diff options
| -rw-r--r-- | LP1/LP1.tex | 97 | ||||
| -rw-r--r-- | LP1/img/cavalieri_schnittflaechen.jpg | bin | 0 -> 74812 bytes | |||
| -rw-r--r-- | LP1/img/cavalieri_vertikalschnitt.jpg | bin | 0 -> 39206 bytes | |||
| -rw-r--r-- | LP1/img/pyramiden.jpg | bin | 0 -> 54597 bytes | |||
| -rw-r--r-- | LP1/img/volumen_kegel_halbkugel_zylinder.jpg | bin | 0 -> 138000 bytes |
5 files changed, 51 insertions, 46 deletions
diff --git a/LP1/LP1.tex b/LP1/LP1.tex index 0b0cf897..ee3dc45b 100644 --- a/LP1/LP1.tex +++ b/LP1/LP1.tex @@ -60,7 +60,7 @@ Ort: & Hans-Sachs-Gymnasium, Raum r416 \\ \textbf{Prüfungskommission} & \\ Vorsitzender: & OStD C. Boeckel \\ Seminarlehrerin Mathematik: & StRin K. Kreß \\ -Seminarlehrerin Informatik: & StD M. Donat \\ +Seminarlehrer Informatik: & StD M. Donat \\ Betreuungslehrer: & StR F. Gradel \end{tabular} } @@ -72,31 +72,31 @@ Betreuungslehrer: & StR F. Gradel \section{Rahmenbedingungen} -Seit den Osterferien, d.h. dem 20. April 2023, unterrichte ich eigenverantwortlich die Klasse 10D im Fach Mathematik mit drei Unterrichtsstunden die Woche. +Seit dem Ende der Osterferien, d.h. dem 20. April 2023, unterrichte ich eigenverantwortlich die Klasse 10D im Fach Mathematik mit drei Unterrichtsstunden die Woche. Außerdem unterrichte ich eine Hälfte der Klasse zusätzlich im Fach Informatik. -Die drei Wochenstunden verteilen sich auf Donnerstag die ersten beiden Stunden und Freitag die sechste Stunde. -Für die Lehrprobe und der Englisch-Schulaufgabe wurde der Mathematikunterricht von Donnerstag mit der Physik- bzw. Chemieübung am Mittwoch getauscht. +Die drei Wochenstunden verteilen sich auf die ersten beiden Stunden am Donnerstag und die sechste Stunde am Freitag. +Für die Lehrprobe und auf Grund der Englischschulaufgabe wurde der Mathematikunterricht von Donnerstag mit der Physik- bzw. Chemieübung am Mittwoch getauscht. In der Klasse 10D befinden sich regulär 32 \ac{SuS}, davon sind 26 männlich und 6 weiblich. Eine Schülerin, Annalena, nahm auf Grund von Krankheit lange Zeit nicht am Unterricht teil. Meinen Unterricht besuchte sie bisher ein einziges Mal. -Die Schülerin ist unauffällig, vermeintlich gut in die Klassengemeinschaft integriert und arbeitet mit ohne aber aktiv am Unterrichtsgespräch teilzunehmen. +Die Schülerin ist unauffällig, vermeintlich gut in die Klassengemeinschaft integriert und arbeitet mit, aber ohne aktiv am Unterrichtsgespräch teilzunehmen. In der Klasse herrscht meist eine produktive Lernatmosphäre sowie -bereitschaft. Die \ac{SuS} arbeiten bevorzugt konstruktiv in Partnerarbeit oder Kleingruppen zusammen. -In der Klasse sind einige sehr starke Schüler die, dass Unterrichtsgespräch mit guten Beitragen und ihrer aufmerksamen Mitarbeit bereichern. +In der Klasse sind einige sehr starke Schüler, die das Unterrichtsgespräch mit guten Beiträgen und ihrer aufmerksamen Mitarbeit bereichern. Vor allem stechen Jakub, Tim, Nakulan, sowie in etwas geringerem Maße Erfan und Samuel heraus. -Nakulan ist insbesondere ein sehr sozialer Schüler der gerne auch von den Mitschüler*innen als Hilfslehrer auch für Grundwissen genutzt wird. +Nakulan ist insbesondere ein sehr sozialer Schüler, der gerne auch von den Mitschüler*innen als Hilfslehrer genutzt wird.%auch für Grundwissen genutzt wird. Ebenfalls zum oberen Leistungsspektrum der Klasse zählt die sehr fleißige aber zurückhaltende Maria. -Auch Jonathan sticht durch seine Mitarbeit und Motivation hervor, hat aber manchmal Probleme im Verständigens und dabei seine Gedanken zu sortieren oder zu Papier zubringen weshalb sein Notenbild leider sein Interesse und Motivation nicht abbildet. +Auch Jonathan sticht durch seine Mitarbeit und Motivation hervor, hat aber manchmal Probleme beim Verständnis und dabei seine Gedanken zu sortieren oder zu Papier zubringen, weshalb sein Notenbild leider seine Motivation sowie Interesse nicht abbildet. Der große Rest der Klasse ist eher ruhig aber arbeitet dennoch konzentriert und zuverlässig mit. Zum unteren Leistungsspektrum der Klasse zählen leider viele der ohnehin wenigen und ruhigen Schülerinnen der Klasse: Selin, Anna und Romy. -Aber auch manche Schüler haben Probleme dem Lernstand der Klasse zufolgen dazu zählen: Stojan, Jan-Luka, Prathmesh, Lars sowie Gabriel. +Aber auch manche Schüler haben Probleme dem Lernstand der Klasse zu folgen, dazu zählen: Stojan, Jan-Luka, Prathmesh, Lars sowie Gabriel. Einige Schüler arbeiten vollständig digital mit Tablet-Computern im Unterricht, wobei keine Tendenz zur Leistungsbereitschaft oder Leistungsvermögen festzustellen ist. @@ -104,13 +104,13 @@ Einige Schüler arbeiten vollständig digital mit Tablet-Computern im Unterricht \subsection{Einordnung in den Lehrplan und in den Unterrichtsverlauf} Die Stunde fällt in den Lernbereich \textbf{M10.5 Fortführung der Raumgeometrie}, welcher 22 Stunden umfasst und somit der größte Lernbereich der 10. Jahrgangsstufe ist. -Das am \ac{HSG} verwendete Schulbuch \citetitle{cornelsen2022fokus} vom Cornelsen Verlag teilt den Lernbereich zwischen ersten um zweiten Halbjahr auf. +Das am \ac{HSG} verwendete Schulbuch \citetitle{cornelsen2022fokus} vom Cornelsen Verlag teilt den Lernbereich zwischen ersten und zweiten Halbjahr auf. Im ersten Halbjahr werden die Volumen-, sowie Oberflächeninhaltsberechnung von geraden Pyramiden und Kegeln behandelt. Die betrachteten Körper werden auch als Rotationskörper, die durch Drehung einer Fläche um eine Gerade entstehen, visualisiert und untersucht. -Im zweiten Halbjahr in dem ich unterrichtet habe wurde die Volumengleichheit unterschiedlicher Körper mit Hilfe des Prinzips von Cavalieri bewiesen. +Im zweiten Halbjahr, in dem ich unterrichtet habe, wurde die Volumengleichheit unterschiedlicher Körper mit Hilfe des Prinzips von Cavalieri bewiesen. Die Formel für die Berechnung des Volumens einer Kugel ($V_{Kugel} = \frac{4}{3} \pi r^3$) wurde ebenfalls mit diesem Prinzip aus einem Vergleichskörper entwickelt. -Alle neuen Lerninhalte wurden mit Körpern aus der realen Welt motiviert an diesen angewendet oder in Verbindung gebracht. +Alle neuen Lerninhalte wurden mit Körpern aus der realen Welt motiviert, an diesen angewendet oder in Verbindung gebracht. % Die \ac{SuS} können mit Hilfe ihrer in vorherigen Jahrgangsstufen erworbenen geometrischen Handwerkszeug (Satz des Pythagoras, Strahlensatz, ...) unter der Verwendung geeigneter Skizzen erarbeiten. @@ -123,7 +123,7 @@ Sie üben ihren Umgang mit der Formel zur Berechnung des Kugelvolumens auch in U Die \ac{SuS} lösen komplexe, mehrschrittige Aufgaben unter Verwendung ihrer räumlichen Vorstellung, Skizzen sowie den bekannten geometrischen Zusammenhängen. \item \textbf{Lehrprobenstunde}: In der Lehrprobe entdecken die \ac{SuS} experimentell eine Annäherung des Oberflächeninhalts einer Kugel. -Die anschließend durch eine formale Herleitung aus Bekanntem bestätigt wird. +Anschließend wird diese durch eine formale Herleitung aus Bekanntem bestätigt wird. Ein realer Bezug durch ein sehr dringliches Thema unser Lebenswelt bettet die Mathematik in die Alltagswelt der \ac{SuS} ein und gibt ihr Bedeutung über die schulischen Anwendung hinaus. \item \textbf{Folgestunde}: In der Folgestunde üben und vertiefen die \ac{SuS} die Berechnung des Oberflächenhalts einer Kugel. @@ -135,13 +135,13 @@ Sie kombinieren sie mit der Volumenberechnung einer Kugel in Sachkontexten und f In den untersuchten Schulbüchern \citetitle{cornelsen2022fokus}, \citetitle{buchner2022mathe.delta} und \citetitle{LambacherSchweizer2017Mathematik} wird in jedem Fall ein experimenteller Einstieg mit einem Alltagsgegenstand verfolgt. Es wird entweder ein aus mehreren Fünf- und Sechsecken zusammengenähter Fußball oder eine zuschälende Frucht verwendet. -Eine dritte nicht angeführt experimentelle Annäherung kann über das Wickeln eines Fadens um eine Halbkugel und das anschließende Vermessen des benötigten Fadens erfolgen. +Eine dritte nicht angeführte experimentelle Annäherung kann über das Wickeln eines Fadens um eine Halbkugel und das anschließende Vermessen des benötigten Fadens erfolgen. -Nach den unterschiedlichen Einführungen leiten alle untersuchten Schulbücher die Formel für den Oberflächeninhalt einer Kugel durch die Annäherung der Oberfläche durch infinitesimale Vielecke und die bekannte Formel für das Kugel Volumen her. +Nach den unterschiedlichen Einführungen leiten alle untersuchten Schulbücher die Formel für den Oberflächeninhalt einer Kugel durch die Annäherung der Oberfläche durch infinitesimale Vielecke und die bekannte Formel für das Kugelvolumen her. -Die Herleitung über infinitesimale Pyramiden ähnelt stärker den bereits vorausgegangenen Herleitung der Volumen Formel für Pyramiden und Kegel und ist damit leichter verständlich als die Herleitung durch die Aufteilung der Kugel in Schichten und Meridiane \todo{Quelle?}. +Die Herleitung über infinitesimale Pyramiden ähnelt den bereits vorausgegangenen Herleitungen der Volumenformel für Pyramiden und Kegel und ist damit gut verständlich. %als die Herleitung durch die Aufteilung der Kugel in Schichten und Meridiane \todo{Quelle?}. -Eine mögliche Herleitung der Kugeloberfläche per Differenzialrechnung aus ihrem Volumens ist nicht für die 10. Jahrgangsstufe geeignet, da Differntialrechnung erst im Lernbereich \textbf{M11 4 Grundlagen der Differentialrechnung} eingeführt wird. +Eine mögliche Herleitung der Kugeloberfläche per Differenzialrechnung aus ihrem Volumen ist nicht für die 10. Jahrgangsstufe geeignet, da Differentialrechnung erst im Lernbereich \textbf{M11 4 Grundlagen der Differentialrechnung} eingeführt wird. \subsection{Sachanalyse} @@ -154,7 +154,7 @@ Eine mögliche Herleitung der Kugeloberfläche per Differenzialrechnung aus ihre \label{fig:pyramiden} \end{wrapfigure} -Das verwendete Schulbuch \citetitle{cornelsen2022fokus} führt die Berechnung des Volumen einer Pyramide als Annäherung über eine einbeschriebene und eine umbeschriebene Stufenpyramide, wie in \Cref{fig:pyramiden} abgebildet, ein. +Das verwendete Schulbuch \citetitle{cornelsen2022fokus} führt die Berechnung des Volumens einer Pyramide als Annäherung über eine einbeschriebene und eine umbeschriebene Stufenpyramide, wie in \Cref{fig:pyramiden} abgebildet, ein. Erhöht man die Anzahl $n$ der verwendeten Stufen ins Unendliche ergibt sich für das Volumen einer Pyramide: @@ -167,7 +167,7 @@ Lässt man wiederum die Anzahl der Ecken der Grundfläche gegen Unendlich gehen \subsubsection{Prinzip des Cavalieri} -Das Prinzip des Cavalieri besagt, dass zwei Körper das gleiche Volumen haben genau dann wenn: +Das Prinzip des Cavalieri besagt, dass zwei Körper das gleiche Volumen haben, wenn gilt dass: \begin{quote} 1. Beide Körper den gleichen Grundflächeninhalt haben \\ @@ -175,12 +175,12 @@ Das Prinzip des Cavalieri besagt, dass zwei Körper das gleiche Volumen haben ge 3. Die Schnittflächen beider Körper in jeder beliebigen Höhe x gleich groß sind\\ \end{quote} -Mit Hilfe des Prinzips des Cavalieri und geeigneten Beispielen (bspw. ein Stapel von quadratischen Notizzetteln) machen die \ac{SuS} plausibel dass das Volumen schiefer Quader und Pyramiden ihren geraden Varianten entspricht. +Mit Hilfe des Prinzips des Cavalieri und geeigneten Beispielen (bspw. ein Stapel von quadratischen Notizzetteln) machen die \ac{SuS} plausibel, dass das Volumen schiefer Prismen und Pyramiden ihren geraden Varianten entspricht. In anderen Worten das Volumen eines Quaders, einer Pyramide und damit auch eines Kegels hängt nur von der Grundfläche und Höhe ab. Es gilt also: -\[ V_{schieferQuader} = V_{geraderQuader} = G \cdot H \] +\[ V_{schiefesPrisma} = V_{geradesPrisma} = G \cdot H \] Sowie: -\[ V_{schiefPyramide} = V_{geradePyramide} = \frac{1}{3} \cdot G \cdot H \] +\[ V_{schiefePyramide} = V_{geradePyramide} = \frac{1}{3} \cdot G \cdot H \] \subsubsection{Volumen einer Kugel} @@ -204,14 +204,14 @@ Es gilt also zu prüfen ob gilt: V_{Halbkugel} = V_{Zylinder} - V_{Kegel} = \pi \cdot r^3 - \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot r^3 = \frac{2}{3} \cdot \pi \cdot r^3 \] -Mit dem Prinzip des Cavalieri wird gezeigt das die Halbkugel und der Vergleichskörper, ein entsprechender Zylinder aus dem ein Kegel ausgeschnitten wurde, tatsächlich das gleiche Volumen besitzen. +Mit dem Prinzip des Cavalieri wird gezeigt, dass die Halbkugel und der Vergleichskörper, ein entsprechender Zylinder, aus dem ein Kegel entfernt wurde, tatsächlich das gleiche Volumen besitzen. -Aus der Konstruktion des Vergleichskörpers folgt direkt das die ersten beiden Bedingungen (gleiche große Grundflächen und gleiche Höhe) des Prinzips des Cavalieri erfüllt sind. +Aus der Konstruktion des Vergleichskörpers folgt direkt, dass die ersten beiden Bedingungen (gleich große Grundflächen und gleiche Höhe) des Prinzips des Cavalieri erfüllt sind. \begin{figure} \centering \includegraphics[keepaspectratio, width=10cm]{img/cavalieri_schnittflaechen} -\caption{Schnittflächen der beiden Körper in einer beliebigen Höhe $x$, die zur Ermittlung der Flächeninhalte der Schnittflächen fehlenden Größen $s$ und $z$ sind grün bzw. lila markiert (vgl. \cite[159]{cornelsen2022fokus}).} +\caption{Schnittflächen der beiden Körper in einer beliebigen Höhe $x$ - die zur Ermittlung der Flächeninhalte der Schnittflächen fehlenden Größen $s$ und $z$ sind grün bzw. lila markiert (vgl. \cite[159]{cornelsen2022fokus}).} \label{fig:cavalieri_vertikalschnitt} \end{figure} @@ -222,7 +222,7 @@ Aus der Konstruktion des Vergleichskörpers folgt direkt das die ersten beiden B \label{fig:cavalieri_schnittflaechen} \end{figure} -Die Gültigkeit der dritten Bedingung (alle Schnittflächen in beliebiger Hohe sind gleich groß) wird am in \Cref{fig:cavalieri_vertikalschnitt} abgebildeten Vertikalschnitt der beiden Körper gezeigt. +Die Gültigkeit der dritten Bedingung (alle Schnittflächen in beliebiger Höhe sind gleich groß) wird am in \Cref{fig:cavalieri_vertikalschnitt} abgebildeten Vertikalschnitt der beiden Körper gezeigt. Bei den entstehenden und in \Cref{fig:cavalieri_schnittflaechen} gezeigten Schnittflächen handelt es sich um einen Kreis bei der Halbkugel, sowie um einen Kreisring bei dem Vergleichskörper. Deren Flächeninhalte berechnen sich wie folgt: @@ -239,7 +239,7 @@ Durch Einsetzen und Umformen der Flächeninhaltsformeln ergibt sich folgende Gle \[ A_{Kreis} = \pi \cdot (r^2 - x^2) = \pi \cdot r^2 - \pi \cdot x^2 = A_{Kreisring} \] -Damit ist auch die dritte Bedingung des Prinzips von Cavalieri erfüllt und bewiesen, dass das Volumen der Halbkugel und das des Vergleichskörpers gleich sind und somit das Volumen der Halbkugel und folglich auch der Kugel durch folgende Formeln berechnet werden kann: +Damit ist auch die dritte Bedingung des Prinzips von Cavalieri erfüllt und bewiesen, dass die Volumen der Halbkugel sowie des Vergleichskörpers gleich sind und somit das Volumen der Halbkugel und folglich auch der Kugel durch folgende Formeln berechnet werden kann: \[ V_{Halbkugel} = V_{Zylinder} - V_{Kegel} = \pi \cdot r^3 - \frac{1}{3} \cdot \pi \cdot r^3 = \frac{2}{3} \pi \cdot r^3 \] \[ V_{Kugel} = 2 \cdot V_{Halbkugel} = \frac{4}{3} \cdot \pi r^3 \] @@ -253,13 +253,13 @@ Damit ist auch die dritte Bedingung des Prinzips von Cavalieri erfüllt und bewi \label{fig:diskokugel} \end{wrapfigure} -Eine Kugel kann mit Hilfe vieler kleiner Pyramiden $P_1$, $P_2$ , $\ldots$, $P_n$ wie in \Cref{fig:diskokugel} dargestellt angenähert werden. +Eine Kugel kann mit Hilfe vieler kleiner Pyramiden $P_1$, $P_2$ , $\ldots$, $P_n$ wie in \Cref{fig:diskokugel} dargestellt, angenähert werden. Dabei entspricht die Summe aller Flächeninhalte der Pyramidengrundflächen näherungsweise der Kugeloberfläche und die Summe aller Pyramidenvolumina dem Kugelvolumen. Demnach gilt bei guter Annäherung: \[ O_{Kugel} = \sum_{i=1}^{n}G_i,\ V_{Kugel} = \sum_{i=1}^{n}V_i \] -Je stärker man die Grundflächen der Pyramiden verkleinert und ihre Anzahl erhöht desto besser wird die Annäherung. +Je stärker man die Grundflächen der Pyramiden verkleinert und ihre Anzahl erhöht desto genauer wird die Annäherung. Mit Hilfe der beiden oberen Gleichungen ergibt sich die Formel für den Kugeloberflächeninhalt aus der Volumenformel einer Kugel in den folgenden vier Schritten: { @@ -277,16 +277,18 @@ Damit ergibt sich die Formel zur Berechnung des Oberflächeninhalts einer Kugel: \subsection{Didaktisch-methodische Analyse des Lehrprobeninhalts} -Alltags Motivation mit dringlichem Thema das die mathematische Kompetenz des Modellierens befördert. \todo{Ausformulieren} +Zur Verbesserung der Hausaufgabe habe ich mich für ein Unterrichtsgespräch entschieden, da ich sicherstellen möchte, dass alle \ac{SuS} die benötigten Formeln verinnerlicht haben und sicher beherrschen. -Als dedaktisches Prinzip für die Herleitung der Formel für den Oberflächeninhalt einer Kugel wird das EIS-Prinzips nach J. Bruner für mathematische Zusammenhänge\todo{Quelle} angewandt. +Für die sehr ernste Motivation mit dem dringlichen Thema des Meeresspiegelanstiegs habe ich mich entschieden, da es den \ac{SuS} die Nützlichkeit der mathematischen Modellierung vor Augen führt. + +Als didaktisches Prinzip für die Herleitung der Formel für den Oberflächeninhalt einer Kugel wird das EIS-Prinzips nach J. Bruner angewandt. %für mathematische Zusammenhänge\todo{Quelle} angewandt. Der experimenteller Einstieg bei dem die \ac{SuS} selbst handelnd aktiv werden, ist die \textbf{E}naktive Komponente, die in Kombination mit der Sozialform der Partnerarbeit die \ac{SuS} kognitiv aktiviert. Anschließend folgt die \textbf{I}konische Behandlung des Themas anhand der zur Verbildlichung verwendeten Diskokugel und der Visualisierung mit Hilfe der Mathematiksoftware GeoGebra, siehe \Cref{fig:geogebra_disko}. Das abschließende \textbf{S}ymbolische Element bildet die formale Herleitung der Formel des Oberflächeninhalts aus der bekannten Formel des Volumens. -Die für diese Phasen gewählte Sozialform ist das Unterrichtsgespräch um die \ac{SuS} zur Erarbeitung der komplexen Herleitung hinzufahren und anzuleiten. +Die für diese Phasen gewählte Sozialform ist das Unterrichtsgespräch, um die \ac{SuS} zur Erarbeitung der komplexen Herleitung hinzufahren und anzuleiten. -\begin{figure*}[h] +\begin{figure*} \centering \includegraphics[width=0.47\linewidth]{lesson/topic/img/geogebra_disko_big.png} \includegraphics[width=0.47\linewidth]{lesson/topic/img/geogebra_disko_small.png} @@ -294,7 +296,10 @@ Die für diese Phasen gewählte Sozialform ist das Unterrichtsgespräch um die \ \label{fig:geogebra_disko} \end{figure*} -\todo{Warum am Ende EA?} +Das Ende bildet die Anwendung der erlernten Formel im Sachkontext in Einzelarbeit. +Die Einzelarbeit sorgt dafür, dass alle \ac{SuS} noch einmal selbst aktiv werden, die Formel anwenden und das Ergebnis bewerten. + +\newpage \section{Planung der Stunde} @@ -302,11 +307,11 @@ Die für diese Phasen gewählte Sozialform ist das Unterrichtsgespräch um die \ \textbf{Stundenziel}: Die \ac{SuS} berechnen den Oberflächeninhalt einer Kugel \vspace{2mm} \\ \textbf{Feinziele}: \vspace{2mm}\\ \begin{tabular}{l p{0.8\textwidth} l} -1. & SuS wenden Formeln zur Volumenbestimmung eines Kegels bzw. einer Kugel an um das Volumen eines zusammengesetzten Rotationskörpers zu bestimmen & K5, K4, K3 \\ +1. & SuS wenden Formeln zur Volumenbestimmung eines Kegels bzw. einer Kugel an, um das Volumen eines zusammengesetzten Körpers zu bestimmen & K5, K4, K3 \\ 2. & SuS machen die Struktur der Formel zur Bestimmung des Oberflächeninhalts einer Kugel plausibel. & K4, K3, K5 \\ 3. & SuS wenden die Oberflächeninhaltsberechnung einer Kugel sicher an. & K5 \\ 4. & SuS berechnen den Oberflächeninhalt einer Kugel in geeigneten Sachkontexten. & K5, K3 \\ -5. & SuS bewertet ihre Ergebnisse im Sachkontext & K6 \\ +5. & SuS bewerteten ihre Ergebnisse im Sachkontext & K6 \\ \end{tabular} \makebox[\textwidth][c]{ @@ -318,8 +323,8 @@ Wdh & Verbesserung der Hausaufgabe & 1,5 & UG & ON \\ Motivation & Präsentation des Sachkontexts und Vorstellung des Arbeitsauftrags zur experimentellen Annäherung && UG & BE \\ Erarbeitung & Experimentelle Annäherung der Kugeloberfläche & 2 & PA & ON, AB \\ Erarbeitung & Herleitung der Formel des Kugeloberflächeninhalts durch das Kugelvolumen und infinitesimale Pyramiden & 2 & UG & ON, AB \\ -Übung & Bestimmen den prozentualen Teil der gefluteten Landfläche bei einem Meerespiegelanstieg von 1m und bewerten ihr Ergebnis & 3,4,5 & EA & AB \\ -Vertiefung* & Bestimmen aus dem Oberflächeninhalt einer Kugel ihren Radius Buch S. 166 2 & 3 & PA \\ +Übung & Bestimmung des prozentualen Teils der gefluteten Landfläche bei einem Meeresspiegelanstieg von \SI{1}{m} und Bewertung des Ergebnisses & 3,4,5 & EA & AB \\ +Vertiefung* & Kugelradiusbestimmung aus dem Oberflächeninhalt Buch S. 166 2 & 3 & PA \\ Hausaufgabe & Buch S. 166 Aufgabe2* & 2. & & \\ \hline \end{tabular} @@ -334,7 +339,7 @@ Teil der Hausausgabe ist die Anwendung der benötigten Formeln für die Herleitu Danach wird der potenzielle Meeresspiegelanstiegs von einem Meter bis zum Jahr 2100 laut dem IPCC Szenario SSP 5-8.2 \glqq{}Taking the Highway\grqq~\cite{maialen2020Atlas} präsentiert. In einer Studie des \textit{MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change} zur Abschätzung der wirtschaftlichen Folgen des Meeresspiegelanstiegs wird der Flächenverlust bei einem Anstieg von einem Meter mit einem Wert von \SI{150000}{km^2} angenommen~\cite{sugiyama2008estimating}. -Aus der Einordnung des Anstiegs und den damit verbundenen Flächenverlust leiten die \ac{SuS} die Notwendigkeit ab die Erde als Kugel zu modellieren und ihren Oberflächeninhalt zu berechnen. +Aus der Einordnung des Anstiegs und den damit verbundenen Flächenverlust leiten die \ac{SuS} die Notwendigkeit ab, die Erde als Kugel zu modellieren und ihren Oberflächeninhalt zu berechnen. Als Anhaltspunkt für die Herleitung der Formel des Oberflächeninhalts einer Kugel verschaffen sich die \ac{SuS} experimentell eine Vorstellung einer möglichen Formel. Dazu vermessen die \ac{SuS} in Partnerarbeit eine Mandarine und versuchen anschließend Kreise mit dem gemessenen Radius mit der Schale ihrer Mandarine zu füllen. @@ -347,17 +352,17 @@ Die Summe aller Flächeninhalte dieser Vielecke nähert den Oberflächeninhalt d Diese Vielecke werden mit dem Mittelpunkt der Kugel verbunden wodurch Pyramiden mit den Vielecken als Grundflächen und dem Kugelradius als Höhe entstehen. Das Kugelvolumen wird durch die Summe der Pyramidenvolumina angenähert. -Die \ac{SuS} vollziehen den entschiedenen Gedanklichen Schritt die Zahl der Vielecke und ihren Flächeninhalt ins Unendliche beziehungsweise gegen null gehen zulassen wodurch die Annäherung immer besser wird. -Als Hilfestellung zur räumlichen Vorstellung des Annäherungsverfahren dient eine Visualisierung mittels GeoGebra, die einen Körper aus per Schieberegler variierbaren Anzahl an Pyramiden zeigt. +Die \ac{SuS} vollziehen den entscheidenden gedanklichen Schritt, die Zahl der Vielecke und ihren Flächeninhalt ins Unendliche beziehungsweise gegen null gehen zulassen wodurch die Annäherung immer genauer wird. +Als Hilfe zur räumlichen Vorstellung des Annäherungsverfahren dient eine Visualisierung mittels GeoGebra, die einen Körper aus einer variierbaren Anzahl an Pyramiden zeigt. Der entstehende Körper wird sichtbar kugelförmiger aus je mehr Pyramiden er besteht. Die GeoGebra basierte Visualisierung und die Annäherung der Kugel ist in \Cref{fig:geogebra_disko} zusehen. -Durch einsetzen der bekannten Volumenformel einer Kugel und Termumformung leiten die \ac{SuS} die Formel zur Oberflächeninhaltsberechnung einer Kugel her. +Durch Einsetzen der bekannten Volumenformel einer Kugel und Termumformung leiten die \ac{SuS} die Formel zur Oberflächeninhaltsberechnung einer Kugel her. Die Schritte der Herleitung werden auf dem Arbeitsblatt gesichert. -Die hergeleitete Formel entspricht dem experimentellen Ergebnis. +Die hergeleitete Formel entspricht dem experimentellen Ergebnis, anderenfalls erörtern die \ac{SuS} mögliche Gründe der experimentellen Abweichungen. -Mit der hergeleiteten Formel bestimmen die \ac{SuS} in Einzelarbeit das Verhältnis der verlorenen Landfläche durch den Meeresspiegelanstieg von etwa 0.1\%. -Die \ac{SuS} beurteilen ihr Ergebnis, dahingehend das dieser Prozentsatz die tatsächliche Problematik von Küstenmetropolen, wie Tokyo, und Inseln nicht adäquat widerspiegelt. +Mit der hergeleiteten Formel bestimmen die \ac{SuS} in Einzelarbeit den Anteil der verlorenen Landfläche durch den Meeresspiegelanstieg von etwa 0.1\%. +Die \ac{SuS} beurteilen ihr Ergebnis, dahingehend, dass dieser Prozentsatz die tatsächliche Problematik für Küstenmetropolen, wie Shanghai, Tokyo, Mumbai und Inseln nicht adäquat widerspiegelt. \section{Literaturnachweise} @@ -374,7 +379,7 @@ Erlangen, den \today{} \hfil \begin{minipage}{3cm} \end{minipage} \section{Anhang} -\subsection{Hausaufgaben Verbesserung} +\subsection{Verbesserung der Hausaufgaben} \subsection{Foliensatz} \subsection{Arbeitsblatt unausgefüllt} \subsection{Arbeitsblatt ausgefüllt} diff --git a/LP1/img/cavalieri_schnittflaechen.jpg b/LP1/img/cavalieri_schnittflaechen.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 00000000..cb9cbf86 --- /dev/null +++ b/LP1/img/cavalieri_schnittflaechen.jpg diff --git a/LP1/img/cavalieri_vertikalschnitt.jpg b/LP1/img/cavalieri_vertikalschnitt.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 00000000..268fe454 --- /dev/null +++ b/LP1/img/cavalieri_vertikalschnitt.jpg diff --git a/LP1/img/pyramiden.jpg b/LP1/img/pyramiden.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 00000000..7d78abff --- /dev/null +++ b/LP1/img/pyramiden.jpg diff --git a/LP1/img/volumen_kegel_halbkugel_zylinder.jpg b/LP1/img/volumen_kegel_halbkugel_zylinder.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 00000000..67aa05af --- /dev/null +++ b/LP1/img/volumen_kegel_halbkugel_zylinder.jpg |
