6 Sachrechnen

1. 6 Sachrechnen • 6.1 Was heißt Sachrechnen heute? • 6.2 Aufgaben zum Sachrechnen • 6.3 Lösen von Sachaufgaben • 6.4 Gestaltung des Sachrechenunterrichts

2. Lösen von Sachaufgaben „Weil die Sach- und Fachstrukturen je nach Situation sehr unterschiedlich aufeinander bezogen sind, ist das Sachrechnen ein höchst komplexes Lernfeld. Es ist völlig aussichtslos, dieser Komplexität durch Klassifikation von Aufgaben in Typen, durch Muster-lösungen, durch Regeln zur Erschließung der jeweiligen Sachsituation oder durch Vorschriften für das Aufschreiben der Lösung Herr werden zu wollen, wie es die traditionelle Didaktik angestrebt hat.“ Das Zahlenbuch – Lehrerband 3, Leipzig: Klett 1997, S. 20

3. Lösen von Sachaufgaben • Es kann keine Abfolge an „Lehrschritten“ für das Sachrechnen geben. • Dieser Umstand macht das Sachrechnen für Lehrende wie Lernende gleichermaßen schwierig. • Statt Beliebigkeit oder Resignation ist stetige Kompetenzerweiterung in verschiedenen Aspekten des Sachrechnens sinnvoll.

4. Voraussetzungen und Zielsetzungen • Ausreichendes Wissen über die Sache • Verständnis und Vorstellungen zu Zahlen, Operationen und Größen • Erfahrungen und Repräsentationen zum Modellieren und Mathematisieren • Kompetenter Umgang mit Sach- und Informationstexten • Entwickelte Problemlösefähigkeiten

5. Sachrechnen als Problemlösen • Was versteht man unter einem Problem? • Im Allgemeinen spricht man dann von einem Problem, wenn • 1. ein Anfangszustand gegeben ist, • 2. ein erwünschtes, aber noch nicht erreichbares Ziel gekennzeichnet ist (Zielzustand) • 3. kein Weg zum Überführen des Anfangszustandes in den Zielzustand bekannt ist bzw. Barrieren die Transformation von den Anfangs- in den Zielzustand behindern.

6. Sachrechnen als Problemlösen • Phasen des Problemlöseprozesses (nach Polya 1949): • 1. Verstehen der Aufgabe • 2. Ausdenken eines Planes • 3. Ausführen des Planes • 4. Rückschau

7. Heuristische Strategien zum Problemlösen • Systematisches Probieren (Suchraumeingrenzung: Eine Form des Probierens, die nicht mehr vom Zufall gesteuert ist) • Vorwärts- und Rückwärtsarbeiten • Ziel-Mittel-Analyse • Zerlegen der Aufgabe in überschaubare Teile (vgl. halbschriftliches Rechnen) • Analogiebildung (Lösungen ähnlicher Probleme können helfen)

8. Mathematische Modellierung • Phasen des Modellbildungsprozesses (nach Blum 1985): • 1. Reale Situation • 2. Reales Modell • 3. Mathematisches Modell • 4. Mathematisches Resultat

9. Mathematische Modellbildung beim Sachrechnen recherchieren variieren idealisieren abstrahieren mathematisches Modell Sachproblem Bearbeitungshilfe  umformulieren  unterstreichen  Tabellen, Diagramm  zeichnen  fragen  Material Zählen Rechnen Schätzen Vergleichen Messen Prüfen: realistisch sinnvoll möglich Lösung des Sachproblems mathematische Lösung auf die Sachsituation beziehen interpretieren

10. Bearbeitungshilfen • Bearbeitungshilfen zur Textanalyse • Konkrete Bearbeitungshilfen • Grafische Bearbeitungshilfen

11. Bearbeitungshilfen zur Textanalyse • Lesen/Vorlesen • Nacherzählen • Aussprache zum Inhalt (Erweitern des Textes; Erklären von Begriffen und Zusammenhängen) • Umformulieren • Gliedern des Textes / Fragen zum Text • Herausschreiben von Stichwörtern • Unterstreichen / Durchstreichen / Markieren

12. Konkrete Bearbeitungshilfen • Nachspielen / Rollenspiel • Darstellen mit Material

13. Grafische Bearbeitungshilfen • Situationsskizze • Strecken- oder Streifendiagramm • Rechenbaum • Tabelle

14. Situationsskizze Primo 4, S. 36

15. Situationsskizze Primo 4, S. 37

16. Streckendiagramm Primo 3, S. 75

17. Tabelle Primo 4, S. 62

18. Rechenbäume Welt der Zahl 4, S. 54

19. Rechenbäume Welt der Zahl 4, S. 54

20. Rechenbäume Welt der Zahl 4, S. 54

21. Beispielaufgabe Welt der Zahl 4, S. 112

22. Schwierigkeitsbestimmende Faktoren • Sprachlich-syntaktische Struktur: • Die sprachliche Gestaltung kann durch direkte oder indirekte Angaben, durch eine lösungskonforme Reihenfolge der Angaben, durch die Komplexität des Textes, durch im Text enthaltene Schlüsselwörter und durch die Art der Frage variiert werden.

23. Schwierigkeitsbestimmende Faktoren • Semantische Struktur: • Semantische Stolpersteine in Sachaufgaben sind die Erfahrungen des Schülers zu dem Sachverhalt, und damit die Vertrautheit mit der Situation, die Bekanntheit der Begriffe und Formulierungen, der Realitätsbezug und irrelevante Angaben – Zahlen, die zwar zum Text passen, aber zum Lösen nicht benötigt werden.

24. Schwierigkeitsbestimmende Faktoren • Mathematische Struktur: • Die mathematische Struktur einer Sachaufgabe wird bestimmt durch die Art und Anzahl der Lösungsschritte (Rechenoperationen), durch den Rechenaufwand (Komplexität der Algorithmen wie beim schriftlichen Dividieren) und durch die Größe der Zahlen. • z. B. Simplex – oder Komplexaufgaben

25. Fehlertypen • Identifikationsfehler • Fehler beim Strukturieren des Lösungsplanes • Fehlerhafte Verkürzung des Lösungsplans bei mehrschrittigen Aufgaben • Fehler bei der verbalen Antwort

26. Fehlertypen • Identifikationsfehler (falsche Operation; irrelevanten Angaben) • Diese entstehen, weil • alle Aufgaben so gelöst werden • die Operation im Unterricht gerade behandelt wurde • sich die Zahlen gut durch die betreffende Operation verknüpfen lassen • das Sachproblem semantisch anders interpretiert wird als erwartet • Signalwörter als Hinweis auf eine Rechenoperation verstanden werden • irrelevante Angaben in die Rechnung einbezogen werden

27. Fehlertypen • Fehler beim Strukturieren des Lösungsplanes • Diese entstehen durch • die nicht lösungskonforme Reihenfolge der Angaben im Aufgabentext • Einbeziehen bzw. Nichteinbeziehen von Teillösungen • regelwidrige Verknüpfung von Angaben

28. Fehlertypen • Fehlerhafte Verkürzung des Lösungsplans bei mehrschrittigen Aufgaben • Diese entstehen aufgrund von • Verlesen oder Überlesen • unvollständigem Erfassen der Situation • Vergessen von in der Aufgabe ausgewiesenen Beziehungen (z. B. relevante Angaben)

29. Fehlertypen • Fehler bei der verbalen Antwort • Diese basieren auf • Nichtbeachten der Fragestellung (die Antwort kann eine richtige Interpretation von Zwischenergebnissen sein, die gestellte Frage wird damit nicht beantwortet) • fehlender Interpretation der mathematischen Lösung aufgrund von mangelndem Alltags- und Sachwissen • dem fehlenden oder falschen Bezug zur Sachsituation.

30. Gestaltungsprinzipien • 1. Sachrechnen ist in allen Schuljahren eigenständiger Kernbereich. • 2. Die Auswahl der Aufgaben hat mit Blick auf die Schüler zu erfolgen. • 3. Die methodische Gestaltung erfordert vom Lehrer individuelles Eingehen auf die Schüler. • 4. Fehler und Irrwege sind ebenso Lernanlässe wie Lösungsideen. • (Vgl. dazu auch: Dröge: Zehn Gebote für einen schülerorientierten Sachrechenunterricht. In: SMP H.9/1995)

31. Übungen zu Sachaufgaben • Sachaufgaben selbst bilden • Präsentationsform zu Sachaufgaben variieren • Sachaufgaben sprachlich verändern • Fragen zu Sachaufgaben integrieren • Märchen und Fantasiefiguren in Sachaufgaben integrieren • Lösungen kritisch hinterfragen

32. Denken und Rechnen 4, S. 92

33. Welt der Zahl 3, S. 65

34. Wissenschaftliche Hausarbeiten • Mengel, Wiebke: Untersuchungen zur Arbeit mit Textaufgaben im 2. Schuljahr • Kolender, Catherine: Kompetenzen von Schülern im 2. Schuljahr beim Bearbeiten von Sachaufgaben unter besonderer Berücksichtigung der Beziehung zwischen Sachverhalt und Frage • Yazdi-Fard, Isabell: Kompetenzen von Schülern einer 3. Klasse beim Bearbeiten von Sachaufgaben unter besonderer Berücksichtigung der Arbeit am Text • Mengel, Wiebke: Wir erfinden Textaufgaben. Ein motivierender Ansatz zum Umgang mit Textaufgaben in einem 2. Schuljahr. – In: Grundschulunterricht 51(2004)12, S. 19 - 25