„Daten und Zufall” für alle

Unterrichtsbeispiel
von
  • Elif Özel,
  • Florian Bogda,
  • Marita Friesen,
  • Markus Vogel
Fächer
  • Mathematik,
  • MINT

PASSGENAU MIT DIGITALEN WERKZEUGEN UNTERRICHTEN

Das Bild zeigt die Oberfläche des Quaderspiels, bei dem basierend auf der Anzahl von Würfen ein Balkendiagramm zur Häufigkeit der Augenzahl ausgegeben wird.
Screenshot Quadersimulation: MINT-ProNeD | Florian Bogda

Daten finden sich in der modernen Lebenswelt überall: Mithilfe von Daten manifestieren sich Geschehnisse, Abläufe und Zusammenhänge der natürlichen, technischen und sozialen Umwelt und werden so für die Verarbeitung durch Menschen und Maschine zugänglich. Die rasant zunehmende Digitalisierung hat dazu geführt, dass Daten und ihre digitalisierte Aufbereitung in unserer Gesellschaft noch weiter an Bedeutung gewinnen.

Entsprechend ist zu verstehen, dass im Strategiepapier der Kultusministerkonferenz „Bildung in der digitalen Welt“ (KMK, 2016) und wiederholt bis in die jüngste Zeit der PISA-Studien (z. B. PISA 2022) die Förderung statistischer Kenntnisse in der Schulbildung gefordert wird, um datenkompetente Bürger:innen hervorzubringen. Eine wesentliche Schlüsselkompetenz bildet dabei das statistische Denken – insbesondere der Umgang mit Variabilität in statistischen Daten und das Erkennen von Mustern in dieser Variabilität (Eichler & Vogel, 2022).  

Der Lehrkraft kommt die Rolle zu, den Aufbau solcher fachlichen Kompetenzen durch geeignete Lehr-Lernarrangements zu unterstützen. Dabei ist der Einsatz von digitalen Medien unabdingbar: Indem Schüler:innen sich Datenmuster technologiebasiert erschließen, erwerben sie wichtige Kompetenzen wie etwa kritisches Denken, Kreativität und Erforschungsgeist im Sinne der 21st Century Skills (Eichler & Vogel, 2022). Zudem kann der didaktisch sinnvolle Einsatz digitaler Medien das fachliche Lernen von Schüler:innen substanziell verbessern und deren Lernmotivation positiv beeinflussen (z. B. Hillmayr et al., 2020).


Das Heidelberger Team des Projektverbunds MINT-ProNeD bietet Mathematiklehrkräften der Sekundarstufe I hierfür digital gestützte Unterrichtsbeispiele und Materialien zur Leitidee „Daten und Zufall”, die Schüler:innen der Klassenstufen 5 bis 10 bei der Entwicklung folgender fachlicher Ziele (basierend auf KMK, 2022) unterstützen:

FACHLICHE ZIELE

  • Schüler:innen führen die in kleinen Stichproben erzeugten Daten eines Zufallsexperiments in Excel zusammen und visualisieren diese mit Säulendiagrammen. Durch die Gegenüberstellung der Diagramme erkennen Schüler:innen die Variabilität statistischer Daten.
  • Durch die Zusammenführung der Daten aller Stichproben in ein gemeinsames Säulendiagramm erkennen Schüler:innen, dass sich bei wachsender Versuchsanzahl die relativen Häufigkeiten den theoretischen Wahrscheinlichkeiten annähern (Empirisches Gesetz der großen Zahlen).

MATERIALIEN

Die zum Download angebotene zip-Datei enthält sämtliche Materialien zum Unterrichtsbeispiel „Daten und Zufall” (CC BY 4.0): 

  • MINT-ProNeD_Mathe_DatenUndZufall_Chart.js 
  • MINT-ProNeD_Mathe_DatenUndZufall_OER.pdf
  • MINT-ProNeD_Mathe_DatenUndZufall_Quaderspiel_Arbeitsblatt_SuS.docx 
  • MINT-ProNeD_Mathe_DatenUndZufall_Quaderspiel_Haeufigkeitstabelle_LuL.xlsx 
  • MINT-ProNeD_Mathe_DatenUndZufall_Quaderspiel_Riemer.html 
  • MINT-ProNeD_Mathe_DatenUndZufall_Quaderspiel_Unterrichtsskizze.docx
  • MINT-ProNeD_Mathe_DatenUndZufall_Wuerfelsimulation.html 
     

Das Mathematik-Team dankt Jonas Braun aus dem MINT-ProNeD-Team Informatik herzlich für die Programmierung der Würfelsimulation.