Am 14. März ist International Day of Mathematics (IDM) – und MathCityMap ist natürlich auch dabei! Unsere MCM-Educatorin Simone hat einen tollen MCM@home-Trail erstellt. Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!

Eine wirklich runde Sache! Der deutschsprachige MathCityMap@home-Trail macht deutlich, in welchen Objekten Mathematik – insbesondere Kreise und die Zahl Pi – steckt. Der mathematische Spaziergang findet anders als sonst von Zuhause aus statt. Zu entdecken und berechnen gibt es trotzdem einiges!

Dafür muss lediglich die MathCityMap-App heruntergeladen werden. Über Routen hinzufügen und mit dem Code s161437 gelangt man zum Trail. Die Teilnahme ist zwischen 0 und 23.55 Uhr möglich. Viel Spaß!

Auch auf der ganzen Welt waren MCM-User aktiv und haben MCM@home-Trails für den Internationalen Tag der Mathematik erstellt:

  • In Italien haben Flavia Mammana und Eugenia Taranto gleich zwei MCM@home-Pfade vorbereitet: Der Trail mit dem Code 044258 behandelt mathematische Themen auf Niveau der Sekundarstufe I, der Trail mit dem Code 184244 wurde für Lernende der Sekundarstufe II erstellt.
  • In der Slowakei hat Sona Ceretkova den digitalen Lernpfad „[MCM@home]Pi-Nitra“ erstellt. Dieser kann mit dem Code 084229 aufgerufen werden.
  • In Indonesien hat Adi Nur Cahyono einen MCM@home-Trail vorbereitet, welches heute mit dem Code s281455 im Rahmen eines Digitales Klassenzimmers bearbeitet werden kann.

Unsere neue Aufgabe der Woche befindet sich im italienischen Montesarchio, einer Stadt in der Nähe von Neapel. Hier hat die Mathematiklehrerin Angela Fuggi die Aufgabe „Herkules-Brunnen“ erstellt. Im Interview stellt sie ihre Aufgabe vor und gibt uns einen Einblick in das ERASMUS+-Programm „Maths Everywhere“.

 

Wie haben Sie MathCityMap kennen gelernt?

In diesem letzten Schuljahr habe ich am Erasmus-Projekt „ERASMUS + Maths Everywhere“ teilgenommen. Vom 16. bis 22. Februar empfing meine Schule, das Istituto di Istruzione Superiore „E.Fermi“ in Montesarchio (Benevento, Kampanien, Italien) eine Gruppe von 10 Lehrern und 29 Studenten aus Griechenland, Lettland, Spanien und der Türkei.

Beim Treffen in in Montesarchio war „Mathematik auf der Straße“ unser Thema. Die Mathematik wurde in engem Zusammenhang mit dem geographischen Gebiet und seinem künstlerischen und kulturellen Erbe betrachtet. Eine der Hauptaktivitäten war eine Schatzsuche, und genau in diesem Moment kam MathCityMap ins Spiel. Der mit den damit verbundenen Aktivitäten erstellte Pfad musste in MathCityMap geladen werden, und aus diesem Grund begann ich, die App zu benutzen.

 

Bitte beschreiben Sie Ihre Aufgabe.

Meine Aufgabe bezog sich auf den Brunnen auf dem Hauptplatz von Montesarchio. Das künstlerische Werk, das aus der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts stammt, besteht aus einem kreisförmigen Sockel mit einem Becken, über dem eine Skulpturengruppe von vier Löwen und auf einem Podest die Figur des Kriegers Herkules steht, dieselbe mythische Figur, die auch auf dem Wappen der Gemeinde erscheint. Die Aufgabenstellung ist wie folgt formuliert:

Auf dem Platz Umberto I. (dem berühmtesten Platz in Montesarchio) befindet sich ein Brunnen mit 4 Löwen, die den olympischen Gott Herkules umgeben. Die 4 Löwen sind an den Scheitelpunkten eines Platzes auf der Seite L angeordnet. Die Herkulesstatue wird von einem runden Sockel getragen, der über den Löwen steht. Von oben gesehen ist dieser Sockel in das Quadrat mit den 4 Löwen an der Spitze eingeschrieben.

Zunächst soll der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Löwen und damit eine Seite des Quadrats gemessen werden, um anschließend die Fläche der runden Basis, die die Herkulesstatue trägt (m²), zu berechnen.

 

Wie kann die Aufgabe gelöst werden? Was bezwecken Sie mit der Aufgabe?

Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Löwen ist die Seite des Quadrats L=2m. Die Seite des Quadrats fällt mit dem Durchmesser D des eingeschriebenen Umfangs zusammen, L = D, D=2m. Die Fläche des Umfangs ist A=π⋅(D:2)²=π⋅(2:2)²≈3,14 m².

Die didaktischen Ziele bestanden darin, geometrische Figuren darzustellen, zu vergleichen und zu analysieren und mit ihnen zu arbeiten, wobei Variationen, Invarianten und Beziehungen, vor allem ausgehend von realen Kontexten, identifiziert werden sollten.

„Wie alt ist dieser Baum?“ lautet unsere neue Aufgabe der Woche, welche uns diesmal nach Karlsruhe führt. Zur Baumaufgabe beantwortete uns Matthias Ludwig, Leiter des MathCityMap-Teams an der Goethe-Universität Frankfurt, einige Fragen.

Beschreiben Sie den Aufgabentyp. Wie kann das Alter des Baumes bestimmt werden?

Die Baumalter-Aufgabe ist eine klassische Sachaufgabe, denn neben Mathematik lernt man auch etwas über ein Sachobjekt, hier über eine Baumart: Wie sieht eine Eiche, Buche oder Linde überhaupt aus? Wie schnell wächst so ein Baum? Weitere Anschlussfragen sind hier denkbar.

Klassisch löst man die Aufgabe, indem man den Umfang des Baumes misst und mit der Umfangsformel für Kreise den Durchmesser bestimmt. Jedoch kann man diese Aufgabe auch dann lösen, wenn man den Zusammenhang von Umfang und Durchmesser eines Kreises noch nicht kennt: Man kann den Durchmesser bestimmen, indem man zwei parallele Linien, die den Baumstamm tangieren, zieht und deren Abstand misst. Hat man den Durchmesser auf die ein oder andere Art ermittelt, muss man diesen noch ins Verhältnis zur Angabe in der Aufgabe setzen, um das Alter des Baumes zu bestimmen (Dreisatzrechnung bzw. Proportionalität).

Die Aufgabe zum Baumalter wurde vor kurzem auch zu unserem Aufgaben-Wizard hinzugefügt werden. Der Wizard stellt Usern sogenannte Blaupausenaufgaben oder Generic Tasks zur Verfügung, zu deren Erstellung nur noch wenige Klicks nötig sind: Es müssen nur ein Bild und die erhobenen Messwerte ins System eingetragen werden – Hinweise und die Musterlösung werden wie von Zauberhand automatisch erstellt.

Welche didaktischen Ziele verfolgen Sie mit dieser Aufgabe?

Für mich ist es wichtig, dass LehrerInnen und Lernende Aufgaben entdecken, welche die mathematische Phantasie anregen. Weil SchülerInnen draußen besser lernen, stellt MathCityMap eine von vielen interessanten Unterrichtsformen für den Mathematikunterricht dar.

Haben Sie weitere Anmerkungen zu MCM?

Wenn Sie noch nie mit MathCityMap gearbeitet haben, dann probieren Sie es doch einfach mal aus! Gerne können Sie sich auch bei uns unter info@mathcitymap.eu nach einer Fortbildung erkundigen.

Die heutige Aufgabe der Woche wurde in Druskininkai, Litauen, von unserer MoMaTrE-Projektpartnerin Sona Ceretkova erstellt. Die Aufgabenstellung „Flower Frame“ fragt, wie viel Prozent der Beetfläche aus einem Rechteck durch zwei halbkreisförmige Einschnitte „herausgeschnitten“ wurden. Zu ihrer Aufgabe hat uns Sona Ceretkova einige Fragen beantwortet.

Was ist der mathematische Gegenstand der Aufgabe?

Das Blumenbeet befindet sich im Kurort Druskininkai in Litauen, der als wahres Blumenparadies gilt. Es ist eine weit verbreitete Praxis, Blumenbeete durch Steinreihen zu rahmen. Ein solcher Steinrahmen wurde aufgrund seiner interessanten Form für unsere Aufgabe gewählt: Das Blumenbeet kann als Rechteck mit zwei ausgeschnittenen Halbkreisen modelliert werden.

Zu jenem Objekt sind eine Vielzahl mathematischer Fragestellungen denkbar:

  1. Berechne die Größe der Rechtecksfläche ohne die kreisförmigen Einschnitte.
  2. Berechne die Fläche der beiden Einschnitte.
  3. Berechne die Differenz der Gesamtfläche des Rechtecks (ohne Einschnitte) und der beiden Einschnitte.
  4. Berechne den Anteil der Einschnitte an der Rechtecksfläche.
  5. Berechne den Anteil der Einschnitte an der Gesamtfläche des Blumenbeets.
  6. Berechne, wie viel Prozent des Rechtecks durch die beiden Einschnitte fehlen.
    Dies ist auch die Aufgabenstellung der hier präsentierten Aufgabe „Flower Frame“

Wie kann man das Problem lösen?

Die Rahmung des Blumenbeets hat „mathematikfreundliche“ Maße: Es ist vier Meter lang und einen Meter breit. Bei beiden Einschnitten handelt es sich um zwei identische Halbkreise, welche folglich einen ganzen Kreis bilden. Dies wird in einem Hinweis angegeben. Damit ist die gegebene geometrische Modelling der Situation relativ einfach (siehe Bild).

Ein weiterer Hinweis legt fest, dass die Fläche des Rechtecks (Fläche des Blumenbeets ohne Einschnitte) 100% beträgt. Damit beträgt die Größe der fehlenden Fläche ca. 20%. Die Lösung wird mittels multiple choise abgefragt, was wir in diesem Sachzusammenhang für das sinnvollste Lösungsformat erachten. Interessant kann es dabei sein, die Aufgabenbearbeiter vor der Vermessung einen Tipp abgeben zu lassen: Dass 1/5 der Rechtecksfläche durch die beiden halbkreisförmigen Einschnitte „herausgeschnitten“ wurden, ist ein überraschend großer Anteil!

Welches didaktische Ziel verfolgt die Aufgabe?

Mit dieser Aufgabenstellung wollen wir mehrere mathematikdidaktische Ziele verfolgen:

  1. Präzises Messen.
  2. Vorstellen, Zeichnen oder Beschreiben der mathematischen Situation durch ein Rechteck und zwei Halbkreise.
  3. Berung zweier geometrischer Grundformen: Rechteck & Kreis
  4. Korrekter Umgang mit Einheiten
  5. Anwendung der Prozentrechnung
  6. Interdisziplinäre Ansätze: Ökologie & Botanik

Die heutige Aufgabe der Woche dreht sich um den Kreisring. Dahinter steckt die Idee, die gesuchte Fläche durch Differenz zweier Flächen zu bestimmen, die sich einfach berechnen lassen.


Aufgabe: Ringfläche (Aufgabennummer: 1943)

Berechne die Fläche des Kreisrings. Gib das Ergebnis in cm² an.


Beim Kreisring ermittelt man zunächst den Radius des gesamten Kreises, sowie den Radius des kleinen „fehlenden“ Kreises. In diesem Fall geht das am einfachsten mithilfe der Durchmesser beider Kreise. Anschließend berechnet man entweder mit dem nötigen Formelwissen direkt den Flächeninhalt des Kreisringes, oder man berechnet die Fläche des gesamten Kreises und zieht die kleine kreisförmige Aussparung ab. In beiden Fällen ergibt sich die gesuchte Fläche.

Eine ähnliche Aufgabenstellung lässt sich mithilfe von Verkehrsschildern, z.B. dem Durchfahrt verboten Schild und der Frage nach dem Anteil der roten Farbe, realisieren. In beiden Fällen spielt der Kreis thematisch eine übergeordnete Rolle, sodass die Thematik ab Klasse 9 eingesetzt werden kann.

Anzahlen bestimmen – ein Thema, das bereits in der Primarstufe relevant ist. Für einen Einstieg in das Bestimmen von Anzahlen eigenen sich regelmäßig angeordnete Dinge wie z.B. Fenster an einem (Hoch-)Haus, Pflastersteine auf einem Gehweg oder Steine in einer Mauer.

Fensteranzahl am Haus bestimmen

Beim Bestimmen von Fenstern an Häusern kann man in vielen Fällen die Anzahl der Fenster pro Reihe und die Anzahl der Reihen zählen und erhält das Ergebnis per Multiplikation. Wichtig ist in der Aufgabenstellung deutlich zu machen, ob man nach Fenstern oder Fensterscheiben fragt, bzw. ob alle Fenster des Gebäudes gesucht sind oder z.B. nur Fenster an der Südfront.

Anzahl der Mauersteine bestimmen

Bei Mauern und rechteckig angeordneten Pflasterungen gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  1. Man bestimmt die Anzahl n der Steine pro 1m² und rechnet das auf die Gesamtfläche A hoch.
  2. Man bestimmt die Länge und Höhe der Mauer in „Stein-Einheiten“, d.h. man zählt die Anzahl der Steine in der Länge l und in der Breite b.

Kreisförmig angeordnete Steine mit Aussparung

Der Schwierigkeitsgrad erhöht sich, wenn man von rechteckigen Flächen abweicht und z.B. nach kreisförmig angeordneten Steinen fragt. Man kann die Bestimmung der Anzahl zudem erschweren, wenn man Objekte aussucht bei denen die Regelmäßigkeit an manchen Stellen unterbrochen ist und man so gezwungen ist, besondere Lösungsmethoden zu wählen.

Eine detaillierte Übersicht unserer Blaupausenaufgaben zum Thema Anzahlen bestimmen finden Sie im hinterlegten PDF Dokument.

Freunde besondere Daten und Zahlen werden es sich schon in ihrem Kalender notiert haben: Heute ist Pi Tag. In Anlehnung an die amerikanische Schreibweise des heutigen Datums (3/14) und den Beginn der Kreiszahl mit ihren ersten beiden Nachkommastellen eignet sich der 14. März hervorragend um Pi zu feiern. Auch bei MCM dreht sich heute alles um den Kreis und wir möchten dies mithilfe einer unsere vielfältigen Aufgaben zum Thema Kreis feiern.


Aufgabe: Pflastersteine im Kreis (Aufgabennummer: 2007)

Mit wie vielen Pflastersteinen wurde der rot markierte Bereich ausgelegt?


Trotz verschiedener Lösungswege ist die Kreiszahl Pi zum Lösen der Aufgabe zentral. Es ist einerseits möglich, die Anzahl der Pflastersteine in einem bestimmten Bereich (z.B. einem Quadratmeter) zu bestimmen und auf die Gesamtfläche hochzurechnen. Besonders geschickt lässt sich die Aufgabe lösen, indem man einen Pflasterstein als Einheit betrachtet und den Radius des Kreises durch die Anzahl der Steine ausdrückt. Die Abweichungen der Steine mittelt sich heraus, da die Unterschiede nicht zu groß sind.

Dies nur als ein Beispiel von vielen Aufgaben, in denen die Kreiszahl Pi im Alltag und für die Math Trail Idee relevant ist (z.B. Verkehrsschilder, Litfaßsäulen, Bäume). In diesem Sinne: Fröhlichen Pi Tag!

Übrigens: Die Aufgabe stammt aus einem Trail rund um die Börse Stuttgart. Diese wurden von uns vor Ort angelegt und werden am 12. April offiziell eröffnet.

Im Rahmen einer Lehrerfortbildung am Johanneum Gymnasium Herborn ist eine Modellierungsaufgabe entstanden, die wir Ihnen heute als „Aufgabe der Woche“ vorstellen möchten.


Aufgabe: Brick in the Wall (Aufgabennummer: 2040)

Die Mauer auf dem Schulhof soll neu besprüht werden. Dabei ist geplant, für das Loch in der Wand auch Farbe zu sparen. Berechne die zu besprühende Fläche in m². Gib das Ergebnis mit zwei Nachkommastellen an.


Die Herausforderung bei dieser Aufgabe besteht darin, das vorhandene Loch in der rechteckigen Mauer möglichst genau anzunähern. Dafür können verschiedene Modelle gewählt werden. Zum einen könnte man das Loch als Kreis annehmen und einen durchschnittlichen Durchmesser ermitteln. Genauer wird das Ergebnis jedoch durch Annäherung des Lochs als Ellipse und Messung der Achsen.

Die Aufgabe erfordert ein gewisses Maß an Kreativität und zeigt, dass die eindeutige Mathematik in der Umgebung außerhalb des Klassenraums an ihre Grenzen stößt. Die SchülerInnen erwerben Modellierungskompetenzen, insbesondere in der geschickten Wahl eines mathematischen Modells. Die verschiedenen Lösungswege und Ergebnisse der SchülerInnen bilden demnach eine ideale Grundlage zur Diskussion günstiger Modelle. Thematisch kann die Aufgabe mit Behandlung von Kreis und Ellipse ab Klasse 9 eingesetzt werden.

Bei der Suche nach geeigenten MathCityMap Aufgaben sind Kreativität und ein Blick für Mathematik in der Umwelt gefragt. Das zeigt auch die dieswöchige Aufgabe der Woche, erstellt von Stefan Rieger, in der ein Klettergerüst zur Matheaufgabe umfunktioniert wird.


Aufgabe: Spinnennetz (Aufgabennummer: 1662)

Aus wie viel Metern Seil besteht dieses Spinnennetz?


Dankenswerterweise stand uns Herr Rieger für ein kurzes Interview zur Verfügung, sodass er einen Einblick in die Idee hinter der Aufgabe geben kann.

Wie kam Ihnen die Idee diese Aufgabe für MathCityMap zu erstellen?

Wir sind zu dritt über den Schulhof geschlendert, auf der Suche nach interessanten Aufgaben. Diese Aufgabe bot sich mir einfach direkt an, da sie herausfordernd ist und trotzdem auch schon von jüngeren Schülern gelöst werden kann.

Welche Kompetenzen und Themen spielen bei der Aufgabenlösung eine Rolle?

Hier wird wichtig sein, dass die Gruppe gut zusammenarbeitet, wenn sie versucht, die Aufgabe zu bearbeiten. Zum Messen und notieren braucht es mehrere Personen. Möglichst exaktes Messen und ein sicherer Umgang mit dem Maßband sind zur Lösung der Aufgabe notwendig. Da es als Aufgabe für die Klassenstufen 5/6 vorgesehen ist, wird das Messen (von hier nicht-geraden Strecken) vordergründig sein. Ältere Schüler können natürlich Kenntnisse aus der Kreisberechnung verwenden.

Haben Sie die Aufgabe mit SchülerInnen getestet oder sonstiges Feedback zur Aufgabe erhalten?

Nein. Die Aufgabe wird im kommenden Schuljahr mit dem Jahrgang 5 sowie im Rahmen einer Fortbildung mit Kollegen erprobt. Die gerade kletternden Grundschüler hatten aber schon viel Spaß dabei, mir als Kletterer beim Nachmessen behilflich zu sein.

 

Wir freuen uns, dass MathCityMap immer mehr Aufgabenautoren aus verschiedensten Regionen findet und das Aufgabenportal durch vielfältige Aufgaben erweitert wird!

Die heutige Aufgabe der Woche dreht sich um einen Alltagsgegenstand, der sich für verschiedene Aufgaben rund um den Kreis eignet und aufgrund seines häufigen Vorkommens in nahezu jedem Trail verwendet werden kann. Genauer geht es um die Schachtabdeckung eines Kanals und seine Maße und Gewicht.


Aufgabe: Schachtabdeckung (Aufgabennummer: 1804)

In die Mitte von Schachtdeckeln wird Beton in Zylinderform gegossen. Pro Deckel werden 12 Liter Beton verwendet. Welche Höhe hat der Betonzylinder? Gib das Ergebnis gerundet auf eine Nachkommastelle in cm an.


Zum Lösen der Aufgabe ist es zunächst notwenig zu erkennen, dass das Volumen der Mitte des Schachtdeckels gegeben ist. Zudem muss der Schachtdeckel als Zylinder erkannt werden, wobei hier von kleineren Ungenauigkeiten abgesehen werden kann. Mithilfe der Formel für das Volumen eines Zylinders und dem gemessenen Radius können die SchülerInnen auf die gesuchte Höhe schließen. Generell wird bei dieser Aufgabe das Modellieren und der Umgang mit mathematischen Körpern in der Realität geschult. Zudem spielt der flexible Umgang mit Formeln sowie die Wahl geeigneter Einheiten eine wichtige Rolle, damit die Aufgabe gelöst werden kann. Thematisch lässt sich die Aufgabe im Komplex Kreis und Zylinder einordnen und spielt damit in geometrischen Fragestellungen eine Rolle. Die Aufgabe kann ab Klasse 9 verwendet werden.