Die Streichholzrakete
Koordinaten
- Klassenstufe:
- 8. Klasse
- Thematische Einordnung:
- Die allgemeine Parabelform
- Zeitbedarf:
- 8 Unterrichtsstunden
- Kooperationen mit anderen Fächern (möglich):
- Optional: Physik und Sport
- (Außerschulische) Lernorte:
- Schulhof, Computerraum
SchülerInnen bauen aus Haushaltsmaterialien (Alufolie und Zündhölzern) Streichholzraketen, die mit dem Ziel abgefeuert werden, eine bestimme Markierung zu treffen. Dabei werden die Flugbahnen gefilmt und mithilfe des Computers analysiert. Auf Grundlage der Analyse muss die Flugbahn nun optimiert werden. Dies geschieht dadurch, dass man die Parameter dieser Flugparabel bestimmt und versucht, den Abschusswinkel so zu wählen, dass die Markierung getroffen werden kann. Die Erkenntnisse aus den Berechnungen werden dann in einem zweiten Experiment in die Realität übertragen, um die Theorie zu überprüfen. Mathematisch betrachtet befassen wir uns hier mit den Parametern der allgemeinen Parabelform.
Würde die Rakete auch den 2,50-Meter-Punkt treffen, wenn die Kurve steiler wäre, also wenn man den entsprechenden Parameter (B) vergrößert hätte?
Muss man einen Winkel ausrechnen, damit man den Punkt auf jeden Fall trifft?
Hängt die Flugweite von den Streichhölzern ab? Oder von der Anzahl der Streichholzköpfe?
Anewenden der Mathe.Forscher-Prinzipien
-
Durchführung des Projekts im Regelunterricht.
-
Entdeckend-forschendes und projektartiges Lernen.
Öffnen der Unterrichts
-
Durchführung der Aktivität auf dem Schulhof.
-
Optional: Kooperation mit Physik und Sport.
Arbeiten mit Forscherfragen
-
Würde die Rakete auch den 2,50-Meter-Punkt treffen, wenn die Kurve steiler wäre, also wenn man den entsprechenden Parameter (B) vergrößert hätte?
-
Muss man einen Winkel ausrechnen, damit man den Punkt auf jeden Fall trifft?
-
Hängt die Flugweite von den Streichhölzern ab? Oder von der Anzahl der Streichholzköpfe?
Handeln als Lernbegleiter
-
SchülerInnen gestalten aktiv ihren Lernfortschritt und arbeiten selbstständig.
-
Unterstützung durch vorgegebene Bastelanleitungen und Arbeitsaufträge.
-
Lehrkraft berät während der Arbeitsphasen.
Mathematik sichtbar machen
-
SchülerInnen dokumentieren ihr Vorgehen und ihre Lösungsstrategien.
-
SchülerInnen benutzen symbolische Schreibweisen und nutzen diese Darstellungen zur Problemlösung.
Das Zusammenspiel von Experiment und Theorie hat plötzlich auch in der Mathematik eine Bedeutung. Mathematik erschien auf einmal nicht mehr als eine uneinnehmbare Festung, sondern wurde verwendet, um eine für die SchülerInnen spannende Fragestellung zu lösen. Das war etwas ganz Neues.
Das sagen die Lehrkräfte dazu
-
„Schwierig war das Laufenlassen des Unterrichts und die Reduktion auf reine Unterrichtsbegleitung. Erstaunlich waren die Selbstständigkeit, mit der einige Gruppen sehr zielgerichtet gearbeitet haben, und auch die Lösungsansätze, die sie verfolgten. Andererseits kamen einzelne Gruppen auch schon sehr schnell an einen Punkt, an dem sie der anfängliche Ehrgeiz verlassen hat. Forschendes Lernen scheint daher recht stark zu differenzieren.“
Das Besondere bei dieser Mathe.Forscher-Aktivität ist die Notwendigkeit des Modellierens. Natürlich ist die Mathematik bzw. das mathematische Modell (Flugparabel) in gewissem Rahmen vorgegeben. Da zu diesem Zeitpunkt des Projekts Parabeln auf dem Lehrplan standen, ist das nur legitim, und wenn SchülerInnen vorher noch nicht modelliert haben, ist dies ein wunderbares Einstiegsprojekt: Man kommt von einer realen Situation und hat ein Problem, eine Forscherfrage!
Diese Fragestellung muss man mithilfe der mathematischen Fachsprache in ein mathematisches Problem verwandeln (Frage nach den bestimmten Parametern, Abflugwinkel). Dazu muss man Daten erheben und diese in das mathematische Modell implementieren.
Schließlich wird die Theorie durch den zweiten Raketenstart überprüft bzw. validiert. Idealer kann man eine reale Modellierung kaum gestalten.