Mathematik

Die Mathematik ist das Alphabet, mit dem Gott die Welt geschrieben hat.
(Galileo Galilei)

Mathematik am GymBay

Unser Leitbild

Wozu Mathe lernen? Mathematik begegnet uns im täglichen Leben von der Überschlagsrechnung beim Einkaufen bis zum Vergleich von Stromtarifen. Viele Studienfächer – nicht nur die Natur- und Ingenieurswissenschaften, sondern beispielsweise auch Volks- und Betriebswirtschaftslehre, Sozialwissenschaften oder Psychologie – setzen fundierte Kenntnisse mindestens in Teilgebieten der Mathematik voraus.

Der gymnasiale Mathematikunterricht unterstreicht in den ersten beiden Jahren oft den Alltagsbezug der Mathematik, etwa beim Rechnen mit Anteilen und Prozenten. In höheren Jahrgangsstufen verschiebt sich der Schwerpunkt dahin, unterschiedlichste Wachstumsprozesse zu durchschauen, die sichtbare Welt mit vektoriellen Größen zu vermessen und den Zufall zu verstehen. In der Corona-Epidemie gab es wochenlang kaum eine Nachrichtensendung, in der nicht von einer „exponentiellen Ausbreitung“ die Rede war. Auch hinter Begriffen wie „gebremstes Wirtschaftswachstum“ oder „erwarteter Verlust“ steckt Mathematik. Wir möchten einen Unterricht gestalten, der allen genannten Facetten gerecht wird.

Mathematik als Kulturleistung: Die Athener Akropolis, Beethovens Ode an die Freude oder Leonardo da Vincis Mona Lisa sind prägend für unser kulturelles Selbstverständnis. Aber auch die Gesetzmäßigkeiten der klassischen Geometrie, der Weg zur Differential- und Integralrechnung und die Entwicklung des Funktionsbegriffs basieren auf herausragenden schöpferischen Leistungen. Zudem sind der Kölner Dom oder die mittelalterlichen Burgen nicht denkbar ohne klare geometrische Formvorstellungen. Unser Unterricht möchte ein Bewusstsein dafür schaffen und an ausgewählten Stellen historische und kulturelle Zusammenhänge aufzeigen.

Bild: Isaac Newton entwickelt 1686 in den „Mathematische Grundlagen der Naturphilosophie“ die Theorie der Integral- und Differentialrechnung, um die Bewegung von Himmelskörpern zu erklären.

Mathematik im Wandel: Die rasante Entwicklung und zunehmend breite Verfügbarkeit von künstlicher Intelligenz (KI) wird den Mathematikunterricht in den kommenden Jahren radikal verändern. Die Lehrpläne – die natürlich die verbindliche Grundlage des Unterrichts darstellen – halten dem aktuellen Veränderungstempo immer weniger stand. Wir sind offen für Veränderung und unterrichten Mathematik im Bewusstsein um den Kulturwandel, den wir gerade erleben.

Bild links: Lösung einer quadratischen Gleichung mit KI
(Stefan Schmöe)

Übergänge gestalten: Mit dem Wechsel von der Grundschule auf das Gymnasium verändert sich die Lernkultur. Wir möchten diesen Übergang so gestalten, dass neue Formen und Methoden des Lernens sinnstiftend an den Unterricht der Grundschule anknüpfen. Der Mathematikunterricht in Klasse 5 greift Themen wie das schriftliche Rechnen oder geometrische Grundbegriffe auf, übt und vertieft diese und sichert auf diese Weise ab, dass Kinder mit unterschiedlichem Vorwissen auf einer einheitlichen Basis in das „Abenteuer Mathematik“ starten.

An Erfahrungen anknüpfen: In vielen Situationen sind aus dem Alltag Vorerfahrungen und mathematisches Vorwissen vorhanden, an das der Unterricht anknüpfen kann.
Im Bild: Lernplakat zur spielerischen Einführung des Rechnens mit negativen Zahlen. Rote Karten werden als Minuspunkte gewertet, die den Punktestand verschlechtern (Projektidee: Lisa Nötzel)

Mit Fehlern umgehen: Fehler und Irrtümer gehören zu jedem Lernprozess. Hinter einem falschen Ergebnis steckt in der Mathematik oft ein kluger Gedankengang, und ein fehlerbehafteter Rechenansatz ist oft Ausgangspunkt einer neuen Erkenntnis. Unser Mathematikunterricht setzt sich zum Ziel, in jeder Lerngruppe eine konstruktive Fehlerkultur zu etablieren.

Fördern und fordern: Grundlegende Rechenkompetenzen sichern wir durch vielfältige Formen der Wiederholung ab, etwa durch die „täglichen Übungen“, die oft am Anfang einer Unterrichtsstunde Stoff der vergangenen Schuljahre kurz wiederholen, Basiswissen auffrischen und Lücken schließen. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler motivieren wir zur Teilnahme an unterschiedlichen Wettbewerben, auf die wir auch im Unterricht vorbereiten.

Digitalisierung mit Augenmaß: Durch neue Technologien können viele mathematische Inhalte weitaus besser visualisiert werden als an der Tafel. Mit frei verfügbarer Software wie Geogebra lassen sich geometrische Konstruktionen oder Funktionsuntersuchungen schnell am Computer durchführen und ermöglichen in weitaus größerem Maß als früher ein entdeckendes Lernen und einen hohen Grad an Veranschaulichung. Interaktiven Lernumgebungen im Internet stellen individuelle Lernpfade bereit. Quizformate wie Kahoot haben hohen Motivationscharakter und können Lernergebnisse absichern und neue Lernprozesse auslösen. Diese Technologien setzen wir im Mathematikunterricht ein. Ab Klasse 7 steht jedem Kind dauerhaft ein IPad zur Verfügung, in Klasse 5 und 6 stehen Klassensätze bei Bedarf zur Ausleihe bereit. Gleichzeitig sind „handwerkliche“ Kompetenzen wie das Anfertigen von sauberen und präzisen Skizzen, elementare Rechenoperationen „mit Stift und Papier“ und die übersichtliche Dokumentation im Schulheft wichtige Kompetenzen, die auch im Zeitalter der Digitalisierung ihre Bedeutung behalten. Unser Mathematikunterricht setzt digitale Werkzeuge da ein, wo sie sinnvoll und hilfreich sind, macht sie aber nicht zum Selbstzweck.

Beispiel für das Arbeiten mit digitalen Lernumgebungen: Webbasierte Programme wie „Kahoot“ ermöglichen interaktive Quizformate als Methode der Ergebnissicherung mit hohem Motivationscharakter. Im Bild: Ein Quiz zum Thema „Winkel erkennen“ in Klasse 6

Unser Schulbuch:
Wir verwenden das Lehrwerk „Delta“ aus dem Verlag C.C. Buchner

Wettbewerbe

An verschiedenen Wettbewerben nehmen unsere Schülerinnen und Schüler regelmäßig teil:

  • Alljährlich im März oder April findet der Känguru-Wettbewerb statt. Mit originellen Knobelaufgaben im Multiple-Choice-Format richtet sich dieser Wettbewerb an alle Schülerinnen und Schüler. Ein kleiner Gewinn ist in jedem Fall garantiert, für besonders gute Leistungen gibt es größere Preise. Oft nehmen ganze Klassen geschlossen an diesem Wettbewerb teil. In diesem Schuljahr findet der Känguru-Wettbewerb am 18. April 2024 statt. (Externer Link: Hier geht’s zu www.mathe-kaenguru.de mit vielen Aufgaben aus den vergangenen Jahren)
  • Die Mathematik-Olympiade wird in mehreren Runden ausgetragen. In der ersten Runde auf Schulebene werden Aufgaben zuhause bearbeitet. Wer diese Runde erfolgreich absolviert, nimmt im November unter Klausurbedingungen an der Stadtrunde aller Wuppertaler Schulen teil. Die besten Arbeiten führen zur Qualifikation für die Landesrunde im Frühjahr. Eine Schülerin unserer Schule hat sich in den letzten Jahren wiederholt für die Landesrunde qualifiziert. Die Stadtrunde der Mathematik-Olympiade wird seit vielen Jahren von unserer Mathematik-Kollegin Ellen Voigt organisiert.
  • Der Bolyai-Teamwettbewerb im Januar ist von den Aufgabenformaten ähnlich wie der Känguru-Wettbewerb – mit dem wichtigen Unterschied, dass hier Teams von vier Personen gemeinsam an den Lösungen arbeiten. Hier werden neben der Mathematik in besonderem Maß Teamfähigkeit und Kommunikationsfähigkeit gefördert.
  • Mathe im Advent ist ein digitaler Adventskalender im Internet, der jeden Tag eine originelle Aufgabe präsentiert und bei dem es auch Preise zu gewinnen gibt. Wir motivieren unsere Schülerinnen und Schüler zur Teilnahme und besprechen besonders reizvolle Aufgaben auch im Unterricht. (Externer Link: Hier geht’s zu mathe-im-advent.de)
  • Anders als die oben genannten Wettbewerbe, die sich an alle Jahrgangsstufen richten, sind die Wettbewerbe A-lympiade und B-Tag für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe ausgeschrieben. Hier geht es darum, im Team innerhalb von sieben Stunden eine komplexe Aufgabenstellung zu bearbeiten – Beispiele aus der Vergangenheit sind die Entwicklung eines neuen Punktesystems für einen Skisprungwettbewerb oder Strategien für einfache mathematische Spiele.
  • Der Bundeswettbewerb Mathematik ist ein sehr anspruchsvoller Wettbewerb für Schülerinnen und Schüler mit herausragenden mathematischen Fähigkeiten.

Beispiele für besondere Unterrichtsprojekte und Exkursionen

Projekt „Geometrie im Schuhkarton“: Analytische Geometrie ist eines der drei großen Themen in der Oberstufe. In einem Projekt eines Grundkurses Mathematik wurden Elemente dieser dreidimensionalen Geometrie anschaulich im Schuhkarton dargestellt.

Als Auszeichnung für die erfolgreiche Teilnahme an Wettbewerben wie der „A-lympiade“ hat eine Gruppe von engagierten Schülerinnen und Schülern das Arithmeum in Bonn besucht.

Mit Lerngruppen unterschiedlicher Altersstufen besuchen wir das Mathematik-Schülerlabor der Uni Essen – nach Möglichkeit mit anschließendem Besuch der Mensa (im Bild: Die Tischreservierung für unsere „MatheChecker“)

Projekt „angewandte Geometrie“: Da unsere Schule in ihrer Sammlung Geräte zur Vermessung besitzt, ist es möglich in der Klasse 9 im Rahmen der Unterrichtseinheit zum „Strahlensatz“ Messexperimente auf dem Schulhof durchzuführen.