach mündlicher und schrifticher Beschreibung mit hilfe von Eigenschaften Das Erkennen von Figuren, die zum Teil verdeckt sind und allmählich aufgedeckt werden.
  • Beispiele zum Arbeiten auf der 1. Niveaustufe (van Hiele) Das Sortieren geometrischer Formen nach ihren Eigenschaften Das Prüfen, b Objekte bestimmte Eigenschaften besitzen Das Erkennen von Figuren nach mündlicher und schrifticher Beschreibung mit hilfe von Eigenschaften Das Erkennen von Figuren, die zum Teil verdeckt sind und allmählich aufgedeckt werden.
  • 2. Niveaustufe (Van Hiele) Auf dieser Stufe können die Kinder die Beziehungen zwischen den Eigenschaften einer Figur und den Eigenschaften verwandter Figuren feststellen. Es werden nicht nur Klassifikationen, sondern auch Klasseninklusionen verstanden. So erkennen sie beispielsweise, dass jedes Quadrat auch ein Rechteck ist, weil es alle Eigenschaften des Rechtecks hat. Definitionen gewinnen auf diesem Niveau an Bedeutung. Argumente können abgeleitet und erste logische Schlüsse gezogen werden. Diese Stufe wird auch als "erstes Ableiten und Schließen" bezeichnet. Mit dieser Stufe ist der Übergang vom Grundschulunterricht zur Sekundarstufe erreicht.
  • Schema des Reifeprozesses, der zu einer höheren Ebene führt Phase der Information Phase der gesteuerten Orientierung Phase der Verdeutlichung Phase der freien Orientierung Phase der Integration
  • Aspekte der Symmetrie Formaspekt Algebraischer Aspekt Ästhetischer Aspekt Ökonomisch-technischer Aspekt Arithmetischer Aspekt
  • Die Achsenspiegelung als Kongruenzabbildung der Ebene Drehung - Verkettung von zwei Achsenspiegelungen, deren Achsen sich im Drehzentrum schneiden Punktspiegelung - Verkettung von zwei Achsenspiegelungen, bei der die Achsen senkrecht zueinander stehen Verschiebung - Verkettung zweier Achsenspiegelungen Schubspiegelung - Verkettung einer Achsenspiegelung mit einer Verschiebung, bei der die Spiegelachse in Richtung der Verschiebung liegt.
  • Kirsche: Stufen des Achsensymmetrieverständnisses Symmetrische Figuren werden ganzheitlich erkannt Achsensymmetrische Figuren bestehen aus zwei Hälften, die einander gegenüberliegen Punkte, Teilfiguren einer achsensymmetrischen Figur haben Spiegelbilder innerhalb der Figur. Punkt und Spiegelpunkt liegen gleichweit von der Spiegelachse entfernt. (nicht relevant für die PS) Achsensymmetrie wird durch das Abbilden der Ebene auf sich beschrieben (wobei die Abbildung bestimmte Eigenschaften hat)
  • Herstellungsverfahren achsensymmetrischer Figuren Konkret-kinematische Verfahren Zeichnerisch-kinematische Verfahren Zeichnerisch-konstruktive Verfahren
  • Konkret-kinematische Verfahren Achsensymmetrische Formen entstehen durch konkretes Bewegen Beispiel: Klecksbilder
  • Zeichnerisch-kinematische Verfahren Achsensymmetrische Figuren entstehen zeichnerisch durch Halbdrehung einer Halbebene.
  • Zeichnerisch-konstruktive Verfahren Man orientiert sich am Gitternetz. Bewegungen werden nicht tatsächlich ausgeführt.
  • Kongruenzabbildungen im Bandornament Verschiebung Längsspiegelung Querspiegelung Punktspiegelung Gleitspiegelung
  • Typen von Bandormamenten F F F F F F F F F V V V V V V V V V K K K K K K K K K Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z O O O O O O O O O éLéLéLéL ^ T ^ T ^ T ^ T ^ T
  • F F F F F F F F F F F F F F Verschiebung
  • V V V V V V V V V V V V V V V Verschiebung Querspiegelung
  • K K K K K K K K K K K K K K Verschiebung Querspiegelung Gleitspiegelung
  • Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Verschiebung Punktspiegelung
  • O O O O O O O O O O O O O O O Verschiebung Punktspiegelung Gleitspiegelung Längsspiegelung Querspiegelung  
  •  T  T  T  T  T Verschiebung Gleitspiegelung Querspiegelung Punktspiegelung
  • L (umgedrehtes L) L (umgedrehtes L) Verschiebung Gleitspiegelung
  • Aufgaben zur räumichen Wahrnehmung Rod and Frame Test Wasseraufgabe (Piaget)
  • Aufgaben zu Räumlichen Beziehungen Embedded Figures Test 2 Würfel - gleich oder verschieden großer blauer Würfel Block Counting
  • Aufgaben zur Veranschaulichung Lochkarten Figuren (gedanklich) auslegen Körpernetze Schnitt durch einen Würfel
  • Aufgaben zur mentalen Rotation Vandenberg Test Rotated Clock Streichholzschachteln kippen Quaderkippungen