Gesamtliste der
Modelle
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Unterrichtsprobleme
mit den Rechenverfahren
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Mitarbeit
? - ja bitte !!! |
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Wenn Sie Lust haben, dann schreiben Sie uns doch
Ihre Gedanken zu den unten aufgeworfenen "Problemen" an unser "Schwarzes
Brett"!
Wir sind sehr gespannt auf Ihre Einsendungen!
Vielleicht ergibt sich da eine rege Diskussion?! |
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Das Grundproblem
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Differentialgleichungen in der Schule ?
Das auch noch ... ?
Und dann noch womöglich in der "Mittelstufe"
( IKG, IF-Differenzierungskurse ), wenn man auf keinerlei
Differentialrechnungs-Vorkenntnissen aufbauen kann ??? |
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Problem
1: |
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Die unterrichtliche Einführung des
(einfachen) Euler-Cauchy-Verfahrens scheint
- selbst in einer 8. oder 9. Klasse - noch einigermaßen machbar zu
sein:
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Das Verfahren ist rechnerisch relativ einfach und zeichnerisch ohne besonders
großen Aufwand darstellbar.
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Aus dem Mathematik-Unterricht der 7.Klasse sind die Begriffe "Steigung
einer Geraden" und "Steigungsdreieck" bekannt.
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Hier könnte man anknüpfen.
Die Haupt-Schwierigkeit besteht dann darin, die Einführung des Verfahrens
sprachlich entsprechend anzupassen.
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Vor allem die Lücke zwischen der Metapher "Zu- bzw.
Abfluß mit Ventil, das die Zu- bzw. Abflußmenge
regelt" einerseits und den mathematischen Begriffen "Steigung
bzw. Änderungsrate" andererseits gilt es dabei zu schließen.
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Zumindest die Grundidee des Verfahrens ließe sich so vielleicht
vermitteln.
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Zur
Diskussion |
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Gibt es unterrichtliche Erfahrungen?
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Waren diese eher ermutigend oder abschreckend?
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Problem
2: |
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Schwieriger scheint die unterrichtliche Einführung
des Runge-Kutta-Verfahrens (4.Ordnung) zu sein: |
einerseits
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Das Verfahren ist rechnerisch relativ aufwendig und auch zeichnerisch nur
umständlich in mehreren Etappen darstellbar.
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Eine echte Chance zum Verständnis des Verfahrens hat wohl nur jemand,
der das Euler-Cauchy-Verfahren wirklich verstanden hat.
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Die sprachliche Reduktion, insbesondere die Vermeidung der Begriffe "Ableitung"
und "Differentialgleichung" erscheint - zumindest auf den ersten Blick
- viel schwieriger.
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Zusätzlich wird der Begriff des "gewichteten arithmetischen Mittels"
benötigt.
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Eine weitere Hürde stellt die Frage dar, aus welchem Grunde das
Runge-Kutta-Verfahren so viel besser ist. Dies ist umso schwerer plausibel
zu machen, wenn aufgrund fehlender Analysis-Kenntnisse eine ggf. existierende
analytische Lösung nicht verständlich gemacht werden kann.
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Hinzu kommt:
Kennt man erst beide Verfahren, so muß
man sich für eines entscheiden - doch welches ist in welcher Situation
das angemessene bzw. richtige, und mit welcher Schrittweite muß bzw.
sollte man arbeiten?
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und andererseits
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Will man ernsthaft "Modellbildung und Simulation" in der Schule betreiben
und sich dabei nicht nur auf diskrete Systeme mit relativ kurzen
Prognosezeiträumen beschränken, so kommt man an der Benutzung des
Runge-Kutta-Verfahrens nicht vorbei, denn sonst wird's schlicht falsch !!!
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Wer das Runge-Kutta-Verfahren nur als "Black Box" benutzt, hat eigentlich
nicht genügend Kenntnisse, um das jeweils angemessene Verfahren reflektiert
auswählen zu können.
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Zur
Diskussion |
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Wahrhaft eine Fülle von Problemen und offenen
Fragen !
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Gibt es dennoch (ermutigende oder abschreckende) unterrichtliche
Erfahrungen?
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Wer hat hilfreiche Ideen?
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