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Themen · Sekundarstufe I & Übergang Oberstufe

Themenübersicht

Für viele Themen gibt es hier kurze didaktische Einordnungen, typische Fehlvorstellungen, passende Aufgabenfolgen, diagnostische Fragen, Mini-Whiteboard-Fragen für die schnelle Abfrage und verwandte Blog-Beiträge.

Klasse 5–6

3 Themen

Bruchrechnung

Klasse 5–6

Brüche werden meist zu früh als Rechenobjekte behandelt und zu spät als Anteile verstanden. Wer den Bruchstrich nicht als Division liest, addiert irgendwann Zähler und Nenner getrennt. Die Aufgaben hier zielen auf Grundvorstellungen – nicht auf Regelautomatik.

Unterthemen

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Bruchteile von Größen

Anteil finden, Ausgangsgröße finden

Umgang mit Brüchen

Kürzen, umformen, vergleichen

Grundrechenarten mit Brüchen

Addieren, subtrahieren, multiplizieren, dividieren

Brüche und ganze Zahlen

Vermischte Aufgaben mit Brüchen und ganzen Zahlen

Typische Fehlvorstellungen
  • Zähler und Nenner werden getrennt addiert (a/b + c/d = (a+c)/(b+d)).
  • Kürzen wird mit „Wegstreichen von Summanden" verwechselt – statt mit Faktoren.
  • Größer-/Kleiner-Vergleich nur über den Zähler („3/8 > 1/4, weil 3 > 1").
  • Gemischte Zahl wird als „Plus" geschrieben, aber als Multiplikation gelesen (2½ = 2 + ½, nicht 2 · ½).

Dezimalzahlen

Klasse 5–6

Dezimalzahlen sind die Alltagsform rationaler Größen – und sie hängen direkt mit Stellenwerten und Zehnerpotenzen zusammen. Wer Addition und Subtraktion konsequent „Komma unter Komma“ organisiert, wer Mal und Geteilt mit Verschiebungen am Komma versteht statt nur Regeln paukt, vermeidet die typischen Komma- und Nullenfehler bei der schriftlichen Grundrechnung.

Unterthemen

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Addition

Schriftlich addieren; gleiche Stellenwerte untereinander

Subtraktion

Schriftlich subtrahieren; ggf. entbündeln / entleihen

Multiplikation

Stellenwertlogik und Nachkommastellen im Produkt

Division

Komma sinnvoll erweitern; Zehnerpotenzen als Divisor

Typische Fehlvorstellungen
  • Kommastellen werden wie „Dekoration" behandelt – beim Addieren/Subtrahieren nicht sauber untereinander geschrieben.
  • Bei der Multiplikation wird die Anzahl der Nachkommastellen im Ergebnis raten statt aus den Faktoren ableiten.
  • Division durch $0{,}2$ oder $0{,}01$ wird wie „kleiner machen" gelesen – statt: mit passender Zehnerpotenz erweitern.
  • Führende oder angehängte Nullen nach dem Komma werden willkürlich weggelassen, bevor die Stellenwerte stimmen.
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Aufgabenfolgen

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Diagnostische Fragen

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Bruch · Dezimal · Prozent

Klasse 5–7

Zwischen Bruchdarstellung, Dezimalzahl und Prozentangabe hin- und herzuwechseln gehört zu den tragfähigen Basiskompetenzen vor der Prozentrechnung im engeren Sinne. Wer Stellenwert und Faktor 1/100 sicher verknüpft, vermeidet typische Komma- und „Prozent ist immer kleiner“-Fallen.

Unterthemen

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Darstellungsformen umwandeln

Wechsel zwischen Brüchen, Dezimalzahlen und Prozentsätzen

Prozentwerte und Anteile bestimmen

Grundlegende Berechnungen von Prozentwerten und Prozentsätzen

Prozentuale Veränderung

Zunahme und Abnahme mit Kopfrechenstrategien oder Multiplikatoren

Grundwert bestimmen (Umkehrung)

Berechnung des Ausgangswerts nach prozentualer Veränderung oder bei gegebenem Anteil

Typische Fehlvorstellungen
  • Prozent wird nur als „kleiner machen“ gedeutet, nicht als Anteil von 100.
  • Dezimalzahl und Bruch werden als zwei getrennte Welten behandelt statt als Darstellungen derselben rationalen Zahl.
  • Beim Umwandeln wird der Faktor 100 willkürlich verschoben (Komma „eins nach links“ ohne Stellenwertbezug).
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Aufgabenfolgen

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Diagnostische Fragen

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Verwandte Didaktik-Beiträge

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Klasse 7–8

5 Themen

Negative Zahlen

Klasse 7

Die Erweiterung von $\mathbb{N}$ auf $\mathbb{Z}$ ist der erste echte Bruch mit dem Alltag der Lernenden – Schulden, Temperaturen, Höhen helfen, aber sie tragen nur einen Teil der Strecke. Vorzeichen, Rechenzeichen und Klammerregeln müssen sauber getrennt werden, sonst entstehen die typischen Vorzeichenfehler, die bis ins Abitur durchschleppen.

Unterthemen

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Vorstellung am Zahlenstrahl

Ordnen, vergleichen, Addition und Subtraktion als Bewegung

Vorzeichenregeln bei Mal und Geteilt

Produkt und Quotient mit negativen Faktoren

Klammern und Termordnung

Minus vor der Klammer und Punkt-vor-Strich in gemischten Termen

Typische Fehlvorstellungen
  • Vorzeichen und Rechenzeichen werden zusammengefasst statt unterschieden (–3 als „minus drei" und „die Zahl drei mit Vorzeichen").
  • „Minus mal minus ist plus" wird gelernt, aber nicht verstanden – die Begründung fehlt.
  • Bei Subtraktion mit negativen Zahlen wird das Vorzeichen ignoriert: $5-(-3)=2$.
  • Beim Auflösen von Klammern verschwindet das Vorzeichen vor der Klammer: $-(a+b)=-a+b$.
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Aufgabenfolgen

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Diagnostische Fragen

Algebra – Terme und Klammern

Klasse 7–8

Termumformungen sind kein Selbstzweck, sondern Werkzeuge: ausmultiplizieren, ausklammern, zusammenfassen. Wer dabei nur Regeln lernt, verliert Vorzeichen. Wer das Distributivgesetz als *eine* Idee versteht, behält sie über Jahre.

Unterthemen

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Stichworte mit Aufgaben

Nach Unterthemen gruppiert (wie im Lehrplanüberblick). Aktivierbare Stichworte haben bereits zufallsgenerierte Übungen. Inaktive Stichworte zeigen die inhaltliche Vollständigkeit des Lehrplans.

Ausdruck, Gleichung, Formel, Identität
Grundbegriffe
Terme aus Sprache; Substitution
Gleichartige Terme
Algebraische Brüche
Klammern ausmultiplizieren
Faktorisieren
Quadratische Ergänzung
Typische Fehlvorstellungen
  • Distributivgesetz wird nur „vorwärts" geübt – Ausklammern wird als andere Operation erlebt.
  • Vor einer Klammer verschwindet das Minus: $-(2x-3)=-2x-3$.
  • Zwischen Faktor und Klammer wird der Term innerhalb der Klammer nicht *vollständig* multipliziert: $3(x+4)=3x+4$.
  • Variablen und Zahlen werden zusammengezählt: $3+2x=5x$.

Lineare Gleichungen

Klasse 7–8

Eine lineare Gleichung lösen heißt: die Variable durch *Äquivalenzumformungen* isolieren. Schüler, die Gleichungen wie „Rätsel" angehen, suchen Tricks; Schüler, die Umformungen als Operationen auf *beiden Seiten gleich* sehen, lösen systematisch.

Unterthemen

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Einschrittige Gleichungen

Einfache Äquivalenzumformungen mit einer Operation

Mehrschrittige Gleichungen

Gleichungen mit mehreren Umformungsschritten

Typische Fehlvorstellungen
  • Es wird nur auf einer Seite umgeformt („Ich bringe die 3 rüber").
  • Beim Multiplizieren/Dividieren mit negativer Zahl wird das Vorzeichen vergessen.
  • Wenn die Variable beidseitig steht, wird sie nicht *zuerst* auf eine Seite gebracht.
  • $3x=12$ wird mit $-3$ statt $:3$ gelöst – die Operation passt nicht zur Beziehung.
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Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

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Prozentrechnung

Klasse 7–8

Prozent ist nur ein anderes Wort für „Hundertstel". Wer sich darauf stützt, braucht keinen Dreisatz auswendig zu lernen – die Beziehung zwischen Grundwert, Prozentwert und Prozentsatz fällt aus der Definition. Der Vermehrungsfaktor schlägt dann später die Brücke zu exponentiellem Wachstum.

Unterthemen

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Grundaufgaben der Prozentrechnung

Berechnung von Prozentwert, Grundwert und Prozentsatz

Prozentuale Veränderung

Zunahme und Abnahme (Prozentwertänderung) sowie Vermehrungsfaktor

Umkehrungen bei Veränderung

Ausgangswerte nach einer prozentualen Zunahme oder Abnahme bestimmen

Typische Fehlvorstellungen
  • „20 % mehr und dann 20 % weniger ist wieder gleich." – Stimmt nicht (Vermehrungsfaktor 1,2 · 0,8 = 0,96).
  • Prozentwert und Prozentsatz werden verwechselt („Wovon?" wird nicht gefragt).
  • Bei einer Erhöhung um 25 % wird $\cdot 0{,}25$ gerechnet statt $\cdot 1{,}25$.
  • Bei einer Reduktion „auf 80 %" wird mit „minus 80 %" verwechselt.

Stochastik – Daten und Zufall

Klasse 7–8

Beschreibende Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung haben einen gemeinsamen Kern: Aussagen über Daten oder über Zufallsexperimente *quantifizieren*. Lernende verlieren sich oft in Verfahren (Median berechnen, Pfade zeichnen), ohne zu wissen, *was* die Zahl eigentlich aussagt.

Unterthemen

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Daten auswerten (Beschreibende Statistik)

Daten erheben, ordnen und mithilfe von Kenngrößen charakterisieren

Daten darstellen und interpretieren

Verteilungen grafisch veranschaulichen und Vergleiche anstellen

Einstufige Zufallsexperimente

Zufallsprozesse modellieren und einfache Wahrscheinlichkeiten berechnen

Mehrstufige Zufallsexperimente

Mehrstufige Prozesse strukturieren und Wahrscheinlichkeiten kombinieren

Typische Fehlvorstellungen
  • Mittelwert und Median werden synonym verwendet; der Effekt von Ausreißern bleibt unsichtbar.
  • „Bei 100 Würfen kommt 50 × Zahl" – Erwartungswert wird als Garantie missverstanden.
  • Wahrscheinlichkeit wird als „Häufigkeit dieses einen Versuchs" gelesen, nicht als Modell.
  • „Gleichwahrscheinlich" wird vorausgesetzt, wo es nicht stimmt (z.B. Summen zweier Würfel).
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Aufgabenfolgen

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Klasse 9–10

13 Themen

Binomische Formeln

Klasse 8–9

Die drei binomischen Formeln sind *eine* Idee mit drei Vorzeichen-Varianten – Ausmultiplizieren des Spezialfalls $(a\pm b)^2$ und $(a+b)(a-b)$. Wer sie als Liste lernt, vergisst sie. Wer sie hin- und herrichtungsfest übt, erkennt später quadratische Ergänzung und Faktorisierung ohne neues Werkzeug.

Unterthemen

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Ausmultiplizieren (Vorwärts)

Binomische Formeln von der Faktorform in die ausmultiplizierte Form überführen

Faktorisieren (Rückwärts)

Ausmultiplizierte Ausdrücke als Produkt binomischer Formeln schreiben

Typische Fehlvorstellungen
  • $(a+b)^2 = a^2 + b^2$ – der gemischte Term fehlt.
  • Vorzeichen in der 2. Formel wird falsch gesetzt: $(a-b)^2 = a^2 - 2ab - b^2$.
  • $(a+b)(a-b)$ wird mit $(a+b)^2$ verwechselt.
  • Beim Faktorisieren wird nicht erkannt, dass eine binomische Struktur vorliegt.
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Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

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Lineare Funktionen

Klasse 8

Lineare Funktionen sind der erste Funktionstyp, an dem Schüler die *Bedeutung* von Parametern erleben können. $m$ ist Steigung – ein Verhältnis, keine Strecke. $b$ ist der y-Achsenabschnitt – nicht der x-Wert irgendwo. Wer diese Unterscheidung sauber hat, hat den Übergang zu quadratischen, exponentiellen und trigonometrischen Funktionen schon halb geschafft.

Unterthemen

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Grundlagen & Aufstellen

Geradengleichungen aufstellen und Eigenschaften ermitteln

Punkte & Nullstellen

Punkte auf dem Graphen berechnen

Typische Fehlvorstellungen
  • Steigung wird als „Höhe" statt als Verhältnis $\tfrac{\Delta y}{\Delta x}$ gelesen.
  • y-Achsenabschnitt wird mit dem x-Wert verwechselt („Wo ist $b$ auf der x-Achse?").
  • Eine negative Steigung wird als „die Gerade geht unter 0" missverstanden.
  • Zwei parallele Geraden „müssen den gleichen y-Wert haben" – Steigung wird nicht isoliert.

Lineare Gleichungssysteme

Klasse 8–9

Gleichsetzen, Einsetzen, Addieren – drei Werkzeuge, ein Ziel. Welches Verfahren am schnellsten ist, hängt von der *Form* des Systems ab, nicht von Vorlieben. Diese Sicht trägt später bis ins Gauß-Verfahren der Oberstufe.

Typische Fehlvorstellungen
  • Es wird nur ein Verfahren beherrscht, das dann gegen jede Form gestemmt wird.
  • Beim Additionsverfahren wird nur eine Gleichung mit dem Faktor multipliziert (eine Seite vergessen).
  • Wenn $0=0$ herauskommt, wird „keine Lösung" statt „unendlich viele" notiert.
  • Lösungspaare werden als zwei einzelne Lösungen behandelt, nicht als geometrischer Schnittpunkt.
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Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

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Mini-Whiteboard

  1. Löse: $\begin{cases} x+y=10 \\ x-y=4 \end{cases}$

    Lösung: $x=7,\ y=3$

  2. Löse: $\begin{cases} 2x+3y=12 \\ x=2y-1 \end{cases}$

    Lösung: $y=2,\ x=3$

  3. Was bedeutet $0=5$ als Endzeile?

    Lösung: Keine Lösung – Geraden sind parallel.

  4. Was bedeutet $0=0$ als Endzeile?

    Lösung: Unendlich viele Lösungen – identische Geraden.

Termumformungen – Bruchterme

Klasse 8–9

Bruchterme sind Brüche mit Variablen – die Regeln sind die gleichen wie bei Zahlenbrüchen, aber die Versuchung, *Summanden* statt *Faktoren* zu kürzen, ist hier am größten. Definitionsbereich wird oft vergessen, bis er später bei Bruchgleichungen zu Scheinlösungen führt.

Typische Fehlvorstellungen
  • „Aus Differenzen kürzen die Dummen": $\tfrac{x+3}{x+5}$ wird zu $\tfrac{3}{5}$ gekürzt.
  • Der Definitionsbereich wird nicht bestimmt.
  • Beim Addieren wird kein gemeinsamer Nenner gebildet.
  • Bruchterme werden mit Bruchgleichungen verwechselt – „über Kreuz multiplizieren" überall.
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Mini-Whiteboard

  1. Kürze $\tfrac{2x+6}{4}$.

    Lösung: $\tfrac{x+3}{2}$

  2. Darf $\tfrac{x+5}{x+3}$ zu $\tfrac{5}{3}$ gekürzt werden?

    Lösung: Nein – Summe, kein Faktor.

  3. Bestimme den Definitionsbereich von $\tfrac{1}{x-4}$.

    Lösung: $x\neq 4$

  4. Berechne $\tfrac{1}{x}+\tfrac{1}{x+1}$.

    Lösung: $\tfrac{2x+1}{x(x+1)}$

Wurzelrechnung

Klasse 8–9

Die Quadratwurzel ist eine Umkehrung – aber eine *eindeutige* Umkehrung: $\sqrt{a}$ ist die *nichtnegative* Zahl, deren Quadrat $a$ ist. Wer das nicht sauber hat, addiert Wurzeln summanden­weise und löst $x^2=9$ nur mit $x=3$.

Typische Fehlvorstellungen
  • $\sqrt{a+b}=\sqrt{a}+\sqrt{b}$.
  • $\sqrt{a^2}=a$ – ohne Betragszeichen.
  • $x^2=9$ hat nur die Lösung $x=3$ (die negative wird vergessen).
  • $\sqrt{a}$ ist „irgendwie negativ möglich" – das Wurzelsymbol ist *immer* nichtnegativ.
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Aufgabenfolgen

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Diagnostische Fragen

Mini-Whiteboard

  1. $\sqrt{72}$ als einfacher Wurzelausdruck?

    Lösung: $\sqrt{36\cdot 2}=6\sqrt{2}$

  2. Stimmt $\sqrt{9+16}=\sqrt{9}+\sqrt{16}$?

    Lösung: Nein: $\sqrt{25}=5\neq 3+4=7$.

  3. Löse $x^2=49$.

    Lösung: $x=7$ oder $x=-7$

  4. $\sqrt{50}-\sqrt{18}=?$

    Lösung: $5\sqrt{2}-3\sqrt{2}=2\sqrt{2}$

Bruchgleichungen

Klasse 9

Bruchgleichungen sind der erste Ort, an dem der Definitionsbereich beißt: Eine Lösung, die den Nenner null macht, ist *keine* Lösung. Schüler, die nur „über Kreuz multiplizieren" lernen, übersehen Scheinlösungen verlässlich.

Typische Fehlvorstellungen
  • Definitionsbereich wird nicht angegeben.
  • Nach dem Multiplizieren wird die Probe weggelassen – Scheinlösungen bleiben stehen.
  • Beim Hauptnenner wird ein Faktor vergessen.
  • $\tfrac{1}{x}=0$ wird mit $x=0$ „gelöst" statt „keine Lösung".
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Aufgabenfolgen

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Mini-Whiteboard

  1. Definitionsbereich von $\tfrac{x+1}{x-2}=3$?

    Lösung: $x\neq 2$

  2. Löse $\tfrac{1}{x}=\tfrac{2}{x+3}$.

    Lösung: $x+3=2x \Rightarrow x=3$

  3. Warum ist $x=2$ bei $\tfrac{1}{x-2}=4$ keine Lösung?

    Lösung: $x=2$ ist nicht im Definitionsbereich.

  4. Löse $\tfrac{x}{x-1}=2$.

    Lösung: $x=2(x-1)$, $x=2$

Quadratische Gleichungen

Klasse 9–10

Quadratische Gleichungen sind nicht *ein* Werkzeug, sondern eine kleine Werkstatt: Satz vom Nullprodukt, quadratische Ergänzung, p-q- bzw. abc-Formel. Welche Methode am schnellsten ans Ziel kommt, hängt von der *Form* der Gleichung ab.

Typische Fehlvorstellungen
  • Bei $x^2-9=0$ wird sofort die p-q-Formel angesetzt, obwohl Faktorisierung schneller wäre.
  • Satz vom Nullprodukt wird angewendet, *ohne* dass tatsächlich ein Produkt $=0$ vorliegt.
  • Bei $x^2=16$ wird nur $x=4$ angegeben.
  • Quadratische Gleichungen ohne reelle Lösungen werden als „Fehler" gelesen statt als Information.
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Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

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Mini-Whiteboard

  1. Löse $x^2-7x=0$.

    Lösung: $x(x-7)=0$, also $x=0$ oder $x=7$

  2. Löse $x^2+4x-12=0$.

    Lösung: p-q oder Faktorisierung: $x=2$ oder $x=-6$

  3. Löse $(x-3)(x+5)=0$.

    Lösung: $x=3$ oder $x=-5$

  4. Wie viele Lösungen hat $x^2+1=0$?

    Lösung: Keine reelle Lösung.

Quadratische Funktionen

Klasse 9–10

Scheitelpunktform und Normalform sind keine zwei *Funktionen*, sondern zwei *Darstellungen* derselben Funktion. Die eine macht den Scheitelpunkt sichtbar, die andere die Nullstellen. Wer das hin- und herwechseln kann, hat den Schlüssel für Steckbriefaufgaben in der Oberstufe.

Typische Fehlvorstellungen
  • $f(x)=(x-3)^2$ habe den Scheitel bei $x=-3$ – Vorzeichenfehler bei der Form.
  • Streckungsfaktor $a$ wird mit y-Verschiebung verwechselt.
  • Beim Übergang Normalform → Scheitelpunktform wird die quadratische Ergänzung halb gemacht.
  • „Eine quadratische Funktion *muss* zwei Nullstellen haben."
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Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

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Mini-Whiteboard

  1. Scheitelpunkt von $f(x)=(x-2)^2+5$?

    Lösung: $S(2|5)$

  2. Bringe $f(x)=x^2-6x+5$ in Scheitelpunktform.

    Lösung: $(x-3)^2-4$

  3. Wie viele Nullstellen hat $f(x)=(x-1)^2+3$?

    Lösung: Keine reellen Nullstellen.

  4. Streckungsfaktor und Scheitel von $f(x)=-2(x+1)^2-4$?

    Lösung: $a=-2$, $S(-1|-4)$, nach unten geöffnet

Pythagoras

Klasse 9–10

Der Satz des Pythagoras ist algebraisch trivial – die eigentliche Schwierigkeit liegt nicht in $a^2+b^2=c^2$, sondern im *Erkennen* eines rechtwinkligen Dreiecks in einer Figur. Wer Hypotenuse und Katheten zuverlässig identifiziert, kann den Satz auf Diagonalen, Höhen und Abstände anwenden.

Typische Fehlvorstellungen
  • $a^2+b^2=c^2$ wird auch für nicht-rechtwinklige Dreiecke verwendet.
  • Die Hypotenuse wird mit einer Kathete verwechselt – $a^2-c^2$ statt $c^2-a^2$.
  • Die Hypotenuse ist „die längste Seite, also rechne ich immer $a^2+b^2$" – auch wenn sie schon gegeben ist.
  • Begriffe aus der Trigonometrie (Ankathete/Gegenkathete) werden mit Pythagoras vermischt.
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Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

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Mini-Whiteboard

  1. Hypotenuse bei Katheten $a=6,\ b=8$?

    Lösung: $c=\sqrt{36+64}=10$

  2. Kathete bei $c=13,\ a=5$?

    Lösung: $b=\sqrt{169-25}=12$

  3. Diagonale eines Rechtecks mit Seiten $6$ und $8$?

    Lösung: $d=\sqrt{36+64}=10$

  4. Abstand der Punkte $A(0\mid 0)$ und $B(3\mid 4)$?

    Lösung: $d=\sqrt{9+16}=5$

Strahlensätze

Klasse 9–10

Strahlensätze sind die figürliche Form der *Ähnlichkeit*: Wenn zwei Strahlen von einem Scheitel $Z$ ausgehen und durch zwei Parallelen geschnitten werden, sind die entstehenden Streckenverhältnisse identisch. V- und X-Figur sind zwei Anwendungsformen *einer* Idee – nicht zwei Sätze.

Typische Fehlvorstellungen
  • Strecken auf demselben Strahl werden ins Verhältnis gesetzt (statt entsprechende Strecken auf den zwei Strahlen).
  • V- und X-Figur werden als zwei separate Sätze gelernt, nicht als *eine* Konfiguration.
  • Die Voraussetzung „parallele Schnittgeraden" wird übergangen.
  • Bei der V-Figur wird addiert, bei der X-Figur subtrahiert (Mythos).
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Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

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Mini-Whiteboard

  1. Welche Strecken müssen parallel sein, damit der Strahlensatz gilt?

    Lösung: Die Strecken zwischen den zwei Strahlen.

  2. Verhältnis bei V-Figur: $\tfrac{SA}{SA'}=?$

    Lösung: $\tfrac{SA}{SA'}=\tfrac{SB}{SB'}=\tfrac{AB}{A'B'}$

  3. V-Figur: $ZA=4$, $ZA'=12$, $ZB=5$. Wie groß ist $ZB'$?

    Lösung: $\tfrac{4}{12}=\tfrac{5}{ZB'}\Rightarrow ZB'=15$

  4. Stange $1{,}5\,\text{m}$ wirft $2\,\text{m}$ Schatten. Baum wirft $14\,\text{m}$ Schatten. Wie hoch ist der Baum?

    Lösung: $\tfrac{1{,}5}{2}=\tfrac{h}{14}\Rightarrow h=10{,}5\,\text{m}$

Kreisgeometrie

Klasse 9–10

Kreis und $\pi$ machen Schülern oft mehr Mühe als nötig: Radius und Durchmesser werden vertauscht, $U$ und $A$ verwechselt, der Sektoranteil $\tfrac{\alpha}{360^\circ}$ wird vergessen. Wer die Bedeutung von $r$, $d$, $U=2\pi r$ und $A=\pi r^2$ klar trennt, kommt mit den Standardaufgaben zuverlässig zurecht.

Typische Fehlvorstellungen
  • Radius und Durchmesser werden verwechselt – $U=\pi d$ wird mit $r$ statt mit $d$ benutzt.
  • $A=\pi r^2$ wird mit $A=\pi d$ verwechselt (lineare statt quadratische Skalierung).
  • Beim Sektor wird der Anteil $\tfrac{\alpha}{360^\circ}$ vergessen.
  • Tangente und Sekante werden gleichgesetzt – die Tangente berührt den Kreis nur in *einem* Punkt.
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Aufgabenfolgen

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Diagnostische Fragen

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Verwandte Didaktik-Beiträge

Mini-Whiteboard

  1. Radius $r=5\,\text{cm}$. Durchmesser $d=?$

    Lösung: $d=2r=10\,\text{cm}$

  2. Umfang eines Kreises mit $r=4\,\text{cm}$?

    Lösung: $U=2\pi r=8\pi\,\text{cm}\approx 25{,}1\,\text{cm}$

  3. Flächeninhalt eines Kreises mit $r=6\,\text{cm}$?

    Lösung: $A=\pi r^2=36\pi\,\text{cm}^2\approx 113{,}1\,\text{cm}^2$

  4. Welcher Winkel liegt zwischen Radius und Tangente im Berührpunkt?

    Lösung: Genau $90^\circ$ – Radius und Tangente stehen senkrecht aufeinander.

Trigonometrie

Klasse 9–10

Sinus, Kosinus und Tangens sind erstmal *Verhältnisse* im rechtwinkligen Dreieck – nicht Tasten am Taschenrechner. Wer „Gegen-/Ankathete/Hypotenuse" als Beziehungen sieht, kann Aufgaben aufstellen. Wer sie als Vokabel lernt, vergisst die Zuordnung.

Typische Fehlvorstellungen
  • Gegenkathete und Ankathete werden vertauscht (Bezugswinkel nicht beachtet).
  • $\sin^{-1}$ wird mit $\tfrac{1}{\sin}$ verwechselt.
  • Bei einem Winkel über 90° wird die Definition aus dem rechtwinkligen Dreieck angewendet.
  • Sinussatz und Pythagoras werden ohne Bedingung eingesetzt.
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Aufgabenfolgen

Noch keine Aufgabenfolge – kommt.

Mini-Whiteboard

  1. Im rechtwinkligen Dreieck: Gegenkathete $=3$, Hypotenuse $=5$. $\sin(\alpha)=?$

    Lösung: $\sin(\alpha)=\tfrac{3}{5}=0{,}6$

  2. $\tan(45°)=?$

    Lösung: $1$

  3. Bezugswinkel $\alpha=30°$, Hypotenuse $=10$. Gegenkathete?

    Lösung: $10\cdot\sin 30°=5$

  4. Welche Beziehung gilt zwischen $\sin^2\alpha$ und $\cos^2\alpha$?

    Lösung: $\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1$

Graphen

Klasse 8–10

Das Zeichnen von Graphen anhand von Wertetabellen oder direkt aus Funktionsgleichungen festigt das Verständnis des Zusammenhangs von algebraischer Gleichung und geometrischer Darstellung. Ob lineare, quadratische oder kubische Funktionen – das systematische Eintragen von Wertepaaren und das Erkennen von Funktionsverläufen bildet das Fundament für die Analysis.

Unterthemen

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Wertetabellen

Erstellen von Wertetabellen für verschiedene Funktionstypen

Funktionsgraphen zeichnen

Zeichnen von Funktionsgraphen im Koordinatensystem

Typische Fehlvorstellungen
  • Punkte werden falsch ins Koordinatensystem eingetragen (x- und y-Koordinate vertauscht).
  • Graphen von quadratischen oder kubischen Funktionen werden mit dem Lineal als Linienzüge statt als glatte Kurven gezeichnet.
  • Der y-Achsenabschnitt $c$ bzw. die Konstante wird beim Einzeichnen ignoriert oder verwechselt.
  • Steigungen werden fälschlicherweise als reiner Höhenzuwachs statt als Verhältnis $\frac{\Delta y}{\Delta x}$ (Steigungsdreieck) interpretiert.
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Aufgabenfolgen

Noch keine Aufgabenfolge – kommt.

Diagnostische Fragen

Noch keine diagnostischen Fragen – kommen.

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Oberstufe

2 Themen

Exponentialfunktionen

Klasse 10 / Einführungsphase

Exponentielles Wachstum ist *multiplikatives* Wachstum: Jeder Zeitschritt multipliziert mit demselben Faktor $q$. Wer $q$ aus der Prozentrechnung als Vermehrungsfaktor kennt, hat exponentielles Wachstum eigentlich schon gesehen – nur ohne Variable im Exponenten.

Typische Fehlvorstellungen
  • Exponentielles Wachstum wird mit linearem Wachstum verwechselt („pro Schritt das Gleiche dazu").
  • Wachstum und Zerfall werden als verschiedene Funktionen gelernt – statt als $q>1$ vs. $0<q<1$.
  • $a\cdot q^t$ und $a\cdot t^q$ werden verwechselt.
  • Halbwertszeit/Verdopplungszeit wird mit „Halbierung pro Schritt" gleichgesetzt.
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Mini-Whiteboard

  1. $f(t)=200\cdot 1{,}05^t$. Wachstum oder Zerfall? Pro Schritt?

    Lösung: Wachstum, +5 % pro Schritt.

  2. $f(t)=80\cdot 0{,}9^t$. Anfangswert und Faktor?

    Lösung: $a=80$, $q=0{,}9$ (10 % Zerfall pro Schritt).

  3. Verdopplungszeit für $q=1{,}1$? Schätzung.

    Lösung: $\approx \tfrac{70}{10}=7$ Schritte (Faustregel).

  4. Wann ist $f(t)=100\cdot 2^t = 800$?

    Lösung: $2^t=8 \Rightarrow t=3$

Logarithmen

Klasse 10 / Einführungsphase

Der Logarithmus ist die Antwort auf die Frage: *Mit welcher Hochzahl?* Wenn man ihn so liest, sind die Logarithmusgesetze die Potenzgesetze – nur in Spiegelschrift. Die Basis ist am Ende egal, weil sich jede Basis durch jede andere ausdrücken lässt.

Typische Fehlvorstellungen
  • $\log(a+b)=\log a + \log b$.
  • $\log_a b$ wird mit $\tfrac{a}{b}$ verwechselt.
  • $\ln$ und $\log$ werden als unverbunden empfunden – $\ln 10 \cdot \log_{10} x = \ln x$ wird nicht gesehen.
  • $\log(0)$ wird mit $0$ verwechselt.
ASeq, DiQ, Blogposts

Aufgabenfolgen

Diagnostische Fragen

Noch keine diagnostischen Fragen – kommen.

Mini-Whiteboard

  1. $\log_2 32 = ?$

    Lösung: $5$

  2. $\log_{10}(1000) - \log_{10}(10) = ?$

    Lösung: $3-1=2$

  3. Löse $2^x = 50$ nach $x$ auf.

    Lösung: $x=\log_2 50 = \tfrac{\ln 50}{\ln 2}\approx 5{,}64$

  4. $\log_a 1 = ?$

    Lösung: $0$ (für $a>0$, $a\neq 1$)