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Physik & Technik
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Reale Probleme aus "Physik und Technik"

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Allgemeine
Hinweise und Verweise

  Beschreibung von Unterrichtsverläufen mit realen Problemen
u.a. zur Anwendung und Einführung von linearen, quadratischen und exponentiellen Funktionen sowie in die Differentialrechnung und viele weitere zur statistischen und dynamischen Modellierung!!
  Darstellung von Projektideen mit realen Problemen
  Erörterung möglicher Lösungen zu realen Problemen -
Test-Aufgaben für eine kompetenzorientierte Diagnose


Zeichenerklärung
Strukturierung
 Link zu: Ideen zur Vorbereitung und Durchführung der Modellierungsphase
Sachinformationen
 Link zu: Anregungen zur Moderation eines selbstregulierten Lernens
 

Reale Probleme

  
 

Mathematische Inhalte -
mögliche inhaltsbezogene Kompetenzen

Beginner
        


Zeit-beschleunigte informationstechnische Evolution - nachbiologische Lebewesen?

In immer kürzeren Zeiten entstehen immer leistungsfähigere und kostengünstigere "Computer" und die IuK-Netzwerke werden immer schneller. Aber: Immer mehr informations- und auch kommunikationstechnische Produkte werden von immer weniger Menschen verstanden. Und: Viele ältere Menschen reagieren mit Angst und befürchten: "Das kann nicht gut gehen!" Was aber erwartet ihr? Müsst ihr zu euren Lebzeiten noch mit nach-biologischen Cyber-"Lebewesen" rechnen?

 

      Wird dieses Problem im Mathematikunterricht behandelt, so steht die mathematische Modellierung im Zentrum. Je nach gewähltem Teilproblem kann folgende Mathe vorkommen:
ab Klasse 7
Daten zur informationstechnischen Evolution wahrnehmen und/oder auch sammeln sowie in Werte-Tabellen darstellen;
Daten zur biologischen, kulturellen und insbesondere zur informationstechnischen Evolution in (Diagrammen sowie) Liniendiagrammen darstellen und interpretieren;
Graphische Darstellungen zur biologischen und informationstechnischen Evolution vergleichen; Verdopplungszeiten ablesen;
Die erstellten Graphen nutzen, um Prognosen zu formulieren. Dabei die Unsicherheit einer Prognose angeben.
Eine Befragung zu Folgewirkungen planen, Fragebögen gestalten, eine Befragung durchführen, die Befragung auswerten und die Auswertung interpretieren;
ab Klasse 10 wie zuvor und:
"künstlerisch" doppeltlogarithmische Grafiken interpretieren; Prognosen formulieren und interpretieren; zeitabhängige Wachstumsfunktion; Exponentialfunktion;
ab Klasse 11 wie zuvor und:
"Geschwindigkeit" des Wachstums; Ableitung;
     
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Beginner
        


Energie"hunger": Stillbar mit welchen Kosten und Folgen?

Industrialisierung und Wohlstand steigern die Nachfrage nach Energie: Überall auf der Welt, insbesondere in den Schwellen- und zeitlich versetzt auch in den Entwicklungsländern.
Gleichzeitig erleben wir, dass Energie immer teurer wird, emissionsfreie Windräder nicht überall auf Akzeptanz stoßen, für Atomreaktoren die Laufzeiten verlängert werden sollen und ... . Lässt sich der "Hunger" nach Energie überhaupt stillen? Mit welchen Kosten und Folgen? 		      Wird dieses Problem im Mathematikunterricht behandelt, so steht die mathematische Modellierung im Zentrum. Je nach gewähltem Teilproblem kann folgende Mathe vorkommen:
ab Klasse 7
Daten zum Energie"hunger" und zum Klimawandel sammeln, sichten und in Diagrammen darstellen: die grafisch dargestellten Abhängigkeiten deuten und interpretieren; Liniendiagramme vergleichen und interpretieren; Verdopplungszeiten ablesen; Terme finden;
Trends simulieren; Extrapolationen und Prognosen begründen und bewerten; dabei die Unsicherheit einer Prognose angeben.
Eine Befragung zu Folgewirkungen planen, Fragebögen gestalten, eine Befragung durchführen, die Befragung auswerten und die Auswertung interpretieren und bewerten.
ab Klasse 10 wie zuvor und:
Terme und Funktionen für Abhängigkeiten finden; Indexzahlen; Anwenden der Methoden der system dynamics auf Wechselwirkungen zwischen Produktion, "Verbrauch" und Preis von Energie;
ab Klasse 11 wie zuvor und:
"Geschwindigkeit" des Wachstums; Ableitung; Korrelationen;
     
 
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Beginner
      


Klimawandel auf der Erde - unumgänglich?

Die Umwandlung fossiler Energieträger in Wärme- und Bewegungsenergie nimmt weltweit immer noch zu. Und davon abhängig wird auch die Menge des ausgestoßenen Kohlendioxids größer. Kohlendioxid wird, neben anderen Treibhausgasen, für einen wahrscheinlichen Temperaturanstieg auf der Erde verantwortlich gemacht. Schlittert die Menschheit unumkehrbar in eine selbst gemachte Katastrophe? Oder gibt es Auswege?

      

Wird dieses Problem im Mathematikunterricht behandelt, so steht die mathematische Modellierung im Zentrum. Je nach gewähltem Teilproblem kann folgende Mathe vorkommen:
ab Klasse 7
Daten zum Energie"hunger", zum CO2 Gehalt der Atmosphäre und zum Klimawandel sammeln, sichten und in Diagrammen darstellen: die grafisch dargestellten Abhängigkeiten deuten und interpretieren; Liniendiagramme vergleichen und interpretieren; Verdopplungszeiten ablesen; Terme finden;
Trends extrapolieren und Prognosen begründen und bewerten; dabei die Unsicherheit einer Prognose angeben;
siehe hierzu eine mögliche Lösung.
Eine Befragung zu Folgewirkungen planen, Fragebögen gestalten, eine Befragung durchführen, die Befragung auswerten und die Auswertung interpretieren und bewerten.
ab Klasse 10 wie zuvor und:
Terme und Funktionen für Abhängigkeiten finden; Indexzahlen; Anwenden der Methoden der system dynamics auf Wechselwirkungen u.a. zwischen Energieerzeugung, Energie-"Verbrauch" und Kohlendioxid; siehe hierzu eine mögliche Lösung
ab Klasse 11 wie zuvor und:
"Geschwindigkeit" des Wachstums; Ableitung; Korrelationen;

     
 
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