Didaktik der Bruchrechnung [für Lehrerausbildung und Lehrerfortbildung]

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1. Verfasser: Padberg, Friedhelm 1940-2023 (VerfasserIn)
Format: Buch
Sprache:German
Veröffentlicht: Heidelberg Spektrum Akad. Verl. 2009
Ausgabe:4., erw., stark überarb. Aufl.
Schriftenreihe:Mathematik Primar- und Sekundarstufe
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adam_text Inhaltsverzeichnis Einleitung. XIII I Die Bruchrechnung — ein Auslaufmodell?. 1 1 Einige Argumente gegen die Bruchrechnung mit gemeinen Brüchen . 1 1.1 Irrelevanz für das tägliche Leben. 1 1.2 Relikt aus längst vergangenen Zeiten. 2 1.3 Bequeme Spielwiese für Lehrer. 2 1.4 Mehr Zeit für Dezimalbrüche. 2 1.5 Zwei Schreibweisen für Bruchzahlen?. 2 1.6 Brüche — nur ein Selektionsinstrument? . 3 2 Einige Argumente zur Notwendigkeit der Bruchrechnung mit gemei¬ nen Brüchen . 3 2.1 Brüche und die anschauliche Fundierung der Dezimalbruch¬ rechnung . 3 2.2 Wahrscheinlichkeitsrechnung ohne Bruchrechnung?. 5 2.3 Bruchrechnung und Gleichungslehre . 7 2.4 Zahlbereichserweiterung von N nach Q+. 8 2.5 Bruchrechnung und Algebra. 10 3 Resümee. 10 II Konzepte zur Behandlung der Bruchrechnung. 13 1 Das Größenkonzept . 14 2 Das Operatorkonzept. 15 3 Das Gleichungskonzept. 19 4 Das Äquivalenzklassenkonzept. 20 5 Resümee. 22 III Bruchrechnung. 23 1 Neue Trends in der Bruchrechnung. 23 2 PALMA - ein überraschendes Ergebnis. 25 3 Grundvorstellungsumbrüche in der Bruchrechnung. 26 4 Zur Einführung der Bruchzahlen. 27 4.1 Anschauliche Vorkenntnisse. 27 4.2 Komplexität der Bruchzahlen. 28 4.2.1 Brachzahlaspekte. 29 4.2.2 Schreibweisen. 31 4.2.3 Repräsentationsarten. 32 4.3 Teil vom Ganzen - zwei Grundvorstellungen. 32 4.3.1 Teil eines Ganzen. 33 4.3.2 Teil mehrerer Ganzer. 36 4.3.3 Gleichwertigkeit beider Grundvorstellungen. 38 4.3.4 Kenntnis beider Grundvorstellungen. 39 VI 4.4 Repräsentant und Bruch . 40 4.5 Eine Größe - verschiedene konkrete Brüche. 42 4.6 Einführung der Bruchzahlen. 43 4.7 Einbettung der natürlichen Zahlen. 44 4.8 Grundvorstellungsumbrüche gegenüber den natürlichen Zahlen . 45 Erweitern/Kürzen. 46 5.1 Anschauliche Vorkenntnisse. 46 5.2 Gleichwertige Brüche - anschauliche Zugangswege. 48 5.3 Erweitern - systematische Behandlung. 52 5.4 Kürzen - systematische Behandlung. 54 5.5 Mögliche Problembereiche. 56 Größenvergleich. 57 6.1 Anschauliche Vorkenntnisse. 57 6.2 Anschauliche Wege zum Größenvergleich. 59 6.3 Systematische Behandlung. 63 6.4 Grundvorstellungsumbrüche beim Größenvergleich. 65 6.5 Mögliche Problembereiche. 66 6.6 Vertiefung. 68 Addition. 70 7.1 Anschauliche Vorkenntnisse. 71 7.2 Anschauliche Wege zur Addition. 72 7.3 Systematische Behandlung. 75 7.4 Gemischte Zahlen. 77 7.5 Schwierigkeitsfaktoren. 78 7.6 Mögliche Problembereiche. 79 7.6.1 Vorbemerkungen. 79 7.6.2 Abfolge im Schwierigkeitsgrad - ein Überblick. 80 7.6.3 Rechengraphen - ein effizientes Werkzeug. 81 7.6.4 Bruch plus Bruch. 82 7.6.5 Kombinierter Fall (Brach und natürliche Zahl). 83 7.6.6 Ein Rechengraph zur Aufgabe f + 2. 84 7.6.7 Anschauliche Vorstellungen - oft Fehlanzeige. 86 7.6.8 Additionskalkül und Grundvorstellungen. 87 7.7 Vorbeugung/Förderarbeit. 87 7.8 Vertiefung. 89 Subtraktion. 91 8.1 Anschauliche Vorkenntnisse. 91 8.2 Anschauliche Wege zur Subtraktion. 93 8.3 Systematische Behandlung. 93 8.4 Gemischte Zahlen. 94 8.5 Schwierigkeitsfaktoren . 95 8.6 Mögliche Problembereiche. 95 8.6.1 Abfolge im Schwierigkeitsgrad - ein Überblick. 95 VII 8.6.2 Bruch minus Bruch. 96 8.6.3 Kombinierter Fall (Natürliche Zahl minus Bruch). 96 8.7 Vorbeugung/Förderarbeit . 98 8.8 Vertiefung. 98 9 Multiplikation. 99 9.1 Anschauliche Vorkenntnisse. 99 9.2 Anschauliche Wege zur Multiplikation. 102 9.3 Natürliche Zahl mal Bruch — systematische Behandlung. 105 9.4 Bruch mal natürliche Zahl - systematische Behandlung. 105 9.5 Bruch mal Bruch - systematische Behandlung . 106 9.5.1 Von-Ansatz. 106 9.5.2 Gleichungsketten. 109 9.5.3 Flächeninhalt. 109 9.5.4 Bewertung. 110 9.6 Grundvorstellungsumbrüche beim Multiplizieren . 113 9.7 Mögliche Problembereiche. 114 9.7.1 Abfolge im Schwierigkeitsgrad - ein Überblick. 114 9.7.2 Multiplikation gleichnamiger Brüche. 115 9.7.3 Multiplikation ungleichnamiger Brüche. 115 9.7.4 Natürliche Zahl mal Bruch/Bruch mal natürliche Zahl. 116 9.7.5 Multiplikation gemischter Zahlen. 117 9.7.6 Regelformulierung und Begründung . 118 9.7.7 Über Probleme der rechnerischen Umsetzung bei Von- Situationen. 119 9.8 Vorbeugung/Förderarbeit . 119 9.9 Vertiefung. 120 10 Division. 121 10.1 Anschauliche Vorkenntnisse. 122 10.2 Anschauliche Wege zur Division. 124 10.3 Bruch durch natürliche Zahl — systematische Behandlung. 129 10.4 Bruch durch Bruch/Natürliche Zahl durch Bruch - systemati¬ sche Behandlung. 130 10.4.1 Messen . 131 10.4.2 Umkehroperation . 132 10.4.3 Gleichungsketten. 135 10.4.4 Doppelbrüche. 136 10.4.5 Bewertung. 137 10.5 Natürliche Zahl durch natürliche Zahl. 139 10.6 Grundvorstellungsumbrüche bei der Division. 140 10.7 Mögliche Problembereiche. 142 10.7.1 Abfolge im Schwierigkeitsgrad - ein Überblick. 142 10.7.2 Bruch durch Bruch. 143 10.7.3 Bruch durch natürliche Zahl/ Natürliche Zahl durch Bruch . 144 VIII 10.7.4 Natürliche Zahl durch natürliche Zahl . 145 10.7.5 Regelformulierung und Begründung . 145 10.7.6 Division von Brüchen und praktische Anwendungen. 146 10.8 Vorbeugung/Förderarbeit. 146 10.9 Vertiefung. 147 11 Brüche und natürliche Zahlen - viele Gemeinsamkeiten, aber auch starke Umbrüche in den Grundvorstellungen. 150 12 Resümee/Konsequenzen. 152 12.1 Grundvorstellungsumbrüche beim Übergang von N zu Q+ - oft vernachlässigt. 152 12.2 Überschätzung von Vorkenntnissen. 152 12.3 Ungenügende Erarbeitung anschaulicher Grundvorstellungen. . . 153 12.4 Gründliche Thematisierung der Einbettung von N in Q+ erfor¬ derlich . 153 12.5 Rechenregeln gründlicher und anschaulicher begründen. 154 12.6 Mathematikdidaktische Kompetenz steigern. 155 12.7 Dominanz der syntaktischen Ebene gezielt reduzieren. 155 12.8 Konsequenzen . 156 IV Dezimalbruchrechnung . 159 1 Neue Trends in der Dezimalbruchrechnung. 159 2 Dezimalbrüche — überzeugende Vorteile. 160 3 Unterrichtserfolge in der Dezimalbruchrechnung — krasse Unterschiede 161 4 Grundvorstellungsumbrüche in der Dezimalbruchrechnung. 163 5 Einführung endlicher Dezimalbrüche. 164 5.1 Sprechweise. 164 5.2 Weitere Vorkenntnisse . 166 5.3 Erweiterung des Stellenwertsystems. 166 5.3.1 Genügend Zeit investieren. 167 5.3.2 Vorsicht mit Analogien. 167 5.3.3 Zehnerblöcke. 167 5.3.4 Lineare Arithmetikblöcke. 168 5.3.5 Zahlenstrahl/Stellenwerttafel. 168 5.3.6 Stellenwerttafeln - sehr hilfreich. 169 5.3.7 Charakteristika der Erweiterung . 170 5.3.8 Vielseitige und variationsreiche Aufgaben. 170 5.4 Lokale und globale Sichtweise von Dezimalbrüchen. 171 5.5 Mögliche Problembereiche. 172 5.5.1 Kommazahlen in der Grundschule. 173 5.5.2 Anschauliche Vorstellungen. 173 5.5.3 Zwei Sichtweisen bei Dezimalbrüchen. 174 5.5.4 Stellenwertverständnis. 175 5.6 Resümee. 176 IX 6 Erweitern, Kürzen und Einbetten. 178 6.1 Wege zum Erweitern und Kürzen. 178 6.2 Mögliche Problembereiche. 179 7 Größenvergleich. 180 7.1 Wege zum Größenvergleich. 180 7.2 Mögliche Problembereiche. 181 7.2.1 Aufgabentypen zur Analyse von Fehlerstrategien. 181 7.2.2 Fehlerstrategien. 182 7.2.3 Einige Konsequenzen. 185 8 Zusammenhang von gemeinen Brüchen und Dezimalbrüchen. 186 8.1 Endliche Dezimalbrüche. 186 8.1.1 Umformung durch Erweitern/Kürzen. 187 8.1.2 Umformung durch Division. 187 8.2 Periodische Dezimalbrüche. 188 8.3 Mögliche Problembereiche. 192 8.4 Gemeine Brüche und Dezimalbrüche - zwei verschiedene Welten? 194 9 Runden und Überschlagen. 195 10 Addition. 197 10.1 Wege zur Addition. 197 10.1.1 Größen . 197 10.1.2 Stellenwerttafeln. 198 10.1.3 Kommaverschiebungsregeln. 199 10.1.4 Zehnerbrüche. 199 10.2 Schwierigkeitsgrad/Vergleich mit den Brüchen . 201 10.3 Mögliche Problembereiche. 202 10.3.1 Addition von Dezimalbrüchen. 202 10.3.2 Kombinierter Fall (Dezimalbrüche und natürliche Zahlen) . 202 10.3.3 KT-Strategie. 203 10.3.4 Regelkenntnis. 203 10.4 Größen als Hilfe?. 204 10.5 Abfolge Brüche/Dezimalbrüche . 204 11 Subtraktion. 204 11.1 Wege zur Subtraktion. 204 11.2 Schwierigkeitsgrad/Vergleich mit den Brüchen. 206 11.3 Mögliche Problembereiche. 206 11.3.1 Subtraktion von Dezimalbrüchen. 206 11.3.2 Kombinierter Fall (Dezimalbrüche und natürliche Zahlen) . 207 11.3.3 KT-Strategie bei der Subtraktion . 207 11.3.4 Regelkenntnis. 208 11.4 Größen als Hilfe?. 208 11.5 Abfolge Brüche/Dezimalbrüche . 209 12 Multiplikation. 209 12.1 Wege zur Multiplikation mit Zehnerpotenzen . 209 χ 12.2 Wege zur Multiplikation mit natürlichen Zahlen. 211 12.2.1 Stellenwerttafeln/quasikardinaler Aspekt. 211 12.2.2 Größen . 212 12.2.3 Wiederholte Addition. 212 12.3 Wege zur Multiplikation mit Dezimalbrüchen. 212 12.3.1 Zehnerbrüche. 212 12.3.2 Kommaverschiebungsregel. 214 12.3.3 Größen . 214 12.4 Grundvorstellungsumbrüche beim Multiplizieren . 215 12.5 Schwierigkeitsgrad/Vergleich mit den Brüchen. 216 12.6 Mögliche Problembereiche. 217 12.6.1 Multiplikation von Dezimalbrüchen mit natürlichen Zahlen . . . 217 12.6.2 Multiplikation von Dezimalbrüchen mit Dezimalbrüchen. 218 12.6.3 KT-Fehler bei der Multiplikation. 219 12.6.4 Regelkenntnis. 219 12.7 Überschlagsrechnungen. 220 12.8 Abfolge Brüche/Dezimalbrüche . 220 13 Division. 220 13.1 Wege zur Division durch Zehnerpotenzen. 220 13.2 Wege zur Division durch natürliche Zahlen. 221 13.2.1 Zehnerbrüche. 221 13.2.2 Erweiterung des Divisionskalküls mithilfe von Stellenwerttafeln 222 13.3 Wege zur Division durch Dezimalbrüche. 224 13.3.1 Zehnerbrüche. 224 13.3.2 Kommaverschiebungsregel. 225 13.4 Grundvorstellungsumbrüche beim Dividieren. 227 13.5 Schwierigkeitsgrad/Vergleich mit den Brüchen. 227 13.6 Mögliche Problembereiche. 229 13.6.1 Division von natürlichen Zahlen durch Zehnerpotenzen. 229 13.6.2 Division von Dezimalbrüchen durch natürliche Zahlen. 229 13.6.3 Division von natürlichen Zahlen durch Dezimalbrüche. 230 13.6.4 Division von Dezimalbrüchen durch Dezimalbrüche. 231 13.6.5 KT-Fehler bei der Division. 232 13.6.6 Regelkenntnis und -begründung. 232 13.7 Kontexte/Größen als Lösungshilfe?. 233 13.8 Überschlagsrechnungen. 233 13.9 Abfolge Brüche/Dezimalbrüche. 234 14 Konzepte zur Behandlung der Dezimalbruchrechnung - ein Rückblick 235 14.1 Größenkonzept. 235 14.2 Zehnerbrüchekonzept. 235 14.3 Stellenwertkonzept . 236 14.4 Kommaverschiebungskonzept. 237 14.5 Dezimalbruchlehrgänge als Mischkonzepte. 238 XI 15 Resümee und Konsequenzen. 238 15.1 Grundvorstellungsumbrüche — sorgfältig thematisieren. 238 15.2 Vorkenntnisse realistisch einschätzen. 239 15.3 Vorarbeiten mit Größen in Klasse 5 deutlich intensivieren. 239 15.4 Anschauliche Grundvorstellungen des Dezimalbruchbegriffs gründlich erarbeiten. 240 15.5 Dominanz der KT-Strategie erfolgreich bekämpfen. 240 15.6 Rechenregeln sorgfältig anschaulich begründen. 241 15.7 Überschlagsrechnungen stärker betonen und gezielt erarbeiten. 242 15.8 Mathematischdidaktische Kompetenz weiter steigern. 242 V Ausblick. 245 1 Neue Trends . 245 2 Curriculare Konsequenzen. 247 2.1 Anschauliche Grundvorstellungen zu Brüchen und Dezimal¬ brüchen in Klasse 5 legen. 247 2.2 Anschauliche Grundvorstellungen für einfache Rechenoperationen in Klasse 5 erarbeiten. 248 2.3 Der systematische Bruchrechenlehrgang. 249 3 Mathematikdidaktische Kompetenz deutlich steigern. 252 Diagnostische Tests. 255 Literaturverzeichnis . 257
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