Wichtige Links


Mittagstisch

In diesem Jahr neu ist der Caterer unserer Mensa: SAUDER CATERING, der das Mittagessen täglich frisch bei uns anliefert.

Bestellt werden kann auf folgender Internetseite:
www.helmholtz-gymnasium-ka.inetmenue.de

Informationen zu Anmeldung und Bezahlung sind hier zu finden.



Mint-ec

Das Helmholtz-Gymnasium gehört zum MINT-ec-Netzwerk. Näheres finden Sie bei Bildungsangebote > MINT-ec und auf www.mint-ec.de.






Helmholtz Moodle

Hier geht es zu unserer Moodleseite.




„Berufs- und Studienorientierung“

Auf dieser Homepage findet man unter anderem wichtige Informationen zur Berufs- und Studienwahl in Karlsruhe.

www.karlsruher-weg.de



 


Kontaktdaten

Helmholtz-Gymnasium

Kaiserallee 6
76133 Karlsruhe

Telefon & Fax:

Tel. 0721 / 133 4518
Fax. 0721 / 133 4979


E-Mail:

info@helmholtz-karlsruhe.de


Das Karlsruher Helmholtz-Gymnasium war eine von vier Schulen in Baden-Württemberg, die bei dem 1996 gestarteten, 3-jährigen Schulversuch Pilotprojekt Mobiles Klassenzimmer (PiMoKl) in Baden-Württemberg teilnahmen (vgl. Henn, 2001). Als CAS wurde MAPLE gewählt, und im Rahmen des Modellprojekts wurden der Schule Notebooks zur Verfügung gestellt, die jeder Schüler ausleihen konnte. Für die Projektklassen gab es damals eine eigene Abiturprüfung in Mathematik. Seither gab es jedes Jahr spezielle CAS-Abiturkurse am Helmholtz-Gymnasium. Mit dem Abiturjahrgang 2004 wurde in Baden-Württemberg der Einsatz eines GTR oder CAS im Abitur obligatorisch. Seit 2005 werden auch die CAS-Aufgaben zentral gestellt, und ab dem Abitur 2010 werden sich die Abituraufgaben für CAS und GTR nur noch marginal unterscheiden (siehe http://www.lehrer.uni-karlsruhe.de/~za242/casimu/).


Die Schüler des Helmholtz-Gymnasiums konnten sich zum 11. Schuljahr für eines der beiden Hilfsmittel entscheiden. Bei den Abiturienten des Jahres 2008 fiel die Wahl einer so großen Schülerzahl auf das CAS, dass man sich unter anderem aus organisatorischen Gründen dazu entschloss, den ganzen Jahrgang mit MAPLE zu unterrichten. Die nachfolgende Evaluation und die Ergebnisse der schriftlichen Abiturprüfung fielen so positiv aus, dass am Helmholtz-Gymnasium seit dem Abiturjahrgang 2010 die Schüler flächendeckend mit MAPLE unterrichtet werden, und zwar von der 11. Klasse (G 9) bzw. 10. Klasse (G 8) an. Zum Beispiel fanden 70% der befragten Schüler das Lösen der CAS-Aufgaben einfacher als die Aufgaben, die ohne Hilfsmittel zu bearbeiten waren und nur 14% der Jahrgangsstufe waren der Ansicht, ohne CAS in Mathematik besser abgeschnitten zu haben.


Innerhalb einer Klassenstufe entfällt nun die Separation der leistungsstarken und leistungsschwachen Schüler - das niedrige Leistungsniveau war eines der Hauptprobleme, mit denen die "übriggebliebenen" GTR-Kurse zu kämpfen hatten. Umgekehrt entfällt nun für die Schüler die Vergleichsmöglichkeit zwischen den CAS- und GTR-Kursen. Hier fühlten sich manchmal CAS-Schüler benachteiligt, die in Klausuren der GTR-Kurse, die dem niedrigeren Niveau der Kurse angepasst waren, mehr Punkte hätten erreichen können. Dies führte nicht selten zu nervenaufreibenden Diskussionen der Schüler mit den Lehrern, und auch bei manchen Schülern zum Wechsel von CAS zu GTR zu Beginn der Kursstufe.

Im Unterricht macht sich die Heterogenität der Schülerschaft bemerkbar. Da zunächst einmal der fundamentale mathematische Verständnisprozess bei "normalen Schülern" mehr Zeit benötigt als bei überwiegend hochleistenden Schülern, darf die Rolle von MAPLE im Unterricht nicht überbetont werden. Als Lehrer tut man gut daran, den verwendeten Befehlssatz möglichst gering zu halten.

Das CAS bekommt dann seinen originären Stellenwert zurück: Den eines Hilfsmittels, mit dem man manches wunderbar lösen kann, und das beim Einsatz an geeigneten Stellen den mathematischen Erkenntnisprozess vertieft, das aber auch seine Fallen und Tücken hat. Gerade schwächeren Schülern fällt es oft schwer, sich an die Logik einer strukturierten Programmiersprache wie bei MAPLE zu gewöhnen. Große Probleme bereitet ihnen häufig auch das Finden der eigenen Syntaxfehler. Hier bietet ein auf einem internetfähigen PC betriebenes CAS den klaren Vorteil, dass Lehrer oder Mitschüler per mail-Kontakt bei der Fehlersuche helfen können. Möglich ist auch die Verwendung einer Lernumgebung mit MOODLE.


Es bietet sich an, MAPLE in Klasse 11 (G9) bzw. Klasse 10 ( G8) bei der Vertiefung des Funktionsbegriffs einzuführen. Man wenigen Befehlen kann man das CAS dann gewinnbringend bei der Einführung des Ableitungsbegriffs und bei Funktionsuntersuchungen einsetzen. Auf diesen Befehlen aufbauend wird in der Kursstufe sukzessive der Umfang der verwendeten Syntax erweitert. Der Unterricht profitiert z. B. durch Animation von Kurvenscharen, Visualisierung auch dreidimensionaler Objekte, etwa bei der Behandlung von Rotationskörpern und durch die Möglichkeit der Modellierung realitätsnaher Probleme.

Regelmäßig stattfindende gemeinsame Übungsphasen am Rechner sind absolut notwendig, die hierfür benötigte Unterrichtszeit lässt sich jedoch an anderer Stelle durch den geschickten Einsatz von MAPLE auch wieder einsparen. Beispielsweise kann man die Kepler'sche Fassregel mühelos mit MAPLE herleiten, indem man den Integranden im Integrationsintervall durch eine quadratische Funktion interpoliert und diese anschließend integriert.

Auch das Einführen der natürlichen Exponentialfunktion gelingt mit MAPLE in eleganter Weise. Mit einer kleinen Animation kann man plausibel machen, dass es nur eine Exponentialfunktion gibt, deren Schaubild im Ursprung die Steigung 1 hat ( und die Tangente y = x + 1). Mit einem einzigen Befehl schließlich erhält man die zugehörige Basis. Sehr nützlich ist der Einsatz von MAPLE auch bei dem kurzen Exkurs in die Welt der Differenzialgleichungen, der in Baden-Württemberg lehrplanmäßig gefordert, aber im Unterricht oft unzureichend behandelt wird. Das Zeichnen von Richtungsfeldern mit dfieldplot ermöglicht den Aufbau von tragfähigen Grundvorstellungen. Ein weiterer Befehl, dsolve , genügt, um in einfachen Beispielen Lösungsfunktionen zu erhalten. Ist dies eingeübt, so vereinfacht sich die curricular vorgesehene Behandlung des beschränkten und logistischen Wachstums erheblich.


Natürlich genügen die schuleigenen Computerräume nicht, um drei komplette Jahrgangsstufen mit MAPLE zu unterrichten.Klassenzimmer CAS Am Helmholtz-Gymnasium sind daher nach und nach vier weitere Klassenzimmer mit Notebooks bzw. inzwischen mit Netbooks ausgestattet worden. Netbooks sind preislich attraktiv und im praktischen Einsatz sehr handlich. Gleichzeitig kann mit ihnen MAPLE leichter parallel zu händischen Überlegungen verwendet werden und wird so eher als echtes Hilfsmittel wahrgenommen, was beim Arbeiten in Computerräumen oder mit größeren Notebooks oft zu kurz kommt. Die Geräte sind in Schränken untergebracht, so dass die Räume auch für anderen Unterricht verwendet werden. Die Stromversorgung erfolgt über zusätzliche Wandsteckdosen und Verlängerungskabel. Da es inzwischen Netbooks mit sehr langer Akkulaufzeit gibt, genügt auch die Ausstattung des Aufbewahrungsschrankes mit Stromanschlüssen. Dies wird in einem Raum bereits praktiziert.

Schrank mit Netbooks alt
Schrank mit 33 Netbooks und Stromversorgung     Schrank mit 33 Netbooks und wlan


Jeder Raum ist mit einem Beamer ausgestattet, und in einem Raum ist über wlan sogar der Zugriff auf das Schulnetz möglich. Diese Möglichkeiten sind natürlich auch für alle anderen Fächer, die in diesem Raum unterrichtet werden, attraktiv und nutzbar.


Fazit

MAPLE ist am Helmholtz-Gymnasium zu einem festen Bestandteil des Mathematikunterrichts geworden und hat den Ruf, nur ein Hilfsmittel für begabte Schüler zu sein, verloren. Es wird ein Jahr vor Beginn der Kursstufe im Unterricht eingeführt. Auch bei den Lehrern ist die Hemmschwelle verschwunden - nach anfänglichen Bedenken unterrichten inzwischen alle Kollegen der Mathematik-Fachschaft mit MAPLE. Die Verwendung von Netbooks erleichtert die Handhabung im Unterricht. Nicht unerheblich ist allerdings der Aufwand für die Wartung der Geräte, die von mehreren Kollegen übernommen wird. Eine große Herausforderung wird das Abitur 2012 darstellen, da dann der Doppeljahrgang G8 / G9 gleichzeitig die schriftliche Prüfung absolvieren soll. Hierfür laufen die Planungen bereits auf Hochtouren.


Eva Rudolph


Literatur

Henn, H.-W. (2001). Mobile Classroom - a School Project Focussing on Modeling. - In: W. Blum et al. (Eds.): Modelling and Mathematics Education. - Chichester: Horwood Publishing, p 151 - 160.
[aus: Rundbrief der Fachgruppe Computeralgebra der DMV]

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