Mathematica - Fachgruppe Computeralgebra

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zum Thema Pneumatik) und Toolboxen, darunter Konnektoren zur LabVIEW-Welt von National Instruments. Auf den Webseiten des Herstellers unter www. maplesoft.com ist seit ein paar Monaten die komplette Dokumentation aller Produkte erreichbar, die CAS-Einsatz aus Sicht der Schule Jan Hendrik Müller (Rivius-Gymnasium Attendorn) jan.mueller@math.uni-dortmund.de Möchte man an seiner Schule ein CAS einführen, so stellen sich vielfältige Fragen: Soll es ein CAS als Softwarelösung oder integriert im Taschenrechner sein? Wer soll es bezahlen und was darf es kosten? Wie gehen wir nach der Anschaffung damit um? Diese Fragen wurden an unserer Schule intensiv diskutiert. Über diesen Prozess wird in diesem Artikel berichtet. Welches CAS ist sinnvoll für uns? Der Einsatz eines CAS in der Schule stellt vielerlei Ansprüche: oft vielmehr organisatorischer als fachlicher Art. Unsere Fachkonferenz diskutierte zunächst die Frage, ob wir ein CAS als Software kaufen (und auf den Rechnern im Computerraum installieren) oder Taschenrechner, in denen ein CAS integriert ist. Die Softwarelösung erwies sich als preiswerter als die Anschaffung von Taschenrechnern. Unter http://maxima. sourceforge.net/ kann man das CAS wxMaxima sogar kostenlos herunterladen. Preiswerte Softwarelösungen sind jedoch oftmals nicht netzwerktauglich. Ein CAS-Taschenrechner würde diese Probleme nicht aufwerfen. Die Bedienbarkeit von CAS-Software am Computer durch die gewohnte Steuerung mit Maus und Tastatur ist ebenfalls deutlich komfortabler als bei vielen CAS-Taschenrechnern: Die Tasten sind bei den Geräten oft sehr klein und mehrfach belegt. Zudem kann CAS- Software von allen Schülern einer Klasse ausschließlich nur im Computerraum genutzt werden. Eine individuelle Nutzung von CAS-Software im Computerraum setzt wiederum das Vorhandensein der Schüleranzahl <strong>Computeralgebra</strong> in der Schule 24 bisher nur innerhalb der jeweils eingebauten Hilfe zugänglich war. Bei uns unter www.scientific.de erscheinen demnächst deutschsprachige Anwendungsbeispiele zu MapleSim. Anregungen dazu sind jederzeit willkommen. entsprechend vieler Rechner voraus (die zudem auch alle funktionsbereit sein müssen). Die Nutzung des Taschenrechners kann hingegen in jedem Klassenraum erfolgen. CAS-Taschenrechner booten – wenn überhaupt – wesentlich schneller als Computer und müssen langfristig auch nicht so aufwändig gepflegt und gewartet werden. An unserer Schule hat sich die Fachschaft in Abwägung dieser und weiterer Argumente für die Anschaffung von Taschenrechnern entschieden, was die Frage nach dem Modell aufwarf. Um dies zu klären, kontaktierten wir Fachhändler und bestellten verschiedene mit CAS ausgestattete Geräte in ausreichender Zahl (jeweils 20) zur Ansicht. Diese wurden Klassen zur Erprobung ausgehändigt und anschließend gemeinsam erörtert, welches Gerät am geeignetsten erschien. Wie sind wir bei der Anschaffung vorgegangen? Die Fachkonferenz hatte zunächst den Wunsch, dass sich jeder Schüler ab Klasse 7 ein solches Gerät kauft. Dieser Wunsch stieß schnell auf die folgenden Gegenargumente: • Der Anschaffungspreis von ca. 150 e war etwa der Hälfte aller Eltern deutlich zu hoch. • Das CAS nimmt den Kindern das ” Denken“ ab. • Wird das CAS auch von jeder Kollegin und jedem Kollegen gleich intensiv genutzt?
• Kann man ein CAS auch in anderen Fächern nutzen? Oder müssen Eltern demnächst auch für den Englischunterricht einen Sprachcomputer kaufen? Das Argument ” Denkaktivität“ ließe sich sicher entkräften, aber alle anderen Argumente waren nachvollziehbar. Unsere Lösung war schlussendlich folgende: Durch den Einsatz zeitgemäßer Technologien erhalten die Lernenden eine umfangreichere Ausbildung, von der auch die Industrie unserer Stadt profitiert. Somit sollte man versuchen, industrielle Drittmittel einzuwerben. Schließlich wurde auch ein großindustrieller Betrieb gefunden, der bereit war, die Schule mit etwa 5000 e zu unterstützen. Es wurde ein Klassensatz CAS- Taschenrechner (35 Stück – dies entspricht in etwa dem 20. Teil unserer Schüleranzahl) einschließlich einer ausreichenden Anzahl an Akkus und zwei Ladegeräten angeschafft. Diese Anzahl erweist sich als ausreichend für unsere Schule, da die Taschenrechner nicht permanent genutzt werden und nicht streng gleichschrittig unterrichtet wird. ✗ 1. Zur Einführung in die Bedienung des CAS: Ein CAS lässt sich meist nicht intuitiv bedienen. Es zeigt sich im Unterricht aller Erfahrung nach jedoch, dass es gravierende Unterschiede darin gibt, wie schnell verschiedene (oftmals aber eher wenige) Schüler den Umgang mit neuen Technologien lernen. Diese Leistungs- ” schere“ gilt es also methodisch zu kompensieren. Deshalb finden rein technische“ Einweisungen bei uns eher ” in Übungsphasen von Unterrichtsreihen statt. Das CAS kann hier zur selbständigen Überprüfung von Rechenergebnissen genutzt werden: Wurde der herkömmliche Taschenrechner genutzt, um Ergebnisse von Rechenaufgaben zu überprüfen, so erweitert das CAS diese Möglichkeit auf den Kontext algebraischer Aufgabenstellungen. Diese Art der Nutzung erfordert eine Sensibilisierung für einen sinnvollen Einsatz des CAS: Übungsaufgaben, z. B. zu lösende lineare Gleichungen, sollten handschriftlich vom Schüler überprüft werden können. Die handschriftliche Überprüfung ist jedoch dann wenig sinnvoll, wenn z. B. bei Gleichungen mit ” ✔ krummen“ Koeffizienten (wie etwa 2, 71x + 3, 14 = 3, 14x − 2, 71) eine Probe ebenso mit Rechenfehlern behaftet sein kann wie die Rechnung, die zur Lösung führt. Irgendwo im Komplexitätskontinuum“ zwischen ” 2x + 3 = 3x − 2 und ex + π = πx − e muss also vom Lernenden abgewägt werden, ob der Einsatz eines CAS angemessen erscheint oder nicht. Damit sich die Lernenden die Möglichkeit erhalten, sich selbständig in den Umgang mit dem Gerät einzuarbeiten, können vom Lehrer erstellte Informationsblätter genutzt werden (Abb. 1). 2. Zu Nutzungs- und Anwendungsmöglichkeiten des CAS: Das CAS wird an unserer Schule in Klasse 7 im Kontext der Termumformungen eingeführt. Dies ist die Schnittstelle zwischen Arithmetik zur Algebra, bei der Lernende erstmals mit der Kalkülvorstellung zum Variablenkonzept konfrontiert sind. Ein CAS kann hier Hilfe leisten: (a) Das CAS liefert Fragestellungen: Ein CAS kann z. B. als Lieferant für fragwürdige Situationen genutzt werden. Schreibkonventionen, Rechenregeln und Rechengesetze im Kontext der Terme können hiermit erschlossen werden. Abb. 2 zeigt eine Möglichkeit, das CAS am Anfang einer Unterrichts- Abb. 1: Auszug aus einem Arbeitsblatt zum schrittweisen stunde zu nutzen. Welche Gründe gibt es dafür, dass Lösen eines linearen Gleichungssystems die Eingaben vom CAS verändert wurden? Vor- und ✖ ✕Nachteile der mathematischen Stenografie“ sind ab- ” zuwägen, weiterführende Aufgaben zu berechnen und selbst erfundene Terme zu komprimieren und zu ex- Wie nutzen wir das CAS (mittlerweile)? pandieren. Es gibt eine Fülle fachdidaktischer Aufsätze mit guten Ideen, die den Einsatz eines CAS auf diese Rückblickend lassen sich zwei wesentliche Strategien Weise beschreiben (vgl. z. B. den Schulversuch CAliim Umgang mit dem CAS nennen, die in Unterrichts- MERO). Die Nutzung des CAS steht hierbei am Anstunden in der Regel nicht gleichermaßen gut realisierfang des Lernprozesses, da es Fragen aufwerfen soll. ten werden können: die Einführung in die Bedienung Der Einsatz wird vom Lehrer initiiert, da er die Auf- und die Nutzungs- und Anwendungsmöglichkeiten. gabenstellungen entsprechend seiner Unterrichtsziele 25
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