Mathematik
Leitgedanken zum Kompetenzerwerb
Prozessbezogene Kompetenzen zurücksetzen
  • 2.1 Argumentieren und Beweisen
    • 2.1 Argumentieren und Beweisen
    • in mathematischen Zusammenhängen Vermutungen entwickeln und als mathematische Aussage formulieren
    • eine Vermutung anhand von Beispielen auf ihre Plausibilität prüfen oder anhand eines Gegenbeispiels widerlegen
    • bei der Entwicklung und Prüfung von Vermutungen Hilfsmittel verwenden (zum Beispiel Taschenrechner, Computerprogramme)
    • in einer mathematischen Aussage zwischen Voraussetzung und Behauptung unterscheiden
    • eine mathematische Aussage in einer standardisierten Form (zum Beispiel Wenn-Dann) formulieren
    • zu einem Satz die Umkehrung bilden
    • zwischen Satz und Kehrsatz unterscheiden und den Unterschied an Beispielen erklären
    • mathematische Verfahren und ihre Vorgehensweisen erläutern und begründen
    • beim Erläutern und Begründen unterschiedliche Darstellungsformen verwenden (verbal, zeichnerisch, tabellarisch, formalisiert)
    • Beweise nachvollziehen und wiedergeben
    • bei mathematischen Beweisen die Argumentation auf die zugrunde liegende Begründungsbasis zurückführen
    • ausgehend von einer Begründungsbasis durch zulässige Schlussfolgerungen eine mehrschrittige Argumentationskette aufbauen
    • Aussagen auf ihren Wahrheitsgehalt prüfen und Beweise führen
    • Beziehungen zwischen mathematischen Sätzen aufzeigen
  • 2.2 Probleme lösen
    • 2.2 Probleme lösen
    • das Problem mit eigenen Worten beschreiben
    • Informationen aus den gegebenen Texten, Bildern und Diagrammen entnehmen und auf ihre Bedeutung für die Problemlösung bewerten
    • durch Verwendung verschiedener Darstellungen (informative Figur, verbale Beschreibung, Tabelle, Graph, symbolische Darstellung, Koordinaten) das Problem durchdringen oder umformulieren
    • Hilfsmittel und Informationsquellen (zum Beispiel Formelsammlung, Taschenrechner, Computerprogramme, Internet) nutzen
    • durch Untersuchung von Beispielen und systematisches Probieren zu Vermutungen kommen und diese auf Plausibilität überprüfen
    • das Problem durch Zerlegen in Teilprobleme oder das Einführen von Hilfsgrößen oder Hilfslinien vereinfachen
    • mit formalen Rechenstrategien (unter anderem Äquivalenzumformung von Gleichungen und Prinzip der Substitution) Probleme auf algebraischer Ebene bearbeiten
    • das Aufdecken von Regelmäßigkeiten oder mathematischen Mustern für die Problemlösung nutzen
    • durch Vorwärts- oder Rückwärtsarbeiten Lösungsschritte finden
    • Sonderfälle oder Verallgemeinerungen untersuchen
    • das Problem auf Bekanntes zurückführen oder Analogien herstellen
    • Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Teilgebieten der Mathematik zum Lösen nutzen
    • Ergebnisse, auch Zwischenergebnisse, auf Plausibilität oder an Beispielen prüfen
    • kritisch prüfen, inwieweit eine Problemlösung erreicht wurde
    • Fehler analysieren und konstruktiv nutzen
    • Lösungswege vergleichen
  • 2.3 Modellieren
    • 2.3 Modellieren
    • wesentliche Informationen entnehmen und strukturieren
    • ergänzende Informationen beschaffen und dazu Informationsquellen nutzen
    • Situationen vereinfachen
    • relevante Größen und ihre Beziehungen identifizieren
    • die Beziehungen zwischen diesen Größen mithilfe von Variablen, Termen, Gleichungen, Funktionen, Figuren, Diagrammen, Tabellen oder Zufallsversuchen beschreiben
    • Grundvorstellungen zu mathematischen Operationen nutzen und die Eignung mathematischer Verfahren einschätzen
    • zu einer Situation passende mathematische Modelle (zum Beispiel arithmetische Operationen, geometrische Modelle, Terme und Gleichungen, stochastische Modelle) auswählen oder konstruieren
    • Hilfsmittel verwenden
    • rechnen, mathematische Algorithmen oder Konstruktionen ausführen
    • die Ergebnisse aus einer mathematischen Modellierung in die Realität übersetzen
    • die aus dem mathematischen Modell gewonnene Lösung in der jeweiligen Realsituation überprüfen
    • die aus dem mathematischen Modell gewonnene Lösung bewerten und gegebenenfalls Überlegungen zur Verbesserung der Modellierung anstellen
  • 2.4 Mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik umgehen
    • 2.4 Mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik umgehen
    • zwischen natürlicher Sprache und symbolisch-formaler Sprache der Mathematik wechseln
    • mathematische Darstellungen zum Strukturieren von Informationen, zum Modellieren und zum Problemlösen auswählen und verwenden
    • zwischen verschiedenen mathematischen Darstellungen wechseln
    • Berechnungen ausführen
    • Routineverfahren anwenden und miteinander kombinieren
    • Algorithmen reflektiert anwenden
    • Ergebnisse und die Eignung des Verfahrens kritisch prüfen
    • Hilfsmittel (zum Beispiel Formelsammlung, Geodreieck und Zirkel, Taschenrechner, Software) problemangemessen auswählen und einsetzen
    • Taschenrechner und mathematische Software (Tabellenkalkulation, Dynamische Geometriesoftware) bedienen und zum Explorieren, Problemlösen und Modellieren einsetzen
    • Ergebnisse, die unter Verwendung eines Taschenrechners oder Computers gewonnen wurden, kritisch prüfen
  • 2.5 Kommunizieren
    • 2.5 Kommunizieren
    • mathematische Einsichten und Lösungswege schriftlich dokumentieren oder mündlich darstellen und erläutern
    • ihre Ergebnisse strukturiert präsentieren
    • eigene Überlegungen in kurzen Beiträgen sowie selbstständige Problembearbeitungen in Vorträgen verständlich darstellen
    • bei der Darstellung ihrer Ausführungen geeignete Medien einsetzen
    • vorläufige Formulierungen zu fachsprachlichen Formulierungen weiterentwickeln
    • ihre Ausführungen mit geeigneten Fachbegriffen darlegen
    • aus Quellen (Texten, Bildern und Tabellen) und aus Äußerungen anderer mathematische Informationen entnehmen
    • Äußerungen und Informationen analysieren und beurteilen

Operatoren

Anhänge zu Fachplänen

3.5.1 Leit­idee Zahl – Va­ria­ble – Ope­ra­ti­on

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen das Gauß­ver­fah­ren ken­nen und ver­wen­den. Da­bei liegt der Schwer­punkt auf der Lö­sungs­stra­te­gie und nicht auf auf­wän­di­gen Be­rech­nun­gen, viel­mehr set­zen sie hier auch ge­eig­ne­te Soft­ware ein. Kom­ple­xe­re Ab­lei­tungs­re­geln so­wie grund­le­gen­de In­te­gra­ti­ons­re­geln wer­den an­ge­wen­det, das Ope­rie­ren mit Tu­peln wird auf Pro­duk­te er­wei­tert.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen

Den na­tür­li­chen Lo­ga­rith­mus nut­zen

(1)

den na­tür­li­chen Lo­ga­rith­mus ei­ner Zahl als Lö­sung ei­ner Ex­po­nen­ti­al­glei­chung ver­wen­den

Wei­te­re Ab­lei­tungs­re­geln an­wen­den

(2)

die Pro­dukt­re­gel zum Ab­lei­ten von Funk­ti­ons­ter­men ver­wen­den

(3)

die Ket­ten­re­gel zum Ab­lei­ten von Funk­ti­ons­ter­men ver­wen­den, bei de­nen die in­ne­re Funk­ti­on ei­ne li­nea­re Funk­ti­on ist

In­te­gra­ti­ons­re­geln ver­wen­den und In­te­gra­le be­rech­nen

(4)

die Po­tenz­re­gel, die Re­gel für kon­stan­ten Fak­tor, die Sum­men­re­gel so­wie das Ver­fah­ren der li­nea­ren Sub­sti­tu­ti­on für die Be­stim­mung ei­ner Stamm­funk­ti­on ver­wen­den

(5)

Stamm­funk­ti­ons­ter­me zu den Funk­ti­ons­ter­men \(sin(x)\), \(cos(x)\), \(e^{x}\) an­ge­ben

(6)

den Haupt­satz der Dif­fe­ren­ti­al- und In­te­gral­rech­nung zur Be­rech­nung von be­stimm­ten In­te­gra­len nut­zen

Pro­duk­te von Vek­to­ren bil­den

(7)

das Skalar­pro­dukt be­rech­nen und bei Be­rech­nun­gen nut­zen

(8)

das Vek­tor­pro­dukt be­rech­nen und bei Be­rech­nun­gen nut­zen

Li­nea­re Glei­chungs­sys­te­me un­ter­su­chen

(9)

das Gauß­ver­fah­ren, auch in Ma­trix­schreib­wei­se, auf li­nea­re Glei­chungs­sys­te­me oh­ne Pa­ra­me­ter bis zur Stu­fen­form an­wen­den

(10)

die Lö­sungs­viel­falt li­nea­rer Glei­chungs­sys­te­me oh­ne Pa­ra­me­ter an­ge­ben und im Fal­le ein­deu­ti­ger Lös­bar­keit de­ren Lö­sung be­stim­men


Umsetzungshilfen
Hinweis
Die Beispielcurricula, Synopsen und Kompetenzraster sind bei den inhaltsbezogenen Kompetenzen des jeweiligen Faches zu finden.